唐代殿堂型木構架抗側力性能影響參數分析

王娟 許刃文 張熙銘 楊慶山

摘 要：唐代殿堂型木結構是中國最早的木結構建筑遺存，具有極其珍貴的歷史文化和科學研究價值。為深入研究此類木構架的抗側力性能，建立了經模型試驗驗證的唐代殿堂型木結構單間四柱空間木構架精細化有限元模型，探究斗栱梁架一體化鋪作層構造，柱腳管腳榫、柱頭饅頭榫等弱連接節點形式以及豎向荷載大小和位置對木構架滯回耗能及抗側力性能的影響。結果表明：水平往復荷載作用下，唐代殿堂型木構架表現為搖擺抬升，其水平位移以柱架層的水平位移為主，滯回曲線呈“S”形，具有明顯的“捏縮”效應，兩端較飽滿，正反接近對稱。木構架初始抗側剛度最大，隨位移增大退化明顯。鋪作層為剛度較大的水平結構層，其橫梁聯系存在一定的冗余度。柱腳管腳榫及柱頭饅頭榫均可增強木構架的滯回耗能及抗側力，但兩者發揮作用的階段不同。豎向荷載越大，木構架的滯回耗能越大，水平抗側力也越大;其作用位置在一個柱徑長度內偏移對木構架的滯回耗能及抗側力性能無明顯影響。

關鍵詞：唐代殿堂型木構架;鋪作層;滯回耗能;抗側力性能;參數分析

中圖分類號：TU366.2 文獻標志碼：A 文章編號：2096-6717（2022）02-0048-12

基金項目：國家自然科學基金（51978038）;高等學校學科創新引智基地計劃（B13002）

作者簡介：王娟（1982- ），女，博士，副教授，主要從事古建筑結構性能及健康監測研究，E-mail：juanwang@bjtu.eud.cn。

Abstract： The palace-style timber building in Tang Dynasty is the earliest wooden structure remains in China， which has extremely precious historical and scientific research value. In order to further study the horizontal resistance of this kind of timber frame， the refined finite element model of single-room timber frame with four columns verified by model test was established， and the influences of brackets complexes， column head and column foot，load and position of vertical load on the mechanical performances of the timber frame were studied. The results show that the palace-style timber frame in Tang Dynasty swayed and uplifted under the horizontal reversed cyclic load， and its horizontal displacement was mainly the horizontal displacement of column frame layer， and the S-shaped hysteretic curve of the structure is anti-symmetric with pinch effect， which two ends are relatively full. The initial lateral stiffness of timber frame is the largest， and its degradation is obvious with the increase of displacement.The brackets complexes layer is a structural layer with high rigidity， and there is a certain redundancy in the connection between its beams. Both the column head and column foot can enhance the hysteretic energy dissipation and lateral force resistance of the timber frame， but they play different roles in different stages. The larger the vertical load is， the greater the hysteretic energy dissipation and the greater the lateral resistance are. The displacement of the action position within a column diameter length has no obvious effect on the hysteretic energy consumption and lateral force resistance of the timber frame.

Keywords：palace-style timber structurein Tang Dynasty; brackets complexes layer; hysteretic energy; lateral resistance performance; parameter analysis

中國古建筑一直承沿以木結構為主的結構體系發展，在建筑風格、結構構造及受力機理上獨具一格。其中，作為中國最早的建筑遺存，唐代殿堂型木結構具有獨特而復雜的結構構造，如：斗栱與梁架結合為一體的結構層——鋪作層;橫向聯系較弱的柱架層常以管腳榫作為礎石與木柱的柱腳連接，以饅頭榫作為木柱與鋪作層的柱頭連接;以及設于鋪作層上部的厚重屋蓋及復雜的屋架體系，這些都是唐代殿堂型木結構的典型構造特征，且對木構架整體受力性能有著重要影響。因此，對于唐代殿堂型木構架中鋪作層構造、柱腳、柱頭連接節點以及屋蓋荷載等影響參數的研究具有重要意義。

