清代小式木作结构抗震分析：以嘉峪关关楼为例

"这篇研究文章聚焦于清代多层小式木作结构的抗震性能分析，通过对嘉峪关关楼的实例研究，运用SAP2000有限元软件建立结构模型进行动力时程分析。文章指出小式木作结构与大式木作结构在柱脚隔震和榫卯连接的耗能减震方面有相似之处，但在动力放大效应方面存在差异，特别是在屋顶部分。小式木作结构的屋顶动力放大现象显著，而檐柱上的斗栱对隔震减震贡献不大，更多是装饰性功能。此外，分析结果显示，榫卯连接在整体耗能减震中占据主导地位，占比约71.2%，而柱础的隔震作用相对较小，约占3.2%。该研究强调了清代多层小式木作结构在地震中的能量耗散特性，并为古建筑的保护、修缮和抗震设计提供了科学依据。" 清代多层小式木作结构是中国古代木构建筑的一种独特形式，其抗震性能一直是研究的重点。文章以嘉峪关关楼为例，利用现代计算机模拟技术，即SAP2000有限元软件，构建了结构的空间有限元模型。通过动力时程分析，可以深入了解这种结构在地震动态荷载下的响应情况。研究发现，小式木作结构尽管与大式木作结构在某些方面有共性，如柱脚隔震和榫卯连接的减震效果，但在动力放大效应上存在区别。特别是屋顶部分，小式木作结构的动力放大效应更为突出，这可能与屋顶构造的特殊性有关。 同时，研究还揭示了檐柱上斗栱的隔震减震效果并不显著，其装饰功能远大于实用功能。斗栱系统在古建筑中通常被认为具有一定的抗震作用，但在这个案例中，其减震效果并不如预期。相反，榫卯连接成为主要的耗能减震机制，占据了近71.2%的减震效果。这表明，传统木结构的榫卯连接在抗震设计中起着至关重要的作用，它们能在地震中吸收和分散能量，降低结构的破坏程度。 另外，虽然柱础在隔震方面的作用较小，只占3.2%，但其仍然有一定的贡献，尤其是在减缓地震波传递到主体结构方面。这种分析方法基于能量平衡理论，通过对结构在地震作用下的能量耗散情况进行评估，为古建筑的保护提供了科学依据。 这篇研究强调了清代多层小式木作结构在地震响应中的特点，尤其是在榫卯连接和斗栱系统上的差异性。这些发现对于理解古建筑的抗震机制，以及对古建筑的保护和现代化抗震设计具有重要指导价值。同时，这些研究结果也为现代建筑结构设计提供了历史经验和灵感，尤其是在追求绿色、可持续和抗震性能的建筑设计中。