2022年第44卷第2期文章目次
2022, 44(2):1-9.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.063
摘要:
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。
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。
2022, 44(2):10-21.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.107
摘要:
山地古建筑木结构是中国古建筑的重要组成部分，因其柱底不等高约束而与平地古建筑木结构存在建筑布局、结构特点和抗震性能等方面的差异。近年的古建筑震害调查表明：高烈度区山地古建筑木结构的破坏程度一般重于平地古建筑木结构。为更好地保护山地古建筑木结构，阐述了山地古建筑木结构的基本概念，总结了山地古建筑木结构的建筑特点、结构形式和结构特点，根据多次古建筑震害调查结果，分析了山地古建筑木结构的基础破坏、柱脚滑移、榫卯破坏、柱架扭转、屋面破坏和构架垮塌等典型震害特征及其震害原因，并指出其与平地古建筑震害的异同，从动力特性、分析模型、抗震机理、破坏模式和加固方法等方面阐明了山地古建筑木结构抗震研究的关键科学问题，为后续抗震性能研究指明思路和方向。
山地古建筑木结构是中国古建筑的重要组成部分，因其柱底不等高约束而与平地古建筑木结构存在建筑布局、结构特点和抗震性能等方面的差异。近年的古建筑震害调查表明：高烈度区山地古建筑木结构的破坏程度一般重于平地古建筑木结构。为更好地保护山地古建筑木结构，阐述了山地古建筑木结构的基本概念，总结了山地古建筑木结构的建筑特点、结构形式和结构特点，根据多次古建筑震害调查结果，分析了山地古建筑木结构的基础破坏、柱脚滑移、榫卯破坏、柱架扭转、屋面破坏和构架垮塌等典型震害特征及其震害原因，并指出其与平地古建筑震害的异同，从动力特性、分析模型、抗震机理、破坏模式和加固方法等方面阐明了山地古建筑木结构抗震研究的关键科学问题，为后续抗震性能研究指明思路和方向。
2022, 44(2):22-29.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.055
摘要:
为研究台基对应县木塔地震响应的影响，采用ANSYS有限元软件建立了八角形台基、上部木结构及考虑台基影响的应县木塔整体结构有限元模型，采用模态分析法得到了模型的自振频率及周期。分析得到了上部木结构的弱水平刚度方向，并对上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型输入地震波激励，对比分析了两种模型的地震响应。结果表明：八角形台基的频率较高且各阶频率比较接近，当上部木结构的高阶频率与台基频率接近时，台基对上部木结构动力特性有较大影响。木塔东西方向为弱水平刚度方向。相比其他地震波激励，当长周期Tianjin波激励时，上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型的加速度和位移响应更大。随着输入激励的峰值加速度增大，模型结构动力系数呈减小趋势。在相同峰值加速度的同种地震波激励下，考虑台基影响的整体结构加速度和位移响应均大于仅考虑上部木结构的情况。
为研究台基对应县木塔地震响应的影响，采用ANSYS有限元软件建立了八角形台基、上部木结构及考虑台基影响的应县木塔整体结构有限元模型，采用模态分析法得到了模型的自振频率及周期。分析得到了上部木结构的弱水平刚度方向，并对上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型输入地震波激励，对比分析了两种模型的地震响应。结果表明：八角形台基的频率较高且各阶频率比较接近，当上部木结构的高阶频率与台基频率接近时，台基对上部木结构动力特性有较大影响。木塔东西方向为弱水平刚度方向。相比其他地震波激励，当长周期Tianjin波激励时，上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型的加速度和位移响应更大。随着输入激励的峰值加速度增大，模型结构动力系数呈减小趋势。在相同峰值加速度的同种地震波激励下，考虑台基影响的整体结构加速度和位移响应均大于仅考虑上部木结构的情况。
2022, 44(2):30-37.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.162
摘要:
