《古建築木結構的損傷評估及其加固能》是2021年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：古建築木結構的損傷評估及其加固能
- 作者：薛建陽
- 類別：建築類圖書
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2021年
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝-膠訂
- ISBN：9787030680099
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
中國古建築以其極高的文化和科學價值屹立於世界建築之林，是中華文明不可分割的組成部分。它的傳承和保護，具有重良全乃要的社會意義。本書系統地槳剃朵敬介紹了古建築木結構的損傷評估方法及加固性能。全書共12章，主要內容包括緒論、單層殿堂式古建築木結構動力分析模型、不同鬆動程度下古建築透榫節點擬靜力試驗及分析、不同鬆動程度下古建築透榫節點的有限元及參數分析、歪閃斗栱節點受力性能的承拳屑烏有限元分析、古建築木結構地震損傷識別研究、基於震損識別的古建築木結構狀態評估方法、基於結構潛能和能量耗散的古建築木結構地震破壞評估、扁鋼和碳纖維布加固古建築木結構抗震性能研究、古建築木結構加固殘損節點的性能分析與設計方法，以及古建築木結構斗栱修繕加固及自復位耗能增強研究。
本書內容豐富，資料翔實，可供從事古建築結構性能研究及保護工作的工程技術人員，以及高等學校相關專業的師生參考。
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 古建築木材及其性能退化 2
1.3 榫卯節點的連線及殘損 4
1.4 斗栱的特性及殘損 8
第2章 單層殿堂式古建築木結構動力分析模型 11
2.1 概述 11
2.2 單層殿堂式古建築木結構簡化計算模型 12
2.2.1 古建築木結構水平地震作用下的受力機理 12
2.2.2 簡化計算模型基本假定 15
2.2.3 簡化計算模型 15
2.3 古建築木結構“搖擺剪彎”簡化模型地震反應分析原理 17
2.3.1 動力方程的建立 17
2.3.2 結構力學模型的選取 19
2.3.3 地震波選取 19
2.3.4 動力分析相關參數的確定 19
2.3.5 動力方程的數值求解 22
2.4 計算模型振動台試驗驗證 25
2.4.1 完好古建築木結構動力彈塑性計算結果驗證 25
2.4.2 碳纖維布加固古建築木結構動力彈塑性計算結果驗證 30
2.5 本章小結 34
第3章 不同鬆動程度下古建築透榫節點擬靜力試驗及分析 35
3.1 概述 35
3.2 試驗目的 35
3.3 試驗概況 35
3.3.1 試件設計及製作 35
3.3.2 試驗設備和裝置 38
3.3.3 測試內容和測點布置 39
3.3.4 載入制度 40
3.4 試驗過程及現象 40
3.5 試驗結果及分析 44
3.5.1 Mθ滯回曲線 44
3.5.2 Mθ骨架曲線 46
3.5.3 強度退化 48
3.5.4 剛度退化 49
3.5.5 耗能 50
3.5.6 延性與變形能力 51
3.5.7 拔榫量與轉角關係 54
3.6 本章小結 55
第4章 不同鬆動程度下古建築透榫節點的有限元分析及參數分析 57
4.1 概述 57
4.2 有限元模型的建立 57
4.2.1 材料本構關係的選取 57
4.2.2 單元類型與格線劃分厚您戰 58
4.2.3 邊界條件與荷載施加勸犁方式 58
4.2.4 定義相互作用 59
4.3 有限元結果和試驗結果對比分析 60
4.3.1 試件變形圖 60
4.3.2 試件應力雲圖 61
4.3.3 特徵點有限元計算值與試驗值對比 64
4.4 古歸危祝建築透榫節點有限元參數分析 69
4.4.1 榫頭高度 69
4.4.2 摩擦係數 72
4.4.3 橫紋彈性模量 74
4.4.4 順紋彈性模量 75
4.4.5 順紋抗拉強度 77
4.4.6 軸向力 79
4.5 本章小結 80
第5章 歪閃斗栱節點受力性能的有限元分析 81
5.1 概述 81
5.2 斗栱節點有限元模型的跨刪射建立 81
