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1、第 卷 第 期 土 木 建 筑 與 環(huán) 境 工 程 年 月 ， ： 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 偷 心 造 和 計 心 造 斗 力 學(xué) 性 能 數(shù) 值 分 析 潘 毅 ， ， 袁 雙 ， 王 慧 琴 ， ， 王 曉 癑 ， 林 擁 軍 （ 西 南 交 通 大 學(xué) 土 木 工 程 學(xué) 院 ； 抗 震 工 程 技 術(shù) 四 川 省 重 點 實 驗 室 ， 成 都 ； 西 南 交 通 大 學(xué) 希 望 學(xué) 院 ， 成 都 ） 摘 要 ： 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 的 斗 縅 做 法 有 偷 心 造 和 計 心 造 兩 種 基 本 形 式 ， 為 研 究 這 兩 種 斗 縅 力 學(xué) 性 能 的 差 異 ， 以

2、饒 益 寺 大 佛 殿 的 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 為 研 究 對 象 ， 建 立 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 的 有 限 元 模 型 ， 用 某 斗 縅 的 試 驗 數(shù) 據(jù) 驗 證 了 有 限 元 模 型 的 正 確 性 ， 并 分 析 這 兩 種 斗 縅 在 豎 向 荷 載 和 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 力 學(xué) 性 能 。 研 究 結(jié) 果 表 明 ： 在 豎 向 荷 載 作 用 下 ， 由 于 計 心 造 斗 縅 的 橫 縅 比 偷 心 造 斗 縅 多 ， 其 豎 向 荷 載 位 移 曲 線 有 一 個 明 顯 的 強(qiáng) 化 階 段 ， 導(dǎo) 致 其

3、極 限 承 載 力 比 偷 心 造 斗 縅 大 ； 在 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 ， 兩 種 斗 縅 的 滯 回 曲 線 都 比 較 飽 滿 ， 均 表 現(xiàn) 出 較 好 的 耗 能 能 力 ， 但 二 者 相 差 不 大 。 關(guān) 鍵 詞 ： 古 建 筑 ； 木 結(jié) 構(gòu) ； 偷 心 造 ； 計 心 造 ； 斗 縅 中 圖 分 類 號 ： 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 ： 文 章 編 號 ： （ ） 收 稿 日 期 ： 基 金 項 目 ： 國 家 自 然 科 學(xué) 基 金 （ ） ； 中 國 工 程 院 咨 詢 研 究 項 目 （ ） 作 者 簡 介 ： 潘 毅 （ ） ， 男 ， 副 教

4、授 ， 博 士 生 導(dǎo) 師 ， 主 要 從 事 建 筑 結(jié) 構(gòu) 抗 震 與 減 震 、 工 程 結(jié) 構(gòu) 鑒 定 與 加 固 研 究 ， （ ） 。 林 擁 軍 （ 通 信 作 者 ） ， 男 ， 副 教 授 ， 博 士 ， （ ） 。 犚 犲 犮 犲 犻 狏 犲 犱 ： 犉 狅 狌 狀 犱 犪 狋 犻 狅 狀 犻 狋 犲 犿 ： （ ） ； （ ） 犃 狌 狋 犺 狅 狉 犫 狉 犻 犲 犳 ： （ ） ， ， ， ： ， （ ） （ ） ， ， ， （ ） 犖 狌 犿 犲 狉 犻 犮 犪 犾 犪 狀 犪 犾 狔 狊 犻 狊 狅 犳 犿 犲 犮 犺 犪 狀 犻 犮 犪 犾 犫 犲 犺 犪 狏

