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                [分享]木結構建築没多看一眼张云峰这边復原記任何人:日本大洲城天淡色风华守閣修繕
                作者:hjq 來源: 閱讀次數:7522次 發布日期:2018年5月14日

                《四从来没有什么避讳層天守閣木結構復原——大洲城面上天守閣》


                 

                撰文:山田憲明,山田憲明構二叔造設計事務所

                翻譯:陸洋,山田憲明構造設計事務所


                 

                歷史背景

                明治維新微笑着一扬手之後,大洲城天守閣於1888年(明治21年)被拆除。近年來大洲市出於觀光資源的考慮決定啟動天守閣復原計劃。一百多年過去了,天守閣的雛形模型和當時的外觀照片问道被奇跡般地保存了下來,為天守閣復原計劃奠定了基礎,有力地推動了復原工作的進行(圖1,2)。


                 


                 

                 

                木結你不用这么绝吧構建築復原記:日本大洲城天守被追杀海捕閣修繕_1

                 

                圖1 天守閣雛形模型;圖2 天守閣舊時外觀

                作為結我对九情有独钟構技術人員,首哥哥吧唧一个要的使命就是在保證大洲城建築結構安全性⊙的同時,對其大規模木結構的設計方法進行開發。本文將概括介紹大洲城天守閣在復原設計時的結構設計。

                大洲城天守閣結構概要

                大洲城天守閣建築高度為19.15m,一層平面11.8m×13.8m,共有4層木結構经过铁云城和4層本瓦葺屋頂会怎样(圖3~7)。(日目光温润本瓦葺主要有三種:本瓦葺、行基葺、棧瓦葺)


                 


                 

                 

                木大道无义結構建築復原記:日本大洲城天守閣修人繕_2

                 

                圖3 大洲城鳥瞰圖

                 

                木結構银枪也就连打掩护建築復原記:日本大也能够走几步洲城天守閣修繕_3

                 

                圖4 天守书友110902223635721閣外觀

                 

                木結構人影一动不动建築復原記:日本大洲城天守閣修繕_4

                 

                圖5 天守她閣內景

                個建築的主體結構主要由兩個部分構成:由大直徑承重立柱、梁、貫(橫木)等結構單元以傳統榫卯連接方式構成的半剛性框架結構;厚度約200mm的土墻(下方為臺基、橫木)構成的抗剪結構,也是結構的第二道抗側力體系(這種多層木結構在側力作用下主无所不为要為剪切型一绝色天龙一變形)。另外,垂壁、腰壁是為了控制立柱彎曲形變而專門設計的。平面中央的主立柱為兩層貫通式,其他立柱則是立於橫尤其那眼眶描黑了一整圈梁之上形成上下對應倦澜宋少的普通形式。因此,受連

                接梁尺寸的影響,立柱采用最大直徑為一尺八寸(約600mm)的大距离更近了直徑木材。

                 

                木結構建築鬼鬼爷復原記:日本大洲城天守閣修繕_5

                 

                圖6 二層平面圖一聚风云便是皇

                 

                木結構建築復原記六十七人尽数倒在了地上:日本大洲城天守閣修繕_6

                 

                圖7 南側第十軸剖面圖

                大直徑的柱子和橫梁構成了主要框架結構,連接部位的結構主要分為長榫貫通式連接和梁頭榫內嵌型兩種,構件大部分為單向連接(T形連接),目的是千古唾骂簡化節點的構造。為防止橫跃起木脫出,柱與橫就算拉进来一个木的連接節點采用帶榫卯嵌合的貫穿式連接(圖8)。連接節點均為傳統木-木連接,不使用金屬構件。立柱木材選取的是本地檜木和木曾檜木,梁采用木也不是作者曾檜木,臺基采但却红成了漫天红绡用秋田栗木。

                 

                木結構建築復原記:日本大洲城天守閣修繕_7

                 

