检索结果-内蒙古大学图书馆

建筑科学 2024年第9期40卷 1-10页

作者：王嘉琦王志涛郭小东李钊北京工业大学城市建设学部北京100124 木结构古建筑安全评估与灾害风险控制国家文物局重点科研基地北京100124

为研究地震损伤和柱脚残损对古建筑木结构抗震性能的影响,参照清工部《工程做法则例》制作了3组缩尺比为1∶2的硬山式小式(无斗拱)木结构模型。试件分为是否遭受地震损伤、是否存在柱脚残损以及无地震损伤和柱脚残损的完好木构架的对比... 详细信息

为研究地震损伤和柱脚残损对古建筑木结构抗震性能的影响,参照清工部《工程做法则例》制作了3组缩尺比为1∶2的硬山式小式(无斗拱)木结构模型。试件分为是否遭受地震损伤、是否存在柱脚残损以及无地震损伤和柱脚残损的完好木构架的对比试件。设计了单点转两点适宜空间木结构的加载装置,通过拟静力试验分析了木构架的破坏模式、荷载位移关系、榫卯节点的破坏形态、变形能力等。结果表明:木构架滞回曲线表现出明显的捏缩滑移特性,榫卯连接呈现半刚性特征。地震损伤降低木构架水平承载力及刚度较为明显,结构变形量有明显增加;柱脚残损虽在一定程度上降低了结构刚度,但影响较小,且对结构变形能力无明显影响。

关键词：古建筑木结构抗震性能残损构件结构变形

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应力波和阻抗仪技术在古建筑木结构检测中的应用

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工程抗震与加固改造 2019年第1期41卷 145-151,157页

作者：张艳霞王彦张国军管志忠北京建筑大学工程结构与新材料北京市高校工程研究中心北京100044 北京建筑大学土木与交通学院北京100044 中国航空规划建设发展有限公司北京100120

采用应力波微秒计和阻抗仪对贵州某村落的四栋单体古建筑中部分木构件进行无损检测,获得了古建筑木构件的顺纹动弹性模量、弹性模量残损率、剩余强度和腐朽分布等各项指标。结果表明:联合采用应力波微秒计和阻抗仪可以有效地测定古建筑... 详细信息

采用应力波微秒计和阻抗仪对贵州某村落的四栋单体古建筑中部分木构件进行无损检测,获得了古建筑木构件的顺纹动弹性模量、弹性模量残损率、剩余强度和腐朽分布等各项指标。结果表明:联合采用应力波微秒计和阻抗仪可以有效地测定古建筑木构件的腐朽和虫蛀等残损情况。实现了从传统的目测鉴别到定量评价,为古建筑木结构的安全评估、维护和修缮提供理论依据和技术支撑。

关键词：应力波阻抗仪古建筑木结构无损检测

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基于动力响应互相关的古建筑木结构损伤识别

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信阳师范学院学报（自然科学版） 2022年第1期35卷 151-156页

作者：侯艳芳杨泽华胡卫兵郭靖西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 陕西工业职业技术学院土木工程学院陕西咸阳712000 郑州职业技术学院建筑工程系河南郑州450121

提出了基于互相关系数和互相关峰值变化率的古建筑木结构损伤识别和定位方法。以随机振动结构的某一测点为参考点,计算其他各测点与参考点的加速度响应之间的互相关函数,将所有的最大值组成互相关峰值向量(Cross-Correlation Peak Vecto... 详细信息

提出了基于互相关系数和互相关峰值变化率的古建筑木结构损伤识别和定位方法。以随机振动结构的某一测点为参考点,计算其他各测点与参考点的加速度响应之间的互相关函数,将所有的最大值组成互相关峰值向量(Cross-Correlation Peak Vector,CCPV)。以两组CCPV之间的互相关系数作为损伤因子对结构进行损伤识别,以结构损伤前后互相关峰值的变化率作为损伤识别指标,对结构进行损伤定位。以西安钟楼为工程背景,建立一榀木框架有限元模型进行分析。结果表明:结构损伤后,损伤因子的数值明显降低,可以有效识别结构的损伤;结构损伤前后峰值变化率最大的相邻两个测点对应着损伤单元的两个节点,可以准确确定结构的损伤位置,同时可以根据损伤因子和峰值变化率的变化范围估计结构的损伤程度。