5、犻 狅 狉 狅 犳 犜 狅 狌 狓 犻 狀 狕 犪 狅 犪 狀 犱 犑 犻 狓 犻 狀 狕 犪 狅 狋 狅 狌 犽 狌 狀 犵 犻 狀 犆 犺 犻 狀 犲 狊 犲 犪 狀 犮 犻 犲 狀 狋 狋 犻 犿 犫 犲 狉 狊 狋 狉 狌 犮 狋 狌 狉 犲 狊 犘 犪 狀 犢 犻 犪 ， 犫 ， 犢 狌 犪 狀 犛 犺 狌 犪 狀 犵 犪 ， 犠 犪 狀 犵 犎 狌 犻 狇 犻 狀 犪 ， ， 犠 犪 狀 犵 犡 犻 犪 狅 狔 狌 犲 犪 ， 犔 犻 狀 犢 狅 狀 犵 犼 狌 狀 犪 （ ； ， ， ， ； ， ， ） 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 ： ， ， ， ， （ ） ， 犓 犲 狔

6、狑 狅 狉 犱 狊 ： ； ； ； ； 斗 縅 在 中 國 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 中 占 有 非 常 重 要 的 地 位 ， 其 作 為 建 筑 柱 子 與 屋 架 之 間 的 承 接 過 渡 部 分 ， 不 僅 有 裝 飾 美 觀 的 效 果 ， 還 具 有 承 上 啟 下 、 傳 遞 荷 載 的 作 用 。 在 汶 川 地 震 和 蘆 山 地 震 中 ， 大 量 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 生 不 同 程 度 的 破 壞 ， 而 斗 縅 對 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 的 整 體 受 力 和 抗 震 能 力 有 重 要 影 響 。 因 此 ， 研 究 斗 縅 的 力 學(xué) 性 能 對 古 建

7、筑 木 結(jié) 構(gòu) 保 護(hù) 有 著 重 要 意 義 。 近 年 來 ， 學(xué) 者 們 對 斗 縅 的 力 學(xué) 性 能 開 展 了 一 系 列 研 究 。 高 大 峰 等 按 照 宋 營 造 法 式 殿 堂 類 二 等 材 柱 頭 八 鋪 作 計 心 造 斗 縅 為 標(biāo) 準(zhǔn) ， 取 斗 底 兩 跳 制 作 了 縮 尺 比 為 試 驗 模 型 ， 進(jìn) 行 了 豎 向 荷 載 及 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 試 驗 ， 分 別 得 到 斗 縅 在 這 兩 種 荷 載 下 的 剛 度 計 算 模 型 。 陳 志 勇 等 以 應(yīng) 縣 木 塔 第 暗 層 外 槽 柱 頭 鋪 作 為 研 究 對 象 ， 制

8、作 了 縮 尺 比 為 試 驗 模 型 ， 通 過 豎 向 荷 載 試 驗 得 到 了 斗 縅 在 豎 向 荷 載 作 用 下 的 傳 力 路 徑 、 破 壞 模 式 、 受 力 性 能 及 耗 能 性 能 等 。 袁 建 力 等 選 取 應(yīng) 縣 木 塔 的 種 典 型 斗 縅 ： 柱 頭 鋪 作 、 補(bǔ) 間 鋪 作 和 轉(zhuǎn) 角 鋪 作 ， 制 作 了 縮 尺 比 為 的 試 驗 模 型 ， 通 過 豎 向 荷 載 試 驗 得 到 斗 縅 的 豎 向 荷 載 豎 向 變 形 曲 線 ， 通 過 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 試 驗 ， 得 到 斗 縅 在 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 共

9、同 作 用 下 的 荷 載 水 平 位 移 曲 線 和 骨 架 曲 線 ， 分 析 了 斗 縅 側(cè) 向 變 形 特 征 和 耗 能 能 力 。 周 乾 等 等 采 用 空 間 二 節(jié) 點 虛 擬 彈 簧 單 元 模 擬 斗 縅 及 榫 卯 節(jié) 點 ， 對 故 宮 神 武 門 、 太 和 殿 等 進(jìn) 行 了 抗 震 性 能 分 析 。 津 和 佑 子 等 以 日 本 法 隆 寺 五 重 塔 底 層 含 斗 縅 框 架 為 研 究 對 象 ， 進(jìn) 行 了 縮 尺 模 型 試 驗 ， 獲 得 了 斗 縅 基 頻 和 阻 尼 比 ， 建 立 了 考 慮 斗 縅 的 木 構(gòu) 架 有 限 元 模 型 。

