三重檐攒尖顶仿古楼阁的结构设计及仿真分析

楼阁式古建筑因其精巧的设计和优美的造型已成为中国古建筑的典型象征.以第八届全国大学生结构设计竞赛为题,对三重檐攒尖顶仿古楼阁进行结构设计并对其结构进行力学特性分析.以质量轻、结构合理为设计目标,对结构进行选型,并利用有限元软件模拟地震作用,分析模型的受力状态并且不断优化模型结构.对模型的结构设计及其力学分析,可以为同类古建筑的抗震修缮与补强提供现实的理论依据,也具有工程实际意义.     

关于岩体结构力学基本观点探讨——试论孙广忠教授的岩体力学道路

本文着重探讨了孙广忠教授关于岩体结构力学的基本观点, 即岩体、岩体的结构与赋存环境, 岩体结构力学效应, 岩体结构控制论及工程地质-岩体力学-地质工程三位一体的观点等。纵观孙广忠教授的论著, 他走的一条“立足地质、以岩体结构力学效应为中心, 紧密结合地质工程”的岩体力学研究道路。     

中国古建筑木结构力学研究进展

中国古建筑木结构是我国乃至世界的宝贵文化遗产, 也是中华文明的重要组成部分. 随着时间的延续, 对这些价值连城、失而不可复得的历史文物的保护日益迫切. 本文从古木结构的木材力学性能、关键节点(斗栱、梁柱节点和柱脚节点) 受力机理、木构架整体受力性能研究、结构残损勘查、安全评估及修缮加固等方面, 总结了近30 年来结构学者对古代木结构建筑的研究进展, 以期为今后进行古木建筑的结构研究提供参考.      

论“岩体结构控制论”

经过长期实践和研究,作者于1984年提出岩体结构控制论是岩体力学的基础理论,并全面、系统地以岩体结构控制论为指导研究了岩体变形、岩体破坏及岩体力学性质的基本规律;提出岩体变形系山岩体材料变彤和岩体结构变形共同贡献的,岩体破坏系受岩体材料破坏和岩体结构破坏控制的;岩体力学性质不仅决定于岩体材料力学的性质,而且受控于岩体结构力学效应及环境因素力学效应。在此基础上,作者提出了岩体可以划分为连续介质、碎裂介质,块裂介质及板裂介质四种岩体力学介质,从而建立了完整的岩体结构力学理论体系。     

复合材料结构设计中的力学问题

以碳纤维-环氧为代表的先进复合材料,具有比强度高、比刚度大、抗疲劳性能好和容易加工成复杂的外形等一系列优点,特别适宜于宇航、航空及其他重要国防工程结构中使用。设计复合材料结构,要求重量轻、性能好、安全可靠和经济。要想设计出复合材料的最佳结构,必须掌握复合材料及其结构的基本特点和特性。它涉及许多学科和重要环节,如材料科学,成型工艺,结构设计,理论研究和实验等。其中与力学有关的有复合材料力学和复合材料结构力学。对于主要受力部件,必须认真研究复合材料及其结构的力学问题,以确保安全。      

舰船结构力学发展中的若干问题

舰船结构力学是研究舰船结构的强度和刚度的学科.是为舰船结构设计服务的.舰船结构力学工作者运用力学理论和方法对舰船结构设计中的问题进行研究,提出分析方法和计算公式,使结构设计人员能对舰船结构进行理性的(而不是经验的)设计.舰船结构的发展对舰船结构力学不断提出新的问题,下面分别就     

永乐大钟梯形木架稳定性初探

对北京市大钟寺悬挂永乐大钟的梯形木架结构的稳定性进行了初步分析. 根据弹性结构稳定 性理论的能量法和中国古建筑结构``卯榫'接头抗弯性能的简化的本构模型,采用``对比法 '分析了二维梯形木架的结构稳定性;结果表明中国古建筑木架结构的``收分'形状设计对 增大木架稳定性有很大作用, 立柱``侧角'越大,稳定性越好. 收分形式设计凸现 中国古代工程技术人员的聪明智慧.     

