古塔抗震性能研究
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作者袁建力著
出版社科学出版社
ISBN9787030587077
出版时间2017-03
装帧平装
开本其他
定价159元
货号9295076
上书时间2024-10-27
商品详情
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目录
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前言?
第1章 古塔的建筑类型与结构特征 1?
1.1 古塔的建筑类型 1?
1.1.1 古塔按建筑造型分类 1?
1.1.2 古塔按建筑材料分类 5?
1.2 古塔的结构特征 8?
1.2.1 古塔的结构组成 8?
1.2.2 塔身的结构特征 11?
1.2.3 外伸构件的连接构造 17?
1.2.4 基础与地基的构造 19?
第2章 古塔的地震灾害与损坏规律 25?
2.1 古塔的历史震害资料与统计规律 25?
2.1.1 古塔历史震害资料的分析 25?
2.1.2 古塔的地震损坏特征与规律 33?
2.2 汶川地震古塔震害规律研究 35?
2.2.1 研究概况 35?
2.2.2 古塔震害程度与地震烈度的关系 36?
2.2.3 古塔地基变形震害的规律 39?
2.2.4 古塔砌体开裂震害的规律 42?
2.2.5 古塔结构垮塌震害的规律 46?
2.2.6 结论与建议 49?
第3章 古塔动力特性分析测试方法 50?
3.1 古塔动力特性的理论分析方法 50?
3.1.1 古塔的动力计算模型 50?
3.1.2 古塔动力特性的分析方法 51?
3.1.3 古塔动力特性分析的基本参数 55?
3.1.4 基于MATLAB的动力特性参数求解方法 57?
3.2 古塔动力特性的现场测试方法 58?
3.2.1 动力特性测试的意义 58?
3.2.2 动力特性的测试方法 59?
3.2.3 脉动法的测试装置和测点布置 60?
3.2.4 测试影响因素及处理方法 63?
3.2.5 结构动力特性的分析 66?
3.3 古塔基本自振周期的简化计算方法 67?
3.3.1 古塔基本周期的理论分析基础 68?
3.3.2 古塔基本周期的经验公式 69?
3.3.3 典型古塔基本自振周期的对比分析 73?
3.4 虎丘塔动力特性研究 74?
3.4.1 虎丘塔建筑概况 74?
3.4.2 虎丘塔动力特性的理论分析 75?
3.4.3 虎丘塔动力特性的现场测试 79?
3.4.4 虎丘塔动力特性测试数据分析 81?
3.4.5 理论分析值、实测值与有限元分析值的比较 87?
第4章 古塔有限元模拟分析方法 89?
4.1 基于动力特性的古塔建模方法 89?
4.1.1 基于动力特性的古塔建模流程 89?
4.1.2 影响古塔动力特性的主要因素 90?
4.1.3 结构参数识别的模态转换方法 91?
4.1.4 动力特性对结构参数调整的灵敏度 92?
4.2 古塔弹塑性动力时程分析 93?
4.2.1 分析软件与分析方法 93?
4.2.2 砌体的本构关系和恢复力模型 94?
4.2.3 地基的本构关系 98?
4.2.4 地震波的选用和修正 99?
4.2.5 破坏演化过程的显性动力学分析技术 102?
4.3 龙护舍利塔的有限元建模和弹塑性动力分析 105?
4.3.1 基本资料与研究内容 105?
4.3.2 砌体材性试验与地基勘测 108?
4.3.3 基于动力特性的有限元模型 110?
4.3.4 考虑土{结构相互作用的分析模型 114?
4.3.5 地震波的选用与处理 115?
4.3.6 古塔地震响应的弹性时程分析 120?
4.3.7 古塔地震响应的弹塑性时程分析 126?
第5章 古塔地震作用的分析方法 132?
5.1 古塔水平地震作用分析方法 132?
5.1.1 计算模型的确定 132?
5.1.2 振型分解反应谱法的运用 133?
5.1.3 底部剪力法的运用 136?
5.1.4 计算示例与地震作用对比分析 139?
5.1.5 结论与建议 144?
5.2 古塔竖向地震作用分析方法 145?
5.2.1 古塔竖向地震作用研究状况 145?
