基于计算机视觉的斗栱转动变形检测方法

古建筑木结构斗栱节点由斗、栱等构件交错层叠而成.受自身形制、环境和外力等影响,这种“层叠式”节点易出现转动变形.针对人工及布设传感器的传统检测方法在可实施性及检测效率方面的局限性,提出了一种基于姿态估计的斗栱转动变形计算机视觉检测方法.首先定义了斗栱的关键点,并基于关键点推导出了各层斗的转动以及栌斗和阑额相对转动的计算公式;其次通过采集斗栱实景图像、实验室模型图像以及缩尺模型图像,构建了斗栱节点多样性数据集;而后搭建YOLOv8-Pose姿态估计模型,并开展了6种规模和Batch Size的23种工况对比实验;结果表明,最优性能模型目标检测的mAP50(B)达到0.94,关键点检测的mAP50(P)达到0.91.最后利用缩尺模型转动变形检测实验验证了所提方法的有效性.

开裂残损柱头科斗栱抗震性能及退化规律研究

为研究构件开裂对斗栱抗震性能的影响,以沈阳故宫颐和殿柱头科斗栱为原型,建立了大斗、正心瓜栱、单翘及散斗分别开裂的斗栱有限元模型,通过体积损失率表征构件的开裂程度,对开裂斗栱开展抗震性能模拟分析.结果表明:不同开裂程度下,斗栱的滞回曲线及骨架曲线变化规律相似.大斗、单翘和散斗体积损失率达到3%时,加载后期滞回曲线发散明显,且散斗开裂斗栱的正向峰值位移小于其他开裂斗栱.散斗开裂斗栱的正向刚度、大斗开裂斗栱的负向刚度随体积损失率变化较为明显.当构件体积损失率为3%时,散斗开裂斗栱的正向承载力和大斗开裂斗栱的负向承载力退化最严重,退化率分别为16.90%和18.61%;构件开裂尽管降低了斗栱的承载力及刚度,但其变形和耗能能力较好.

平身科斗栱节点侧向荷载-位移计算模型

平身科斗栱在减小梁跨度、分配屋面荷载和协同抵抗侧向变形中发挥着重要作用.为建立面宽方向加载的平身科斗栱节点的侧向荷载-位移计算模型,在分析节点构造特征和水平往复荷载作用下斗栱的受力状态基础上,结合典型节点模型参数及木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,计算了竖向荷载和面宽方向施加水平荷载共同作用下平身科斗栱骨架曲线上的弹性荷载、峰值荷载及相应位移.建立的平身科斗栱节点侧向荷载-位移计算模型与试验数据进行对比,验证了该计算模型的正确性.结果表明,建立的侧向荷载-位移力学模型弹性段与试验骨架曲线吻合良好,能较好地反映模型弹性段刚度及其侧向承载力,但对峰值荷载的计算值偏小.

斜Gong演变及普拍枋的作用

辽金时期、木构建筑的外檐补间铺作多为斜Ｇｏｎｇ，这种独特造型是由传统的抹角Ｇｏｎｇ演变而来的，是在增添普拍枋的前题下产生。普拍枋的采用，引起了补间铺作趋同于柱 铺作、偷心造转为计心造、多朵补间铺作取代单朵补间铺作的连锁反应，使檐下斗Ｇｏｇｎ由伸臂梁式结构变为空间网架结构式的Ｇｏｎｇ层。

基于栱心格线的斗栱构成:中日斗栱尺度设计的比较分析

斗栱尺度设计方法的探讨,一直是建筑技术史研究关注的重点。斗栱尺度关系的特色很大程度上基于其独特的斗栱构成关系,本文以斗栱构成关系这一线索,探讨唐宋斗栱尺度设计的方法和特色,并与日本唐样斗栱作比较分析。

“斗拱”元素的现代性转化与应用

该文以斗拱结构在文创灯具中的设计应用为主线,探索传统建筑结构在现代设计中的转化与应用的新思路。运用现代设计理论,观察“斗拱”元素在现代产品设计的过程中存在的主要问题,即“传统建筑结构的直接迁移复制”“斗拱”“元素转化的装饰性倾向”,运用体验设计方法进行灯具产品的现代性转化与应用,探寻解决问题的途径。传统“斗拱”元素的转化与应用是在特定情境下的“功能、造型、文化”的相互影响和融合的重构。传统文化元素的设计应用应该紧随时代的发展进行优化设计,将现代审美、材料、工艺结合考虑,实现传统文化在文化产品设计的新应用。

