定鼎门钢结构仿古建筑组成及力学性能研究

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古遗址是人类文化的瑰宝,在文物保护与考古研究中备受重视。但如何在保护和展示古遗址的前提下将遗址复原和仿建成了近些年文保工作的研究热点之一。在古建的复原方面,先后经历了木结构、砖石结构、钢筋混凝土结构以及钢结构几个过程。其中钢结构由于自身构件“绿色”和“循环”使用的特点,并且能很好迎合大型古遗址保护大跨度、大空间的功能要求,得到了越来越广泛的关注。本文以全国大遗址保护重点工程——隋唐洛阳城定鼎门遗址博物馆主城楼为代表,详细介绍了仿古钢结构建筑的组成和设计理念。针对主城楼体型复杂的特点,着重介绍其结构设计过程,并对其静力弹塑性性能和施工阶段受力性能作了重点分析。首先,简要介绍了洛阳定鼎门的建筑和结构设计理念。在建筑设计方面,对体现古建筑特点的斗拱构造以及如何按照《营造法式》做到仿古等作了详细介绍。在结构设计方面,从整体结构方案设计到特殊构件设计、特殊节点连接设计等方面作了详细阐述,并给出了必要的示意图形。其次,对集大跨度、仿古等特点于一身的主城楼结构设计分析过程作了重点介绍。内容包括:主城楼结构形式、设计软件选择、计算模型及参数处理、荷载组合以及设计分析等。表明按目前国家规范设计的定鼎门仿古钢结构建筑是安全可靠的,完全符合国家现行规范两种极限状态设计要求。然后,用ETABS软件中的Pushover方法对主城楼结构进行静力弹塑性分析,进一步了解仿古钢结构在罕遇地震下的力学性能。结果表明:主城楼结构在7度罕遇地震效应作用下力学性能指标良好,符合国家规范“大震不倒”的要求。很好的证明了钢结构在仿古建筑中可行性。鉴于仿古钢结构建筑的特殊性,本文还利用ETABS软件对主城楼结构进行顺序施工模拟分析,结果显示:施工顺序加载对主城楼结构力学性能影响很小,甚至可以忽略不计。最后,通过“隋唐洛阳城定鼎门遗址保护展示工程”总结一些工程经验,提出一些设计、研究的进一步探讨,希望有益于此类建筑的设计。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第一章 绪论第10-28页
    1.1 前言第10-11页
    1.2 古遗址保护仿古工程结构形式第11-26页
        1.2.1 木结构第11-16页
        1.2.2 砌体结构第16-19页
        1.2.3 钢筋混凝土结构第19-21页
        1.2.4 钢结构第21-26页
    1.3 钢结构对古遗址保护的意义第26-27页
    1.4 本文各章主要内容第27-28页
第二章 洛阳定鼎门钢结构建筑组成简介第28-44页
    2.1 遗址概况第28-30页
    2.2 建筑设计第30-38页
        2.2.1 建筑设计理念第30-31页
        2.2.2 建筑方案设计第31-32页
        2.2.3 建筑施工图设计第32-36页
        2.2.4 仿古建筑节点构造第36-38页
    2.3 结构设计第38-42页
        2.3.1 整体结构方案设计第38-40页
        2.3.2 特殊构件设计第40-41页
        2.3.3 特殊节点连接设计第41-42页
    2.4 本章小结第42-44页
第三章 主城楼钢结构设计分析第44-61页
    3.1 主城楼结构形式第44-48页
    3.2 主城楼结构设计分析第48-56页
        3.2.1 计算分析软件介绍第49-50页
        3.2.2 计算模型建立第50-52页
        3.2.3 特殊构件处理第52页
        3.2.4 设计参数选择第52-53页
        3.2.5 荷载及其组合第53-56页
    3.3 设计分析结果第56-60页
    3.4 本章小结第60-61页
第四章 主城楼结构静力弹塑性分析第61-76页
    4.1 Pushover分析原理第61-67页
        4.1.1 承载力谱线的建立第63-64页
        4.1.2 需求谱线的建立第64-66页
        4.1.3 Pushover分析步骤第66-67页
    4.2 Pushover参数定义第67-70页
        4.2.1 监测点的选择第67页
        4.2.2 侧向加载模型的选择第67-68页
        4.2.3 塑性铰的选择第68-70页
    4.3 Pushover分析结果第70-75页
        4.3.1 X向推覆分析结果第71-72页
        4.3.2 Y向推覆分析结果第72-74页
        4.3.3 Pushover分析结论第74-75页
    4.4 本章小结第75-76页
第五章 主城楼结构施工模拟分析第76-83页
    5.1 施工模拟的意义第76页
    5.2 施工模拟工况定义第76-78页
    5.3 施工模拟分析第78-82页
    5.4 本章小结第82-83页
第六章 结论与展望第83-85页
    6.1 结论第83页
    6.2 展望第83-85页
参考文献第85-88页
攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况第88-89页
致谢第89页
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