殿堂式古建木构有限元分析与可靠度评估

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1、另宝未交万方数据硕士学位论文殿堂式古建木构有限元分析与可靠度评估FiniteE1ementAnalysisandReliabili够AssessmentofHall—s够1eAnciemW．oodenStmcture作者：王阳导师：杨娜教授北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借

2、阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：主阳导师签名：朽扩’签字日期：为忡年-『月fD日签字日期：伽I牛年-7月fo日万方数据学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文殿堂式古建木构有限元分析与可靠度评估FiniteE1ementAnalysisandReliabilityAssessmentofHall-styleAncientW．oodenStmcture作者姓名：王阳导师姓名：杨娜学位类别：工学学号：11

3、121195职称：教授学位级别：硕士学科专业：结构工程研究方向：木结构北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文是在我亲爱的导师杨娜老师的悉心指导下完成的，三年来从开始的选题到中间的搜集资料、框架形成，再到最后的论文定稿，老师深厚的理论素养，严谨的治学态度和科学的工作方法，开拓了我的视野，使我的科研能力有了很大的提高；老师平易近人的待人方式和积极进取的人生态度也深深影响着我；在生活上，老师更是给予了我很多关心和帮助，在此，向杨老师表示深深的感谢。另外北京交通大学土建学院238课题组，在每一次的

4、课题进展交流中，给我的科研工作和论文都提出了许多宝贵的意见，在此也向他们表示衷心的感谢。以及在实验室工作及撰写论文期间，李鹏师兄、邱雪、王霞等同学对我论文中的研究工作给予了热情的帮助，在此向他们表达我的感激之情；同样感谢我亲爱的家人，感谢他们在物质上的支持和精神上的鼓励，使我得以顺利完成学业。本论文得到国家自然科学基金(51178028)和“新世纪优秀人才支持计划资助”(NCET-11．0571)的资助，在此殷切感谢。万方数据摘要古建筑是我国重要的历史文化遗产，现存的大多数为木结构或内部大量使用

5、木材的建筑体系，具体的结构形式有抬梁式和穿斗式两种。其中，殿堂式属于抬梁式中的一种，它大多为宫殿和寺庙，所以是研究历史文化的重要载体。由于大多建筑物年代久远，其内部结构已经存在大量的残损现象，因此研究殿堂式古建结构特点和受力机理，确定古建所用木材在数百年后的实际材料性能，对木结构进行分析和可靠度评估，对古木结构的性能保持具有重要意义。本文针对殿堂式古建主要做了以下三部分的工作：(1)基于古建木构中木材在长期外力作用下材料力学性能会发生变化的规律，给出了古建木构材料参数中重要参数如含水率、强度、弹

6、性模量的确定方法，另外由于木材对温度敏感，温度变化下产生的热应力和热应变在结构长期监测中发挥重要作用，确定了相关系数．干缩系数和热膨胀系数的试验方法，并给出了两个不同地区热膨胀系数值的范围；(2)基于古木结构的结构形式，总结了殿堂式建筑的结构特点和受力机理，以一个典型的明代殿堂式结构北京法兴寺为工程背景，建立模型并进行有限元静力分析；接着对静力作用下的梁变形结构继续进行静力分析，对两种结果进行对比；然后分析了木材损伤的种类，并且选择有效截面的减小率为损伤变量，采用随机法和一致缺陷模态法对截面损伤

7、模型进行有限元静力分析，同样也对两种计算方法的结果进行对比；最后对三种模型持续加载，计算了不同模型破坏的极限荷载。(3)基于截面特性时变模型与强度累积损伤理论，利用蒙特卡洛法，对构件进行可靠度评估，确定剩余寿命。与文献中的实例进行对比分析，验证该方法的可行性，然后通过两个不同算例，分别计算了不同条件下梁构件的具有一定可靠度的剩余寿命。关键词：殿堂式古建木构；热膨胀系数；有限元分析；截面特性时变模型；可靠度万方数据ABSlRACTABSTRACTAncientarchitectureist_hc近

8、lportantbistoricalaJldcultllralheritageiIl011rcouDtr)r．MostoftllesurvivalbuildingscaJlbeconcludedaSwoodenstructl】resortlIebuildillgsystemiIlw11ichwoodsarela唱e—scaleusedi工lside．TherearetwoconcretestructuralfonIls，whichispost-and—l越elandchl培Il—doutype．