古建筑木结构地震作用下的破坏分析及加固措施研究

为了科学合理的对古建筑木结构进行修缮保护,根据古建筑木结构独特的营造技术,系统总结了古建筑木结构不同于现代建筑结构的优良的抗震构造特点;结合四川雅安地震后对古建筑木结构的震害调查,通过系统归纳和分类统计,对古建筑木结构的地基基础、梁柱和枓栱等构件、榫卯节点、整体稳定性以及围护结构在地震作用下的破坏情况及破坏原因进行详细的分析和探讨;并针对结构不同的破坏情况,提出相应的抗震加固方法。分析结果可为古建筑木结构的修缮加固提供理论依据。     

古建筑木结构震害分析及其加固研究

近年来,随着国家对古文物建筑的重视,科学合理的对其进行修缮保护显得越来越有必要。本文主要根据四川雅安地震后,笔者对古建筑木结构的现场震害调查,通过系统归纳和分类统计,对古建筑木结构的地基基础、梁柱和枓栱等构件、榫卯节点、整体稳定性以及围护结构在地震作用下的破坏情况及破坏原因进行了详细的分析和探讨;并针对结构不同的破坏情况,提出了相应的抗震加固方法。分析结果可为古建筑木结构的修缮加固提供理论依据。     

泸县6.0级地震文化遗产震害调查与分析

2021年9月16日，四川省泸县发生6.0级地震，对当地的文化遗产造成了不同程度的损坏。为掌握文化遗产在此次地震中的破坏情况，对古建筑、古桥、渡槽、摩崖造像、古遗址以及可移动文物进行震害调查，分析破坏原因，提出不同文化遗产的震害等级，并统计其在此次地震中破坏占比。研究结果表明：古建筑中木结构的震害较轻，砖木结构和石木结构的损伤较为严重，表现为墙体开裂、倾斜、倒塌和屋面损毁等破坏；古桥的桥面板产生裂缝和起壳，桥头堡基石发生移位；摩崖造像发生开裂、石像脱落，部分岩石发生坠落；古遗址的原有缝隙增大，石砌墙歪闪或倾斜；可移动文物与陈列台连接的金属卡件在地震下崩落。根据震害调查结果，将文化遗产的震害划分为4个等级，并对古建筑的维修与加固、摩崖造像的一体化监测、古桥的维护与应急抢险、可移动文物的隔震保护提出几点建议，为我国文化遗产的抗震保护提供参考。     

碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估

为了评估古建筑木结构加固后的抗震性能以及研究加固结构在各工况地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,基于碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,计算了两耗能元件在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;借助碳纤维布加固古建筑木结构振动台试验,计算了各工况地震作用下每一耗能元件所耗散的能量,基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能建立了耗能元件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找出了各耗能元件破坏状态与整体加固结构破坏状态之间的关系,建立了整体加固结构在不同地震作用下的破坏评估模型。应用该地震破坏评估模型,定量计算了碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层、整体加固结构在各工况地震作用下的破坏系数,并基于破坏程度,得出了整体加固结构不同破坏系数对应的结构不同震害等级。研究结果可为碳纤维布加固古建筑木结构的震前破坏预测和震后加固古建筑木结构的保护再修复提供可靠的理论依据。     

古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散准则的地震破坏评估

为了掌握古建筑木结构地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,对震后古建筑木结构的破坏程度做出合理的评估,基于燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,将燕尾榫柱架和枓栱铺作层作为两个耗能构件,计算其在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;根据古建筑木结构振动台试验,计算各工况地震作用下每一耗能构件所耗散的能量;基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能情况建立耗能构件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找到各耗能构件破坏状态与整体结构破坏状态之间的关系,从而建立整体结构在不同地震作用下的破坏评估模型;应用该地震破坏评估模型,分别对燕尾榫柱架和枓栱铺作层和整体结构进行构件地震破坏评估及整体结构地震破坏评估,所得到的破坏系数能较好地反映各构件以及整体结构在不同地震作用下的破坏状态,研究结果可为古建筑木结构的抗震加固提供可靠的理论依据。     

模糊综合评价法在木结构古建筑中的应用研究

根据木材的力学性能,考虑木结构古建筑在地震中的破坏现象,结合模糊数学理论,以木结构古建筑的地基、基础和上部结构3部分的多种影响因素作为评价因子,提出了古建筑木结构震后破坏模糊综合评价方法。通过建立Midas有限元模型进行非线性实例分析,得到了与实际相符的模糊综合评价结果。     