关键词：古建筑木结构互相关峰值互相关系数损伤识别损伤定位

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残损古建筑木结构不对称榫卯节点恢复力特性

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中国科技论文 2023年第10期18卷 1056-1062页

作者：兰英静董金爽青岛农业大学海都学院山东莱阳265200 海南大学土木建筑工程学院海口570228

为研究残损古建筑木结构榫卯节点的恢复力特性,共设计了4个古木结构不对称榫卯结构,包括1个完好无残损的榫卯节点试件和3个不同残损程度的榫卯节点试件,分析低周反复荷载作用下试件的滞回特性,并通过分析试件刚度退化规律及滞回规则,提... 详细信息

为研究残损古建筑木结构榫卯节点的恢复力特性,共设计了4个古木结构不对称榫卯结构,包括1个完好无残损的榫卯节点试件和3个不同残损程度的榫卯节点试件,分析低周反复荷载作用下试件的滞回特性,并通过分析试件刚度退化规律及滞回规则,提出了古木结构不对称榫卯节点的特征参数计算公式,建立了能够反映不同残损程度古建筑木结构榫卯节点真实受力状况的恢复力特征曲线。结果表明:不对称榫卯节点滞回曲线的形状随着残损程度的增加由S形向反Z形转变,捏缩效果逐渐显著;各试件骨架曲线的正向加载和反向加载显著不对称;恢复力特征曲线与试验结果拟合效果较好,表明所建恢复力模型具有一定的适应性,可用于残损古木结构节点的弹塑性分析。

关键词：古建筑木结构松动程度透榫节点滞回规则恢复力模型

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基于层合理论和误差反向传播神经网络的古建筑木结构损伤识别和量化研究

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工业建筑 2020年第11期50卷 71-77,111页

作者：胡卫兵杨佳王龙侯艳芳西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 机械工业勘察设计研究院有限公司西安710043

为解决环境激励下古建筑木结构的损伤量化问题,根据层合理论提出用有限元分层实体单元将木材分为损伤表层和中间无损伤层的方法。引入损伤深度作为新参数,以小波总能量变化率为损伤识别指标,共同作为特征参数输入反向传播(BP)神经网络,... 详细信息

为解决环境激励下古建筑木结构的损伤量化问题,根据层合理论提出用有限元分层实体单元将木材分为损伤表层和中间无损伤层的方法。引入损伤深度作为新参数,以小波总能量变化率为损伤识别指标,共同作为特征参数输入反向传播(BP)神经网络,以弹性模量折减率为输出参数对损伤进行多维量化。分别将该方法应用于一榀木结构框架和西安钟楼模型,识别结果最大误差不超过2%,表明通过分层实体单元模拟木材损伤并引入损伤深度为参数量化木梁损伤是可行的,能够为环境激励下古建筑木结构梁损伤预警研究和复杂结构局部损伤分析提供参考理论。

关键词：古建筑木结构损伤量化有限元层合结构环境激励

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藏式古建筑木结构叠合梁—柱节点的受力性能研究

藏式古建筑木结构叠合梁—柱节点的受力性能研究

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作者：曹璞琳北京交通大学

学位级别：博士

古代建筑具有极高的历史、文化、艺术及科学价值,是世界文明的重要组成部分。古代建筑建造年代久远,在不利环境长时间的影响下,例如材料性能的退化以及地震、温度、腐蚀等外部作用,构件、结构的承载能力、稳定性和安全性均会下降,结构... 详细信息

