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江南地区传统木构建筑半榫节点受力性能研究

湖南大学学报（自然科学版） 2016年第1期43卷 124-131页

作者：淳庆潘建伍韩宜丹东南大学建筑学院江苏南京210096 东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室江苏南京210096 南京航空航天大学土木系江苏南京210016

对江南地区传统木构建筑中常见的半榫节点受力性能进行了试验和理论研究.通过试验获取该种榫卯节点在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、转角刚度.结果表明:该种榫卯节点的滞回曲线基本上都呈Z形,具有明显的捏拢特性.... 详细信息

对江南地区传统木构建筑中常见的半榫节点受力性能进行了试验和理论研究.通过试验获取该种榫卯节点在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、转角刚度.结果表明:该种榫卯节点的滞回曲线基本上都呈Z形,具有明显的捏拢特性.该种榫卯试件均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段.此外,综合考虑半榫节点的接触非线性和木材的材料非线性,采用ANSYS非线性有限元方法对其受力性能进行分析,有限元分析结果和试验结果较为吻合,通过分析,获取了半榫节点的平面内(竖向)转角刚度、平面外(水平)转角刚度和扭转刚度的相互关系,可近似归纳为1.4∶1.0∶1.1.研究结果可为江南地区传统木构建筑的计算分析及保护修缮提供理论基础.

关键词：江南地区传统木构建筑半榫受力性能非线性有限元

Mechanical properties of monodirectional Gutou mortise-tenon joints of the traditional timber buildings in the Yangtze River region

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Journal of Southeast University(English Edition) 2016年第4期32卷 457-463页

作者：淳庆韩宜丹孟哲东南大学建筑学院南京210096 东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室南京210096

The mechanical properties of the monodirectional Gutou mortise-tenon joints of the ancient Chinese traditional timber buildings in the Yangtze River region were studied using the experimental method. Three monodirectional Gutou mortise-tenon joints were designed according to the actual configurations. The failure modes,the hysteretic curves,the skeleton curves, the rotation rigidities, and the energy dissipation capacity of this type of mortise-tenon joints under the low cyclic reversed loading were obtained. The results show that the hysteretic curves of the monodirectional Gutou mortise-tenon joints appear to be Z shape and have obvious pinch effects. During the process of the test,these mortisetenon joints pass orderly through the elastic stage,the yield stage and the failure stage. The energy dissipation capacity of these mortise-tenon joints generally decreases with the increase in the rotation angle. The equivalent viscous damping coefficients of the monodirectional Gutou mortise-tenon joints are between 0. 161 and 0. 193. The results can provide the theoretical base for the computing analysis and repair design of Chinese traditional timber buildings in the Yangtze River region.

关键词： traditional timber building monodirectional Gutou mortise-tenon joint mechanical property energy dissipation capacity

强风作用下木拱廊桥的风振响应分析——以文兴桥为例

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文物保护与考古科学 2021年第5期33卷 102-112页

作者：韩宜丹淳庆东南大学建筑学院江苏南京210096

中国传统木拱廊桥采用较短的木材构件,形成了较大的桥梁跨度,其整体造型优美,结构巧妙,构造特殊,具有重要的历史价值、艺术价值和科学价值。我国现存的传统木拱廊桥仅有百余座,集中分布于我国浙南和闽北地区,大多建于明清至民国时期,是... 详细信息