MSC折纸结构设计及其双稳态解析与实验

折纸是一门古老艺术,其本质是将平面材料沿着事先设计好的折痕进行折叠,进而形成一个复杂的三维结构．柔性折纸结构是实现三维结构轻量化的重要途径．因此,解析折纸结构几何特性和力学性质十分必要．本文以MSC(Magic Spiral Cube)为研究对象,通过实际折痕和虚拟折痕的方法,建立了该结构的几何模型,确定了实现完全展开和完全折叠对刚性面和可变形面的设计条件,在虚拟折痕上引入了扭转刚度,证明了该扭转刚度与柔性面变形的等效性,从而得到了MSC 折纸结构的弹性势能,得到了使结构变形的力与位移本构．通过力学特性分析,发现了MSC折纸结构具有双稳态特性,这种特性是由面内变形诱发的,与虚拟折痕刚度与弹性折痕刚度的比值有直接的关系．最后,我们对MSC折纸结构进行设计和制备,通过实验,验证了理论 模型的准确性．本文的研究结果不仅进一步加深了我们对于MSC折纸结构力学特性的认识,同时也为其工程应用提供理论基础．     

PRELIMINARY STUDY ON TEACHING REFORM OF EXPERIMENTAL STRUCTURAL MECHANICS

现有结构力学教学存在教学手段呆板、手算内容过多等问题, 严重影响了学生对理论内容的理解和掌握. 本文在实验结构力学思想指导下, 在自主研发的积木式结构力学实验平台基础上, 通过《实验结构力学》课程和结构力学实验室建设, 制定科学、合理的实验教学计划, 初步完成了实验结构力学教学内容. 文中对初步的实验结构力学教学模式进行较为系统的总结和讨论, 以供同行参考, 共同推进实验结构力学教学改革.     

从刚体力学引出结构稳定性的几个基本概念

在材料力学、结构力学等课程的教学中,由于弹性力学理论本身过于复杂,压杆或结构的稳定性主要概念难以全面引入.本文通过刚体力学模型和能量法,引入了临界力、平衡路径分叉、非线性后屈曲平衡路径稳定性、临界点稳定性、缺陷结构稳定性等重要概念,由于模型简单导致了所有概念都可解析讨论,力学概念清晰,易于理解,供相关人员参考.     

历史文化建筑保护和力学

讨论了历史文化建筑维修、保护和力学的关系,综述了中国历史文化建筑保护中的力学问题,讨论了木质历史文化建筑结构的建模问题．介绍了世界各国和中国对文化遗产保护的发展史,及中国历史文化建筑保护现状与任务;重点介绍了力学在历史文化建筑保护领域所作的贡献和面临的机遇与挑战．并对历史文化建筑保护措施和研究方向提出建议．     

探地雷达技术在古城墙修缮中的应用

平遥古城墙是我国珍贵的文化遗产。由于古城墙经历年代久远以及近代人为破坏,其内部结构发生了很大改变,目前已有部分马面和墙体出现裂缝,甚至发生了严重的跨塌事故。本文以探地雷达技术的应用为基础,简述了探地雷达在古城墙修缮中的基本原理及应用。通过讨论探地雷达技术对目标体的检测,分析古城墙雷达剖面,得出了城墙内部存在松软土体、孔洞、裂缝等结构缺陷,并给出危险等级,为制定修缮计划提供了可靠的依据。     

高台基木结构在交通载荷作用下的振动响应研究

以西安钟楼为研究背景, 建立了钟楼-土层-隧道结构三者共同作用的三维有限元模型, 通过动力有限元分析得到了模拟地铁列车载荷作用下钟楼的振动响应规律; 根据现场全天候监测, 得到了钟楼在地面交通载荷作用下的振动响应; 在此基础上, 利用SRSS方法将二者进行叠加, 从而得到了钟楼木结构在地面和地下交通载荷共同作用下的动力响应, 并根据规范对其进行 了评估, 所得结论为今后相近古建筑在交通振动载荷作用下的响应分析及评估提供 了参考依据.     

