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地震研究 2020年第3期43卷 500-507页

作者：巴振宁焦鹏刘冰松张翔天津大学土木工程系天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072 嘉峪关丝路(长城)文化研究院甘肃嘉峪关735100

以嘉峪关光化楼为研究对象,基于榫卯、斗拱节点、柱墙接触之间的关系,利用ANSYS软件分别建立了纯木结构与砖木混合结构的光化楼模型。通过模态分析和输入多种地震波进行动力时程分析,结果表明:①砖墙结构大大提高了光化楼低阶自振频率,... 详细信息

以嘉峪关光化楼为研究对象,基于榫卯、斗拱节点、柱墙接触之间的关系,利用ANSYS软件分别建立了纯木结构与砖木混合结构的光化楼模型。通过模态分析和输入多种地震波进行动力时程分析,结果表明:①砖墙结构大大提高了光化楼低阶自振频率,在高阶振型中自振频率的差距逐渐减小;②砖墙结构使结构在地震时程分析下的加速度峰值有了明显增大,这与结构自振周期降低有关;③在地震作用下,砖墙结构使结构的位移峰值显著减小,对防止木构架侧移倒塌有很大贡献;④纯木结构模型位移反应较大,但仍小于木结构建筑弹塑性层间位移角1/50的限值;⑤在Ⅷ度罕遇地震作用下,砖墙结构底部及开洞处的塑性应变较大,具体可能表现为砖墙底部以及砖墙与木门连接处出现裂缝。

关键词：光化楼纯木结构砖木混合结构模态分析时程分析

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嘉峪关光化楼残损变形现状及抗震性能分析

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震灾防御技术 2020年第2期15卷 293-304页

作者：巴振宁焦鹏张龙刘冰松张翔天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072 天津大学建筑学院天津300072 嘉峪关丝路(长城)文化研究院甘肃嘉峪关735100

中国木结构建筑是我国宝贵的物质文化遗产和文化瑰宝,具有悠久的文化历史。以嘉峪关光化楼为依托,对光化楼进行实地调研,分析光化楼主要残损变形。采用ANSYS软件建立考虑光化楼残损变形的三维有限元精细模型,并进行模态分析与时程分析... 详细信息

中国木结构建筑是我国宝贵的物质文化遗产和文化瑰宝,具有悠久的文化历史。以嘉峪关光化楼为依托,对光化楼进行实地调研,分析光化楼主要残损变形。采用ANSYS软件建立考虑光化楼残损变形的三维有限元精细模型,并进行模态分析与时程分析。研究结果表明,光化楼主要残损变形为油饰脱落、墙体剥蚀开裂、柱偏移等,极个别柱产生较大偏移;光化楼刚度相对稳定,前20阶振型自振频率均在10Hz以内;光化楼动力放大系数与层间位移角均较小,仍具有良好的抗震减震性能。

关键词：光化楼残损变形模态分析时程分析

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嘉峪关光化楼木构城楼地震易损性分析研究

嘉峪关光化楼木构城楼地震易损性分析研究

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作者：焦鹏天津大学

学位级别：硕士

古建筑是古代工匠技术与文化知识的融合,也是我国重要的历史文化载体。而我国又是一个地震动多发的国家,在过去的十年中地震成灾次数就达到了118次,因此,了解古建筑在经历不同地震动后可能产生的残损破坏状态,提前进行加固维护,是十分... 详细信息

