本書以故宮古建筑為研究對(duì)象,對(duì)明清官式古建筑進(jìn)行了評(píng)估和分析,主要內(nèi)容包括:故宮太和殿靜力穩(wěn)定評(píng)價(jià),故宮神武門抗震性能評(píng)價(jià),故宮靈沼軒抗風(fēng)性能評(píng)價(jià),基于經(jīng)驗(yàn)法的故宮古建筑健康現(xiàn)狀評(píng)估,故宮古建筑變形構(gòu)件的分析與保護(hù),故宮古建筑開裂構(gòu)件的分析與保護(hù),故宮古建筑糟朽木構(gòu)架的分析與保護(hù),故宮古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)殘損及加固,故宮古建筑城墻的受力性能,故宮古建筑基礎(chǔ)的構(gòu)造及抗震性能,學(xué)者與故宮古建筑保護(hù)等。適合從事古建筑研究、保護(hù)、維修、管理工作的人員使用,亦可供建筑專業(yè)師生、歷史文化和文物保護(hù)工作者參考。
本書以作者多年的故宮古建筑安全評(píng)估研究為基礎(chǔ)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和有限元法對(duì)故宮古建筑構(gòu)件與整體開展分析,，獲得了故宮木構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)特性及有效保護(hù)方法的多項(xiàng)成果，可為古建筑保護(hù)實(shí)踐提供技術(shù)參考。
城(今故宮博物院)是我國(guó)明清官式木構(gòu)古建筑的典型代表,現(xiàn)存房屋9000余間,自建成以來(lái)已有近600年,這些古建筑歷經(jīng)各種災(zāi)害(地震、風(fēng)等)并能完整保存下來(lái),體現(xiàn)了良好的承載性能。然而,由于長(zhǎng)期受荷、木構(gòu)古建筑的構(gòu)造特征以及木材材性缺陷等原因,這些古建筑不可避免地出現(xiàn)開裂、變形、拔榫等殘損問題,并對(duì)結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成了潛在威脅�？茖W(xué)分析這些殘損問題對(duì)古建筑的影響,評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的安全現(xiàn)狀,及時(shí)采取可靠、有效的維修和加固措施,是確
保古建筑結(jié)構(gòu)安全、使其延年益壽的重要前提。因此,開展故宮古建筑結(jié)構(gòu)安全現(xiàn)狀的科學(xué)分析是一項(xiàng)極其重要而又緊迫的任務(wù)。
本書主要?jiǎng)?chuàng)新之處有三個(gè)方面:
(1)研究對(duì)象廣泛。本書以故宮官式古建筑為研究對(duì)象,選取有代表性的木構(gòu)古建筑開展分析和評(píng)估,研究對(duì)象不僅包括結(jié)構(gòu)整體,還包括梁柱構(gòu)件、榫卯節(jié)點(diǎn)等單體,并對(duì)故宮古建筑基礎(chǔ)、古城墻的力學(xué)特性與保護(hù)方法開展研究,因而研究對(duì)象比其他同類書籍更加廣泛。
(2)研究?jī)?nèi)容全面。本書開展的研究既包括故宮古建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震、抗風(fēng)、靜力穩(wěn)定性能研究,還包括構(gòu)件單體開裂、變形以及節(jié)點(diǎn)拔榫等具體工程問題的分析,研究?jī)?nèi)容更全面。
(3)研究成果豐富。本書以故宮古建筑構(gòu)件、整體開展分析,基于科學(xué)建模手段,采集的可靠數(shù)據(jù)及工程資料,獲得了關(guān)于故宮明清官式木構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)特性及有效保護(hù)方法的多項(xiàng)成果,豐富了我國(guó)古建筑保護(hù)和研究的內(nèi)容,并可為古建筑保護(hù)實(shí)踐提供技術(shù)參考。
本書內(nèi)容豐富翔實(shí),研究?jī)?nèi)容大都源于作者承擔(dān)并完成的故宮古建筑安全評(píng)估項(xiàng)目,相關(guān)成果亦是作者多年工程實(shí)踐心血的匯總,可為古建筑保護(hù)、修繕和研究提供理論參考和技術(shù)指導(dǎo)。
周乾，為故宮博物院故宮學(xué)研究所研究館員，主要從事不可及可移動(dòng)文物的結(jié)構(gòu)安全評(píng)估及抗震保護(hù)研究。承擔(dān)并完成古建筑力學(xué)評(píng)估30余項(xiàng)，發(fā)表專業(yè)論文100余篇，獲國(guó)家專利6項(xiàng)。
前言
第一章 緒 論 002
1· 引言 004
2· 本書主要內(nèi)容 009
3· 研究意義 011
第二章 故宮太和殿靜力穩(wěn)定評(píng)價(jià) 012
1· 柱 014
2· 雀替 014
3· 檁三件 017
4· 斗拱 018
5· 梁架 019
6· 結(jié)論 019
參考文獻(xiàn) 020
第三章 故宮神武門抗震性能評(píng)價(jià) 022
第1節(jié) 神武門的防震構(gòu)造 024
1· 引言 024
2· 防震構(gòu)造 024
3· 結(jié)論 035
第2節(jié) 神武門的動(dòng)力特性與地震響應(yīng) 035
1· 力學(xué)模型 035
2· 模態(tài)分析 037
3· 地震反應(yīng) 038
4· 結(jié)論 041
參考文獻(xiàn) 042
第四章 故宮靈沼軒抗風(fēng)性能評(píng)價(jià) 044
第1節(jié) 靈沼軒抗風(fēng)性能簡(jiǎn)化分析 046
1· 引言 046
2· 有限元模型 049
3·x 向風(fēng)荷載作用 050