石质构件风化层内力学性能变化规律研究

石质构件风化层内力学参数随深度变化的规律是石质古建筑稳定性、耐久性和保护方案研究中重要的内容。本文针对古建筑石质构件风化层不便取样,风化岩样加工易破坏和室内试验只能得出试件整体的力学参数,不能反映风化层内力学参数由表及里逐渐变化的不足,综合运用现场声波测试和室内试验对义乌宋代古月桥(建于1213年)风化条石的抗压强度、弹性模量与深度的关系进行了研究。研究表明,风化层内岩石弹性模量、抗压强度与未风化区域的比值随深度呈较好的负指数关系。     

The reinforcement of ancient timber-joints with carbon nano-composites

The paper describes an experimental research activity on the application of a polymeric resin reinforced with carbon nanotubes on an ancient timber structures belonging to cultural heritage (Bertolini Cestari et al. in Proc. of SAHC2008. VI International Conference, pp. 941–947, 2008; Marzi in Ph.D. Thesis, 2010; Bertolini Cestari et al. in Proc. of ICRACM-2010—3rd International Conference on Recent Advances in Composite Materials, 2011). The proposed approach aims at the conservation of a specific wooden joint belonging to traditional constructions. Therefore the research was addressed to the definition and assessment of a methodology of preparation and application of the nano-composite with the aim of verifying an increased mechanical resistance in comparison with traditional reinforcement methods. Different wood species have been considered and the experimentation has been carried out in view of a possible in-situ application of the technique. Laboratory tests were carried out at first on small wooden samples, and afterwards on wooden elements having real dimension. These last ones were taken from ancient and decayed wooden floors belonging to an important historical building that were dismantled during restoration works. A numerical analysis of the structural behavior of the joint is provided, in order to assess the different possible collapse mechanisms. The results obtained from the tests are promising for future developments of the application of these nano-composite materials.     

西安市地热水开采与地震活动的关系研究

通过对西安地区地热井水位和地震活动资料的分析得到:西安地区地下热水的开采与西安及邻区的地震活动明显相关,造成西安及邻区的地震活动性明显增强,在空间分布上表现为地震由西安城郊向邻近地区的转移。     

组合结构支挡体系在杂填土层深基坑支护中的应用

在古城区建筑地基上部,广泛赋存以炉灰渣为主要成分的杂填土,其厚度不一。随着城市化进程的迅猛发展,旧城改造对高层建筑地下空间的充分利用提出了更高要求,特别是在周围恶劣环境条件下开挖空间,从理论、实践上深入研究闹市区杂填土深基坑,采用何种经济技术合理的支护方案问题十分突出。但各种深基坑支护方法都有其局限性,岩土工程师在确定方案时必须充分考虑当地工程地质条件、建筑物基坑特点,选择组合支护技术方法,方可达到事半功倍之目的。通过成功支护某杂填土深基坑工程实例,详尽阐述了杂填土的工程特性、锚拉钢板桩挡墙、土钉挡墙的基本参数选取、设计计算,可为类似岩土工程条件下的基坑支护方案选型和设计提供借鉴及参考。     

建筑物拆除爆破设计原理和方法

本文根据建筑物拆除爆破的破坏机理,运用结构力学推导了砖混结构建筑物爆破失稳倾倒的基本条件,并由工程实践中摸索出承重墙布孔设计的新方法,这对城市拆除爆破工程具有现实的指导意义。     

求解无斜腹杆桁架的一种新近似法

无斜腹杆桁架越来越多地应用于各类公共建筑,作为一种小型而具有高次超静定结构,它缺乏方法简单且结果合理的计算手段．利用结构力学原理和对称性导出了上述钢桁架内力的近似计算方法．通过精度分析和实例计算证明其结果合理,算法简单,便于应用．