古建筑是古代工匠技术与文化知识的融合,也是我国重要的历史文化载体。而我国又是一个地震动多发的国家,在过去的十年中地震成灾次数就达到了118次,因此,了解古建筑在经历不同地震动后可能产生的残损破坏状态,提前进行加固维护,是十分必要的。本文以嘉峪关光化楼为研究对象,进行了实地调研以及资料查阅,了解了光化楼的结构构造和保存、修缮情况。通过CMG-5TCDE加速度计对光化楼进行了实地脉动测试,获取了光化楼的动力参数;根据光化楼资料采用1:1的比例建立了有无砖墙砌体围护结构两种有限元数值仿真模型,通过与实地脉动测试得到的光化楼动力特性进行比对,进而保证模型的准确性;输入不同地震动作用,分析有两种模型的加速度响应、位移响应和砖墙的塑性变形情况;最后基于之前的工作选择了无砖墙砌体围护结构进行地震易损性分析。共得到以下结论:(1)光化楼的前五阶自振频率分别为1.67Hz、1.72Hz、2.22Hz、4.92Hz、5.30Hz。有砖墙维护砌体结构自振频率与实测结果更加符合,砖墙结构在微振动下对结构性能的影响不可忽略。(2)对两种模型输入不同地震动作用发现,无砖墙砌体围护结构模型加速度响应远小于有砖墙模型,无砖墙模型放大系数均小于1,砖墙砌体维护结构给木结构整体带来的刚度增幅远大于质量增幅,从而光化楼整体的自振周期变小,在地震作用下受到的影响更加激烈。(3)有砖墙砌体围护结构模型的位移远小于无砖墙结构,砖墙结构的大刚度特性能牢牢的限制结构的移动,而在罕遇地震作用下,木结构仍未进入屈服状态,砖墙结构已经产生了塑性变形,主要集中在砖墙结构底部与砖墙结构开洞处。在低地震作用下,砖墙结构地震能很好地限制古建筑整体产生位移,防止古建筑倒塌,但随着地震强度的增大,砖墙结构产生倒塌倾覆,木结构不受砖墙结构倒塌倾覆的影响,仍能承受罕遇强震的作用。(4)将23条地震动记录从0.05g开始调幅,以0.05g为增量步,调幅至0.6g,依次输入数值模型中进行地震易损性研究,光化楼在遭受多遇地震作用后,有59.7%的概率处于基本完好,40.2%的概率出现轻微损坏;在遭受罕遇地震作用后,32.9%的概率出现轻微损坏,63.5%的概率出现中等损坏,3.5%的概率出现严重破坏。光化楼结构可以极好地抵御地震作用。

关键词：光化楼脉动测试自振频率放大系数位移地震易损性

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嘉峪关木构城楼动力特性试验研究及分析

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工程抗震与加固改造 2022年第3期44卷 88-96页

作者：巴振宁符瞻远焦鹏张龙俞春荣许德臣张翔天津大学土木工程系天津300072 天津大学国际工程师学院天津300072 天津大学建筑学院天津300072 嘉峪关丝路(长城)文化研究院甘肃嘉峪关735100

嘉峪关木构城楼光化楼有500多年的历史,为了获得这座古建筑精准的的动力特性数据以及分析不同结构构件对其动力特性的影响,采用了古建筑动力测试、有限元数值模拟和文献调研相结合的方式,研究了光化楼的动力特性现状以及墙体结构对光化... 详细信息

嘉峪关木构城楼光化楼有500多年的历史,为了获得这座古建筑精准的的动力特性数据以及分析不同结构构件对其动力特性的影响,采用了古建筑动力测试、有限元数值模拟和文献调研相结合的方式,研究了光化楼的动力特性现状以及墙体结构对光化楼动力性能的影响。首先对光化楼的修缮经历进行调研,考察了光化楼修缮方式以及结构现状;其次采用CMG-5TCDE对光化楼进行了动力测试,获得了光化楼自振频率;采用ANSYS有限元软件对光化楼进行数值模拟,研究了有无墙体结构对光化楼动力性能产生的影响;最后结合文献调研的方式,得到墙体结构对古建筑动力特性的影响。结果表明:墙体结构对古建筑整体的刚度增幅远大于质量的增幅,使古建筑自振周期变小,地震作用变大;墙体结构具有较大的抗侧移刚度,能限制木结构的位移变形;古建筑中墙体结构在地震作用下会产生倒塌倾覆,而古建筑中木构架能在强震地震下保持结构的完整。对古建筑进行分析时,应该根据古建筑墙体结构的保存现状进行判断,根据客观条件选择更加安全的分析方式。

关键词：光化楼动力特性动力测试数值模拟文献调研

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