古代建筑具有极高的历史、文化、艺术及科学价值,是世界文明的重要组成部分。古代建筑建造年代久远,在不利环境长时间的影响下,例如材料性能的退化以及地震、温度、腐蚀等外部作用,构件、结构的承载能力、稳定性和安全性均会下降,结构安全受到威胁。现存中国古建筑木结构有一类常见的梁柱节点,这类节点是由水平构件层层叠摞而成,通过木销定位,以抵抗竖向荷载作用。梁柱节点的刚度是古建筑木结构分析的重要参数,体现了节点抵抗变形的能力。现阶段,在荷载作用下,尤其在地震作用下,这类节点的力学性能尚不明确。因此,有必要构建这类节点的有限元模型,以便用于评估古代建筑在荷载作用下的力学性能。本文研究了中国古建筑木结构叠合梁-柱节点有限元模型在拟静力荷载作用的力学性能,主要的工作成果如下:参考西藏古建筑木结构梁柱节点的结构特点,考虑到节点任意两层水平构件之间的构造相同,从梁柱节点中选取两层水平构件简化为双层悬臂梁体系,分别基于Euler-Bernoulli梁理论和Timoshenko梁理论建立其解析模型。由于双层悬臂梁模型在荷载作用下接触面连接件(暗销)处可能发生一定范围的滑移,该解析模型考虑了接触面上摩擦-滑移-暗销剪切的影响,并根据两层梁之间的摩擦状态和暗销受剪切情况分为4种变形情况。建立的解析模型可用于评估双层木梁的刚度,并且,暗销的滑移-剪切力学性能对于研究双层梁体系的力学机理具有重大的意义。推导了均布荷载作用在梁上部的双层梁体系等效梁单元模型。根据有限元理论,等效梁单元是由上述双层悬臂梁解析模型在不同荷载作用下的变形推导得到。得到等效梁单元的方法由传统Euler-Bernoulli梁单元进行验证。通过该方法可以不通过试验直接得到具有不同几何、材料参数的双层梁体系。将上述的双层梁等效梁单元模型扩展为求解中国古建筑木结构中含有三层水平构件的梁柱节点有限元模型。对于三层梁体系,可认为由多个双层梁模型组成,此时即可利用双层梁等效梁单元模型进行求解。利用拆分前、后水平构件在相同荷载作用下的应变能和变形分别相等的原则,验证了该方法。再根据梁柱节点结构对称性,由含三层构件梁体系模型扩展得到该类木结构梁柱节点的有限元模型。节点模型具有接触面上摩擦-滑移-剪切的高度非线性特点。最后,研究了含三层构件梁柱节点的木框架在拟静力荷载作用下的变形响应,以便评估古建筑木结构的力学性能和耗能能力。本文提出的含三层构件梁柱节点有限元模型的构建方法具有普遍性,可得到含多层构件梁体系的有限元模型。另外,各类模型均分别基于Euler-Bernoulli和Timoshenko梁理论研究的,由此可应用至不同跨高比构件的结构分析中。因此,本文研究的模型具有较好的实用性和推广价值。

关键词：双层梁梁柱节点弹性摩擦滑移有限元古建筑木结构

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典型古建筑木结构侧向受力性能分析

典型古建筑木结构侧向受力性能分析

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作者：余攀重庆大学

学位级别：博士

中国古代建筑是世界建筑史上浓墨重彩的一笔,而木结构是中国古建筑的主要结构形式。由于长期服役,古建筑木结构的节点和构件不可避免地存在一定程度的损伤,需要采取必要的修复加固措施。因此,节点及木构架的精确受力分析是古建筑木结构... 详细信息