5.2.1 無歪閃斗栱節點實體模型的建立 81
5.2.2 歪閃斗栱節點實體模型的建立 84
5.2.3 模型格線的劃分 86
5.3 材性參數的選取 86
5.4 接觸參數的確定 87
5.5 模型求解算法和載入速率的確定 88
5.5.1 求解算法 88
5.5.2 載入速率的確定 88
5.6 歪閃斗栱節點豎向受力性能有限元分析 89
5.6.1 斗栱節點有限元模型的驗證 89
5.6.2 歪閃斗栱節點豎向單調載入模擬 93
5.6.3 歪閃斗栱節點豎向受力性能分析 99
5.6.4 歪閃斗栱在豎向荷載作用下的簡化力學模型 103
5.7 歪閃斗栱節點抗震性能有限元分析 107
5.7.1 斗栱節點有限元模型的驗證 107
5.7.2 歪閃斗栱節點水平循環載入模擬 113
5.7.3 歪閃斗栱節點抗震性能分析 135
5.8 本章小結 140
第6章 古建築木結構地震損傷識別研究 141
6.1 概述 141
6.2 古建築劣化木材力學性能損傷識別研究 142
6.2.1 材性劣化主要類型 142
6.2.2 材性劣化損傷理論 143
6.2.3 木材材性劣化研究 145
6.2.4 材質微觀損傷試驗 147
6.2.5 奇異值分解的偏小二乘理論 153
6.2.6 損傷識別模型及其外部驗證 153
6.3 縱向裂縫樑柱模態應變能地震損傷識別研究 154
6.3.1 典型構件裂損類型 154
6.3.2 模態應變能指標 155
6.3.3 基本動力參數損傷演化分析 157
6.3.4 模態能量損傷演化分析 164
6.3.5 靈敏度係數損傷演化分析 172
6.3.6 觀測噪聲水平 173
6.3.7 基於模態應變能的損傷識別方法 174
6.3.8 識別分析與驗證 175
6.4 榫卯節點轉動剛度地震損傷識別研究 180
6.4.1 地震損傷類型 180
6.4.2 剛度損傷指標 180
6.4.3 榫卯節點損傷識別方法研究 183
6.4.4 榫卯連線模型有限元分析 190
6.4.5 榫卯節點轉動剛度識別 192
6.4.6 識別效果分析 196
6.5 歪閃斗栱層間剛度地震損傷識別研究 198
6.5.1 地震損傷類型 199
6.5.2 層間剛度損傷指標 199
6.5.3 斗栱損傷識別方法研究 201
6.6 木構架地震損傷識別 205
6.6.1 等效抗側剛度損傷指標 206
6.6.2 構架損傷識別方法研究 209
6.6.3 構架模型側移回響分析 213
6.6.4 測試噪聲特性指標 215
6.6.5 等效抗側剛度損傷識別 216
6.6.6 基於震損識別的感測器布置和最佳化 217
6.7 本章小結 219
第7章 基於震損識別的古建築木結構狀態評估方法 221
7.1 概述 221
7.2 現有古建築木結構地震損傷評估的現狀 221
7.2.1 結構震損參數 222
7.2.2 結構震損指數 222
7.2.3 結構震損分級 222
7.3 狀態評估理論 223
7.3.1 層次分析法 223
7.3.2 損傷指標隸屬度 225
7.3.3 模糊綜合評估理論 226
7.4 古建築木結構震損係數向量及其評判矩陣 227
7.5 古建築木結構受損狀態評估——以應縣木塔為例 228
7.5.1 木塔歷史狀態與當前狀態 228
7.5.2 木塔微振動回響測試 231
7.5.3 木塔各層微振動回響分析 233
7.5.4 木塔剛度震損識別 244
7.5.5 木塔受損狀態評估 245
7.6 本章小結 246
第8章 基於結構潛能和能量耗散的古建築木結構地震破壞評估 247
8.1 概述 247
8.2 古建築木結構振動台試驗模型設計及試驗方案 248
8.2.1 相似關係 248
8.2.2 模型設計 249
8.2.3 試驗材料的力學性能 252
8.2.4 地震波選取 252
8.2.5 載入方案 254
8.3 古建築木結構地震作用下耗能分析 255
8.4 古建築木結構的關鍵耗能構件地震破壞評估 260
8.4.1 關鍵耗能構件地震破壞評估模型的建立 260
8.4.2 關鍵耗能構件地震破壞評估 261
8.5 古建築木結構的整體結構地震破壞評估 266
8.5.1 整體結構地震破壞評估模型 266
8.5.2 整體結構地震破壞評估 267