唐代殿堂型木构架柱架摇摆抗侧机理研究

唐代殿堂型木结构建筑是我国古建筑遗存中弥足珍贵的文物,其建造年代久远,数量稀少,结构形制特殊且极富时代特征,具有极其重要的历史文化与科学研究价值。其木构架由三个水平结构层柱网层、铺作层和屋架层自下而上通过榫卯连接叠垒而成。为深入研究此类型木构架的抗侧性能,建立了某唐代殿堂型木结构一榀构架的精细化有限元足尺实体模型,并进行了水平低周反复加载模拟,系统研究了木构架的变形特点、破坏形态、滞回特性、抗侧刚度及耗能特征。结果表明在水平往复荷载作用下,殿堂型木构架的主要变形特征为柱脚无滑移偏转抬升,柱架摇摆并带动整体结构协同抬升摆动,铺作层如同刚体抬升平移,剪切变形不明显;主要破坏形式为栌斗全截面压溃和柱脚边缘压屈;构架滞回曲线呈“S”形,具有显著捏拢效应,两端较为饱满。木构架初始抗侧刚度较大,屈服后刚度退化显著,主要通过柱脚节点和柱头-栌斗节点的塑性变形、构件接触面的摩擦滑移、结构整体转动抬升摆动耗能,具有较好的抗震性能。

中国古建筑木结构力学研究进展

中国古建筑木结构是我国乃至世界的宝贵文化遗产,也是中华文明的重要组成部分.随着时间的延续,对这些价值连城、失而不可复得的历史文物的保护日益迫切.本文从古木结构的木材力学性能、关键节点(斗栱、梁柱节点和柱脚节点)受力机理、木构架整体受力性能研究、结构残损勘查、安全评估及修缮加固等方面,总结了近30年来结构学者对古代木结构建筑的研究进展,以期为今后进行古木建筑的结构研究提供参考.

古建筑木结构歪闪斗栱抗震性能的ABAQUS有限元分析

为研究歪闪斗栱的抗震性能以及不同歪闪程度对斗栱的滞回性能、承载力、刚度、耗能等性能的影响,以θ角度切削平板枋的方式来考虑斗栱的不同歪闪情况,并利用ABAQUS程序对歪闪斗栱进行了水平向循环加载数值模拟。研究表明:在水平向循环力的作用下歪闪斗栱产生整体滑移,馒头榫发生剪切破坏;滞回曲线呈现正反向加载不对称现象,歪闪角度越大,不对称现象越显著;侧向刚度及能量耗散系数随角度的增大而逐渐减小,但仍具有较好的变形能力和耗能能力。揭示了斗栱的歪闪程度对其抗震性能的影响,研究结果可为现存木结构的残损评估与修缮加固提供参考。

古建筑木结构歪闪斗拱竖向受力性能的ABAQUS有限元分析

利用ABAQUS对歪闪斗棋模型进行竖向单调加载数值模拟,研究歪闪斗棋的竖向受力性能,及不同歪闪角度对斗棋的荷载-位移曲线、破坏形态和受力性能等的影响.研究结果表明:在竖向荷载作用下,歪闪斗棋的破坏形态与完好斗棋类似,为栌斗压溃破坏,且歪闪斗棋的破坏更加严重;荷载-位移曲线可用双折线模型表示;当歪闪角度为0°~6°时,斗棋的刚度及允许承载力随歪闪角度的增大而降低,最大降幅为30%左右.研究木结构古建筑歪闪斗棋的受力性能,对修缮、保护古代建筑具有深远意义.

古建筑木结构的承载及抗震机理

从古建筑木结构的材料劣化损伤、材性衰退、柱脚节点、榫卯节点缝隙与性能、斗栱性能与构架性能等几个方面探讨古建筑木结构的承载机理。从宏观和微观尺度分析古建木构材料性能,建立构件层次的古木材性时变模型;提出木柱摇摆抬升的力学模型及精细化分析方法;建立榫卯节点缝隙概率分布模型,构建榫卯节点模型及分析方法;分析单朵斗栱力学性能及斗栱层的协同作用;通过摇摆木构架的试验和理论分析总结节点摩擦耗能、重屋盖高位储能、构架长周期摇摆释能的综合抗震机理。

附角斗的流变——元明清时期附角斗的功能及其演化

首先指出角部结构仍然是元明清木构建筑的薄弱环节;其次阐释了元明清时期附角斗的结构功能,比之辽金,此时附角斗的结构作用又有新的发展;最后着重探讨了附角斗的装饰功能。

汉代建筑大木作技术特征(之二)——斗栱之分类：柱头铺作、转角铺作、补间铺作

该文对汉代建筑大木作之斗栱技术进行研究,联系考古发掘实物资料,现代研究论著等,进行系统的分析、论证。

中国传统建筑文化元素审美性探略

从建筑理性美学、庭院、木构架、干栏、风水、门等几个具有代表性的角度入手,对中国传统建筑文化元素的历史涵义及其审美性进行论述和反思,探讨传统的继承和创新之间的关联;指明在当前世界建筑呈现多元化态势下理性思考和研究传统建筑文化在我国建筑现代化实践中的重要意义。