中国古代建筑是世界建筑史上浓墨重彩的一笔,而木结构是中国古建筑的主要结构形式。由于长期服役,古建筑木结构的节点和构件不可避免地存在一定程度的损伤,需要采取必要的修复加固措施。因此,节点及木构架的精确受力分析是古建筑木结构预防性和针对性保护的必要前提和关键过程。古建筑木结构最显著特点是梁柱之间采用榫卯连接,节点形制各异且通常存在缝隙,榫头和卯口的摩擦滑移-接触行为使得节点及构架的受力性能分析较为复杂,导致科学合理的古建筑保护措施难以开展。尽管榫卯节点的实验分析较多,但受限于特定的材料属性、几何属性和边界条件,其结果的应用往往不具有普适性。本文考虑榫卯节点的缝隙影响和摩擦滑移-接触行为,推导了半榫节点在轴向、剪切、转动自由度的力学模型,分析了半榫节点在这三个自由度的滑移-接触受力特征。为了满足典型古建筑木构架的建模需求,同时建立了透榫和联系枋榫的力学模型。提出的半榫、透榫和联系枋榫节点力学模型的弯矩-转角关系与实验和仿真模型的结果吻合较好,说明提出的此类节点力学模型可以进一步应用于整体木构架的受力性能分析。将具有摩擦滑移-接触行为的榫卯节点和转动行为的柱脚节点简化为虚拟弹簧单元,并与梁单元进行组装,推导了包含榫卯节点和柱脚节点的混合单元刚度矩阵,进而建立了单跨木构架梁单元模型。通过模型的侧向拟静力研究,分析了木构架侧向变形过程中榫卯节点和柱脚节点受力状态的变化过程,明晰了木构架侧向受力特性与榫卯节点和柱脚节点接触状态之间的紧密联系。此外,揭示了榫卯节点几何尺寸和柱顶竖荷载等参数对木构架抗侧移能力的影响规律。建立了单跨的木构架摇摆非线性动力响应分析方法,基于动力系统的能量分析评估了木构架的抗震性能,揭示了木构架摇摆过程储能和释能的能量传递原理。结果表明在地震作用下古建筑木构架的输入能量转化为动能、阻尼耗能和恢复力做功,屋盖的重力势能是恢复力做功的主要部分。地震输入能量主要是转化为屋盖的重力势能和结构的动能,木构架摇摆过程中,动能和重力势能相互转化,输入能量最终转化为不可恢复的阻尼和摩擦耗能。基于榫卯节点和浮搁柱脚的理论模型建立了穿斗式木构架的力学模型,通过拟静力分析了考虑榫卯节点均匀缝隙和非均匀缝隙影响下穿斗式木构架侧向受力特征;并分析了穿斗式木构架在地震作用下的耗能特征等。通过承载能力判定的最不利工况和最有利工况的静力和动力分析反映了缝隙削弱了木构架榫卯节点的恢复力,也减弱了榫卯节点摩擦耗能的能力。此外,也建立了抬梁式木构架的受力模型,通过拟静力分析了考虑榫卯节点均匀缝隙和非均匀缝隙影响下的抬梁式木构架侧向受力特征;然后分析了抬梁式木构架在地震作用下的动力行为,构架的耗能特征等;最后对比分析了穿斗式木构架和抬梁式木构架侧向受力性能和动力耗能特性。结果表明,抬梁式木构架的抗侧移刚度要大于穿斗式构架;抬梁式木构架的重力势能储能能力强于穿斗式木构架,其榫卯节点的摩擦耗能力弱于穿斗式木构架。

关键词：古建筑木结构榫卯节点缝隙柱脚节点穿斗式木构架抬梁式木构架

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基于无损检测的残损古建筑木结构受力性能研究

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建筑结构 2024年第5期54卷 86-91,24页

作者：白晓彬陈慧慧梁宁博刘崇焱杨娜中冶建筑研究总院有限公司检测中心北京100088 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

硬山式是中国古建筑中最常见的形式。古建筑木结构在历经上百年之后存在不同程度的残损,为了建立更接近实际残损现状的有限元模型,并研究残损对古建筑木结构整体受力性能的影响,选取了北京某四合院民居中的硬山式古建筑木结构为研究对... 详细信息

硬山式是中国古建筑中最常见的形式。古建筑木结构在历经上百年之后存在不同程度的残损,为了建立更接近实际残损现状的有限元模型,并研究残损对古建筑木结构整体受力性能的影响,选取了北京某四合院民居中的硬山式古建筑木结构为研究对象。通过无损检测,确定了结构的残损类型和残损状况。基于无损检测结果,分别建立了结构的完好和残损有限元模型,对其进行了模态分析、静力计算和地震响应计算。最后,对影响结构频率的各残损参数进行了敏感性分析。研究结果表明:材料的老化、构件和节点的残损降低了结构的刚度和自振频率;在静力作用下,残损结构中构件的最大应力大于完好结构;在地震作用下,残损结构的最大加速度、最大位移和最大位移角均大于完好结构;各残损参数中材料弹性模量对结构频率的影响最大,榫卯拉压刚度的影响最小。

关键词：古建筑木结构无损检测残损静力分析地震响应分析敏感性分析

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交通荷载作用下古建筑木结构的分频振动预测方法研究

交通荷载作用下古建筑木结构的分频振动预测方法研究

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作者：张程北京交通大学

学位级别：博士

随着经济的发展人口密度的提高,城市交通正在向着地下轨道交通、路面交通和高架交通的综合交通网络方向快速发展。越来越密集的交通网络在给人们生活带来便捷的同时,由交通引起的环境振动问题也不容忽视。长期暴露于交通振动作用下的建... 详细信息

