故宫灵沼轩的动力特性及抗震性能研究

作     者：淳庆 张剑葳 赵鹏 孟哲 韩宜丹 CHUN Qing;ZHANG Jian-wei;ZHAO Peng;MENG Zhe;HAN Yi-dan

作者机构：东南大学建筑学院江苏南京210096 北京大学考古文博学院北京100871 故宫博物院北京100009 

出 版 物：《文物保护与考古科学》 (Sciences of Conservation and Archaeology)

年 卷 期：2018年第30卷第2期

页      面：54-62页

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助(51138002) 故宫博物院课题资助(2015年度) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(2242016K41065) 

主　　题：灵沼轩 组合结构 动力特性 抗震性能 抗震加固 

摘      要：故宫灵沼轩是我国最早建造的钢铁-砌体组合结构之一,具有重要的历史、艺术和科学价值。为了评估灵沼轩在地震作用下的结构安全状况,建立了灵沼轩结构的三维有限元模型,并对其进行了动力特性和地震时程分析,得出了其固有频率、模态振型、地震位移响应和地震应力响应。结果表明:灵沼轩整体结构布置对称性较高,扭转刚度较大,对抗震较为有利;在8度多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,灵沼轩的金属结构部分及砌体结构部分的顶点位移和层间位移角均符合现行规范要求,砌体结构部分的第三主应力响应均小于材料的抗压强度,不存在压溃风险。在8度多遇地震和设防地震作用下,砌体结构部分的第一主应力响应均小于材料的抗拉强度,结构不会发生拉裂。但在8度罕遇地震作用下,砌体结构的部分位置拉应力超过材料的抗拉强度,这些位置存在开裂危险。最后,综合动力特性和抗震性能分析的结果,提出了灵沼轩的抗震加固建议。