略论先秦斗拱形制的文化内蕴

先秦作为中国历史发展的重要时期,思想丰富,文化上是百家争鸣。思想文化的繁荣不仅对人们的生活产生了一定影响,同时也对与人们生活息息相关的建筑艺术的发展产生了重要的影响,而作为建筑重要部件的斗拱也被赋予了新的内涵,它不仅仅作为建筑的部件存在,更重要的是它本身所折射出的意蕴,无疑斗拱成为了解先秦文化的又一个重要窗口。

理学中的美学思想对宋代斗栱的影响

宋代斗栱多表现为尺度缩小、体系复杂、细节精美、和谐淡雅的美学气质,这一气质的形成与理学中深厚美学思想之熏染不无关联。宋代斗栱在形式与功能的关系、结构与装饰的协调以及构件细节处理上,表现出经世致用、文道合一及刚柔相济的思想,进而体现为对"雅"的审美理想的艺术追求。

基于三维弹塑性损伤演化的斗拱节点滞回性能分析

斗拱节点是传统木结构中典型的木-木连接节点之一,其滞回性能对结构的整体抗震性能至关重要。为跟踪斗拱节点在低周反复荷载作用下的损伤演化过程,基于木材三维弹塑性损伤本构模型开展了斗拱节点滞回性能的有限元模拟分析。计算结果表明,有限元模型能合理表征节点滞回曲线的捏拢效应、强度软化行为和刚度退化行为。有限元模型对节点的初始刚度和水平承载力的预测结果与已有试验结果吻合较好,模拟误差小于12.5%。该模型能合理反映栌斗和木枋在加载过程中的转动变形和斗拱节点的损伤演化过程。参数分析结果表明,斗拱节点的承载力和耗能能力随轴向压力的逐渐增加而增加,当轴向压力超过40kN后,节点的承载力增幅降低。

古建筑构件斗栱照明概念灯具设计

21世纪夜景照明逐渐进入人们的视野,在某种程度上,夜景照明甚至代表了一个城市的经济水平。古建筑作为中华文化的瑰宝,更应该在夜间彰显其独特的魅力,同时,越来越多的仿古建筑如雨后春笋般出现。对(仿)古建筑照明案例进行了分析,发现斗栱这个精致而有代表性的古建构件。斗栱在当前灯光下立体感与层次感很弱,没有适合其复杂造型的灯具。文章针对这个问题进行了概念设计,以求斗栱在该概念灯具的配合下达到更好的照明效果,展现出斗栱应有的精美。

中唐五窦之窦巩诗系年考

中唐"五窦"并称于世,后人辑《窦氏联珠集》五卷存世。"五窦"俱出仕且皆能诗,其中窦巩最幼而诗名最著,不仅与诗坛大家元稹、白居易、刘禹锡等人有交谊,其绝句亦备受称赏,时称"友封体"。窦巩一生经历了进士及第、幕府任职、在朝为官、再入幕府等阶段,在唐人仕宦生涯中很有代表性。窦巩诗现存三十九首,根据诗人生平及诗所涉人、事、地,可确切系年的诗有二十一首,难以系年的有十八首。做好窦巩诗的系年可以更好地理解和分析不同时期的窦巩诗在内容和形式上所呈现出的不同特点,更能为研究诗人的生平、交游提供有利佐证。然碍于记载窦巩生平的史料所限,其诗多无法确切系年之作,是研究窦巩诗的一大遗憾。

角科斗栱轴压与抗震性能试验研究及数值分析

为研究角科斗栱的轴压与抗震性能,对2个足尺角科斗栱模型分别进行轴压与拟静力试验,得到了斗栱的破坏形态、荷载-位移曲线、滞回和骨架曲线、刚度和承载力退化、耗能能力及位移延性系数。结果表明:轴压荷载作用下,大斗鼓曲压溃,斜翘和搭角正翘后带正心瓜栱开裂,荷载-位移曲线具有明显的密实段、弹性段、塑性段和强化段,刚度退化严重,残余变形较大;水平荷载作用下,大斗压溃劈裂,馒头榫挤压剪断,平板枋嵌压,搭角挑檐枋拔榫,斗栱滞回曲线和骨架曲线正负向不对称,刚度和承载力退化严重,而耗能和变形能力较高。分别建立了斗栱在轴压荷载与水平荷载作用下的数值模型,在模型合理性验证的基础上,分析了木材材性和摩擦系数对斗栱轴压与抗震性能的影响。参数分析表明:随顺纹抗压强度和摩擦系数的增加,斗栱的初始刚度基本不变,而承载力显著增大;横纹径向弹性模量对斗栱的初始刚度与承载力影响均不明显。