8.6 基於破壞程度的古建築木結構震害等級及抗震能力指數劃分 269
8.7 本章小結 270
第9章 扁鋼加固古建築木結構抗震性能研究 272
9.1 概述 272
9.2 扁鋼加固木構架榫卯節點的低周反覆荷載試驗 272
9.2.1 試件設計與製作 272
9.2.2 載入方案及測試內容 274
9.2.3 試件的破壞特徵 275
9.2.4 試驗結果與分析 275
9.3 扁鋼加固木結構模型榫卯節點的振動台試驗 280
9.3.1 試驗概況 280
9.3.2 試驗過程與破壞特徵 282
9.3.3 試驗結果與分析 283
9.4 本章小結 287
第10章 碳纖維布加固古建築木結構抗震性能研究 289
10.1 概述 289
10.2 碳纖維布加固木構架榫卯節點的低周反覆荷載試驗 289
10.2.1 試驗概況 289
10.2.2 試件破壞特徵 290
10.2.3 試件結果與分析 290
10.3 碳纖維布加固單層殿堂式古建築木結構振動台試驗 291
10.3.1 簡述 291
10.3.2 加固試驗模型設計 292
10.3.3 試驗測量內容及載入方案 294
10.3.4 試驗結果分析 297
10.3.5 與扁鋼加固模型振動台試驗結果比較 327
10.4 本章小結 330
第11章 古建築木結構加固殘損節點的性能分析與設計方法 332
11.1 概述 332
11.2 碳纖維布加固殘損節點的破壞形態 332
11.2.1 碳纖維布加固殘損節點的方法 332
11.2.2 碳纖維布加固殘損節點的破壞形態 334
11.3 碳纖維布加固殘損節點的抗彎承載力計算 336
11.3.1 計算基本假定 336
11.3.2 材料的本構關係 337
11.3.3 碳纖維布加固殘損榫卯節點抗彎承載力計算方法 338
11.3.4 影響參數分析 338
11.4 碳纖維布加固殘損榫卯節點的設計建議 340
11.4.1 碳纖維布加固設計的基本原則 340
11.4.2 碳纖維布加固設計計算公式及步驟 340
11.4.3 碳纖維布加固設計公式尚應繼續深入考慮的幾個方面 343
11.5 扁鋼加固殘損節點的破壞形態 344
11.5.1 扁鋼加固殘損榫卯節點的方法 344
11.5.2 扁鋼加固殘損榫卯節點的破壞形態 344
11.6 扁鋼加固殘損榫卯節點的抗彎承載力計算 346
11.6.1 扁鋼加固殘損榫卯節點區破壞截面的受力階段 346
11.6.2 計算基本假定 346
11.6.3 扁鋼加固殘損榫卯節點抗彎承載力計算方法 347
11.7 扁鋼加固榫卯節點設計建議 348
11.7.1 扁鋼加固設計的基本原則 348
11.7.2 扁鋼加固殘損榫卯節點設計計算公式及步驟 348
11.7.3 扁鋼加固設計公式尚應繼續深入考慮的幾個方面 350
11.8 本章小結 351
第12章 古建築木結構斗栱修繕加固及自復位耗能增強研究 352
12.1 概述 352
12.2 古建築木結構斗栱的主要破壞形態 352
12.3 古建築木結構斗栱維修加固基本原則 353
12.4 形狀記憶合金加固斗栱的低周反覆荷載試驗 354
12.4.1 試件設計與製作 354
12.4.2 載入方案和量測方案 356
12.4.3 試驗結果與分析 357
12.4.4 分析與討論 360
12.5 古建築木結構斗栱自復位耗能連線節點及連線方法 360
12.5.1 連線特點 360
12.5.2 斗栱自復位耗能連線節點 361
12.5.3 斗栱自復位耗能連線方法 362
12.6 本章小結 363
參考文獻 364
3.3.3 測試內容和測點布置 39
3.3.4 載入制度 40
3.4 試驗過程及現象 40
3.5 試驗結果及分析 44
3.5.1 Mθ滯回曲線 44
3.5.2 Mθ骨架曲線 46
3.5.3 強度退化 48
3.5.4 剛度退化 49
3.5.5 耗能 50
3.5.6 延性與變形能力 51
3.5.7 拔榫量與轉角關係 54
3.6 本章小結 55
第4章 不同鬆動程度下古建築透榫節點的有限元分析及參數分析 57
4.1 概述 57
4.2 有限元模型的建立 57
4.2.1 材料本構關係的選取 57
4.2.2 單元類型與格線劃分 58
