應(yīng)縣木塔扭、傾變形張拉復(fù)位的數(shù)字化模擬和安全性評價.pdf

1、中國古建筑既是中華民族悠久文明的歷史見證，也是全世界寶貴的文化遺產(chǎn)。它們不僅有寶貴的歷史價值，藝術(shù)價值，而且也是古代勞動人民科學(xué)智慧的結(jié)晶。其中木結(jié)構(gòu)建筑在中國古建筑中占有很大的比例，它們更是我們東方古代建筑藝術(shù)的典范。 隨著社會文明的進(jìn)步，人類對歷史文化遺產(chǎn)的潛在價值有了新的認(rèn)識，古建筑的加固和保護(hù)研究已成為文物保護(hù)的一項(xiàng)重要工作。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也將使古建筑的加固保護(hù)從經(jīng)驗(yàn)階段轉(zhuǎn)入科學(xué)階段。 應(yīng)縣木塔是中國現(xiàn)存最

2、古、最高的一座木結(jié)構(gòu)塔，位于應(yīng)縣縣城的佛宮寺內(nèi)，為全國第一批重點(diǎn)文物保護(hù)單位。木塔建于遼清寧二年(公元1056年)，通高67.13米，塔的平面呈八角形，外觀五層，加上四層平座夾有的暗層，實(shí)為九層。 但是木塔經(jīng)歷了九百多年的滄桑，風(fēng)雨侵蝕，戰(zhàn)火襲擊，地震災(zāi)害以及近千年的負(fù)荷承重與材質(zhì)老化，個別構(gòu)件損傷嚴(yán)重：有些坐斗壓裂或陷入梁枋，有些木柱劈裂、壓縮，有的梁枋彎折、移位，上有一百余處殘損，木結(jié)構(gòu)損壞、脫落嚴(yán)重，致使木塔產(chǎn)生嚴(yán)重的歪斜

3、變形和扭曲變形，二、三層尤甚。木塔整體向北偏東傾斜，第二、三層向東北方向水平扭轉(zhuǎn)，二層層間偏移達(dá)到126.79毫米。如今木塔變形迅速，且逐年增加，呈現(xiàn)險狀，亟待修繕加固，國家《“十一五”時期文化發(fā)展規(guī)劃綱要》已將該塔列為文物保護(hù)維修重點(diǎn)工程。 本文以應(yīng)縣木塔為研究對象，用試驗(yàn)和有限元數(shù)值計算的方法，進(jìn)行了以下幾個方面的工作： 1、在收集應(yīng)縣木塔相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對應(yīng)縣木塔做出結(jié)構(gòu)的破損狀況評價；在總結(jié)歷史上和目前修繕方案

4、的基礎(chǔ)上，結(jié)合導(dǎo)師的課題開展應(yīng)縣木塔修繕方案的數(shù)字化模擬研究； 2、分析研究應(yīng)縣木塔中的斗棋構(gòu)造形式，制作三類典型的斗棋模型并進(jìn)行試驗(yàn)，得到應(yīng)縣木塔中斗棋的受力特性；根據(jù)這三類斗棋的構(gòu)造形式，提出了斗棋的簡化模型即空間牛腿模型，并制作模型進(jìn)行試驗(yàn)，得出了簡化模型的合理尺寸； 3、分析研究應(yīng)縣木塔中各個桿件之間的連接構(gòu)造，進(jìn)行了合理的簡化，引入空間牛腿連接代替斗棋連接，從而建立了應(yīng)縣木塔的有限元計算模型，對木塔進(jìn)行了模態(tài)