马尔康6.0级震群地震藏族民居震害调查与分析

为掌握马尔康6.0级震群地震中藏族民居的震害情况,对地震灾区进行广泛的调查,总结藏族民居的建筑特点与结构特点,分析石木结构、木结构和生土结构的主要震害特征和破坏原因,并对不同结构类型的建筑震害数量和地质灾害隐患点数量进行统计和分析。研究结果表明：此次地震中,石木结构震害较严重,主要破坏特征为整体倒塌、局部倒塌、墙体破坏、梁柱破坏和屋盖破坏。木结构震害较轻,主要破坏特征为围护墙倒塌、开裂以及屋面溜瓦。由于距离震中较远,生土结构的震害最轻,主要破坏特征为墙体开裂。石木结构和木结构倒塌破坏占比分别为0.9%和0.0%,严重损坏占比分别为19.0%和17.2%。木结构多为非结构构件损坏,抗震能力强于石木结构。同时,地震诱发山体落石、山体滑坡,导致建筑被掩埋、道路中断、水利和通讯设施受损,地质灾害隐患点数量为663处。针对不同藏族民居的震害特征和破坏统计,建议在保留藏族民居建筑特色的前提下,发展受力机理清晰的结构体系,加强藏族民居的抗震措施,并重视该地区的震群型地震效应。根据次生灾害的破坏情况和统计,建议灾后重建中,藏族民居应合理选址,加强地质灾害的监测和预警,并完善防治次生灾害设施。     

关山村村镇农房现状调查及危险性鉴定

针对西南农村传统穿斗木住宅因地震破坏影响、年久失修等原因造成的房屋整体结构损坏、承重构件腐蚀与开裂等现象,对广元市旺苍县高阳镇关山村的穿斗式木结构农房进行实地调查,统计其所占比例、破坏形式及危险点,依据《农村住房危险性鉴定标准》(JGJ/T 363—2014),利用层次分析法对其进行定性及定量的危险等级鉴定,得出各危险等级房屋所占的比例,并提出相关加固改造建议。     

云南普洱6.4级地震房屋震害分析

2007年6月3日云南普洱发生了里氏6.4级地震,当地的各种建筑物和构筑物遭受了不同程度的破坏,根据对木结构、砖木结构房屋震害情况的现场考察,介绍了震害量大面广的木结构、砖木结构房屋的破坏现象,分析了两种房屋结构震害的原因,给出了改进抗震性能的建议。     

古建筑木结构特点及其常用加固方法探讨

古建筑木结构有着独特的结构特性和良好的力学性能,因此在我国古建筑中,木结构被广泛使用。如山西佛光寺大殿、五台山南禅寺大殿,这些历经千年风雨和多次地震的典型古建筑,时至今日,它们仍屹立不倒,熠熠生辉。本文根据我国古建筑木结构的诸多特点,结合古建筑木结构出现的主要破坏现象,探讨了对古建筑木结构的保护加固方法,如整体加固和构件加固。     

墙体参与工作的木构架古建筑抗震分析方法

针对木构架古建筑抗震分析中常忽略维护墙体作用的问题,进行了墙体与木构架的构造特征、力学性能和布置方案对整体结构抗震性能的影响分析。基于地震灾害统计资料,归纳了墙体与木构架的损伤特征,及其对古建筑总体震害程度的表述方法。运用动力特性现场实测和有限元分析方法,研究了墙体对古建筑基本周期和地震作用的影响程度。研究结果表明,木构架古建筑中的墙体对结构的整体抗震刚度有较大的贡献;包括墙体模型的基本周期与实测基本周期较为接近;而忽略墙体模型的基本周期显著大于实测基本周期,且计算的地震作用值偏不安全。根据古建筑抗震鉴定要求,并考虑砖砌墙体的脆性,提出了基于位移控制的、包括墙体微裂和开裂工作状态的木构架古建筑三阶段抗震分析方法。     

长宁6.0级地震村镇建筑震害调查与分析

2019年6月17日,四川省宜宾市长宁县发生MS6.0级地震及多次余震,对长宁地区造成了严重的影响,大量村镇建筑受到了不同程度的破坏。对长宁地区进行了震害调查,从地震直接灾害和次生灾害两个方面,分析不同形式结构的震害特征和破坏原因。震害调查和分析结果表明：在此次地震中,木结构和钢筋混凝土框架结构主体结构震害较轻,但仍有少量木结构出现了倒塌,部分框架结构出现了吊顶、填充墙等非结构构件的破坏;砌体结构则是当地村镇建筑的主要结构形式,由于缺乏正规的抗震设计和有效抗震构造措施,在此次地震中破坏最为严重,是导致人员伤亡的主要原因。根据震害原因和四川省的具体情况,对村镇建筑的抗震加固、抗震构造措施、非结构构件抗震和地震次生灾害防治提出了几点建议,以提高村镇建筑抗震防灾能力,供我国城乡抗震韧性建设和评估参考。     