4.2.3 邊界條件與荷載施加方式 58
4.2.4 定義相互作用 59
4.3 有限元結果和試驗結果對比分析 60
4.3.1 試件變形圖 60
4.3.2 試件應力雲圖 61
4.3.3 特徵點有限元計算值與試驗值對比 64
4.4 古建築透榫節點有限元參數分析 69
4.4.1 榫頭高度 69
4.4.2 摩擦係數 72
4.4.3 橫紋彈性模量 74
4.4.4 順紋彈性模量 75
4.4.5 順紋抗拉強度 77
4.4.6 軸向力 79
4.5 本章小結 80
第5章 歪閃斗栱節點受力性能的有限元分析 81
5.1 概述 81
5.2 斗栱節點有限元模型的建立 81
5.2.1 無歪閃斗栱節點實體模型的建立 81
5.2.2 歪閃斗栱節點實體模型的建立 84
5.2.3 模型格線的劃分 86
5.3 材性參數的選取 86
5.4 接觸參數的確定 87
5.5 模型求解算法和載入速率的確定 88
5.5.1 求解算法 88
5.5.2 載入速率的確定 88
5.6 歪閃斗栱節點豎向受力性能有限元分析 89
5.6.1 斗栱節點有限元模型的驗證 89
5.6.2 歪閃斗栱節點豎向單調載入模擬 93
5.6.3 歪閃斗栱節點豎向受力性能分析 99
5.6.4 歪閃斗栱在豎向荷載作用下的簡化力學模型 103
5.7 歪閃斗栱節點抗震性能有限元分析 107
5.7.1 斗栱節點有限元模型的驗證 107
5.7.2 歪閃斗栱節點水平循環載入模擬 113
5.7.3 歪閃斗栱節點抗震性能分析 135
5.8 本章小結 140
第6章 古建築木結構地震損傷識別研究 141
6.1 概述 141
6.2 古建築劣化木材力學性能損傷識別研究 142
6.2.1 材性劣化主要類型 142
6.2.2 材性劣化損傷理論 143
6.2.3 木材材性劣化研究 145
6.2.4 材質微觀損傷試驗 147
6.2.5 奇異值分解的偏小二乘理論 153
6.2.6 損傷識別模型及其外部驗證 153
6.3 縱向裂縫樑柱模態應變能地震損傷識別研究 154
6.3.1 典型構件裂損類型 154
6.3.2 模態應變能指標 155
6.3.3 基本動力參數損傷演化分析 157
6.3.4 模態能量損傷演化分析 164
6.3.5 靈敏度係數損傷演化分析 172
6.3.6 觀測噪聲水平 173
6.3.7 基於模態應變能的損傷識別方法 174
6.3.8 識別分析與驗證 175
6.4 榫卯節點轉動剛度地震損傷識別研究 180
6.4.1 地震損傷類型 180
6.4.2 剛度損傷指標 180
6.4.3 榫卯節點損傷識別方法研究 183
6.4.4 榫卯連線模型有限元分析 190
6.4.5 榫卯節點轉動剛度識別 192
6.4.6 識別效果分析 196
6.5 歪閃斗栱層間剛度地震損傷識別研究 198
6.5.1 地震損傷類型 199
6.5.2 層間剛度損傷指標 199
6.5.3 斗栱損傷識別方法研究 201
6.6 木構架地震損傷識別 205
6.6.1 等效抗側剛度損傷指標 206
6.6.2 構架損傷識別方法研究 209
6.6.3 構架模型側移回響分析 213
6.6.4 測試噪聲特性指標 215
6.6.5 等效抗側剛度損傷識別 216
6.6.6 基於震損識別的感測器布置和最佳化 217
6.7 本章小結 219
第7章 基於震損識別的古建築木結構狀態評估方法 221
7.1 概述 221
7.2 現有古建築木結構地震損傷評估的現狀 221
7.2.1 結構震損參數 222
7.2.2 結構震損指數 222
7.2.3 結構震損分級 222
7.3 狀態評估理論 223
7.3.1 層次分析法 223
7.3.2 損傷指標隸屬度 225
7.3.3 模糊綜合評估理論 226
7.4 古建築木結構震損係數向量及其評判矩陣 227
7.5 古建築木結構受損狀態評估——以應縣木塔為例 228
7.5.1 木塔歷史狀態與當前狀態 228
7.5.2 木塔微振動回響測試 231
7.5.3 木塔各層微振動回響分析 233
7.5.4 木塔剛度震損識別 244
7.5.5 木塔受損狀態評估 245
7.6 本章小結 246
第8章 基於結構潛能和能量耗散的古建築木結構地震破壞評估 247
8.1 概述 247
