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江南地区传统木构建筑单向箍头榫节点受力性能（英文）

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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

为研究江南地区传统木构建筑中常见的单向箍头榫节点的受力性能,基于真实构造设计了3个单向箍头榫节点试件并通过试验获取了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、转角刚度及耗能能力.试验结果表明：该种... 详细信息

为研究江南地区传统木构建筑中常见的单向箍头榫节点的受力性能,基于真实构造设计了3个单向箍头榫节点试件并通过试验获取了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、转角刚度及耗能能力.试验结果表明：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.该种榫卯节点在低周反复荷载作用下从开始到破坏均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,其耗能能力总体随着节点转角的增大而减小,该种榫卯节点的等效黏滞阻尼系数基本在0.161-0.193之间.研究结果可为江南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：传统木构建筑单向箍头榫受力性能耗能能力

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

民国时期钢筋混凝土梁抗弯性能计算方法比较研究（英文）

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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

为研究民国时期钢筋混凝土梁抗弯性能的计算方法,首先对66根民国时期钢筋的力学性能、12个民国时期钢筋混凝土建筑的混凝土抗压强度以及9个民国时期钢筋混凝土梁柱构件的保护层厚度进行了测试分析,得出民国时期钢筋混凝土梁的真实材料... 详细信息

为研究民国时期钢筋混凝土梁抗弯性能的计算方法,首先对66根民国时期钢筋的力学性能、12个民国时期钢筋混凝土建筑的混凝土抗压强度以及9个民国时期钢筋混凝土梁柱构件的保护层厚度进行了测试分析,得出民国时期钢筋混凝土梁的真实材料强度和结构构造.然后结合案例分析,将民国时期钢筋混凝土梁的抗弯性能计算方法分别与中国、美国和欧洲当代钢筋混凝土梁的抗弯性能计算方法进行比较研究.结果表明：民国时期钢筋混凝土梁抗弯性能计算采用容许应力法,安全系数为3.55~4.0;当不考虑地震作用时,民国时期的钢筋混凝土梁抗弯性能计算方法要比中国、美国和欧洲当代钢筋混凝土梁的抗弯性能计算方法更加安全.结论可以为民国时期钢筋混凝土结构的安全评估提供依据.

关键词：钢筋混凝土梁民国时期抗弯性能计算方法比较研究

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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

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故宫灵沼轩的动力特性及抗震性能研究

文物保护与考古科学 2018年第2期30卷 54-62页

作者：淳庆张剑葳赵鹏孟哲韩宜丹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

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... 详细信息

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。

关键词：灵沼轩组合结构动力特性抗震性能抗震加固