殿堂式中国古建筑屋面风荷载特性

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摘要:屋盖是我国古代建筑中最具特色的部分,同时也是中式建筑的重要标志。并且,在中国古代,建筑屋盖的形式和社会等级密切相关,有着深厚的文化底蕴,是重要的世界文化遗产。但是,受建造材料耐久性的影响,我国现存的古建很少,尤其是制式最高的殿堂式古建筑更是稀罕,对其进行科学保护是必须履行的历史使命。风致破坏是屋盖的主要破坏形式,古建屋盖也是如此,风致古建屋盖的破坏事故也时有发生。在此背景下,本文选取殿堂式古建屋盖为研究对象,采用风洞试验的方法,对其风荷载特性进行研究,为制定古建抗风保护措旆提供科学依据。据此,本文完成的主要工作如下:1)对殿堂式中国古建的庑殿顶、歇山顶的建造制式进行了分析,从风工程的角度确定了其主要的形体特征,并在此基础上设计了12个风洞试验模型,进行测压风洞试验。2)以普通双坡、四坡屋盖为例,研究了屋面举折、屋脊高度、重檐等典型中国古建形体特征对屋盖风荷载的影响规律。从风压分布和作用机制的角度,分析了各形体特征分别对两种屋面的风荷载特性的影响程度,且每一种形体特征都对应着不同的影响区域。3)研究了重檐庑殿顶、重檐歇山顶,单檐庑殿顶和单檐歇山顶共四种殿堂式古建筑的屋面风荷载特性,分析各屋盖在关键风向角下的风压分布、特征测点风压时程的相关性和频谱特性、全风向角下的屋盖上表面极值风压系数和屋檐区净极值风压系数,并对极值的尺寸效应进行了探究,为制定古建筑的专项抗风措施提供了理论依据。
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