中国传统木拱廊桥采用较短的木材构件,形成了较大的桥梁跨度,其整体造型优美,结构巧妙,构造特殊,具有重要的历史价值、艺术价值和科学价值。我国现存的传统木拱廊桥仅有百余座,集中分布于我国浙南和闽北地区,大多建于明清至民国时期,是我国木构桥梁建造技术和古代人民智慧的体现,而近些年来由于台风洪水等自然灾害导致的传统木拱廊桥破坏甚至损毁的事件时有发生。现有的对于传统木拱廊桥的研究大多着眼于其历史艺术价值和建造技术工艺等方面,鲜有对于其结构性能的研究,尤其缺乏强风作用下木拱廊桥的风振响应性能的深入研究。本工作为研究中国传统木拱廊桥在强风作用下的风振响应性能,以典型传统木拱廊桥——浙江泰顺的文兴桥为例,基于几何尺寸的精确测绘,采用SAP2000建立有限元模型进行了木拱廊桥的动力特性分析。研究内容包括以下几方面:首先,采用线性滤波法,基于自回归(AR)法模拟风场,利用MATLAB软件编写脉动风速时程。此后,由于我国现行的规范没有给出适用于木拱廊桥这一结构类型的风压体型系数,本工作通过CFD软件FLUENT风洞数值模拟得到适用于文兴桥的风压体型系数。最后,将模拟编译得到的时程风压作用于文兴桥的有限元模型得到其风振响应。计算结果表明:结构主振型为第一阶横向水平振动;风荷载对三节苗和五节苗两边最外侧的斜苗影响较大,对五节苗平苗的影响较大;下部剪刀撑的最大拉、压应力超过抗拉、抗压强度;剪刀撑脱榫将使下部斜撑的轴压力突增从而导致整体结构抗侧能力大幅降低;强风作用下传统木拱廊桥的时程计算风振系数为1.43~1.75,由此可见木拱廊桥风动力效应不容忽视。本研究成果反映了我国传统木拱廊桥在风荷载作用下结构构件的受力规律和整体结构的动力特性,并为我国传统木拱廊桥的风振性能评估和抗风保护提供理论依据,更科学地保护这一宝贵的建筑遗产类型。

关键词：木拱廊桥文兴桥强风作用风振响应

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江南地区传统木构建筑风振性能研究

江南地区传统木构建筑风振性能研究

作者：韩宜丹东南大学

学位级别：硕士

以木材为主要建筑材料的我国传统木构建筑,经历七千余年繁衍发展出缜密完整的木结构体系,而江南地区的传统木构建筑对我国古建筑的发展历程起到不可替代的推动作用,现存的江南地区古建筑遗构具有重要的科学、艺术和文化价值,是探索我国... 详细信息

以木材为主要建筑材料的我国传统木构建筑,经历七千余年繁衍发展出缜密完整的木结构体系,而江南地区的传统木构建筑对我国古建筑的发展历程起到不可替代的推动作用,现存的江南地区古建筑遗构具有重要的科学、艺术和文化价值,是探索我国传统木构建筑的宝贵实例。但江南地区尤其是我国东南沿海一带,屡屡遭受强风甚至台风的侵袭,本就为数不多的江南地区传统木构建筑遭受风灾损毁的新闻屡见不鲜。因此,为了更科学地保护江南地区传统木构建筑不受风灾侵袭,本文以我国江南地区传统木构建筑,主要是宋元和明清时期的木构建筑为研究对象,对其进行体型系数模拟及风振响应研究。本文首先对江南地区宋元时期遗构金华天宁寺大殿和明清时期遗构南京鼓楼城楼的结构进行深入剖析,并以此为切入点对我国江南地区传统木构建筑通过木构架结构形式特点、平面布置特点、屋顶形式和做法及其与北方传统木构建筑的对比等几方面进行梳理和总结。然后以天宁寺大殿和鼓楼城楼为例对江南地区传统木构建筑进行数值模拟得到体型系数:在CAD中建立天宁寺大殿和鼓楼城楼的几何模型导入前处理软件ICEM中划分网格,利用CFD软件FLUENT对其风场进行数值模拟,利用后处理软件Tecplot和CFD-POST相结合提取数值模拟结果,得到其风场流动情况、木构表面的风压分布特性、表面平均风压分布系数以及结构的风荷载体型系数。最后以天宁寺大殿和南京鼓楼城楼为例对江南地区传统木构建筑进行风振性能研究:利用MATLAB编译基于AR模型的随机脉动风速时程程序,并生成风压时程。利用有限元软件SAP2000建立江南地区传统木构建筑的有限元模型,施加风压时程进行时程风振响应分析,得到了结构的模态、位移、应力和加速度谱等结果,并将时程风压作用下结构的风振系数与根据荷载规范计算得到的风振系数进行对比分析。研究结果可为江南地区宋元至明清时期的传统木构建筑日常维护、保养及修缮提供理论依据,同时也可以为日后类似结构形制的仿古木构建筑的抗风设计提供指导。