8.2 古建築木結構振動台試驗模型設計及試驗方案 248
8.2.1 相似關係 248
8.2.2 模型設計 249
8.2.3 試驗材料的力學性能 252
8.2.4 地震波選取 252
8.2.5 載入方案 254
8.3 古建築木結構地震作用下耗能分析 255
8.4 古建築木結構的關鍵耗能構件地震破壞評估 260
8.4.1 關鍵耗能構件地震破壞評估模型的建立 260
8.4.2 關鍵耗能構件地震破壞評估 261
8.5 古建築木結構的整體結構地震破壞評估 266
8.5.1 整體結構地震破壞評估模型 266
8.5.2 整體結構地震破壞評估 267
8.6 基於破壞程度的古建築木結構震害等級及抗震能力指數劃分 269
8.7 本章小結 270
第9章 扁鋼加固古建築木結構抗震性能研究 272
9.1 概述 272
9.2 扁鋼加固木構架榫卯節點的低周反覆荷載試驗 272
9.2.1 試件設計與製作 272
9.2.2 載入方案及測試內容 274
9.2.3 試件的破壞特徵 275
9.2.4 試驗結果與分析 275
9.3 扁鋼加固木結構模型榫卯節點的振動台試驗 280
9.3.1 試驗概況 280
9.3.2 試驗過程與破壞特徵 282
9.3.3 試驗結果與分析 283
9.4 本章小結 287
第10章 碳纖維布加固古建築木結構抗震性能研究 289
10.1 概述 289
10.2 碳纖維布加固木構架榫卯節點的低周反覆荷載試驗 289
10.2.1 試驗概況 289
10.2.2 試件破壞特徵 290
10.2.3 試件結果與分析 290
10.3 碳纖維布加固單層殿堂式古建築木結構振動台試驗 291
10.3.1 簡述 291
10.3.2 加固試驗模型設計 292
10.3.3 試驗測量內容及載入方案 294
10.3.4 試驗結果分析 297
10.3.5 與扁鋼加固模型振動台試驗結果比較 327
10.4 本章小結 330
第11章 古建築木結構加固殘損節點的性能分析與設計方法 332
11.1 概述 332
11.2 碳纖維布加固殘損節點的破壞形態 332
11.2.1 碳纖維布加固殘損節點的方法 332
11.2.2 碳纖維布加固殘損節點的破壞形態 334
11.3 碳纖維布加固殘損節點的抗彎承載力計算 336
11.3.1 計算基本假定 336
11.3.2 材料的本構關係 337
11.3.3 碳纖維布加固殘損榫卯節點抗彎承載力計算方法 338
11.3.4 影響參數分析 338
11.4 碳纖維布加固殘損榫卯節點的設計建議 340
11.4.1 碳纖維布加固設計的基本原則 340
11.4.2 碳纖維布加固設計計算公式及步驟 340
11.4.3 碳纖維布加固設計公式尚應繼續深入考慮的幾個方面 343
11.5 扁鋼加固殘損節點的破壞形態 344
11.5.1 扁鋼加固殘損榫卯節點的方法 344
11.5.2 扁鋼加固殘損榫卯節點的破壞形態 344
11.6 扁鋼加固殘損榫卯節點的抗彎承載力計算 346
11.6.1 扁鋼加固殘損榫卯節點區破壞截面的受力階段 346
11.6.2 計算基本假定 346
11.6.3 扁鋼加固殘損榫卯節點抗彎承載力計算方法 347
11.7 扁鋼加固榫卯節點設計建議 348
11.7.1 扁鋼加固設計的基本原則 348
11.7.2 扁鋼加固殘損榫卯節點設計計算公式及步驟 348
11.7.3 扁鋼加固設計公式尚應繼續深入考慮的幾個方面 350
11.8 本章小結 351
第12章 古建築木結構斗栱修繕加固及自復位耗能增強研究 352
12.1 概述 352
12.2 古建築木結構斗栱的主要破壞形態 352
12.3 古建築木結構斗栱維修加固基本原則 353
12.4 形狀記憶合金加固斗栱的低周反覆荷載試驗 354
12.4.1 試件設計與製作 354
12.4.2 載入方案和量測方案 356
12.4.3 試驗結果與分析 357
12.4.4 分析與討論 360
12.5 古建築木結構斗栱自復位耗能連線節點及連線方法 360
12.5.1 連線特點 360
12.5.2 斗栱自復位耗能連線節點 361
12.5.3 斗栱自復位耗能連線方法 362
12.6 本章小結 363
參考文獻 364