5.2.2 竖向地震作用基本公式分析 146?
5.2.3 古塔竖向地震作用的分析方法 149?
5.2.4 计算示例与竖向地震作用效应分析 151?
5.2.5 结论与建议 158?
第6章 古塔抗震鉴定方法 160?
6.1 古塔抗震鉴定的目标和程序 160?
6.1.1 古塔抗震鉴定目标 160?
6.1.2 抗震鉴定程序及评价 161?
6.2 古塔抗震性能的宏观检验 161?
6.2.1 场地与地基基础检验 161?
6.2.2 结构体系检验 162?
6.2.3 历史震害检验 164?
6.3 古塔抗震能力的定量分析 164?
6.3.1 结构动力特性与地震作用效应 164?
6.3.2 结构体系抗震承载力验算 165?
6.3.3 地基和基础抗震验算 167?
6.4 扬州文峰塔抗震鉴定研究 167?
6.4.1 文峰塔抗震鉴定研究方案 167?
6.4.2 文峰塔抗震性能的宏观检验 169?
6.4.3 塔体结构抗震承载力的分析评价 176?
6.4.4 附属结构抗震承载力的分析评价 191?
6.4.5 文峰塔抗震鉴定结论和加固建议 193?
第7章 古塔抗震加固方法 196?
7.1 古塔抗震加固的一般规定 196?
7.2 古塔地基及基础的加固方法 197?
7.2.1 加固方法的选择和要求 197?
7.2.2 地基的加固设计及施工 198?
7.2.3 基础的加固设计及施工 199?
7.3 古塔塔身的加固方法 200?
7.3.1 加固方法的选择和要求 200?
7.3.2 塔体的加固设计及施工 201?
7.4 古塔附属结构的加固方法 209?
7.4.1 加固方法的选择和要求 209?
7.4.2 附属结构的加固设计及施工 210?
7.5 都江堰奎光塔抗震加固方案 212?
7.5.1 工程概况 212?
7.5.2 地震造成的塔体损坏状况 213?
7.5.3 奎光塔塔身加固方案 215?
第8章 嵌筋加固古砖塔的抗震承载力验算 220?
8.1 古砖塔嵌筋加固与抗震验算的意义 220?
8.2 嵌筋加固塔体偏心受压抗震验算 221?
8.2.1 抗震验算的基本依据与假定 222?
8.2.2 实心塔体矩形截面偏心受压验算 223?
8.2.3 空心塔体矩形截面偏心受压验算 224?
8.2.4 古塔环形、圆形截面偏心受压验算 225?
8.2.5 六边形或八边形古塔截面的简化处理 227?
8.3 嵌筋加固塔体受剪抗震验算 229?
8.3.1 配筋砌体受剪性能研究成果的分析 229?
8.3.2 钢箍加固砖塔的抗震性能试验 231?
8.3.3 试件受剪承载力分析 233?
8.3.4 嵌筋加固古砖塔受剪抗震验算公式的建议 234?
8.4 古塔嵌筋加固抗震承载力验算示例 235?
8.4.1 基本资料 235?
8.4.2 加固方案与施工 235?
8.4.3 截面偏心受压抗震验算 237?
8.4.4 截面受剪抗震验算 241?
主要参考文献 243?
附录 国保单位古塔所在地区的抗震设防依据 248?
索引 261?
