發(fā)布時間：2014-09-10 15:23

【摘要】 云南納西建筑是納西族文化的載體,是納西人民精神的寄托。但城市化進程中,越來越多的木結(jié)構(gòu)被鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)替代,土坯磚被砌塊替代,納西建筑也正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。但是,作者認為繼承和弘揚納西建筑中精華部分,符合當今可持續(xù)發(fā)展理念,同時也滿足人們對居住文化多樣性的需求�，F(xiàn)階段,在結(jié)構(gòu)方面,對大式木結(jié)構(gòu)建筑的研究,比如大型古代宮殿等已經(jīng)取得了很多的學(xué)術(shù)成果,但在小式木結(jié)構(gòu)建筑,特別是傳統(tǒng)民居的研究方面,研究成果比較少。作者通過閱讀關(guān)于木結(jié)構(gòu)的文獻發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的研究極少考慮土坯填充墻對木結(jié)構(gòu)動力特性的影響；現(xiàn)有研究大多為3開間且多數(shù)為單層；現(xiàn)行抗震規(guī)范對8度設(shè)防的穿斗木結(jié)構(gòu),要求高度限值為6m。而本文所研究的麗江古城管理中心工程項目中的木結(jié)構(gòu),以上所列出的幾點都不滿足,所以有必要結(jié)合傳統(tǒng)的納西建筑工程做法,對其結(jié)構(gòu)性能進行分析。本文的主要研究工作：1.通過土坯的抗壓試驗研究,分析土坯的抗壓力學(xué)性能,得出稻草的最優(yōu)摻量,并利用所得土坯的荷載位移曲線,初步擬合土坯填充墻的剛度,為后續(xù)有限元分析提供數(shù)據(jù)支持。2.為納西建筑梁柱截面尺寸選擇提供一種可行的方法。一方面,根據(jù)傳統(tǒng)納西建筑截面選擇的經(jīng)驗進行截面選擇。另一方面,通過簡單的計算分析進行截面選擇：首先通過對單榀木構(gòu)架進行動力學(xué)分析,確定木構(gòu)架的自振周期,再運用底部剪力法計算結(jié)構(gòu)在地震作用下的水平力,得到梁柱截面受力情況,并進行截面校核。將上述兩個方面結(jié)合,可以彌補只靠傳統(tǒng)經(jīng)驗來選擇截面的不足。3.運用有限元軟件ANSYS,進行D院落正房在重力荷載代表值作用下的內(nèi)力分析和在地震作用下的內(nèi)力分析,并根據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50005-2003》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范G850011-2010》對梁柱截面進行驗算,滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求。4.將土坯填充墻引入三維模型,分析土坯填充墻剛度對納西建筑結(jié)構(gòu)動力性能的影響,得到土坯填充墻對木結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)。并且,分析了布置土坯填充墻木構(gòu)架數(shù)量和總木構(gòu)架數(shù)量的比值(土坯墻填充率)對周期折減系數(shù)的影響。最后,作者對本課題的研究工作進行概括和總結(jié),并對課題需要進一步分析和完善的部分進行展望。
 
【關(guān)鍵詞】 納西建筑； 木結(jié)構(gòu)； 土坯抗壓試驗； ANSYS分析； 周期折減系數(shù)；

1緒論

1.1本課題的研究背景和意義
在過去的30年里,我們開始的城市化運動,將近4億的農(nóng)村人口變?yōu)槌擎?zhèn)人口,毋庸置疑,這是人類歷史上的一大壯舉。但是隨著城市化程度的深入,存在的問題和矛盾也隨之凸顯。在建筑方面,表現(xiàn)為居住文化趨于雷同,越來越多的城鎮(zhèn)趨近于清一色的“鋼筋混凝土叢林”,城市變得大相徑庭,毫無特色可言。與此同時,具有悠久歷史和文化積淀的傳統(tǒng)民居、承載著人們無數(shù)回憶和精神寄托的鄉(xiāng)土建筑正處在消失的邊緣。當時代的腳步邁入21世紀,能源危機、環(huán)境污染、人口激增、生態(tài)失衡等問題日益突出,這些問題嚴重威脅著人類的生存,制約著人類的可持續(xù)發(fā)展。自然而然的,自然、綠色和可持續(xù)發(fā)展開始成為世界共同關(guān)注的主題。作為人們生活、工作、娛樂、休息的重要組成部分的建筑,也應(yīng)該符合自然、綠色和可持續(xù)發(fā)展的要求。那么,如何才能建造出符合可持續(xù)發(fā)展的建筑呢?不少學(xué)者、建筑師將目光投向有著五千多年歷史文化積淀的中國傳統(tǒng)建筑。這些古建筑在數(shù)千年的發(fā)展過程中,逐漸適應(yīng)自然環(huán)境,并且最終達到了與自然環(huán)境的高度協(xié)調(diào),具有很高的研究價值。具體就云南地區(qū)而言,云南是高烈度區(qū),對房屋的抗震要求比較高。中國古建筑中的木結(jié)構(gòu),有著及其優(yōu)越的抗震性能,很好的滿足了這種需求,所以木結(jié)構(gòu)在云南傳統(tǒng)民居中運用十分廣泛。另外,云南的日溫差很大,要求建筑墻體具有很好的熱工性能。
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1.2本課題的研究現(xiàn)狀
國內(nèi)對帶土還圍護墻的木結(jié)構(gòu)的研究,都是忽略土還填充墻剛度對木結(jié)構(gòu)動力特性的影響�，F(xiàn)有研究主要是把木結(jié)構(gòu)和土還墻歸為兩種不同的結(jié)構(gòu)體系加以考慮:木結(jié)構(gòu),特別是大型宮殿建筑方面己經(jīng)做了許多的研究,取得了很多的研究成果。生土結(jié)構(gòu),主要包括土還、窮土和整洞三部分,對其中土還的研究,也己經(jīng)取得不少的研究成果。具體如下:[1].對木結(jié)構(gòu)的研究:清華大學(xué)方東平[1]通過對西安北門箭樓的結(jié)構(gòu)特性的現(xiàn)場實測實驗,獲得了大量的動力特性數(shù)據(jù),比如自振周期和模態(tài)等。定義了木結(jié)構(gòu)卯榫半剛性節(jié)點單元,并將其引入到自己研制的有限元動力分析軟件中。通過軟件對西安北門箭樓的動力特性進行分析,分析結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好。長安大學(xué)趙均海通過對西安東門城樓的結(jié)構(gòu)特性研究,建立力學(xué)模型,并將梁柱的榫卯連接簡化為變剛度單元,通過改變虛擬單元的剛度,得出在不同剛度條件下的結(jié)構(gòu)受力性能。西安建筑科技大學(xué)薛建陽、趙鴻鐵?通過模擬地震振動臺試驗對一殿堂木結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)動力特性和地震響應(yīng)的規(guī)律研究。研究結(jié)果證明了中國木結(jié)構(gòu)古建筑耗能與減震性能方面的優(yōu)點。長安大學(xué)王毅紅“研究了木結(jié)構(gòu)在不用烈度的地震作用下的震害特點,并用ANSYS對西安回民保護區(qū)內(nèi)的一典型木結(jié)構(gòu)房屋進行了內(nèi)力分析和承載力計算,并對木結(jié)構(gòu)在抗震過程中存在的問題加以指出,并結(jié)合實際,給出了一些抗震加強措施。
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2.麗江古城管理中心項目與納西建筑

