古建残损木梁受弯性能数值模拟研究.pdf

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1、第27卷第6期山东建筑大学学报Vo1．27No．62012矩12月JOURNALOFSHANDONGJIANZHUUNIVERSⅡYDec．2012文章编号：1673—7644(2012)06—0570—05古建残损木梁受弯性能数值模拟研究周乾，闫维明，纪金豹(1．故宫博物院，北京100009；2．北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100124)摘要：古建筑是我国珍贵的历史文化瑰宝。古建筑残损情况的准确分析和评估是科学、有效保护古建筑的前提和基础。文章采用数值模拟方法，研究了故宫东华门某残损三架梁在竖向荷

2、载作用下的抗弯性能。结果表明：(1)该三架梁在现有承载条件下的竖向变形、拉应力、压应力、弯应力满足相关规定，但是剪应力峰值超出《规范》许可范围，造成三架梁下侧水平裂缝扩展；(2)三架梁底部的水平裂缝贯通横截面后，形成上下叠合梁，造成上段梁倾斜、歪闪，并在上段梁的跨中顶、底部产生拉、压破坏，从而加剧三架梁破坏。关键词：残损木梁；古建筑；受弯；数值模拟；ANSYS中图分类号：TU366．2文献标识码：ANumericalsimulationofbendingperformanceoftheunsoundChineseancie

3、ntwoodenbeamZHOUQian，YANWei—ming，JIJin．Bao(1．PalaceMuseum，Beijing100009，China；2．BeijingKeyLaboratoryofEarthquakeEngineeringandStructuralRe~ofit，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Chineseancientbuildingsaleprecioushistoricandculturaltreasure

4、s．Apreconditionforscientificallyandeffectivelyprotectingthemisthattheirunsoundstatuseshavetobepreciselyassessed．Inthispaper，bendingperformancesofa3-purlinbeaminDonghuaRostrumintheForbiddenCityunderverticalloadsWasstudiedbysimulationmethods．Resultsshowthat：(1)undel

5、‘thepresentbearingconditions，verticaldeformation，tensile，compressiveandbendingstressesofthebeamqualifythedemandsofcorrespondingstructuralcodes，however，itspeakshearingstressexceedsthelimitvalue；(2)therun—throughofcrackatbottomlocationofthebeammakesitselfasupeq)osit

6、ionone．whichnotonlycausesinclineoftheupperpartaswellasdamageofbothtopandbottompansfortensileandcompressivestressesfailure，butalsoaggravatesdamageofthewholebeam．Keywords：unsoundwoodenbeam；Chineseancientbuilding；bendingperformance；simulation；ANSYS主要原因在于木材有良好的抗弯、抗压、抗

7、震等优0引言点。然而木材又存在易开裂、易糟朽等问题，因而需要进行残损评估并及时采取加固措施。从国内外研我国古建筑以木结构为主，它们能保存至今的究现状看，关于古建筑木结构残损评估及加固方面收稿日期：2012—04—15基金项目：故宫博物院科研基金(KT2007—4)作者简介：周乾(1975一)，男，湖南茶陵人，高级工程师，博士，主要从事文物抗震加固与振动控制研究．E-mail：zyj225@yahoo．corn．cn第6期周乾等：古建残损木梁受弯性能数值模拟研究571的研究，现有的成果以综述或试验为主，其主要一脊三件一脊瓜柱

8、。基于相关荷载取值建议或规范问题在于缺乏对古建筑残损情况的准确分析和评规定-9，进行荷载组合，可求得作用在三架梁上的估。这是因为古建筑残损情况的试验模型很难准确集中荷载为1．05×10N。制作，且同类型试验材料也很难获得，相应分析或试验结果很难与古建筑木结构的残损实际情况一致。本研究以古建残损木梁为例，