内容摘要
章 古塔的建筑类型与结构特征
中国自汉代开始造塔，塔的早期造型受印度佛教墓塔\窣堵波"的影响，为\窣堵波"与中国亭阁、楼阁式建筑的结合。随着社会经济、宗教文化和科学技术的发展，塔的建筑造型、结构和材料在不断地完善，中国塔在近两千年的建造历程中，形成了丰富多样的类型。
现存古塔按建筑造型可分为楼阁式塔、密檐式塔、覆钵式塔、金刚宝座塔等；按建筑材料可分为砖塔、砖木混合塔、石塔等。塔的结构可分为下部结构和上部结构两大部分，自下而上由基础、地宫、基座、塔身、塔顶和塔刹组成，塔的结构特征主要由塔身的构造、外伸构件的连接构造、地基与基础的构造表达。
古塔的建筑类型、用材和结构特征，决定了古塔的空间刚度和质量的分布形式、力学性能和整体稳定性，也决定了古塔的动力特性和抗震性能，是建立古塔动力计算模型、进行抗震分析和鉴定的基本依据。
1.1 古塔的建筑类型
1.1.1 古塔按建筑造型分类
1.楼阁式塔
楼阁式塔体型高大、数量众多，是古塔中很具代表性的建筑类型。在佛教传入之前的战国、秦、汉时期，我国木结构技术已经发展到一个相当高的水平，修建了大量的多层、高层楼阁。印度墓式佛塔传入中国后，首先与优选的造楼技术相结合，产生了楼阁式的木塔。唐代以后，随着砖结构技术的发展，砖木结构和砖石仿木构的楼阁式塔成为古塔的主要类型。
楼阁式塔一般具有以下特征：①每一层之间的高度较大，一层塔身相当于一层楼阁的高度；②每层均设有门、窗、柱、枋、斗栱等，与木楼阁相仿；③塔檐大都仿照木结构房檐建造，砖木结构的楼阁式塔在转角处有悬挑较大的飞檐；④塔体大多为中空结构，内部一般都设有楼梯，能够登临眺望。
现存的有名楼阁式砖石古塔有：陕西西安大雁塔、苏州云岩寺塔(虎丘塔)、浙江杭州六和塔、福建泉州开元寺双塔等。修建于唐长安年间(701.704年)的西安大雁塔，为7层方形楼阁式砖塔(图1-1)，高64.5m，是我国盛唐时期遗留的佛教胜迹。始建于北宋开宝三年(970年)的杭州六和塔，高59.89m，内部砖石结构7层，外部木结构八面13层，是我国古代砖木建筑艺术的杰出作品(图1-2)。
图1-1 西安大雁塔图 1-2 杭州六和塔
2.密檐式塔
密檐式塔是多层古塔中的一种主要类型，大多建造于辽代，分布在我国的北方地区。密檐式塔基本采用砖砌筑，运用\叠涩"工艺构造出密接的塔檐。
密檐式塔的主要特点如下：①靠前层塔身特别高大，其上每层之间的距离很小，塔檐紧密相连，形似重檐楼阁的重檐。②靠前层塔身开设门窗，其上各层塔身不开门窗或设置假窗。少数密檐式塔为了内部采光的需要，在各层塔檐之间开设了少量的采光小孔。③辽、金时期的密檐式塔大多为实心塔体，不能登临眺望。在此之前建造的一些空心筒壁密檐式塔，如北魏时期的嵩岳寺塔、唐代的小雁塔等，也不适合于登临眺望之用。④仿木建筑的密檐式塔，塔身靠前层大多有佛龛、佛像、门窗、柱子、斗栱等装饰。
现存的有名密檐式砖石古塔有：河南登封嵩岳寺塔、陕西西安小雁塔、云南大理崇圣寺千寻塔、北京天宁寺塔等。建于北魏正光元年(520年)的河南登封嵩岳寺塔(图1-3)，高15层41m，采用砖砌空心筒体结构，外部造型为十二角尖锥体，是我国年代很久的密檐式塔。建于辽天庆九年(1119年)的天宁寺塔是北京地区年代很久的古建筑(图1-4)，塔高57.8m，为八角13层密檐式实心砖塔，塔檐逐层收减，呈现出丰富有力的卷刹。
图1-3 登封嵩岳寺塔 图1-4 北京天宁寺塔
3.覆钵式塔
覆钵式塔的外形与印度佛塔的形制很好接近，塔的下部为一高大的基座，其上砌筑瓶式或钵式塔身，塔身之上为逐层收缩的相轮，顶上设有华盖和宝刹。由于塔身的造型类似一个倒置的喇嘛教化缘钵，故在造型上称之为\覆钵式"塔。覆钵式塔为砖砌实心体建筑，外表粉刷成白色，以示圣洁、纯净。