2.1麗江古城管理中心項目
2.1.1項目背景
麗江古城東郊為火車站至麗江城市的主要入口,代表著麗江城市的東大門形象,同時也是世界遺產(chǎn)地,5A級旅游景區(qū)麗江古城的協(xié)調(diào)區(qū)。該區(qū)域現(xiàn)有建筑多為現(xiàn)代大體量形式,與古城整體風(fēng)貌不協(xié)調(diào),影響古城東部整體視覺效果。目前在《麗江古城東郊環(huán)境整治控制性詳細規(guī)劃》的指導(dǎo)下,通過相關(guān)部門的努力,東郊環(huán)境整治項目逐步實施,工作已取得初步成效。本項目用地為原武警一中隊用地,地處東郊環(huán)境整治范圍內(nèi),原有建筑風(fēng)貌及體量與古城建筑風(fēng)貌極不協(xié)調(diào)。在武警一中隊遷出后,該用地一直處于半荒廢的狀態(tài),通過本次整治建設(shè),可解決麗江古城保護管理局各科室及下屬管理公司,研究機構(gòu)等眾多單位的辦公問題。同時可以極大提升古城東郊的環(huán)境品質(zhì)。建筑設(shè)計場地現(xiàn)狀:本項目建設(shè)用地地處麗江古城保護范圍的緩沖區(qū),東側(cè)為城市支路,北側(cè)為古城巷道。西側(cè)為金府大飯店,南側(cè)為古城居民住宅。用地海拔為2391-2387m,整個場地北高南低,東高西低。南北向自然坡度為8%,西南向與相鄰用地間有二至三米的高差。場地周邊市政管網(wǎng)均可連接,場地?zé)o不良地質(zhì)構(gòu)造,適宜建設(shè)。場地南側(cè)有古樹及泉眼,利于營造水景觀。
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2.2云南民居與納西建筑
2.2.1云南地震情況和展害簡介
云南全省約有84%的土地位于地震帶上,地震活動十分頻繁。作者通過中國地震臺網(wǎng),從1970年01月01日至2014年01月01日的44年時間中,對云南的地震活動情況做了簡單的統(tǒng)計分析。發(fā)生5級以上地震100次,平均一年發(fā)生2.3年次;6級以上地震17次,平均2.5年發(fā)生一次。本文研究的主要是納西建筑,納西建筑多以穿斗木構(gòu)架作為承重結(jié)構(gòu),土還作為圍護墻體。穿斗木構(gòu)架具有較好的抗震性能,其特點主要是承重體系與圍護結(jié)構(gòu)分開、梁柱采用卯榫連接、施工工藝較為傳統(tǒng)等。穿斗木構(gòu)架,由于有卯榫的存在,在地震中有很好的耗能能力。但另一方面,卯榫連接又削弱了截面,使得梁柱在連接處產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)。穿斗木構(gòu)架具體破壞形式主要有:第一是木柱發(fā)生斷裂,由于截面被削弱或是柱子本身存在木節(jié)等缺陷造成;第二是梁柱連接破壞,樓板木楞等處的卯榫發(fā)生脫榫現(xiàn)象造成結(jié)構(gòu)破壞;第三是房屋整體發(fā)生傾斜,有的甚至倒塌。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是穿斗木構(gòu)架抗側(cè)剛度較小;第四,柱子和柱子基礎(chǔ)發(fā)生較大的相當位移,造成結(jié)構(gòu)破壞。土還圍護棚體的破壞形式,主要表現(xiàn)在山墻發(fā)生破壞、后墻在地震搖晃中發(fā)生外閃、山墻和后墻在連接處發(fā)生破壞等。
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本文編號：8778