藏式古建筑木构架静动力分析及加固方法研究

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藏式建筑在藏族文化中的地位不可或缺。以木构架为主的结构体系具有很高的艺术、历史和科学价值。由于建造年代久远,在自然和人为影响下破损严重。国内外专家对藏式建筑外形、装饰、结构性能方面研究较多,但是对结构的静动力分析及结构加固方面研究很少。本文运用有限元软件MIDAS FEA进行计算机数据模拟,对结构进行有限元非线性静动力分析。在动力分析时,对木构架的柱两侧用不同层数的CFRP布进行加固,作用不同烈度的地震波并进行性能对比分析;静力分析时,根据规范《古建筑木结构维护与加固技术规范》中屋盖结构中残损点的检查及评定要求,取一个均布荷载,使结构挠度超限,对木结构的梁底部进行加固,通过降低挠度来达到加固目的。本文对木构架的梁底部分别用不同层数的CFRP布与不同厚度的钢板加固,就结构的挠度、应力、应变进行分析对比。在El-Centro波的作用下,未加固的结构随着地震波峰值的加大,整体结构的侧向位移也随之加大,但是在峰值为0.3g的地震作用下,结构的侧向位移不大,说明此种结构自身对水平地震有较强的抗震能力。通过对其柱两侧用CFRP加固进行动力分析,发现对其侧向位移的影响很小。对结构梁的下表面加固分析得到,CFRP布加固梁时,其竖向位移有降低,加固的层数越多降低的幅度也加大,加固CFRP布对结构的刚度有影响,但是加固7层后结构的挠度变化仍然很小,不能通过加固明显的改善结构的挠度值,并且考虑到经济性及施工,故用CFRP布加固该结构对改善挠度的效果不好,不适用。用钢板加固该结构对其挠度提高幅度很大,加固1mm后的钢板就可以减小22.51%的竖向位移,控制了梁的挠度,是加固一层碳纤维布的提高幅度的19倍多,使该梁在本文的残损挠度下,恢复正常使用允许挠度范围值以内,加固效果明显。钢板越厚,提高越大。用钢板加固该梁的方法是可行的,并且用3mm厚的钢板最佳。
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