构造特征对应县木塔柱头铺作受力性能的影响研究

铺作节点是应县木塔的重要组成节点之一,开展铺作的抗震性能研究对应县木塔的保护工作具有重要现实意义。该文主要进行了三层至五层的明层外槽柱头铺作的缩尺模型的拟静力抗震性能试验,研究了构造差异对柱头铺作抗震性能的影响。试验结果表明:具有不同构造特征的三个柱头铺作模型的铺数越多,其耗能能力越强,水平承载力越大。柱头铺作在正向加载时都是以转动变形为主,在负向既有转动变形也有滑移变形。铺数增加会降低构件滑移变形的占比。铺数减少时,柱头铺作模型在负向加载中滑移变形的占比越大,但是当某相邻两层之间的散枓或齐心枓枓耳被剪坏时,负向的滑移变形占比增加明显,DG-1、DG-2和DG-3构件间的最大滑移占比分别达到51%、47%和87%。三层至五层柱头铺作的构件滑移主要位置在模型的中、上端部分。该研究可为应县木塔的安全现状和修缮保护提供充分的基础保障。

不同竖向荷载下带“昂”柱头铺作抗震性能试验研究

带昂柱头铺作的抗震性能研究是应县木塔抗震性能研究的重要基础。为揭示不同竖向荷载下该类铺作的变形模式和抗震性能,该研究以应县木塔二层明层外槽带昂柱头铺作为原型,制作了2个1∶3.7的缩尺试件,进行了拟静力抗震性能试验。通过分析该铺作的水平力-位移滞回曲线、骨架曲线和等效粘滞阻尼系数等,明确了竖向荷载对该铺作抗震性能指标的影响。结果表明:竖向荷载的变化基本不影响该铺作的变形特征,但竖向荷载的增大会加剧滞回曲线的不对称性,且会显著提高该类铺作的水平承载力、初始刚度和耗能能力。竖向荷载增大3.7倍,水平承载力在正向和负向分别提高了2.2倍和2.9倍,初始刚度提高了2.4倍,耗散能量增加了3.0倍;增大竖向荷载虽然会改变铺作初始滑移出现的位置,但不改变该试验铺作的滑移累积方式和薄弱位置,最终两个铺作的滑移模式都表现为两跳华栱间的相对滑移。提出了该铺作节点的位移-承载力骨架曲线简化模型,得到了不同竖向荷载对抗侧刚度和水平承载力的影响系数β_(k)和β_(F),用以修正骨架曲线简化模型在不同竖向荷载下的刚度k。