中國(guó)古建筑石牌坊在地震荷載作用下的力學(xué)行為及修復(fù)加固研究.pdf

1、中國(guó)古建筑是中華民族五千多年文化精華的濃縮，也是中國(guó)傳統(tǒng)物質(zhì)與非物質(zhì)文化融合的重要典范，更是古代人民智慧與勤勞的象征，它集中體現(xiàn)了中國(guó)優(yōu)秀的古老文化在歷史、文化、科技、藝術(shù)等多方面的傳承與發(fā)展。牌坊，是一種由單排或多排立柱與橫向額枋等構(gòu)件通過榫卯連接而成的開敞式標(biāo)志性古建筑。牌坊作為起源很早的古建筑，其出現(xiàn)的時(shí)間可以回溯到秦漢以前，至明清而達(dá)極盛。牌坊種類繁多，石牌坊因其修建材料為石材，自身重量大，體積大，雕刻氣勢(shì)磅礴，獨(dú)顯厚重雄渾的氣

2、息，雖歷經(jīng)上千年仍能基本保存完好，具有旺盛的生命力。但由于中國(guó)古建筑以木結(jié)構(gòu)建筑居多，古建筑的科學(xué)研究方面多限于古木結(jié)構(gòu)，古代石牌坊結(jié)構(gòu)的研究相對(duì)較少。
　　通過對(duì)古代石牌坊結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史以及眾多牌坊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)石牌坊結(jié)構(gòu)的各組成構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式以及受力性能進(jìn)行分析和總結(jié)。具體為分別對(duì)石牌坊結(jié)構(gòu)的平面布置，石牌坊的結(jié)構(gòu)體系，石牌坊的斗拱、夾桿石、雀替，榫卯連接，進(jìn)行了具體的受力性能進(jìn)行研究，從而得出石牌坊在整體布置、外觀裝

3、飾、構(gòu)件制作、節(jié)點(diǎn)連接等方面都模仿了古代木牌坊的建造方法，但是由于石材重量大，不易進(jìn)行榫卯連接以及構(gòu)件制作難度較大，對(duì)斗拱多進(jìn)行可視部分的雕刻，因而石牌坊的斗拱在吸收地震能耗，對(duì)建筑屋蓋所起的減震作用較古代木牌坊差。并且石牌坊石柱與橫向額枋的連接較木結(jié)構(gòu)也有一些區(qū)別。
　　通過以天臺(tái)山石牌坊為例，運(yùn)用有限元分析軟件MIDAS/Gen對(duì)石牌坊模型進(jìn)行地震作用下的力學(xué)行為研究，通過在構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接處加入具有六個(gè)方向變剛度的彈簧來對(duì)石牌坊

4、結(jié)構(gòu)的榫卯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化，并參考大量相關(guān)資料和學(xué)術(shù)論文對(duì)模擬榫卯節(jié)點(diǎn)的彈簧剛度系數(shù)進(jìn)行修正。通過利用模態(tài)分析、反應(yīng)譜法分析研究，得出石牌坊的主樓框架比較穩(wěn)固，次樓額枋與主樓石柱的連接欠牢固，并得出了夾桿石對(duì)石柱起到了一定的側(cè)向支撐作用，對(duì)整個(gè)石牌坊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固起到了很大的作用；還進(jìn)行了時(shí)程分析研究，通過對(duì)石牌坊有限元模型分別輸入7度多遇地震和7度罕遇地震作用下的EL-centro波、Taft波以及人工波，得出石牌坊結(jié)構(gòu)的整體及節(jié)點(diǎn)破壞，提出