《損傷古建築木構架抗震性能退化機理的研究》是依託揚州大學，由李勝才擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：損傷古建築木構架抗震性能退化機理的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李勝才
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現存古建木構普遍存在碳化、裂縫、蛀蝕、壓潰、斷裂等損傷問題，導致其結構性能下降，是古建木構抗震性能評價與維護研究的難點。本項目基於古木材與構件損傷和變形特徵的調研和評估，通過模擬複雜交變環境與負載工況，研製損傷試驗模型；以材料試驗為基礎，研究古木材性特徵與受載變化模型；對非受損和不同種類損傷狀態下的柱子、梁枋、榫卯節點進行靜動載試驗，分析節點在地震作用下的承載特性和傳載機制、木構件的剛度和承載力指標；對比分析非受損和損傷節點、構件的基本力學性能和退化程度，分別給出強度、承載力、剛度與損傷參數的變化關係；建立木構架有限元模型，研究殘損古建木構在地震作用下的極限變形、承載力與破壞模式，給出地震作用下的位移/轉角與應力/承載力相關性曲線；分析各類節點與構架的變形、破壞及其分布、時序等，建立古建木構損傷模型。項目預期成果可為保護損傷古建木構文化遺產、改善其抗震性能，提供理論支撐、技術參數與途徑。
結題摘要
古建築木結構由於年代久遠，普遍存在材性劣變、結構損傷、抗震性能大幅下降等問題。藉助應力波儀、針阻儀等現代設備對古建木構損傷進行檢測；人工模擬乾濕交替變化、日光曝曬、菌蟲腐變等環境影響因子對木材的影響，研製了帶有不同類型、不同程度的損傷試件；對試件進行材性、抗震性能試驗與理論分析研究，取得了預期研究成果。 （1）分別對帶有不同孔洞、裂縫損傷的試件進行微鑽試驗，得到相應損傷對應的微鑽阻力圖譜，對杉木清材試件進行試驗，擬合出可用於檢測古建築木材密度、彈性模量、強度與微鑽阻力的關係式。 （2）對損傷試件進行材性試驗，結合超微觀察、傅立葉紅外光譜分析、XRD衍射分析的試驗結果，定義木材損傷度等級，分析不同類型、不同程度損傷對木材力學性能變化，建立了杉木材性退化本構關係模型。 （3）對損傷古木節點進行靜載、低周往復載入試驗，得到不同程度損傷木節點連線各部位的受力傳力特徵、M-θ滯回曲線、節點工作機制與耗能機理，擬合出損傷對木節點剛度退化、節點耗能的影響。 （4）對損傷木樑、木柱進行靜載、低周往復載入試驗，得到不同損傷程度下木構件的F-Δ滯回曲線、以及損傷木構件的破壞形態。進一步分析得到了木構件的骨架曲線、剛度退化曲線、等效黏滯阻尼曲線，擬合出損傷木對構件抗震性能的影響。 （5）對損傷木構架進行動力特性、低周往復載入試驗，得到如何利用脈動法確定木構架損傷位置的方法、F-Δ滯回曲線、以及損傷木構架的結構回響、局部構件破壞形態，進一步分析了木構架的骨架曲線、剛度退化曲線、等效黏滯阻尼曲線，擬合出損傷構件對木構架抗震性能的影響。 （6）結合典型古木構建築，對古木建築抗震性能提升與修復保護方法進行了拓展研究，對古木建築的損傷節點、構件、結構的局部更新、加固修復、整體復位糾偏，及其對結構抗震性能的影響，進行了理論研究。 課題研究成果可為保護損傷古建木構文化遺產、改善其抗震防災性能，提供理論支撐。