针对木结构榫卯节点抗震加固和性能提升的需求，提出采用内嵌卯口耗能器增强榫卯节点性能的技术，并制作了包括未增强、单层增强及双层增强的5组缩尺榫卯节点模型。通过开展抗震性能试验研究，对不同厚度、层数的卯口耗能器增强榫卯节点与未增强榫卯节点的抗震性能进行对比，分析了不同参数的卯口耗能器对榫卯节点抗震性能指标的影响。结果表明：内嵌卯口耗能器具有双向耗能、多点屈服、可设计性强等特点，可大幅提升榫卯节点的抗震性能，有效抑制节点的拔榫现象；耗能器增强节点相较于未增强节点，承载力有小幅提升，耗能能力有大幅提升，而初始刚度有50倍以上的大幅提升；耗能器的钢板厚度和层数是影响榫卯节点抗震性能的主要因素，且厚度对于耗能器加固榫卯节点力学性能的影响最大；与单层耗能器相比，双层耗能器对榫卯节点的加固性能更加卓越。
针对木结构榫卯节点抗震加固和性能提升的需求，提出采用内嵌卯口耗能器增强榫卯节点性能的技术，并制作了包括未增强、单层增强及双层增强的5组缩尺榫卯节点模型。通过开展抗震性能试验研究，对不同厚度、层数的卯口耗能器增强榫卯节点与未增强榫卯节点的抗震性能进行对比，分析了不同参数的卯口耗能器对榫卯节点抗震性能指标的影响。结果表明：内嵌卯口耗能器具有双向耗能、多点屈服、可设计性强等特点，可大幅提升榫卯节点的抗震性能，有效抑制节点的拔榫现象；耗能器增强节点相较于未增强节点，承载力有小幅提升，耗能能力有大幅提升，而初始刚度有50倍以上的大幅提升；耗能器的钢板厚度和层数是影响榫卯节点抗震性能的主要因素，且厚度对于耗能器加固榫卯节点力学性能的影响最大；与单层耗能器相比，双层耗能器对榫卯节点的加固性能更加卓越。
2022, 44(2):38-47.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.085
摘要:
针对砖石古塔墙体抗震性能差的问题，提出采用形状记忆合金丝(SMA丝)对古塔墙体进行抗震加固的新技术。为研究其加固效果，对SMA丝进行了力学性能测试，分析应变幅值对其耗能的影响，并通过SMA丝加卸载训练使其保持稳定的完全超弹性状态；通过2片SMA丝加固古塔墙体模型(1片完好墙体和1片损伤墙体)和1片未加固古塔墙体模型的拟静力试验，研究SMA丝加固对古塔墙体破坏形态、滞回性能、承载力、变形能力、刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能的影响。试验结果表明：采用SMA丝加固古塔墙体虽未改变墙体的破坏模式，但在一定程度上可改善其脆性破坏，显著提高墙体的承载力和耗能能力，有效限制墙体的剪切变形，延缓墙体的开裂和刚度退化；与未加固墙体相比，SMA丝加固墙体的承载力和极限位移分别提高了16.91%和22.65%，SMA丝加固损伤墙体的承载力和变形能力甚至超过了完好墙体，但其弹性段和开裂段刚度和承载力明显低于完好墙体。
针对砖石古塔墙体抗震性能差的问题，提出采用形状记忆合金丝(SMA丝)对古塔墙体进行抗震加固的新技术。为研究其加固效果，对SMA丝进行了力学性能测试，分析应变幅值对其耗能的影响，并通过SMA丝加卸载训练使其保持稳定的完全超弹性状态；通过2片SMA丝加固古塔墙体模型(1片完好墙体和1片损伤墙体)和1片未加固古塔墙体模型的拟静力试验，研究SMA丝加固对古塔墙体破坏形态、滞回性能、承载力、变形能力、刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能的影响。试验结果表明：采用SMA丝加固古塔墙体虽未改变墙体的破坏模式，但在一定程度上可改善其脆性破坏，显著提高墙体的承载力和耗能能力，有效限制墙体的剪切变形，延缓墙体的开裂和刚度退化；与未加固墙体相比，SMA丝加固墙体的承载力和极限位移分别提高了16.91%和22.65%，SMA丝加固损伤墙体的承载力和变形能力甚至超过了完好墙体，但其弹性段和开裂段刚度和承载力明显低于完好墙体。
2022, 44(2):48-59.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.020
摘要:
唐代殿堂型木结构是中国最早的木结构建筑遗存，具有极其珍贵的历史文化和科学研究价值。为深入研究此类木构架的抗侧力性能，建立了经模型试验验证的唐代殿堂型木结构单间四柱空间木构架精细化有限元模型，探究斗栱梁架一体化铺作层构造，柱脚管脚榫、柱头馒头榫等弱连接节点形式以及竖向荷载大小和位置对木构架滞回耗能及抗侧力性能的影响。结果表明：水平往复荷载作用下，唐代殿堂型木构架表现为摇摆抬升，其水平位移以柱架层的水平位移为主，滞回曲线呈“S”形，具有明显的“捏缩”效应，两端较饱满，正反接近对称。木构架初始抗侧刚度最大，随位移增大退化明显。铺作层为刚度较大的水平结构层，其横梁联系存在一定的冗余度。柱脚管脚榫及柱头馒头榫均可增强木构架的滞回耗能及抗侧力，但两者发挥作用的阶段不同。竖向荷载越大，木构架的滞回耗能越大，水平抗侧力也越大；其作用位置在一个柱径长度内偏移对木构架的滞回耗能及抗侧力性能无明显影响。