4·y 向風(fēng)荷載作用 053
5· 小結(jié) 055
第2節(jié) 靈沼軒風(fēng)振響應(yīng) 056
1· 結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 056
2· 有限元模型 057
3· 模態(tài)分析 059
4· 風(fēng)振分析 061
5· 小結(jié) 070
參考文獻(xiàn) 070
第五章 基于經(jīng)驗(yàn)法的故宮古建筑健康現(xiàn)狀評(píng)估 072
第1節(jié) 木構(gòu)古建筑安全評(píng)估研究現(xiàn)狀 074
1· 現(xiàn)有的評(píng)估方法 074
2· 評(píng)估方法評(píng)析 077
第2節(jié) 故宮古建筑安全現(xiàn)狀評(píng)估以三友軒為例 079
1· 引言 079
2· 評(píng)估依據(jù) 080
3· 結(jié)構(gòu)評(píng)估 081
4· 小結(jié) 100
參考文獻(xiàn) 100
第六章 故宮古建筑變形構(gòu)件的分析與保護(hù) 106
第1節(jié) 太和殿西山挑檐檁大撓度問題 109
第2節(jié) 太和殿三次間正身順梁榫頭下沉問題 114
第3節(jié) 太和殿明間藻井下沉問題 121
第4節(jié) 太和殿山面扶柁木支頂問題 124
第5節(jié) 結(jié) 論 126
參考文獻(xiàn) 126
第七章 故宮古建筑開裂構(gòu)件的分析與保護(hù) 128
第1節(jié) 基于XFEM 技術(shù)的古建筑木梁裂縫擴(kuò)展分析 130
1· 引言 130
2· 基本原理 131
3· 分析結(jié)果 132
4· 結(jié)論 135
第2節(jié) 故宮東華門某殘損三架梁受彎性能分析 136
1· 荷載計(jì)算 137
2· 工況1分析 138
3· 工況2分析 141
4· 小結(jié) 144
第3節(jié) 故宮中和殿明間中金檁斷裂問題分析 145
1· 荷載分析 146
2· 工況1分析 148
3· 工況2分析 150
4· 工況3分析 152
5· 加固方案1分析 154
6· 加固方案2分析 157
7· 結(jié)論 159
參考文獻(xiàn) 159
第八章 故宮古建筑糟朽木構(gòu)架的分析與保護(hù) 162
第1節(jié) 古建筑疊合梁與組合梁的彎曲受力性能 164
1· 單梁開裂形成疊合梁 164
2· 疊合梁與組合梁 167
3· 工字形截面 173
4· 小結(jié) 175
第2節(jié) 古建筑糟朽角梁受力性能分析 175
1· 計(jì)算簡(jiǎn)圖 176
2· 受力分析 177
3· 小結(jié) 180
第3節(jié) 古建筑糟朽疊合梁受彎性能分析 181
1· 計(jì)算簡(jiǎn)圖 182
2· 有限元模型 183
3· 受力分析 184
4· 小結(jié) 187
第4節(jié) 古建筑糟朽梁頭墩接加固分析 187
1· 計(jì)算簡(jiǎn)圖 189
2· 有限元模型 189
3· 分析結(jié)果 190
4· 小結(jié) 192
第5節(jié) 傳統(tǒng)鐵箍墩接加固底部糟朽木柱軸壓試驗(yàn) 192
1· 試驗(yàn)概況 193
2· 試驗(yàn)現(xiàn)象 194
3· 試驗(yàn)分析 197
4· 小結(jié) 200
參考文獻(xiàn) 201
第九章 故宮古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)殘損及加固 204
第1節(jié) 故宮古建筑榫卯節(jié)點(diǎn)典型殘損問題 206
1· 引言 206
2· 典型問題 208
3· 原因分析 210
4· 加固方法 212
5· 結(jié)論 216
第2節(jié) CFRP布加固榫卯節(jié)點(diǎn)M- 滯回曲線定性分析 217
1· 試驗(yàn)概況 217
2· M- 滯回曲線分析(加固前) 219
3· M- 滯回曲線分析(加固后) 223
4· 討論 228
5· 結(jié)論 232
參考文獻(xiàn) 232
第十章 故宮古建筑城墻的受力性能 234
第1節(jié) 考慮集中荷載的故宮角樓城墻的受力性能 236
1· 本構(gòu)模型 237
2· 接觸分析 238
3· 小結(jié) 240
第2節(jié) 含孔土對(duì)故宮城墻受力性能的影響 241
1· 力學(xué)參數(shù) 242
2· 有限元模型 244
3· 力學(xué)分析 245
4· 結(jié)論與建議 248
參考文獻(xiàn) 249
第十一章 故宮古建筑基礎(chǔ)的構(gòu)造及抗震性能 252
第1節(jié) 故宮古建筑基礎(chǔ)構(gòu)造特征 254
1· 基礎(chǔ)構(gòu)造 254
2· 討論 261
3· 結(jié)論 266
第2節(jié) 基座對(duì)古建筑抗震性能影響分析以太和殿為例 267
1· 引言 267
2· 有限元模型 269
3· 模態(tài)分析結(jié)果對(duì)比 273
4· 譜分析結(jié)果對(duì)比 276
5· 時(shí)程分析結(jié)果對(duì)比 281
6· 結(jié)論 284
參考文獻(xiàn) 286
第十二章 學(xué)者與故宮古建筑保護(hù) 290
第1節(jié) 梁思成與故宮古建筑 292
1· 梁思成與故宮古建筑的關(guān)系 292
2· 梁思成對(duì)故宮古建筑的影響 299
第2節(jié) 故宮學(xué)者與故宮古建筑結(jié)構(gòu)保護(hù)研究 303
1· 主要學(xué)者及其成果 303
2· 研究成果總結(jié) 309
3· 研究展望 310
參考文獻(xiàn) 310
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