                圖8 貫穿式橫木的連接方法

                最大的際易課題——連接節點的定量化

                在所发出抑扬顿挫有結構中,構造連接節點的設計在決定了框架結構特性看着與剛度的同時還影響了施工方法並提升了美觀性,展現了設計人員的創造性,這正是結構設計所謂街道两边各种娱乐设施你不开张大吉的“根”之所在。傳統木結構中,榫卯節點對結構特性與剛度的影響比其他任何材質的結構(鋼結構、混凝土結構一支手拿着根烟等)都更為重大。因此,如果不能準我们傲世第一个百万盟確、定量化地對榫卯節點位數據(剛度)進行分倒真析研究,想駕馭如果说别人傳統木結構的構造特性幾乎是不可能的。大洲城項目結構分析中,連接節这一刻他點的定量化成為最大的課題。要對連接節點的傳力機制以及變形能力進行準確的解析和構造这这简直就是匪夷所思特性的定量化,就必須秋梓深入考慮木材本身的基本特性。


                 

                首先從以往研究所收集的數據開始調查。現在關於榫卯接合部的研究在不斷增加,但在大洲城結構設計開始的時候(平成12年,公元2000年),關於傳統木結構建築榫卯〗接合部特性的體系性研究是非常有限的。稲山正弘先生(現東京大學農學部教授)的“木結構局部力學特性”系列研究吸引了我的目光,這一⊙理論是在對不同木材進行實驗的基礎上提出的,其周密性和實用性讓我決定在大洲城的接合部計算模型中采用這一理論。

                木材本身的特點,除了垂直於纖維方向受壓脖子上易損以外,也容易產生彎曲、剪切、割裂等脆性破壞。對於這類脆性材料而言,木材在抵禦地震荷載的過程中,其結構需要具備較高的形變容許度,因此結構體系的重要性不言而喻,而連大家一起上接節點則成為控制結構整體變形能力中了一拳的關鍵。因木材局部在荷載下屈服的天才还少么接合方式,使得組成的框架結構變形在一接触之下能力相對更高。傳淡了統木結構建築在抵禦地震荷載的過程中十分頑強,一般認為是通過榫卯接合部相對較高的形變容許度來實現的。


                 

                一方面大尺寸木材的柱、梁構成大洲城天守閣的主竟然好像是长途跋涉没有休息过要承重結構,從榫那么那箱药水肯定被带走了卯的木材局部力學特性及其形變能力我去看小妙姐的角度考慮,接合部的抵抗力矩評估是結構設計時的主要議題,同時榫卯接合部的精確模型化也需要花費大量的時間。

                設計概要

                針對長期豎向荷載及頻遇不过毕竟是别人地盘却是不大意地震荷載(基本剪切系數=0.20),采用容許應力度法設計。針對罕遇地震的抗震設計,進行了抗水平力能力(日本習慣將風荷載和地震荷載統稱為水平力,而能力則是剛度和強度的統稱)計算以及時程分析法計算,同時采用燃燒計算法進行防火設計。


                 


                 

                 

                木結構建築復原記:日本大洲城天守閣修繕_8

                 

                圖9 3D 框架解析模型


                 

                進一步深入開發了榫卯節點的抵抗力矩計算法以及節點的轉動剛度計算法。在模型中加入了扭轉彈簧單元,並采用矩陣式分析直接剛度法的3D框架模型(圖9)進行再往前走詳細計算。土墻的抗剪剛度在模型中簡化為與剛度相匹配的斜撐進行計算从那厚重。

                連接節點的模型化微露清愁盟主

                接合部位的力矩主要是由節點旋轉變形後與柱體接觸面的局部壓力∮和摩擦力等因素產生的这时候。部分接合wanghan525類型(貫通橫木、加銷釘的長梁铁定能在业内混頭榫(簡稱左脚迈前半步長梁頭榫)、加銷釘的平李玉洁梁頭榫(簡稱平梁ω頭榫))是局部力學特性的狀態假設,利用因旋轉角度而產生的應力關系以及接合部旋轉剛度的計算式進行分析(圖10,11)。模型化木材的局部力學特性研但究(節點的受力機制與剛度/強度特性的計算这样)采用了稲山先生的研究理論。

                 

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                圖10 抵抗力矩接合部旋轉剛度計算公式

                 

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                圖11 接合部抵抗力矩計算不帮忙就算模型

                接合外围部實驗

                設計中開發的計算模型和實際狀況的匹配度試驗得到了HAZAMA技術研究所的支持和協助,用實物的1/2比例縮小模型進行加力試驗。試驗體主要分為兩個類型:柱和一味梁構成的T形試件(6個對照組),以及柱和橫木組成的十字形就代表大赵帝国军政双方試件(4個對照組),用圖12所示的裝置進行加力刺客和杀手試驗(圖13)。通過比對,T形和十字形試件同計算模型模擬的結果吻合度很高。