元代时期喇嘛教在我国广泛传播，其中尤以西藏很盛，覆钵式塔逐渐成为喇嘛教建塔的基本形式，所以通称为喇嘛塔。覆钵式塔在内地发展的过程中，结合了高层楼阁式塔和密檐式塔的建筑成就，塔的形体更加高大雄伟。现存全国很大的覆钵式喇嘛塔——北京妙应寺白塔(图1-5)，高59m，建于元朝至元八年(1271年)，由尼泊尔工匠阿尼哥主持设计，是我国建造很早的大型覆钵式塔。明清时期喇嘛教继续发展，覆钵式塔修建得更多，而且成为高僧墓塔的主要形式。覆钵式塔有时也被作为园林的点缀，如北京北海琼华岛白塔、江苏扬州瘦西湖白塔等。
4.金刚宝座塔
这种塔在佛教上属于密宗一派，以五方佛为代表，象征须弥山五形。金刚宝座塔在造型上结合了我国古代高层建筑的特点，把台座修建得十分高大，以显示非凡的气势。
现存金刚宝座塔的实物不多，大都是明清时期建造的。建于明成化九年(1473年)的北京真觉寺金刚宝座塔(图1-6)，为五座密檐方形石塔，石造金刚宝座高7.7m，中心宝塔高8m，是我国早期的大型金刚宝座塔。
图1-5 北京妙应寺白塔 图1-6 北京真觉寺金刚宝座塔
5.亭阁式塔
亭阁式塔的塔身通常为单层的方形、六角形、八角形或圆形的亭子，下建台基，顶部冠以塔刹；也有的在塔顶上加一小阁，上置塔刹。古代高僧墓塔常采用亭阁式塔的造型，山西五台山佛光寺的祖师塔是一种特殊形制的亭阁式塔(图1-7)，塔室之上小阁的高度较大、构造精美，也可视为两层的楼阁式塔。
6.花塔
花塔的造型起源于亭阁式塔，即在亭阁式塔的塔顶之上加上几层大型仰莲花瓣为装饰，形似花束。修建于金大定年间(1161.1189年)的河北正定县广惠寺花塔(图1-8)是现存很大的花塔；该塔由主塔和附属小塔组成，高40.5m，造型奇特，结构富于变化，是我国砖塔中造型很为奇异、装饰很为华丽的塔。
7.其他形式的塔
自塔在我国出现以来，古代匠师在传统建筑艺术的基础上，结合地域和民族的特点创造出了多种表现形式和建筑风格的塔。除上述主要建筑类型的塔之外，还有以石材建造为主的经幢式塔、宝箧印塔、五轮塔等经塔和墓塔，具有特殊造型的圆柱式塔、球形塔、多顶塔，兼具楼阁式、密檐式和覆钵式特征的组合式塔，以及多种类型塔并列组合而成的塔群、塔林等。各具特色、形式多样的塔体造型，既丰富了古塔的建筑类型，也扩大了中国古塔在世界建筑遗产中的整体影响。
图1-7 五台山佛光寺祖师塔 图1-8 河北正定县广惠寺花塔
1.1.2古塔按建筑材料分类
1.砖塔
由于砖取材方便、制作简单，且具有较好的耐久性和防火性，自唐代以来，砖已取代木材成为建塔的主要材料。现存的古塔中砖塔的数量很多，并分布于全国各地。其中宋代建造的河北定州开元寺塔高84m(图1-9)、明代建造的陕西泾阳县崇文塔高87m(图1-10)，均代表了中国古代高层建筑的杰出建造水平。
建造砖塔时砖壁表面的砌砖方式主要有两种：一种是在表皮部位用\长身砌"，称为\层层错缝长身砌法"；第二种为\长身、丁头法"，即\层层一长一顺错缝砌法"。塔壁内部一般采用非规则的填砌方式，这种方式既可以满足塔身尺寸逐层收分的要求，又能将有损坏和断裂的砖都运用到塔上以充分利用材料。
建造砖塔所用砖的尺度不尽相同，有的塔用砖薄而小，有的则厚而大。产生此种情况，既有时代原因，又有地区差异。砌砖塔时用的灰浆，各时代、各地方也不相同；唐代砖塔基本上以黄土为浆，其黏结性稍差；宋、辽、金时期的塔，在泥浆
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