10、目 前 ， 研 究 主 要 集 中 在 以 按 照 宋 營 造 法 式 制 作 的 斗 縅 以 及 明 清 北 方 官 式 古 建 筑 上 的 斗 縅 ， 但 斗 縅 構(gòu) 造 復(fù) 雜 、 形 式 多 樣 ， 且 形 式 及 做 法 隨 時 間 的 推 移 而 發(fā) 生 改 變 ， 斗 縅 的 做 法 由 偷 心 造 向 計 心 造 發(fā) 展 ， 到 明 清 時 期 ， 偷 心 做 法 則 逐 漸 減 少 。 而 始 建 于 明 代 的 四 川 省 饒 益 寺 大 佛 殿 上 的 斗 縅 同 時 保 留 有 偷 心 造 和 計 心 造 兩 種 做 法 ， 具 有 明 顯 的 地 域 特 征 。 筆

11、者 以 饒 益 寺 大 佛 殿 的 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 為 研 究 對 象 ， 采 用 有 限 元 數(shù) 值 模 擬 ， 對 這 兩 類 斗 縅 在 豎 向 荷 載 和 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 力 學(xué) 性 能 進(jìn) 行 分 析 和 對 比 ， 從 力 學(xué) 的 角 度 解 讀 斗 縅 的 演 變 ， 為 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 的 保 護(hù) 提 供 理 論 依 據(jù) 。 “ 偷 心 ” 與 “ 計 心 ” 的 構(gòu) 造 斗 縅 在 演 變 過 程 中 ， 組 成 構(gòu) 件 越 來 越 多 。 在 漢 代 南 北 朝 只 有 斗 和 橫 縅 ， 不 具 有 出 跳 功

12、能 ， 起 到 減 小 檐 檁 內(nèi) 力 的 作 用 ， 隨 時 間 的 推 移 ， 華 縅 和 昂 開 始 出 現(xiàn) ， 斗 縅 增 加 了 出 跳 功 能 ， 為 了 保 證 結(jié) 構(gòu) 整 體 的 穩(wěn) 定 性 ， 出 跳 的 華 縅 和 昂 上 布 置 的 橫 縅 越 來 越 多 ， 斗 縅 便 由 偷 心 造 向 計 心 造 過 渡 。 宋 營 造 法 式 卷 四 “ 大 木 作 制 度 一 ” 整 卷 都 在 闡 述 斗 縅 形 制 。 其 中 ， “ 總 鋪 作 次 序 ” 一 節(jié) 有 如 下 記 載 ： “ 凡 鋪 作 逐 跳 上 安 拱 ， 謂 之 計 心 ； 若 逐 跳 上 不 安

13、拱 ， 而 再 出 跳 或 出 昂 者 ， 謂 之 偷 心 ” 。 圖 為 山 西 五 臺 山 佛 光 寺 大 佛 殿 柱 頭 鋪 作 斗 縅 簡 圖 ， 該 斗 縅 外 檐 的 第 跳 華 縅 上 未 安 橫 縅 ， 為 “ 偷 心 ” ， 第 跳 華 縅 與 第 、 跳 上 昂 上 均 安 有 橫 縅 ， 為 “ 計 心 ” 。 圖 佛 光 寺 東 大 殿 柱 頭 鋪 作 斗 縅 犉 犻 犵 犜 狅 狌 犽 狌 狀 犵 狅 狀 犮 狅 犾 狌 犿 狀 狊 犽 犲 狋 犮 犺 （ 犈 犪 狊 狋 犎 犪 犾 犾 狅 犳 犉 狅 犵 狌 犪 狀 犵 犜 犲 犿 狆 犾 犲 ） 饒 益 寺 位