关键词：江南地区木构体型系数随机风速风振响应

Comparison study on calculation methods of bending behavior of Chinese reinforced concrete beams from 1912 to 1949

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Journal of Southeast University(English Edition) 2015年第4期31卷 529-534页

作者：淳庆 Van Balen Koenraad 韩宜丹东南大学建筑学院南京210096 东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室南京210096 上海市建筑科学研究院上海市工程结构安全重点实验室上海200032 Department of Civil Engineering KU Leuven

In order to study the calculation methods of bending behavior of Chinese reinforced concrete beams from 1912 to 1949, tests on the mechanical performance of 66 rebars from different modem Chinese concrete buildings, the concrete compressive strength of 12 modem Chinese concrete buildings, and the concrete cover thickness of 9 modem Chinese concrete buildings are carried out; and the actual material properties and structural conformations of modem Chinese concrete buildings are obtained. Then, the comparison on calculation methods of bending behavior including the original Chinese calculation method, the present Chinese calculation method, the present American calculation method and the present European calculation method is studied. The results show that the original Chinese calculation method of bending behavior is based on the allowable stress calculation method, and the design safety factors are 3.55 to 4. 0. In term of the calculation area of longitudinal rebars of reinforced concrete beams, without considering earthquake action, the original Chinese structural calculation method is safer than the present Chinese structural calculation method, the present European structural calculation method, and the present American structural calculation method. The results can provide support for the structural safety assessments of modem Chinese reinforced concrete buildings.

关键词： reinforced concrete beam the Republic of China era from 1912 to 1949 bending behavior calculation method comparative study

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传统木构建筑螺栓拼合木梁受力机制

南京工业大学学报（自然科学版） 2016年第5期38卷 52-60页

作者：韩宜丹淳庆东南大学建筑学院江苏南京210096

为研究传统木构建筑中螺栓拼合木梁修缮方法的可靠性,对螺栓拼合木梁的受力性能进行研究。基于传统木构建筑修缮中的螺栓拼合作法,对螺栓拼合三架梁模型、螺栓拼合五架梁模型、螺栓拼合檩条模型进行了力学分析,得到3种类型拼合梁的中性... 详细信息

为研究传统木构建筑中螺栓拼合木梁修缮方法的可靠性,对螺栓拼合木梁的受力性能进行研究。基于传统木构建筑修缮中的螺栓拼合作法,对螺栓拼合三架梁模型、螺栓拼合五架梁模型、螺栓拼合檩条模型进行了力学分析,得到3种类型拼合梁的中性层位置及梁受弯时的危险点位置,用材料力学方法推导出这3种螺栓拼合木梁的极限弯矩、螺栓剪力和轴力的计算公式,并利用ANSYS有限元软件进行模拟分析,有限元分析结果与理论分析结果较吻合。研究成果可为传统木构建筑螺栓拼合木梁受力计算时参考。

关键词：传统木构建筑螺栓拼合梁受力机制

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宁波保国寺大殿风振性能研究

文物保护与考古科学 2017年第6期29卷 84-94页

作者：韩宜丹淳庆东南大学建筑学院江苏南京210096 东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室江苏南京210096

为了更科学地保护我国传统木构建筑,需要研究我国江南地区传统木构建筑的风振性能,为此,以江南地区最古老、保存最完整的佛教木构建筑——保国寺大殿的主殿为例进行风振性能研究。首先基于三维激光扫描获得的真实可靠的保国寺大殿的几... 详细信息