唐代殿堂型木结构是中国最早的木结构建筑遗存，具有极其珍贵的历史文化和科学研究价值。为深入研究此类木构架的抗侧力性能，建立了经模型试验验证的唐代殿堂型木结构单间四柱空间木构架精细化有限元模型，探究斗栱梁架一体化铺作层构造，柱脚管脚榫、柱头馒头榫等弱连接节点形式以及竖向荷载大小和位置对木构架滞回耗能及抗侧力性能的影响。结果表明：水平往复荷载作用下，唐代殿堂型木构架表现为摇摆抬升，其水平位移以柱架层的水平位移为主，滞回曲线呈“S”形，具有明显的“捏缩”效应，两端较饱满，正反接近对称。木构架初始抗侧刚度最大，随位移增大退化明显。铺作层为刚度较大的水平结构层，其横梁联系存在一定的冗余度。柱脚管脚榫及柱头馒头榫均可增强木构架的滞回耗能及抗侧力，但两者发挥作用的阶段不同。竖向荷载越大，木构架的滞回耗能越大，水平抗侧力也越大；其作用位置在一个柱径长度内偏移对木构架的滞回耗能及抗侧力性能无明显影响。
2022, 44(2):60-71.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.115
摘要:
为了研究江南地区宋元时期传统木构建筑的抗连续倒塌性能，选择典型实例，通过三维扫描测绘建立实例及对应无铺作大殿的有限元模型，并进行抽柱后结构的空间推覆分析，研究铺作在空间木构架连续倒塌时对结构传力路径及极限承载力的影响。结果表明：对于江南地区宋元传统木构建筑，当某根柱突然失效时，周围的梁、枋、槫、阑额等横向构件可以提供多个方向的拉结，防止结构进一步倒塌；铺作的存在对结构整体抗连续倒塌性能有明显提升，铺作之间的横向构件在倒塌时联合周围构件形成“组合桁架”共同受力，提供了有效传力路径和整体性拉结，使得局部柱失效后结构的极限承载力相对于无铺作结构提升约30%~50%；檐柱和角柱的失效更容易引起木构的连续性倒塌。
为了研究江南地区宋元时期传统木构建筑的抗连续倒塌性能，选择典型实例，通过三维扫描测绘建立实例及对应无铺作大殿的有限元模型，并进行抽柱后结构的空间推覆分析，研究铺作在空间木构架连续倒塌时对结构传力路径及极限承载力的影响。结果表明：对于江南地区宋元传统木构建筑，当某根柱突然失效时，周围的梁、枋、槫、阑额等横向构件可以提供多个方向的拉结，防止结构进一步倒塌；铺作的存在对结构整体抗连续倒塌性能有明显提升，铺作之间的横向构件在倒塌时联合周围构件形成“组合桁架”共同受力，提供了有效传力路径和整体性拉结，使得局部柱失效后结构的极限承载力相对于无铺作结构提升约30%~50%；檐柱和角柱的失效更容易引起木构的连续性倒塌。
2022, 44(2):72-82.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.121
摘要:
为了准确描述半刚性榫卯柱架在水平荷载下的抗侧行为，提出能够综合考虑榫卯节点半刚性和柱体摇摆效应的弹性杆弹簧单元的简化分析模型。分别采用直接刚度法和静力凝聚法计算得到柱架的整体刚度矩阵和抗侧刚度表达式，通过计算值和拟静力试验结果的对比，验证了模型的有效性。选取木材弹性模量、榫卯刚度、柱高及竖向荷载为研究对象进行拓展参数分析，结果表明：考虑柱体摇摆的柱架抗侧刚度明显大于不考虑时的刚度；弹性模量对抗侧刚度的影响很小；柱体摇摆对柱架抗侧刚度的影响程度随节点刚度的增大而逐渐降低；柱高越大，柱架的抗侧刚度越小；竖向荷载对柱架的抗侧性能有明显的提升作用。根据参数分析结果，进一步提出基于刚性杆弹簧单元的实用计算方法，计算误差稳定在10%左右，可以满足工程精度要求。
为了准确描述半刚性榫卯柱架在水平荷载下的抗侧行为，提出能够综合考虑榫卯节点半刚性和柱体摇摆效应的弹性杆弹簧单元的简化分析模型。分别采用直接刚度法和静力凝聚法计算得到柱架的整体刚度矩阵和抗侧刚度表达式，通过计算值和拟静力试验结果的对比，验证了模型的有效性。选取木材弹性模量、榫卯刚度、柱高及竖向荷载为研究对象进行拓展参数分析，结果表明：考虑柱体摇摆的柱架抗侧刚度明显大于不考虑时的刚度；弹性模量对抗侧刚度的影响很小；柱体摇摆对柱架抗侧刚度的影响程度随节点刚度的增大而逐渐降低；柱高越大，柱架的抗侧刚度越小；竖向荷载对柱架的抗侧性能有明显的提升作用。根据参数分析结果，进一步提出基于刚性杆弹簧单元的实用计算方法，计算误差稳定在10%左右，可以满足工程精度要求。