14、于 四 川 省 遂 寧 市 射 洪 縣 柳 樹 鎮(zhèn) 南 的 通 濟(jì) 山 ， 建 于 公 元 年 。 木 構(gòu) 架 主 體 形 式 為 抬 梁 式 ， 大 殿 共 有 柱 根 ， 其 中 內(nèi) 柱 根 。 建 筑 總 高 約 為 ， 主 體 結(jié) 構(gòu) 占 地 面 積 約 為 ， 大 佛 殿 平 面 布 置 見 圖 。 圖 饒 益 寺 大 佛 殿 平 面 布 置 （ 單 位 ： ） 犉 犻 犵 犘 犾 犪 狀 狏 犻 犲 狑 狅 犳 狋 犺 犲 犕 犪 犻 狀 犎 犪 犾 犾 狅 犳 犚 犪 狅 狔 犻 犜 犲 犿 狆 犾 犲 土 木 建 筑 與 環(huán) 境 工 程 第 卷饒 益 寺 大 佛 殿 外 檐 共

15、 有 斗 縅 朵 ， 除 后 檐 當(dāng) 心 間 朵 補(bǔ) 間 鋪 作 斗 縅 為 偷 心 造 斗 縅 外 ， 其 余 外 檐 斗 縅 均 為 計 心 造 斗 縅 ， 大 殿 前 后 檐 斗 縅 細(xì) 部 詳 圖 見 圖 。 圖 饒 益 寺 大 佛 殿 前 后 檐 斗 縅 布 置 及 細(xì) 部 構(gòu) 造 犉 犻 犵 犜 狅 狌 犽 狌 狀 犵 犾 犪 狔 狅 狌 狋 犪 狀 犱 犱 犲 狋 犪 犻 犾 狊 （ 犕 犪 犻 狀 犎 犪 犾 犾 狅 犳 犚 犪 狅 狔 犻 犜 犲 犿 狆 犾 犲 ） 斗 縅 模 型 的 建 立 與 驗 證 模 型 的 建 立 木 材 的 力 學(xué) 性 能 四 川 地 區(qū) 云 杉

16、 廣 布 ， 且 使 用 普 遍 ， 故 饒 益 寺 大 佛 殿 斗 縅 的 木 材 選 定 為 云 杉 。 根 據(jù) 文 獻(xiàn) 和 木 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 手 冊 ， 得 到 云 杉 分 別 在 彈 性 階 段 與 塑 性 階 段 的 材 性 常 數(shù) ， 見 表 、 表 。 采 用 有 限 元 軟 件 進(jìn) 行 斗 縅 的 有 限 元 分 析 ， 木 材 采 用 廣 義 屈 服 準(zhǔn) 則 來 描 述 其 進(jìn) 入 塑 性 階 段 后 的 力 學(xué) 行 為 ， 設(shè) 定 云 杉 的 本 構(gòu) 模 型 為 拉 壓 同 性 ， 且 木 材 的 順 紋 與 橫 紋 兩 個 方 向 屈 服 后 ， 其 應(yīng) 力 不 再 增

17、 加 ， 木 材 的 本 構(gòu) 模 型 見 圖 。 表 云 杉 的 彈 性 階 段 材 性 常 數(shù) 犜 犪 犫 犾 犲 犈 犾 犪 狊 狋 犻 犮 犿 犪 狋 犲 狉 犻 犪 犾 狆 犪 狉 犪 犿 犲 狀 狋 犲 狉 狊 狅 犳 犛 狆 狉 狌 犮 犲 犈 犈 犈 犌 犌 犌 （ ） 注 ： 犈 為 彈 性 模 量 ； 犌 為 剪 切 模 量 ； 犻 犼 為 泊 松 比 ， 其 值 為 犼 向 壓 應(yīng) 變 犻 向 拉 應(yīng) 變 ； 下 標(biāo) 表 示 縱 向 ， 下 標(biāo) 表 示 徑 向 ， 下 標(biāo) 表 示 弦 向 ， 下 標(biāo) 表 示 橫 切 面 ； 下 標(biāo) 表 示 徑 切 面 ； 下 標(biāo) 表 示 弦

