嘉峪关光化楼砖墙结构对抗震性能的影响

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。

嘉峪关光化楼残损变形现状及抗震性能分析

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。

嘉峪关木构城楼动力特性试验研究及分析

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。