本書以故宮古建筑為研究對象,對明清官式古建筑進行了評估和分析,主要內容包括:故宮太和殿靜力穩(wěn)定評價,故宮神武門抗震性能評價,故宮靈沼軒抗風性能評價,基于經驗法的故宮古建筑健康現(xiàn)狀評估,故宮古建筑變形構件的分析與保護,故宮古建筑開裂構件的分析與保護,故宮古建筑糟朽木構架的分析與保護,故宮古建筑榫卯節(jié)點殘損及加固,故宮古建筑城墻的受力性能,故宮古建筑基礎的構造及抗震性能,學者與故宮古建筑保護等。適合從事古建筑研究、保護、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工作者參考。
本書以作者多年的故宮古建筑安全評估研究為基礎，運用結構力學方法和有限元法對故宮古建筑構件與整體開展分析,，獲得了故宮木構古建筑結構特性及有效保護方法的多項成果，可為古建筑保護實踐提供技術參考。
城(今故宮博物院)是我國明清官式木構古建筑的典型代表,現(xiàn)存房屋9000余間,自建成以來已有近600年,這些古建筑歷經各種災害(地震、風等)并能完整保存下來,體現(xiàn)了良好的承載性能。然而,由于長期受荷、木構古建筑的構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,并對結構安全構成了潛在威脅。科學分析這些殘損問題對古建筑的影響,評價結構的安全現(xiàn)狀,及時采取可靠、有效的維修和加固措施,是確
保古建筑結構安全、使其延年益壽的重要前提。因此,開展故宮古建筑結構安全現(xiàn)狀的科學分析是一項極其重要而又緊迫的任務。
本書主要創(chuàng)新之處有三個方面:
(1)研究對象廣泛。本書以故宮官式古建筑為研究對象,選取有代表性的木構古建筑開展分析和評估,研究對象不僅包括結構整體,還包括梁柱構件、榫卯節(jié)點等單體,并對故宮古建筑基礎、古城墻的力學特性與保護方法開展研究,因而研究對象比其他同類書籍更加廣泛。
(2)研究內容全面。本書開展的研究既包括故宮古建筑結構整體的抗震、抗風、靜力穩(wěn)定性能研究,還包括構件單體開裂、變形以及節(jié)點拔榫等具體工程問題的分析,研究內容更全面。
(3)研究成果豐富。本書以故宮古建筑構件、整體開展分析,基于科學建模手段,采集的可靠數(shù)據及工程資料,獲得了關于故宮明清官式木構古建筑結構特性及有效保護方法的多項成果,豐富了我國古建筑保護和研究的內容,并可為古建筑保護實踐提供技術參考。
本書內容豐富翔實,研究內容大都源于作者承擔并完成的故宮古建筑安全評估項目,相關成果亦是作者多年工程實踐心血的匯總,可為古建筑保護、修繕和研究提供理論參考和技術指導。
周乾，為故宮博物院故宮學研究所研究館員，主要從事不可及可移動文物的結構安全評估及抗震保護研究。承擔并完成古建筑力學評估30余項，發(fā)表專業(yè)論文100余篇，獲國家專利6項。
前言
第一章 緒 論 002
1· 引言 004
2· 本書主要內容 009
3· 研究意義 011
第二章 故宮太和殿靜力穩(wěn)定評價 012
1· 柱 014
2· 雀替 014
3· 檁三件 017
4· 斗拱 018
5· 梁架 019
6· 結論 019
參考文獻 020
第三章 故宮神武門抗震性能評價 022
第1節(jié) 神武門的防震構造 024
1· 引言 024
2· 防震構造 024
3· 結論 035
第2節(jié) 神武門的動力特性與地震響應 035
1· 力學模型 035
2· 模態(tài)分析 037
3· 地震反應 038
4· 結論 041
參考文獻 042
第四章 故宮靈沼軒抗風性能評價 044
第1節(jié) 靈沼軒抗風性能簡化分析 046
1· 引言 046
2· 有限元模型 049
3·x 向風荷載作用 050
4·y 向風荷載作用 053
5· 小結 055
第2節(jié) 靈沼軒風振響應 056
1· 結構現(xiàn)狀 056
2· 有限元模型 057
3· 模態(tài)分析 059
4· 風振分析 061
5· 小結 070
參考文獻 070
第五章 基于經驗法的故宮古建筑健康現(xiàn)狀評估 072
第1節(jié) 木構古建筑安全評估研究現(xiàn)狀 074
1· 現(xiàn)有的評估方法 074
2· 評估方法評析 077
第2節(jié) 故宮古建筑安全現(xiàn)狀評估以三友軒為例 079
1· 引言 079
2· 評估依據 080
3· 結構評估 081
4· 小結 100
參考文獻 100
第六章 故宮古建筑變形構件的分析與保護 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 論 126
參考文獻 126
第七章 故宮古建筑開裂構件的分析與保護 128
第1節(jié) 基于XFEM 技術的古建筑木梁裂縫擴展分析 130
1· 引言 130
2· 基本原理 131
3· 分析結果 132
4· 結論 135
第2節(jié) 故宮東華門某殘損三架梁受彎性能分析 136
1· 荷載計算 137
2· 工況1分析 138
3· 工況2分析 141
4· 小結 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· 結論 159
參考文獻 159
第八章 故宮古建筑糟朽木構架的分析與保護 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 175
第2節(jié) 古建筑糟朽角梁受力性能分析 175
1· 計算簡圖 176
2· 受力分析 177
3· 小結 180
第3節(jié) 古建筑糟朽疊合梁受彎性能分析 181
1· 計算簡圖 182
2· 有限元模型 183
3· 受力分析 184
4· 小結 187
第4節(jié) 古建筑糟朽梁頭墩接加固分析 187
1· 計算簡圖 189
2· 有限元模型 189
3· 分析結果 190
4· 小結 192
第5節(jié) 傳統(tǒng)鐵箍墩接加固底部糟朽木柱軸壓試驗 192
1· 試驗概況 193
2· 試驗現(xiàn)象 194
3· 試驗分析 197
4· 小結 200
參考文獻 201
第九章 故宮古建筑榫卯節(jié)點殘損及加固 204
第1節(jié) 故宮古建筑榫卯節(jié)點典型殘損問題 206
1· 引言 206
2· 典型問題 208
3· 原因分析 210
4· 加固方法 212
5· 結論 216
第2節(jié) CFRP布加固榫卯節(jié)點M- 滯回曲線定性分析 217
1· 試驗概況 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· 結論 232
參考文獻 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· 本構模型 237
2· 接觸分析 238
3· 小結 240
第2節(jié) 含孔土對故宮城墻受力性能的影響 241
1· 力學參數(shù) 242
2· 有限元模型 244
3· 力學分析 245
4· 結論與建議 248
參考文獻 249
第十一章 故宮古建筑基礎的構造及抗震性能 252
第1節(jié) 故宮古建筑基礎構造特征 254
1· 基礎構造 254
2· 討論 261
3· 結論 266
第2節(jié) 基座對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)分析結果對比 273
4· 譜分析結果對比 276
5· 時程分析結果對比 281
6· 結論 284
參考文獻 286
第十二章 學者與故宮古建筑保護 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系 292
2· 梁思成對故宮古建筑的影響 299
第2節(jié) 故宮學者與故宮古建筑結構保護研究 303
1· 主要學者及其成果 303
2· 研究成果總結 309
3· 研究展望 310
參考文獻 310
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