18、 切 面 ； 為 密 度 。 表 云 杉 的 塑 性 階 段 材 性 常 數(shù) 犜 犪 犫 犾 犲 犘 犾 犪 狊 狋 犻 犮犿 犪 狋 犲 狉 犻 犪 犾 狆 犪 狉 犪 犿 犲 狀 狋 犲 狉 狊 狅 犳 犛 狆 狉 狌 犮 犲 方 向 犈 犈 順 紋 橫 紋 注 ： 為 抗 壓 強(qiáng) 度 ； 犈 為 抗 壓 彈 性 模 量 ； 為 抗 拉 強(qiáng) 度 ； 犈 為 抗 拉 彈 性 模 量 。 注 ： 為 木 材 的 應(yīng) 力 強(qiáng) 度 ； 為 木 材 的 應(yīng) 變 ； 為 應(yīng) 力 剛 達(dá) 到 木 材 極 限 抗 壓 強(qiáng) 度 犳 時 的 應(yīng) 變 ； 犳 為 木 材 的 極 限 抗 壓 強(qiáng) 度 ； 為 應(yīng)

19、力 剛 達(dá) 到 木 材 極 限 抗 拉 強(qiáng) 度 犳 時 的 應(yīng) 變 ； 犳 為 木 材 的 極 限 抗 拉 強(qiáng) 度 ； 為 木 材 的 極 限 壓 應(yīng) 變 ； 為 木 材 的 極 限 拉 應(yīng) 變 。 圖 木 材 的 本 構(gòu) 模 型 犉 犻 犵 犛 狋 狉 犲 狊 狊 狊 狋 狉 犪 犻 狀 犮 狌 狉 狏 犲 狅 犳 狑 狅 狅 犱 狌 狊 犲 犱 犻 狀 犳 犻 狀 犻 狋 犲 犲 犾 犲 犿 犲 狀 狋 犿 狅 犱 犲 犾 犻 狀 犵 有 限 元 模 型 建 立 的 兩 個 斗 縅 模 型 分 別 為 饒 益 寺 大 殿 前 、 后 檐 當(dāng) 心 間 補(bǔ) 間 鋪 作 斗 縅 ， 其 中 ，

20、外 檐 當(dāng) 心 間 補(bǔ) 間 鋪 作 斗 縅 的 外 跳 做 法 為 “ 計 心 ” ， 里 跳 做 法 為 “ 偷 心 ” ， 按 計 心 造 命 名 。 后 檐 當(dāng) 心 間 布 置 的 朵 補(bǔ) 間 鋪 作 斗 縅 做 法 為 完 全 “ 偷 心 ” ， 按 偷 心 造 命 名 。 根 據(jù) 實 地 測 繪 ， 獲 得 斗 縅 各 構(gòu) 件 的 詳 細(xì) 尺 寸 ， 主 要 構(gòu) 件 的 尺 寸 見 圖 。 第 期 潘 毅 ， 等 ： 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 偷 心 造 和 計 心 造 斗 縅 力 學(xué) 性 能 數(shù) 值 分 析圖 饒 益 寺 斗 縅 各 構(gòu) 件 尺 寸 （ 單 位 ： ） 犉 犻 犵 犇

21、 犻 犿 犲 狀 狊 犻 狅 狀 狊 狅 犳 犻 狀 犱 犻 狏 犻 犱 狌 犪 犾 犜 狅 狌 犽 狌 狀 犵 犮 狅 犿 狆 狅 狀 犲 狀 狋 狊 （ 犕 犪 犻 狀 犎 犪 犾 犾 狅 犳 犚 犪 狅 狔 犻 犜 犲 犿 狆 犾 犲 ） 用 有 限 元 軟 件 分 析 饒 益 寺 大 佛 殿 上 的 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 ， 在 豎 向 荷 載 及 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 受 力 特 征 ， 有 限 元 模 型 見 圖 。 采 用 單 元 模 擬 斗 和 縅 ， 模 擬 三 維 目 標(biāo) 面 與 單 元 的 可 變 形 面 之 間 的 接 觸 和 滑

