木结构古建筑的整体有限元分析与动力特性研究

"这篇论文探讨了传统木结构的整体有限元分析方法，主要涉及木结构墙体的实验数据拟合、等效桁架模型以及虚拟半刚性单元在模拟榫卯中的应用。作者通过ANSYS软件进行了非线性动力时程分析，以研究木结构房屋的动力反应和模态特征。论文强调了木结构古建筑动力特性研究的重要性，特别是对于文化遗产保护和抗震性能理解的贡献。" 在《传统木结构的整体有限元分析》这篇论文中，作者邵渊丹、李书进和沈少波关注的是如何利用现代计算技术来理解和模拟古代木结构建筑的动力特性。他们参考了国外学者的工作，尤其是Kasal在1994年的研究，该研究运用ANSYS软件对一层木框架房屋进行了非线性静力分析，将剪力墙简化为刚性杆和斜向弹簧组成的桁架模型。 作者们采用了木结构墙体的等效桁架模型，这种模型可以有效地捕捉墙体的行为，同时通过虚拟半刚性单元来模拟榫卯连接的复杂行为。榫卯作为中国传统木结构中的关键连接方式，其非线性和动态响应的准确模拟对于整体分析至关重要。通过拟合实验数据，他们构建了三维分析模型，并对振动台试验的房屋模型进行了非线性动力时程分析，从而获得了与实验结果相吻合的动力反应和模态特征。 论文中提到，中国的木结构古建筑承载着深厚的历史文化信息和独特的力学性质，对其动力特性的研究具有深远意义。以往由于技术限制，研究还不够深入。随着技术进步和对古建筑保护意识的提升，对木结构建筑的研究需求更加迫切。论文依据2007年的木结构足尺模型振动台实验结果，通过有限元计算模拟，旨在更深入地理解木结构建筑的抗震性能和结构耗能减震机制，这对于保护和修缮木结构建筑遗产具有重要意义。 此外，论文还引用了Slovenia研究小组在2001年提出的Slovenia模型，该模型将木结构房屋分析分为三个阶段，以逐步建立更为精确的模型。通过这种方式，他们能够更准确地模拟钉连接、墙体以及整个木结构房屋的动态行为。 这篇论文提供了关于传统木结构有限元分析的详尽方法，展示了如何利用现代计算工具来研究古建筑的动力学特性，对于古建筑保护和抗震设计具有实践指导价值。