【博士】中國木結(jié)構(gòu)古建筑加固的試驗(yàn)研究及理論分析

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　　【學(xué)位年度】2007 　　【摘要】　　中國木結(jié)構(gòu)古建筑是世界古代建筑中獨(dú)樹一幟的建筑體系，具有極高的歷史、文物、藝術(shù)和科學(xué)價值。開展木結(jié)構(gòu)古建筑加固的研究對保護(hù)這些珍貴文物遺產(chǎn)具有極其重要的理論意義和社會價值?！　　　?首先提出了古建筑修繕設(shè)計基準(zhǔn)期，分析了作用于古建筑上的永久荷載、可變荷載和地震作用的取值方法。根據(jù)古建筑材料性能的變化規(guī)律，建議木材設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)該根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行取值，并給出了材料強(qiáng)度設(shè)計值的確定方法?？紤]到檁下替木的存在，根據(jù)支承點(diǎn)處檁和替木的轉(zhuǎn)角相等的原則確定出支承點(diǎn)的位置，從而計算出檁的最大內(nèi)力。將雀替與三角梁之間的分布荷載簡化為三角形分布，計算了三角梁的最大內(nèi)力。根據(jù)單層木結(jié)構(gòu)殿堂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其簡化成帶滑移隔震層的單自由度體系，建立了動力方程，采用逐步積分法給出了動力方程的數(shù)值解法。　　　　通過8根矩形木粱的靜力試驗(yàn)，對碳纖維布(CFRP)加固木梁的抗彎性能，包括破壞特征、截面應(yīng)變、極限承載力及撓度等性能進(jìn)行了研究。根據(jù)加固梁不同的破壞模式建立了相應(yīng)的抗彎承載力計算公式以及考慮初始應(yīng)變的承載力計算公式。將木梁的荷載一撓度曲線近似簡化為兩個線性階段，提出了木梁跨中撓度的近似計算方法。并根據(jù)已建立的抗彎承載力計算公式，對影響碳纖維布加固木梁抗彎承載力的主要因素進(jìn)行了分析?！　　　?根據(jù)上述碳纖維布加固木粱的部分試驗(yàn)結(jié)果，研究了碳纖維布端部界面剪應(yīng)力的分布情況，推導(dǎo)了碳纖維布與木梁之間的剪應(yīng)力和正應(yīng)力的計算公式，應(yīng)用該公式分析了影響最大界面應(yīng)力的主要因素，并根據(jù)碳纖維布錨固長度所需提供的拉力提出了碳纖維布錨固長度的確定方法。通過7根碳纖維布加固的矩形木梁的試驗(yàn)，研究了木粱的抗剪性能，得到了木梁剪切破壞的破壞形態(tài)、荷載一撓度曲線及荷載一應(yīng)變關(guān)系等性能。根據(jù)理論分析，得到了各種破壞形態(tài)的判斷條件，建立了發(fā)生各種破壞形態(tài)時的抗剪承載力的計算方法，并分析了影響木梁抗剪承載力的因素?！　　　?根據(jù)8根碳纖維布加固的圓形木柱的軸心受壓試驗(yàn)研究，得到了木柱的破壞形態(tài)、木柱和碳纖維布的荷載一應(yīng)變關(guān)系以及加固柱極限承載力提高情況等性能。分析了加固柱極限承載力的影響因素，并建立了抗壓承載力的計算公式。通過對木柱墩接方法的力學(xué)分析，確定了木柱墩接的最大墩接高度、連接區(qū)段的最小長度及對緊箍件的要求?！　　　?按宋《營造法式》中的做法，選用殿堂二等材殿堂式構(gòu)架的主要承重柱(檐柱)的柱架縮尺模型，進(jìn)行了3個未加固構(gòu)架、3個碳纖維布加固構(gòu)架和2個扁鋼加固構(gòu)架共8個構(gòu)架在水平低周反復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)研究，得到了各個構(gòu)架的破壞特征、滯回曲線、骨架曲線、強(qiáng)度和剛度退化規(guī)律、變形及耗能等性能，在此試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了木結(jié)構(gòu)構(gòu)架的恢復(fù)力模型，并根據(jù)相似原理推算了原型結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型。在分析了按現(xiàn)有規(guī)范對木結(jié)構(gòu)古建筑進(jìn)行抗震加固的不足的基礎(chǔ)上，提出了基于位移的抗震加固方法，并分析了加固剛度對構(gòu)架側(cè)移的影響?！　　　?通過碳纖維布與木材的剪切粘結(jié)試驗(yàn)，研究了碳纖維布與木材的粘結(jié)性能，包括破壞特征、碳纖維布與木材粘結(jié)面的應(yīng)變分布特點(diǎn)、有效粘結(jié)長度及粘結(jié)強(qiáng)度等性能?！　」?80頁

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