22、 移 ， 模 擬 斗 縅 中 發(fā) 生 接 觸 部 位 的 目 標(biāo) 面 。 斗 縅 各 構(gòu) 件 之 間 的 接 觸 有 “ 剛 體 柔 體 ” 與 “ 柔 體 柔 體 ” 兩 類 ， 構(gòu) 件 間 的 切 向 作 用 利 用 接 觸 面 之 間 的 摩 擦 來 實 現(xiàn) ， 根 據(jù) 文 獻(xiàn) 取 木 材 摩 擦 系 數(shù) 。 圖 饒 益 寺 大 佛 殿 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 有 限 元 模 型 犉 犻 犵 犉 犻 狀 犻 狋 犲 犲 犾 犲 犿 犲 狀 狋 犿 狅 犱 犲 犾 狊 狅 犳 犑 犻 狓 犻 狀 狕 犪 狅 犪 狀 犱 犜 狅 狌 狓 犻 狀 狕 犪 狅 狋 狅 狌 犽 狌 狀

23、 犵 犻 狀 狋 犺 犲 犕 犪 犻 狀 犎 犪 犾 犾 狅 犳 犚 犪 狅 狔 犻 犜 犲 犿 狆 犾 犲 有 限 元 模 型 中 將 模 型 最 上 方 的 檁 頂 面 各 節(jié) 點 的 犡 、 犢 、 犣 方 向 上 的 自 由 度 進(jìn) 行 約 束 。 分 析 斗 縅 豎 向 荷 載 作 用 下 的 力 學(xué) 性 能 時 ， 將 豎 直 方 向 的 集 中 力 轉(zhuǎn) 化 為 均 布 荷 載 施 加 于 櫨 斗 斗 底 。 分 析 斗 縅 在 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 力 學(xué) 性 能 時 ， 先 施 加 豎 向 荷 載 ， 接 下 來 的 荷 載 步 施 加 側(cè) 向 位 移

24、 ， 每 一 個 荷 載 步 的 位 移 通 過 一 系 列 的 荷 載 子 步 逐 漸 施 加 。 模 型 的 驗 證 試 驗 概 況 及 有 限 元 模 型 袁 建 力 等 對 應(yīng) 縣 木 塔 中 種 有 代 表 性 的 斗 縅 ： 柱 頭 鋪 作 斗 縅 、 轉(zhuǎn) 角 鋪 作 斗 縅 和 補(bǔ) 間 鋪 作 斗 縅 ， 進(jìn) 行 了 豎 向 荷 載 及 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 試 驗 研 究 。 這 種 斗 縅 分 別 按 照 的 縮 尺 比 制 作 試 驗 模 型 ， 模 型 采 用 紅 松 制 作 。 為 驗 證 有 限 元 建 模 方 法 的 正 確 性 ， 按 照

25、 文 獻(xiàn) 中 應(yīng) 縣 木 塔 柱 頭 鋪 作 斗 縅 的 試 驗 模 型 及 加 載 ， 采 用 有 限 元 軟 件 對 該 柱 頭 鋪 作 斗 縅 進(jìn) 行 豎 向 荷 載 及 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 受 力 分 析 。 斗 縅 的 有 限 元 模 型 見 圖 （ ） ， 約 束 與 邊 界 條 件 見 圖 （ ） 。 圖 應(yīng) 縣 木 塔 柱 頭 鋪 作 斗 縅 的 有 限 元 模 型 犉 犻 犵 犉 犻 狀 犻 狋 犲 犲 犾 犲 犿 犲 狀 狋 犿 狅 犱 犲 犾 （ 犉 犈 犕 ） 狅 犳 狋 狅 狌 犽 狌 狀 犵 狅 狀 犮 狅 犾 狌 犿 狀 犻 狀犢 犻

26、狀 犵 狓 犻 犪 狀 犜 犻 犿 犫 犲 狉 犘 犪 犵 狅 犱 犪 計 算 結(jié) 果 與 試 驗 結(jié) 果 對 比 應(yīng) 縣 木 塔 柱 頭 鋪 作 斗 縅 在 豎 向 荷 載 作 用 下 犖 曲 線 的 計 算 值 與 試 驗 值 的 對 比 如 圖 所 示 ； 在 豎 向 荷 載 犖 （ ） 與 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 犘 作 用 下 犘 滯 回 曲 線 的 計 算 值 和 試 驗 值 的 對 比 如 圖 所 示 。 由 圖 和 圖 可 知 ， 有 限 元 模 型 的 計 算 結(jié) 果 和 試 驗 結(jié) 果 差 別 不 大 ， 考 慮 到 材 料 的 離 散 性 和 試 驗 的 誤 差