2022, 44(2):83-90.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.035
摘要:
以西南传统民居穿斗式木结构穿销中节点为研究对象，设计制作了2个足尺横向中节点和2个足尺纵向中节点模型试件，分别对两类节点进行单调加载和低周往复加载试验，得到两类节点的破坏模式、抗弯承载力、抗弯刚度、延性和耗能能力。结果表明：横向中节点主要在榫卯挤压区域发生嵌压塑性变形以及在木销受荷区域发生弯剪变形，纵向中节点易在榫颈位置发生折断破坏；横向中节点的初始刚度较纵向中节点高，横向中节点的抗弯承载力可达纵向中节点的2倍；横向中节点和纵向中节点的滞回曲线均表现出明显的捏拢和滑移现象，横向中节点的耗能能力较强；穿斗式木结构横向中节点和纵向中节点都具有良好的变形能力，横向中节点表现出较好的延性，但纵向中节点的延性很低；纵向中节点是穿斗式木结构中的薄弱节点，需要在穿斗式木结构的安全维护中重点关注。
以西南传统民居穿斗式木结构穿销中节点为研究对象，设计制作了2个足尺横向中节点和2个足尺纵向中节点模型试件，分别对两类节点进行单调加载和低周往复加载试验，得到两类节点的破坏模式、抗弯承载力、抗弯刚度、延性和耗能能力。结果表明：横向中节点主要在榫卯挤压区域发生嵌压塑性变形以及在木销受荷区域发生弯剪变形，纵向中节点易在榫颈位置发生折断破坏；横向中节点的初始刚度较纵向中节点高，横向中节点的抗弯承载力可达纵向中节点的2倍；横向中节点和纵向中节点的滞回曲线均表现出明显的捏拢和滑移现象，横向中节点的耗能能力较强；穿斗式木结构横向中节点和纵向中节点都具有良好的变形能力，横向中节点表现出较好的延性，但纵向中节点的延性很低；纵向中节点是穿斗式木结构中的薄弱节点，需要在穿斗式木结构的安全维护中重点关注。
2022, 44(2):91-97.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.028
摘要:
为研究木楔加固对带缝隙透榫节点在反复荷载作用下受力性能的影响，制作了包括完好节点、松动节点及木楔加固节点的3组足尺透榫节点模型。通过试验室足尺试验对比分析了3组节点的变形特征和破坏特点，研究了节点的弯矩转角滞回曲线、刚度变化特性、耗能和应力状态等受力特点。结果表明：完好和松动节点的破坏形式为变截面出现延伸至榫头根部的木材顺纹撕裂破坏。木楔加固节点的破坏特征为木楔挤压破坏；木楔加固后，节点的滑移现象和捏拢效应减弱；松动节点抵抗外荷载的能力和耗能能力等特性均显著降低，木楔加固后节点的各项性能明显提高，其弯矩较松动节点的弯矩提高约30%。
为研究木楔加固对带缝隙透榫节点在反复荷载作用下受力性能的影响，制作了包括完好节点、松动节点及木楔加固节点的3组足尺透榫节点模型。通过试验室足尺试验对比分析了3组节点的变形特征和破坏特点，研究了节点的弯矩转角滞回曲线、刚度变化特性、耗能和应力状态等受力特点。结果表明：完好和松动节点的破坏形式为变截面出现延伸至榫头根部的木材顺纹撕裂破坏。木楔加固节点的破坏特征为木楔挤压破坏；木楔加固后，节点的滑移现象和捏拢效应减弱；松动节点抵抗外荷载的能力和耗能能力等特性均显著降低，木楔加固后节点的各项性能明显提高，其弯矩较松动节点的弯矩提高约30%。
2022, 44(2):98-106.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.058
摘要:
局部糟朽、虫蛀在古建筑梁柱构件中普遍存在，采用数值模拟方法分析其受力性能意义重大。在连续介质力学和损伤力学框架内，建立木材的弹塑性损伤本构模型，并基于ABAQUS的用户材料开发接口UMAT进行本构模型的二次开发，通过模拟已有文献中的三点受弯木梁试验，对本构模型的正确性进行验证。通过人工预制局部开槽的方式模拟实际古建筑木结构中梁柱构件的局部糟朽和局部虫蛀，基于所开发的本构模型建立有限元模型，并通过已有试验验证模型的正确性。结果表明：所建木材的弹塑性损伤本构模型和木梁、木柱的有限元模型可较好地反映残损梁柱构件在受力过程中的非线性受力和损伤演化行为。
局部糟朽、虫蛀在古建筑梁柱构件中普遍存在，采用数值模拟方法分析其受力性能意义重大。在连续介质力学和损伤力学框架内，建立木材的弹塑性损伤本构模型，并基于ABAQUS的用户材料开发接口UMAT进行本构模型的二次开发，通过模拟已有文献中的三点受弯木梁试验，对本构模型的正确性进行验证。通过人工预制局部开槽的方式模拟实际古建筑木结构中梁柱构件的局部糟朽和局部虫蛀，基于所开发的本构模型建立有限元模型，并通过已有试验验证模型的正确性。结果表明：所建木材的弹塑性损伤本构模型和木梁、木柱的有限元模型可较好地反映残损梁柱构件在受力过程中的非线性受力和损伤演化行为。