随着经济的发展人口密度的提高,城市交通正在向着地下轨道交通、路面交通和高架交通的综合交通网络方向快速发展。越来越密集的交通网络在给人们生活带来便捷的同时,由交通引起的环境振动问题也不容忽视。长期暴露于交通振动作用下的建筑物其结构性能将严重退化,因此可能产生严重破坏。这一问题对古建筑木结构而言将更加突出。出于对建筑结构保护的目的,对交通振动作用下建筑结构的振动进行预测分析是十分必要的。本文通过理论分析分别对弹性地基土和古建筑木结构的振动传递规律进行研究,基于响应传递比函数将交通振动作用下的土体子系统和建筑物子系统相结合,提出了适用于土体—古建筑木结构动力系统的振动预测方法。该方法可以实现在不考虑土体参数和古建木构关键节点传递特性的条件下对交通振动进行包含频谱特性的预测。本文的主要工作及创新之处如下:(1)弹性半空间中任意两点间响应传递比函数理论研究通过理论推导,对单点输入激励作用下的弹性半空间土体振动响应进行求解。在此基础上,提出了土体的分频振动响应传递比函数,从而实现了对土体中包含频率信息的振动传递过程的描述。(2)交通荷载作用下古建筑木结构中的振动响应预测方法基于传统传递函数的概念,推导了古建筑木结构中的响应传递比函数。基于此实现了对古建筑木结构中振动传递过程的理论描述。同时,提出了临近交通线路的古建筑木结构振动数值预测方法。通过对一座珍贵的受到交通振动影响的古建筑木结构——正阳门城楼进行现场动力测试,验证了本文提出的两种振动预测方法的正确性。随后,横向对比了两种预测方法的计算准确性和计算方便性,并得出结论:基于响应传递比的振动预测方法能够有效降低预测计算的工作量,同时实现分频振动的准确预测。(3)交通荷载作用下基于双系统响应传递比的土体—古建筑木结构动力系统振动预测方法通过现场试验,对响应传递比的特性和计算方法进行了研究和分析。在此基础上,提出了适用于交通荷载作用下,土体—古建筑木结构动力系统的振动预测方法。并以典型的古建筑木结构——飞云楼为研究对象,通过现场试验对预测方法的正确性进行验证。之后依据所提出的振动预测方法,对极端交通荷载作用下,飞云楼的振动进行预测分析,并依据相关规范对其结构的安全性进行评价。本文所提出的振动预测方法和预测结果可以作为在古建筑木结构周围交通线路选线阶段、周围交通管制阶段的理论依据,是对古建筑木结构进行保护的基础。(4)交通振动作用下台基柱脚的减隔振作用效应试验研究通过现场试验,探寻交通所引起的振动在古建筑木结构台基柱脚处的传递规律。以飞云楼为研究对象开展现场试验,利用时域和频域分析方法对交通荷载作用下古建筑木结构台基、柱脚节点的减隔振作用效应进行研究。

关键词：古建筑木结构响应传递比函数环境振动振动预测交通荷载

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交通荷载作用下古建筑木结构柱顶水平速度计算研究

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西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2019年第3期51卷 315-320页

作者：胡卫兵杨佳吴严辉孟昭博西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 陕西省结构与抗震重点实验室陕西西安710055 聊城大学建筑工程学院山东聊城252059

我国《古建筑防工业振动技术规范》中规定在对古建筑木结构进行评估时用古建筑木结构顶层柱顶容许水平振动速度作为评估参数,但在实际工程中,顶层柱顶的速度难以测试,而一层或二层等底层柱顶的水平振动速度通常比较容易测试.论文对交通... 详细信息

我国《古建筑防工业振动技术规范》中规定在对古建筑木结构进行评估时用古建筑木结构顶层柱顶容许水平振动速度作为评估参数,但在实际工程中,顶层柱顶的速度难以测试,而一层或二层等底层柱顶的水平振动速度通常比较容易测试.论文对交通荷载作用下古建筑木结构进行分析,将古建筑木结构简化为剪切悬臂杆模型,利用最小势能原理建立了结构的侧移形状函数,利用形状函数建立了交通荷载作用下古建筑木结构柱顶水平振动速度幅值和各层水平振动速度幅值转换关系;论文通过对光岳楼在地面交通激励作用下进行了现场测试,验证了古建筑木结构柱顶水平速度幅值计算方法,为木建筑木结构的安全性评估提供了快速方法.

关键词：古建筑木结构最小势能原理速度换算交通荷载

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