残损木柱受力性能退化试验研究与有限元分析

梁、柱等构件存在腐朽等局部残损是现存古建筑木结构的普遍状况,其显著地降低了木结构受力性能。为研究残损木柱受力性能退化规律,采用局部去除腐朽木材的方法模拟木柱上的局部残损,对4根不同残损程度的矩形木柱进行了轴心受压试验,得到了残损木柱的荷载-侧移、荷载-应变关系曲线,分析了残损木柱的破坏模式、承载力及刚度退化规律。试验结果表明,随着残损程度增加,残损木柱逐渐由轴压破坏变为偏压破坏,受压承载力显著降低。采用ABAQUS有限元软件对4种不同残损程度的木柱受压性能进行了模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了残损区域深度、长度等因素对木柱受力性能退化的影响规律。分析结果表明：随着损伤区域深度的增大,承载力降低幅值随之增大;随着损伤区域长度的增大,承载力降低趋于缓和。     

考虑墙体影响的青城山灵官殿动力特性及地震响应分析

中国西南地区的山地古建筑众多,因其具有柱底不等高约束、抗侧刚度不均匀等结构特征,与平地上古建筑的抗震性能不同.为研究山地古建筑木结构的动力特性和地震响应规律,以青城山灵官殿为研究对象,对结构进行原位动力特性测试,获得其模态参数,并建立无墙体和有墙体数值模型,将有墙体模型的自振频率模拟值与实测值进行对比以验证数值模型的正...     

古建筑木结构的结构性能研究综述

台基、柱脚的平摆浮搁、梁柱节点的半刚性榫卯连接、柱架的生起和侧脚、梁端的雀替、枓栱铺作层以及“大屋盖”等特殊的营造技术,以及水平地震作用下古建筑木构架良好的自复位性能,使得古建筑木结构能历经千百年保存至今。在分析古建筑木结构发展背景和营造特点的基础上,综述了国内外对古建筑木结构木材材性、台基层、柱架层、枓栱铺作层、屋盖层的力学性能,整体结构抗震性能以及修缮加固等方面的研究现状,综合各研究方法和研究内容,指出了目前古建筑木结构结构性能研究领域中存在的问题和尚未涉及的方面,为古建筑木结构结构性能的进一步深入研究以及古建筑的保护提供参考。     

单层殿堂式古建筑木结构动力分析模型

殿堂式古建筑木结构由于其独特的构造特点而具有与现代建筑结构不同的抗震性能,现有的结构动力分析模型对于古建筑木结构不再适用。基于其水平地震作用下的受力性能及动力破坏形态,给出了关键构件的简化分析模型,将柱架简化为“摇摆柱”,将枓栱铺作层简化为“剪弯杆”;根据简化分析模型及整体结构质量分布情况,提出了单层殿堂式古建筑木结构的两质点“摇摆-剪弯”动力分析模型;结合构件试验以及动力学理论推导得到了动力分析模型不同受力状态下各参数的计算方法及适用范围,并与振动台试验结果进行对比。结果表明,提出的动力分析模型可以较好地反映单层殿堂式古建筑木结构在水平地震作用下的动力反应。     

浅谈中国传统建筑木结构的抗震技术特点

总结了中国传统建筑木结构的优点，对建筑物体型、选材与结点构造进行了详细分析探讨，对传统建筑的抗震性能进行了阐述，以促进古建筑的研究。     

中国古代木结构的价值研究与保护对策

中国古代建筑木结构的价值主要表现在丰富的历史价值、艺术价值和科学价值三个方面。目前,针对木结构的加固方法有整体加固法和构件加固法。对于破损部位不同、程度不同的木结构建筑,采取了相应的保护措施。     

关于中国古建筑若干问题的思考

针对中国建筑史的研究至今不过七八十年,且多有中断,许多问题均悬而未决的现状,就斗拱的起源、木构建筑在中国建筑史的统治地位、大屋顶的反宇飞檐等问题作了探索性的分析和思考,从而提高人们对古建筑的认识。