太昊陵顯仁殿結(jié)構(gòu)整體性能分析.pdf

1、太昊陵是我國現(xiàn)存帝王陵廟中少有的大規(guī)模宮殿式古建筑群，是國家級重點(diǎn)文物保護(hù)單位。太昊陵始建于春秋時(shí)代，經(jīng)過歷朝歷代不斷地?cái)U(kuò)充發(fā)展，逐漸發(fā)展成如今的陵廟，在陵內(nèi)存在相當(dāng)豐富的歷史資料，具有重要的歷史價(jià)值、科學(xué)價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值。
　　顯仁殿是太昊陵內(nèi)主要建筑之一，建于明朝天順年間，距今已有500余年歷史，能保存至今說明其具有良好的結(jié)構(gòu)性能。然而，由于年久失修、自然環(huán)境的侵蝕、木材自身的特性等因素，顯仁殿各部位已出現(xiàn)不同程度的殘損；而且，

2、就近十幾年發(fā)生的地震災(zāi)害顯示，許多類似結(jié)構(gòu)的古建筑發(fā)生破壞甚至倒塌。因此，對其進(jìn)行科學(xué)的分析并指導(dǎo)結(jié)構(gòu)后期維修加固是必要的。
　　本文依托“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題（2013BAL01B04），以顯仁殿為研究對象，對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)整體性能分析。主要進(jìn)行了以下工作：
　?。?）通過對顯仁殿進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，獲得構(gòu)件尺寸、材料、地質(zhì)條件等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，了解結(jié)構(gòu)基本形式和構(gòu)造特點(diǎn)；統(tǒng)計(jì)顯仁殿各部位的現(xiàn)存殘損狀況，著重地分析了木柱、梁架和

3、屋蓋發(fā)生破壞的內(nèi)在因素及外在原因，探討了構(gòu)件殘損狀況可能對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生的不利影響。
　?。?）利用軟件ANSYS建立結(jié)構(gòu)整體有限元模型，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常使用條件下的靜力分析，了解結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律并找出薄弱部位。結(jié)果顯示：屋蓋檐部，明間屋蓋下金檁、檐檁，桃尖梁、抱頭梁跨中部位，木排架榫卯節(jié)點(diǎn)連接處和重檐金柱上半部分，均是結(jié)構(gòu)薄弱部位，需要采取相應(yīng)的加固措施。
　?。?）采用分塊蘭索斯法對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，獲取結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)及振

4、動(dòng)特性規(guī)律。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)基本自振周期為0.8263s，前三階振型依次為縱向振動(dòng)、橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；結(jié)構(gòu)在平動(dòng)過程中伴隨著部分扭轉(zhuǎn)趨勢，局部振動(dòng)發(fā)生階次靠前，結(jié)構(gòu)整體布置較為不規(guī)則。
　?。?）為了探討外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對木構(gòu)架振動(dòng)特性的影響，建立了多種不同墻體布置的有限元模型，并進(jìn)行模態(tài)對比分析。結(jié)果表明：兩側(cè)山墻對純木結(jié)構(gòu)的各向剛度有著明顯的提升作用，后檐墻的布置對結(jié)構(gòu)縱向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度影響較大，在對木結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行抗震分析時(shí)不應(yīng)忽略

5、墻體的影響。
　　（5）沿結(jié)構(gòu)縱向和橫向分別輸入地震波對其進(jìn)行時(shí)程分析，探討木構(gòu)架在不同水準(zhǔn)地震荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明：在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)保持完好，能滿足規(guī)范“小震不壞”的抗震設(shè)防目標(biāo)；設(shè)防地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)側(cè)移較大，易發(fā)生局部破壞現(xiàn)象；罕遇地震作用時(shí)，木構(gòu)架嚴(yán)重傾斜，且由于墻體的因素導(dǎo)致木構(gòu)架變形不均，存在扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
　?。?）磚墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在多遇地震和設(shè)防地震作用時(shí)，木構(gòu)架對其振動(dòng)影響較小，墻體的位移基