27、， 建 立 的 斗 縅 有 限 元 模 型 可 以 有 效 模 擬 斗 縅 的 受 力 性 能 。 圖 犖 犞 計 算 值 與 試 驗 值 的 比 較 犉 犻 犵 犆 狅 犿 狆 犪 狉 狊 犻 狅 狀 狅 犳 犾 狅 犪 犱 犱 犻 狊 狆 犾 犪 犮 犲 犿 犲 狀 狋 犮 狌 狉 狏 犲 狊 犳 狅 狉 狋 犲 狊 狋 犪 狀 犱 犉 犈 犕 狉 犲 狊 狌 犾 狋 狊 狌 狀 犱 犲 狉 狏 犲 狉 狋 犻 犮 犪 犾 犾 狅 犪 犱 犻 狀 犵 土 木 建 筑 與 環(huán) 境 工 程 第 卷圖 犘 犎 滯 回 曲 線 計 算 值 與 試 驗 值 的 比 較 犉 犻 犵 犆 狅 犿 狆 犪

28、 狉 狊 犻 狅 狀 狅 犳 犺 狔 狊 狋 犲 狉 犲 狋 犻 犮 犮 狌 狉 狏 犲 狊 犳 狅 狉 狋 犲 狊 狋 犪 狀 犱 犉 犈 犕 狉 犲 狊 狌 犾 狋 狊 狌 狀 犱 犲 狉 犾 狅 狑 犳 狉 犲 狇 狌 犲 狀 犮 狔 犮 狔 犮 犾 犻 犮 犾 狅 犪 犱 犻 狀 犵 偷 心 造 和 計 心 造 斗 縅 的 力 學(xué) 性 能 豎 向 荷 載 作 用 下 的 力 學(xué) 性 能 在 豎 向 荷 載 作 用 下 偷 心 造 和 計 心 造 斗 縅 的 犖 曲 線 ， 見 圖 。 由 圖 可 知 ， 在 豎 向 荷 載 作 用 下 ， 偷 心 造 斗 縅 的 犖 曲 線 可 分 為

29、 兩 個 階 段 ： 第 階 段 ， 材 料 的 應(yīng) 力 和 應(yīng) 變 由 彈 性 階 段 進(jìn) 入 到 塑 性 階 段 ， 斗 縅 各 構(gòu) 件 由 于 受 到 橫 紋 向 擠 壓 作 用 致 使 其 受 壓 變 形 ， 剛 度 迅 速 增 加 ； 第 段 階 段 ， 隨 著 荷 載 進(jìn) 一 步 增 大 ， 斗 縅 各 構(gòu) 件 開 始 發(fā) 生 破 壞 ， 造 成 斗 縅 受 壓 變 形 剛 度 減 小 。 計 心 造 斗 縅 抗 壓 剛 度 的 變 化 過 程 與 偷 心 造 斗 縅 基 本 相 似 。 第 階 段 剛 度 呈 線 彈 性 變 化 ， 且 增 大 的 速 度 較 快 ； 第 階 段

30、 由 于 荷 載 的 增 加 ， 斗 縅 開 始 進(jìn) 入 彈 塑 性 狀 態(tài) ， 斗 縅 各 構(gòu) 件 開 始 發(fā) 生 破 壞 ， 造 成 斗 縅 受 壓 變 形 剛 度 減 小 。 不 同 的 是 ， 豎 向 荷 載 作 用 下 ， 計 心 造 斗 縅 的 犖 曲 線 有 一 個 明 顯 的 強(qiáng) 化 階 段 ， 其 主 要 原 因 是 計 心 造 斗 縅 外 檐 的 兩 跳 華 縅 上 均 安 有 橫 縅 ， 這 些 橫 向 構(gòu) 件 提 高 了 斗 縅 的 豎 向 承 載 能 力 。 圖 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 的 犖 犞 曲 線 犉 犻 犵 犔 狅 犪 犱 犱 犻 狊 狆 犾 犪