2022, 44(2):107-118.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.088
摘要:
中国传统多高层楼阁式木塔的结构设计和抗震性能持续受到关注。提出楼阁式木塔建模方法，利用某七层唐风木塔振动台模型试验结果验证其有效性，在此基础上开展结构摇摆分量和侧剪分量的变化对传统多高层楼阁式木塔抗震性能的影响分析。结果表明：增加结构的侧剪分量能增强结构的刚度、减小结构在不同地震强度下的位移反应，但同时增大了结构的加速度放大系数和层间剪力；提高结构的摇摆分量会增强结构在强震作用下的非线性反应，随着地震强度的增加，结构下部楼层层间位移角和层架剪力均增大，上部楼层加速度放大系数呈先增大后减小趋势。
中国传统多高层楼阁式木塔的结构设计和抗震性能持续受到关注。提出楼阁式木塔建模方法，利用某七层唐风木塔振动台模型试验结果验证其有效性，在此基础上开展结构摇摆分量和侧剪分量的变化对传统多高层楼阁式木塔抗震性能的影响分析。结果表明：增加结构的侧剪分量能增强结构的刚度、减小结构在不同地震强度下的位移反应，但同时增大了结构的加速度放大系数和层间剪力；提高结构的摇摆分量会增强结构在强震作用下的非线性反应，随着地震强度的增加，结构下部楼层层间位移角和层架剪力均增大，上部楼层加速度放大系数呈先增大后减小趋势。
2022, 44(2):119-128.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.056
摘要:
古建木结构是华夏民族的宝贵财富，但历经数百年服役后存在不同类型和程度的残损现象，降低了结构的安全性能。选取北京故宫内的同道堂为研究对象，通过现场勘查和残损分析，获得结构柱框层、斗栱层和梁架层中典型的残损类型、特征、影响、数量和分布规律，并对其残损成因进行归纳，提出相应的保护建议。结果表明：结构的残损类型主要包括构件开裂、糟朽、缺失、歪闪、分离和榫卯节点拔榫等，其中，斗栱层残损状况最为复杂和严重；结构残损成因可归纳为材性退化和木材缺陷、生物侵蚀和自然环境变化、长期复杂的荷载效应以及不合理的修缮措施；建立结构健康监测系统、加强生物病害防治、推进木结构力学性能的基础研究等是古建筑保护和修缮的重要基础和手段。
古建木结构是华夏民族的宝贵财富，但历经数百年服役后存在不同类型和程度的残损现象，降低了结构的安全性能。选取北京故宫内的同道堂为研究对象，通过现场勘查和残损分析，获得结构柱框层、斗栱层和梁架层中典型的残损类型、特征、影响、数量和分布规律，并对其残损成因进行归纳，提出相应的保护建议。结果表明：结构的残损类型主要包括构件开裂、糟朽、缺失、歪闪、分离和榫卯节点拔榫等，其中，斗栱层残损状况最为复杂和严重；结构残损成因可归纳为材性退化和木材缺陷、生物侵蚀和自然环境变化、长期复杂的荷载效应以及不合理的修缮措施；建立结构健康监测系统、加强生物病害防治、推进木结构力学性能的基础研究等是古建筑保护和修缮的重要基础和手段。
2022, 44(2):129-137.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.057
摘要:
为了研究木结构古建筑带内部填充木框架的抗震性能和价值损伤规律，选取清式木结构古建筑中广泛应用的槛窗木构架为研究对象，制作了缩尺比例为1∶2的试验模型进行低周往复试验，分析了槛窗木构架的荷载位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律和耗能能力。试验结果表明：槛窗木构架滞回曲线有明显的“捏缩效应”，随着加载位移的增大和加载循环次数的增多，这种效应就越明显；试验过程中墙体首先发生破坏，而后随着加载的进行，墙体逐渐加剧破坏，木构件出现拔榫、棂条劈裂等破坏。墙体对木构架的刚度影响较大。结合槛窗木构架可能存在的价值点，提出基于价值的损伤评价指标，为古建筑的修复、加固和价值损伤评估提供参考。
为了研究木结构古建筑带内部填充木框架的抗震性能和价值损伤规律，选取清式木结构古建筑中广泛应用的槛窗木构架为研究对象，制作了缩尺比例为1∶2的试验模型进行低周往复试验，分析了槛窗木构架的荷载位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律和耗能能力。试验结果表明：槛窗木构架滞回曲线有明显的“捏缩效应”，随着加载位移的增大和加载循环次数的增多，这种效应就越明显；试验过程中墙体首先发生破坏，而后随着加载的进行，墙体逐渐加剧破坏，木构件出现拔榫、棂条劈裂等破坏。墙体对木构架的刚度影响较大。结合槛窗木构架可能存在的价值点，提出基于价值的损伤评价指标，为古建筑的修复、加固和价值损伤评估提供参考。
