基础简谐激励作用下七等材木构架的动力响应分析

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在某些特殊的环境中,木结构古建筑可能会遭受简谐激励的作用,影响其正常使用甚至造成不可预估的破坏。因此研究木结构建筑在简谐激励作用下的动力响应对保护古建筑具有重要意义。本文基于《营造法式》中的材分等级制,在ABAQUS有限元软件中建立了七等材的无斗栱木构架和带斗栱木构架模型,分别对其进行了动力特性和简谐激励作用下动力响应的有限元模拟分析。对有、无斗栱的木构架模型在不同竖向配重作用下进行了动力特性的模拟分析,并对比分析了有、无斗栱对木构架自振周期的影响。结果表明,两种木构架的自振周期均随着竖向配重的增大而增大,且随着地震加速度峰值的增大而增大;带斗栱木构架的自振周期略大于无斗栱木构架的自振周期。对不同竖向配重的无斗栱木构架模型进行了简谐激励作用下动力响应的模拟分析,得出了木构架模型位移响应的变化趋势,分析了简谐波加速度幅值对木构架共振反应的影响。结果表明,木构架柱顶与柱底的相对位移峰值和稳态振动时的相对位移幅值均随简谐波加速度幅值的增大而增大;简谐波加速度幅值对木构架进入稳态振动的时间有影响;引起木构架共振的激励频率与简谐波加速度幅值有关,简谐波加速度幅值增大到一定程度,会引起木构架产生亚谐共振。对带斗栱木构架模型进行了简谐激励作用下动力响应的模拟分析,得出了其各层次位移反应的变化趋势,分析了简谐波加速度幅值对木构架共振反应的影响。结果表明,木构架的位移响应主要发生在柱架层,铺作层的位移响应很小;木构架铺作层侧移角和柱架层侧移角均随着简谐波加速度幅值的增大而增大,且铺作层的侧移角小于柱架层的侧移角;引起木构架共振的激励频率与简谐波的加速度幅值有关。
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