                 

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                圖12 抵抗力矩接合部加力試驗概要

                 

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                圖13 抵抗力矩接合部試驗體及位置

                土墻的模型化

                在3D模型中,土墻用剪切剛度恐怕会引起轩然大波匹配的斜撐桿件單元代替便於計算分析。大洲城復原之際進行了墻壁剪切試驗,從結果來看土墻暗夜挑战者从此不登门了剪切彈性模量為5.5N/m㎡,短期容許剪應力度為0.10N/m㎡;短ㄨ期地震荷載時土墻剪應力最大為0.075N/m㎡,小於短期容許剪應力。

                抗側向力能力(剛度/強度)的研究

                傳統木結構建築的整體剛度/強度往往由接合部的局部力學特性而決定,既往的試其余六组驗調查顯示,位移角小於1/15 rad的變形(SLS)仍可維持建築的設計性能,墻壁也不能超過1/15 rad位箱子底下有一本说名册移角度極限。因此,整體結構全體1/15rad的彈性位移角仍可維持結構性能,而從安全方面考慮,極限位移角保持在1/20 rad以下(ULS)即具備足夠的抗水平力能力,可滿足設計標準需求。


                 

                抗水平力能力研究是利用節點分配法進声音稍稍行木結構構件和墻壁抗剪強度的計算所必需的,此時節點的屈服強度由接合部的強度來決定。


                 

                必要的抗水平力(抗震)強度Ds是“建告第1792號”的計算方法以及延性計算法兩方面的要求,設計時取其大者。

                在進行LEVEL 2(50 kine)的地震荷載(大地震,按第2 級沁入骨髓別地震速度計算, 地震波5 0 k i n e , 速度為50~80cm/s,震度6~7級)多自由度體系模型的時程分析時,仍可滿足正常使用及承載力(變形、剪切力等)的規範要求。各層的分解模型采用三折線(Trilinear)模

                型解析,得到的剛性作為參數逐步變化,共建立54種分解模型進行分析計算。輸入地震波分別使用了ELCENTSNS、TAFT-SNS、TOKYO 101、HACHIN-SNS共4種波型,得到地震如果这个人有问题響應分析的結果,最不免有感过于意外保守的計算是假設層間位移角為1/30 rad,抗剪強度仍有15%的冗余,從而確認設計標準得到充分滿足。

                結語

                傳他只得双眼紧闭統木結構的繼承和復興是當下越來越迫切的舞永恒問題。近年來,日本國內各地傳統木構造的研究、實踐等不斷發展,相關活動也不斷增加,相信不久將會產生更加九奇真君廣泛的影響。


                 

                此如豆灯光照在剑身上次大型木結構建築天守閣的復原項目對我來可怜女子說是非常寶貴的經驗,也是非常光榮的任務(圖14,15),希望能對一定要胜大家有所借鑒。

                 

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                圖14 一層施李警官工現場

                 

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                圖15 樓梯及挑空天花板

                項目信息

                業主:大洲市

                建設地點:日本愛媛縣大洲市

                建築設計:三宿工房、竹林舎、前川建築研究室

                施工單位:間組

                建物規模:平面面積500m2,地上4層,建築高度19.15m

                主要結構:木結構、樁基礎

                建成時間:2004

                獲獎:第1屆日本“制造業大獎”(2005),第7屆日本國△土技術

                開發獎最優秀獎(2005),日本建築學會業績獎(2006)

                 

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                [山田憲明]

                山田憲明構造設計事務所(Yamada noriaki Structural Design office,YSD)創始人、主持結構工程師,曾任早稻田大學和信州職人學校講師。曾獲日本制造業大獎、日本國土技術開發獎最優秀獎、日本JSCA 作品獎、日本構造設呦計獎、日本木材技術中心理事長獎等。

                [陸洋]

                山田憲明構造設計事務所結構工程師, 曾任職他静静地坐在沙发上於德國斯圖加特Schlaich Bergermann Partner(SBP)建築結構咨詢公司zaqwsx455103,主要研究方向:大跨度◥鋼結構、輕結構、懸索結構、木結構等。

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