2022, 44(2):138-147.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.095
摘要:
为研究不同加固措施对木结构榫卯节点抗震性能的影响，参照西南地区传统木结构典型榫卯节点做法，制作透榫、半榫和燕尾榫3类共5组榫卯节点试件开展节点拟静力试验，其中4组分别采用扒钉、钢板和木条(两组)加固。对比研究加固与非加固节点试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、节点拔榫量和耗能能力等抗震性能参数。结果表明：未加固榫卯节点的主要破坏形态是榫头卯口挤压开裂、榫头拔出，加固节点主要以扒钉断裂、钢板弯扭屈服和木条断裂形态而破坏；所有加固措施均能有效提升节点承载力和降低节点拔榫量，加固节点拔榫量降低比例均超过5%；与扒钉、钢板加固相比，采用木条加固对节点承载力提升效果最为显著，加固后，半榫和燕尾榫节点负向承载力提高超过10倍。同时，木条加固半榫节点的耗能能力提升超过2.6倍，扒钉、钢板加固节点也能明显提升其耗能能力。
为研究不同加固措施对木结构榫卯节点抗震性能的影响，参照西南地区传统木结构典型榫卯节点做法，制作透榫、半榫和燕尾榫3类共5组榫卯节点试件开展节点拟静力试验，其中4组分别采用扒钉、钢板和木条(两组)加固。对比研究加固与非加固节点试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、节点拔榫量和耗能能力等抗震性能参数。结果表明：未加固榫卯节点的主要破坏形态是榫头卯口挤压开裂、榫头拔出，加固节点主要以扒钉断裂、钢板弯扭屈服和木条断裂形态而破坏；所有加固措施均能有效提升节点承载力和降低节点拔榫量，加固节点拔榫量降低比例均超过5%；与扒钉、钢板加固相比，采用木条加固对节点承载力提升效果最为显著，加固后，半榫和燕尾榫节点负向承载力提高超过10倍。同时，木条加固半榫节点的耗能能力提升超过2.6倍，扒钉、钢板加固节点也能明显提升其耗能能力。
2022, 44(2):148-157.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.041
摘要:
针对传统损伤识别需布设接触式传感器而不利于古建筑木结构保护的问题，利用古建筑自身彩绘图案探索基于数字图像相关原理(DIC)的非接触式损伤识别方法。通过数码相机拍摄古建筑彩绘木梁振动时序图片，采用整、亚像素位移搜索算法解算木梁上各点的位移响应时程，利用傅里叶变换得到幅频、相频曲线，进而通过幅频幅值和相频相位角提取木梁的工作模态；利用DIC方法可获取沿梁长方向所有像素模态信息的优势，引入振型转角模态、曲率模态作为损伤特征指标进行损伤识别。数值算例和彩绘简支梁实验结果表明，采用DIC方法获得的工作模态能准确识别木梁的损伤部位和损伤程度的相对大小，为古建筑木结构预防性保护提供了新技术手段。
针对传统损伤识别需布设接触式传感器而不利于古建筑木结构保护的问题，利用古建筑自身彩绘图案探索基于数字图像相关原理(DIC)的非接触式损伤识别方法。通过数码相机拍摄古建筑彩绘木梁振动时序图片，采用整、亚像素位移搜索算法解算木梁上各点的位移响应时程，利用傅里叶变换得到幅频、相频曲线，进而通过幅频幅值和相频相位角提取木梁的工作模态；利用DIC方法可获取沿梁长方向所有像素模态信息的优势，引入振型转角模态、曲率模态作为损伤特征指标进行损伤识别。数值算例和彩绘简支梁实验结果表明，采用DIC方法获得的工作模态能准确识别木梁的损伤部位和损伤程度的相对大小，为古建筑木结构预防性保护提供了新技术手段。
2022, 44(2):158-164.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.083
摘要:
藏式砌体广泛应用于藏式建筑墙体中，在自然灾害、人为损坏等赋存环境影响作用下，出现了裂缝、倾斜及材料损伤等多种劣化形式。基于科学手段对劣化藏式墙体的健康状况进行合理评估一直是藏式古建砌体保护的难点。基于模糊评价法和层次分析法，对影响藏式砌体墙的几种主要损伤形式进行综合研究，通过参数分析迭代耦合，得到裂缝、倾斜及材料损伤等多种影响因素的权重系数及层次排序，并通过两个砖砌体试验模型进行验证。结合砌体结构安全评价规范，给出砌体结构墙体性能的量化评价标准，解决了利用模糊评价法评估藏式墙体时损伤形式权重系数难以客观确定的问题。