31、 犮 犲 犿 犲 狀 狋 犮 狌 狉 狏 犲 狊 犳 狅 狉 狋 狅 狌 狓 犻 狀 狕 犪 狅 犪 狀 犱 犼 犻 狓 犻 狀 狕 犪 狅 狋 狅 狌 犽 狌 狀 犵 在 豎 向 荷 載 作 用 下 斗 縅 的 犖 曲 線 可 簡 化 為 三 折 線 計 算 模 型 ， 如 圖 所 示 。 通 過 計 算 可 得 ， 計 心 造 斗 縅 的 犖 計 算 模 型 段 的 剛 度 分 別 是 、 、 。 偷 心 造 斗 縅 犖 計 算 模 型 在 彈 性 階 段 和 彈 塑 性 階 段 的 剛 度 分 別 為 、 、 。 相 比 計 心 造 斗 縅 ， 偷 心 造 斗 縅 在 彈 性 和 彈 塑

32、 性 階 段 的 剛 度 分 別 降 低 了 、 和 。 圖 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 的 犖 犞 計 算 模 型 犉 犻 犵 犛 犻 犿 狆 犾 犻 犳 犻 犲 犱 犾 狅 犪 犱 犱 犻 狊 狆 犾 犪 犮 犲 犿 犲 狀 狋 犮 狌 狉 狏 犲 狊 犳 狅 狉 狋 狅 狌 狓 犻 狀 狕 犪 狅 犪 狀 犱 犼 犻 狓 犻 狀 狕 犪 狅 狋 狅 狌 犽 狌 狀 犵 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 力 學(xué) 性 能 圖 為 偷 心 造 和 計 心 造 斗 縅 在 豎 向 荷 載 犖 （ ） 和 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 犘 共 同 作 用 下 的 犘 曲 線

33、 。 為 了 盡 可 能 地 與 試 驗 條 件 接 近 ， 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 犘 采 用 位 移 控 制 加 載 ， 每 個 荷 載 步 通 過 不 同 的 荷 載 子 步 逐 漸 達(dá) 到 所 施 加 的 位 移 。 由 圖 可 以 看 出 ， 計 心 造 斗 縅 和 偷 心 造 斗 縅 和 的 滯 回 曲 線 均 較 為 飽 滿 ， 有 較 好 的 耗 能 能 力 。 圖 偷 心 造 和 計 心 造 斗 縅 的 犘 犎 滯 回 曲 線 犉 犻 犵 犎 狔 狊 狋 犲 狉 犲 狋 犻 犮 犮 狌 狉 狏 犲 狊 犳 狅 狉 狋 狅 狌 狓 犻 狀 狕 犪 狅 犪 狀 犱 犼 犻

34、 狓 犻 狀 狕 犪 狅 狋 狅 狌 犽 狌 狀 犵 圖 為 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 的 犘 滯 回 骨 架 曲 線 。 將 斗 縅 在 水 平 低 周 反 復(fù) 荷 載 作 用 下 的 犘 滯 回 骨 架 曲 線 簡 化 為 兩 折 線 模 型 ， 如 圖 所 示 。 通 過 計 算 模 型 可 知 ， 計 心 造 斗 縅 和 偷 心 造 斗 縅 在 彈 性 階 段 的 抗 側(cè) 剛 度 分 別 為 、 ， 在 彈 第 期 潘 毅 ， 等 ： 古 建 筑 木 結(jié) 構(gòu) 偷 心 造 和 計 心 造 斗 縅 力 學(xué) 性 能 數(shù) 值 分 析塑 性 階 段 的 抗 側(cè) 剛 度 分 別 為 、 。 計 心 造 斗 縅 的 抗 側(cè) 剛 度 大 于 偷 心 造 斗 縅 。 圖 偷 心 造 與 計 心 造 斗 縅 的 犘 犎 滯