为了更科学地保护我国传统木构建筑,需要研究我国江南地区传统木构建筑的风振性能,为此,以江南地区最古老、保存最完整的佛教木构建筑——保国寺大殿的主殿为例进行风振性能研究。首先基于三维激光扫描获得的真实可靠的保国寺大殿的几何信息,采用SAP2000有限元软件建立主殿的有限元模型,并进行动力特性分析。再利用MATLAB软件编写脉动风速时程,并将风压作用于有限元模型上分析,得到主殿的风振响应。得到结构模态、位移时程曲线、位移谱曲线、加速度响应,并对时程位移风振系数和规范风振系数进行对比。结构的振动响应主要由前三阶振型控制,在强风荷载作用下,最容易出现的变形就是南北向振动、东西向振动和扭转振动;各个典型节点的最大位移均在侧向位移容许值内;迎风面阑额中心位移最大、屋面上半部次之、屋面下半部及檐柱柱头最小;主殿相连的两个部分的加速度相差较多,屋面和屋身的连接节点应成为日后保国寺大殿的保护重点;时程风振系数变化与规范风振系数的变化规律不同是因为结构横向刚度分布不均匀;时程风振系数是规范风振系数的1.2~1.4倍,这是由于按照规范计算风振系数的过程中只考虑了第一阶振型的影响而忽略其他所有振型的结果;规范风振系数的计算只适用于形状、质量沿高度不变的高耸结构,不适用于类似本研究中的低矮木构传统房屋结构。

关键词：保国寺大殿木结构风振响应 AR模型 SAP2000

太原永祚寺无梁殿的建筑形制及结构静力性能研究

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文物保护与考古科学 2019年第6期31卷 85-91页

作者：淳庆杨红波孟哲韩宜丹东南大学建筑学院江苏南京210096 东南大学建筑设计研究院有限公司江苏南京210096

本工作以太原永祚寺无梁殿为例,研究中国特有的建筑遗产类型--明代砖砌无梁殿的建筑形制和结构性能。首先采用三维激光扫描仪进行精确测绘,获得其准确的几何尺寸信息。然后结合历史文献资料,对该类型建筑遗产的建筑形制进行分析。另外,... 详细信息

本工作以太原永祚寺无梁殿为例,研究中国特有的建筑遗产类型--明代砖砌无梁殿的建筑形制和结构性能。首先采用三维激光扫描仪进行精确测绘,获得其准确的几何尺寸信息。然后结合历史文献资料,对该类型建筑遗产的建筑形制进行分析。另外,通过采用无损检测方法获得砖砌体的材料强度,结合精确测绘获得的几何尺寸信息,采用ANSYS有限元软件建模并对其受力性能进行了模拟分析,获得了该建筑在静力荷载作用下的结构性能。研究结论为该类型建筑遗产的加固修缮提供参考。

关键词：永祚寺无梁殿建筑形制结构性能有限元分析

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南京长江大桥桥头堡大堡风振性能研究

特种结构 2018年第4期35卷 92-99页

作者：韩宜丹淳庆东南大学建筑学院东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室

为研究南京长江大桥桥头堡大堡的风振性能,并与桥头堡设计之初时的风荷载计算进行比较分析,采用SAP2000有限元软件建立有无填充墙影响的模型进行动力特性分析。采用线性滤波法的自回归法模拟脉动风速时程,并作用风压得到大堡风振性能。... 详细信息

为研究南京长江大桥桥头堡大堡的风振性能,并与桥头堡设计之初时的风荷载计算进行比较分析,采用SAP2000有限元软件建立有无填充墙影响的模型进行动力特性分析。采用线性滤波法的自回归法模拟脉动风速时程,并作用风压得到大堡风振性能。得到了不考虑填充墙和考虑填充墙两种情况下结构的自振频率、前三阶振型、时程计算得到的风振系数以及结构位移响应结果等,并分析得到考虑填充墙时时程法结果更接近大堡设计之初风载计算结果。

关键词：南京长江大桥桥头堡大堡风压时程风振响应填充墙