藏式砌体广泛应用于藏式建筑墙体中，在自然灾害、人为损坏等赋存环境影响作用下，出现了裂缝、倾斜及材料损伤等多种劣化形式。基于科学手段对劣化藏式墙体的健康状况进行合理评估一直是藏式古建砌体保护的难点。基于模糊评价法和层次分析法，对影响藏式砌体墙的几种主要损伤形式进行综合研究，通过参数分析迭代耦合，得到裂缝、倾斜及材料损伤等多种影响因素的权重系数及层次排序，并通过两个砖砌体试验模型进行验证。结合砌体结构安全评价规范，给出砌体结构墙体性能的量化评价标准，解决了利用模糊评价法评估藏式墙体时损伤形式权重系数难以客观确定的问题。
2022, 44(2):165-173.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.122
摘要:
采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行计算分析，为古塔的抗震加固提供依据，采用塑性损伤本构计算模型描述地震作用下砌体结构的损伤失效，给出古塔在不同调幅系数地震波作用下的位移形态，获得层间位移、加速度放大系数等地震响应数值，讨论了地震引起的损伤分布规律。结果表明，稷王山古塔整体刚度分布均匀，塔顶加速度放大系数最大，尽管古塔底部墙体厚于上部，但在地震作用下仍在底层首先出现受拉损伤，并随地震强度提高而向上扩展；应力云图显示，地震作用下古塔底层最大主拉应力区呈斜向上扩展形态，易使塔体形成斜向裂缝；古塔薄弱层为底部3层及顶层。
采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行计算分析，为古塔的抗震加固提供依据，采用塑性损伤本构计算模型描述地震作用下砌体结构的损伤失效，给出古塔在不同调幅系数地震波作用下的位移形态，获得层间位移、加速度放大系数等地震响应数值，讨论了地震引起的损伤分布规律。结果表明，稷王山古塔整体刚度分布均匀，塔顶加速度放大系数最大，尽管古塔底部墙体厚于上部，但在地震作用下仍在底层首先出现受拉损伤，并随地震强度提高而向上扩展；应力云图显示，地震作用下古塔底层最大主拉应力区呈斜向上扩展形态，易使塔体形成斜向裂缝；古塔薄弱层为底部3层及顶层。
2022, 44(2):174-183.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.143
摘要:
结构的模态参数识别一直是结构健康监测的基础和重点，其能评估结构状态、识别结构损伤，对结构的后续维护具有重要意义，对古建筑结构亦是如此。西安城墙属于中国第一批重点文物保护单位，其模态参数识别更是需要重视。在西安城墙瓮城处城墙布设速度与加速度动力特性监测系统，通过现场动力测试试验，获取复杂交通环境激励下城墙振动响应数据；通过特征系统实现算法(ERA)、随机子空间法(SSI)和峰值法(PP)3种模态识别方法相结合，对响应数据进行结构模态参数识别，获取该区域城墙模态参数；结合城墙数值有限元模型，对比3种方法所得的模态参数，建立有效的结构动力模型。结果表明：3种方法均可以在环境激励下有效识别结构的模态频率并最终得出振型，验证了该3种模态识别方法对古城墙模态参数识别的可行性。
结构的模态参数识别一直是结构健康监测的基础和重点，其能评估结构状态、识别结构损伤，对结构的后续维护具有重要意义，对古建筑结构亦是如此。西安城墙属于中国第一批重点文物保护单位，其模态参数识别更是需要重视。在西安城墙瓮城处城墙布设速度与加速度动力特性监测系统，通过现场动力测试试验，获取复杂交通环境激励下城墙振动响应数据；通过特征系统实现算法(ERA)、随机子空间法(SSI)和峰值法(PP)3种模态识别方法相结合，对响应数据进行结构模态参数识别，获取该区域城墙模态参数；结合城墙数值有限元模型，对比3种方法所得的模态参数，建立有效的结构动力模型。结果表明：3种方法均可以在环境激励下有效识别结构的模态频率并最终得出振型，验证了该3种模态识别方法对古城墙模态参数识别的可行性。
2022, 44(2):184-194.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.161
摘要:
福建土楼中夯土与木梁的界面性能是二者能够共同工作的基础，而木梁与夯土界面的粘结滑移关系是其界面性能的综合反映。为探讨木梁—夯土界面的粘结滑移性能，进行了8个木梁—夯土节点试件的拉拔模型试验，考虑竖向压力、木梁伸入长度和木梁表面粗糙度对其粘结力组成、极限荷载等的影响，对木梁—夯土界面进行有限元建模分析，并提出粘结力的计算方法。结果表明：夯土与木梁的界面破坏形态包括木梁的拔出破坏和夯土的开裂破坏，此类界面的粘结滑移曲线可以分为线性上升段、滑移过渡段和摩擦残余段3个阶段；有限元模拟表明，连接器弹簧能够很好地表达木梁—夯土墙界面性能；木梁—夯土界面粘结力包括胶结力、木梁与夯土接触面的摩擦力和基质吸力，随着滑移的不断进行，胶结力不断失效趋近于零，摩擦残余段只存在摩擦力与基质吸力。
福建土楼中夯土与木梁的界面性能是二者能够共同工作的基础，而木梁与夯土界面的粘结滑移关系是其界面性能的综合反映。为探讨木梁—夯土界面的粘结滑移性能，进行了8个木梁—夯土节点试件的拉拔模型试验，考虑竖向压力、木梁伸入长度和木梁表面粗糙度对其粘结力组成、极限荷载等的影响，对木梁—夯土界面进行有限元建模分析，并提出粘结力的计算方法。结果表明：夯土与木梁的界面破坏形态包括木梁的拔出破坏和夯土的开裂破坏，此类界面的粘结滑移曲线可以分为线性上升段、滑移过渡段和摩擦残余段3个阶段；有限元模拟表明，连接器弹簧能够很好地表达木梁—夯土墙界面性能；木梁—夯土界面粘结力包括胶结力、木梁与夯土接触面的摩擦力和基质吸力，随着滑移的不断进行，胶结力不断失效趋近于零，摩擦残余段只存在摩擦力与基质吸力。
2022, 44(2):195-204.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.106
摘要:
戚城遗址本体土质为粉质黏土，存在结构松散、强度低、毛细作用强烈及水稳定性差等不利特性，如何改善修复遗址土的性能令人关注。选用糯米浆、石英砂、氧化铝、氟化钙作为外加材料，对戚城遗址粉质黏土进行改良，制备仿遗址土。研究0%、1%、3%、5%、7%、9%糯米浆浓度下仿遗址土的力学性能、显微结构及色差变化。结果表明：随着糯米浆浓度的增加，土样的强度和内摩擦角先增大后减小，黏聚力呈线性递增趋势；3%浓度糯米浆改良仿遗址土的抗剪强度、无侧限抗压强度及内摩擦角最大，显微结构密实；对试样进行色差分析，仿遗址土、3%浓度糯米浆仿遗址土与遗址土间的色差均较小。采用糯米浆对MICP技术进行改良，发现糯米浆可以提高细菌活性，促进碳酸钙生成，随着养护天数的增加，改良MICP土体强度持续提高，生物矿化时间长。
戚城遗址本体土质为粉质黏土，存在结构松散、强度低、毛细作用强烈及水稳定性差等不利特性，如何改善修复遗址土的性能令人关注。选用糯米浆、石英砂、氧化铝、氟化钙作为外加材料，对戚城遗址粉质黏土进行改良，制备仿遗址土。研究0%、1%、3%、5%、7%、9%糯米浆浓度下仿遗址土的力学性能、显微结构及色差变化。结果表明：随着糯米浆浓度的增加，土样的强度和内摩擦角先增大后减小，黏聚力呈线性递增趋势；3%浓度糯米浆改良仿遗址土的抗剪强度、无侧限抗压强度及内摩擦角最大，显微结构密实；对试样进行色差分析，仿遗址土、3%浓度糯米浆仿遗址土与遗址土间的色差均较小。采用糯米浆对MICP技术进行改良，发现糯米浆可以提高细菌活性，促进碳酸钙生成，随着养护天数的增加，改良MICP土体强度持续提高，生物矿化时间长。
2022, 44(2):205-214.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.142
摘要:
以午门城台为对象，在现场勘察及长期监测的基础上，利用数值模拟和试验设计相结合的方法，从冻融循环、局部饱水作用、底部不均匀竖向变形作用、上部竖向荷载4个因素以及因素间耦合影响的方面分析结构的受力性能。研究发现：对结构应力影响方面，上部竖向荷载、底部不均匀竖向变形、局部饱水作用均是高度显著因子，冻融循环次数、冻融循环次数与局部饱水作用时长的交互作用对拱券顶部最大拉应力同样为高度显著因子；对城台变形影响方面，局部饱水作用、底部不均匀竖向变形、上部竖向荷载均是高度显著因子。研究结果揭示了古建筑城台结构受力性能的主要影响因素及影响规律，为该类古建筑日常维护和预防性保护方案制定提供了科学依据。
以午门城台为对象，在现场勘察及长期监测的基础上，利用数值模拟和试验设计相结合的方法，从冻融循环、局部饱水作用、底部不均匀竖向变形作用、上部竖向荷载4个因素以及因素间耦合影响的方面分析结构的受力性能。研究发现：对结构应力影响方面，上部竖向荷载、底部不均匀竖向变形、局部饱水作用均是高度显著因子，冻融循环次数、冻融循环次数与局部饱水作用时长的交互作用对拱券顶部最大拉应力同样为高度显著因子；对城台变形影响方面，局部饱水作用、底部不均匀竖向变形、上部竖向荷载均是高度显著因子。研究结果揭示了古建筑城台结构受力性能的主要影响因素及影响规律，为该类古建筑日常维护和预防性保护方案制定提供了科学依据。