近年來，學者們針對斗栱及鋪作層[1-5]、柱頭、柱腳[6-7]連接及屋蓋荷載作用[8-9]進行了相關研究。隋等[1]通過對單朵斗栱、雙朵斗栱及四朵斗栱的低周反復荷載試驗，發現其滯回面積飽滿，表明鋪作層具有良好的耗能作用。賀俊筱等[6]通過對木柱的低周反復荷載試驗研究了其滯回耗能、抗側力性能及剛度退化規律等特性。薛建陽等[8]通過數值模擬研究了屋蓋質量對屋蓋梁架體系模型自振頻率和動力響應的影響，結果表明，模型自振頻率隨屋蓋質量增大而減小，梁架各節點加速度峰值先增大后減小，而位移峰值不斷增大。以上研究表明，鋪作層、柱腳柱頭連接及屋蓋荷載均會影響結構受力性能。然而，針對關鍵構件的研究大都僅能反映局部構件性能，很難準確呈現結構整體性能，因此，不少學者針對不同類型的木構架開展了結構整體性能的相關研究。Chen等[10]和Meng等[11]對《營造法式》中宋式單間四柱木構模型進行了擬靜力試驗研究，揭示了抗震機理及加載歷程對其滯回耗能與抗側剛度的影響。Maeno等[12]對日本四柱古建筑模型進行了擬靜力及振動臺試驗研究，得出此類木構架的恢復力由橫梁的抵抗彎矩和柱搖擺產生的恢復力提供。周乾等[13]對明清抬梁式木構架進行了振動臺試驗，結果表明，在強震作用下，其振動形式表現為柱架、斗栱、梁架及屋頂的近似同步往復搖擺。熊海貝等[14]和陳春超等[15]通過對穿斗式木結構的單調加載試驗，研究了穿斗式木構架的水平承載能力及受力變形特點。Yeo等[16]對臺灣疊斗式木結構進行了振動臺試驗，探討了不同構架形式、屋蓋荷載對結構動力性能的影響。

上述研究中的木構架大多為宋代及以后的木構架，而針對結構構造上區別于后世建筑的唐代殿堂型木構架的研究尚處于起步階段[17]，為對其力學性能開展進一步研究，同時為保護修繕提供理論支撐，以可表征鋪作層協同工作特性的單間四柱空間木構架為研究對象，建立了經模型試驗驗證的精細化有限元模型，系統研究了斗栱梁架一體化鋪作層構造，柱腳管腳榫、柱頭饅頭榫等弱連接節點形式以及豎向荷載大小和位置對木構架滯回耗能及抗側力性能的影響。

1 唐代殿堂型木構架構造特征

如圖1所示，典型唐代殿堂型木構架由柱架層、鋪作層和屋架層自下而上疊壘而成，具有明顯的水平分層。下層的柱架層由外檐柱和內槽柱聯以闌額組成，中層的鋪作層由數層拱枋縱橫搭扣而成，上層的屋架層由梁架、槫椽組成。柱架層木柱底端平擺浮擱于礎石上或通過管腳榫連接，頂端通過饅頭榫與鋪作層的櫨斗相連，如圖2所示。由于結構水平分層，木構架的抗側剛度在豎向易產生突變，柱頭及柱腳作為柱架層與鋪作層之間及礎石與柱架層的連接部位形成薄弱節點。而大質量屋蓋為梁架構件間的榫卯連接賦予了較大的壓力，增強了構件間的摩擦力，進而對結構的整體性及穩定性產生影響。

鋪作層是唐代殿堂型木構架區別于其他朝代木構架的最典型且復雜的構造，具有較強的整體性，鋪作層中鋪作體量雄大，材高約為柱高的一半，如圖3所示。鋪作層中橫向疊置拱構件之間通過暗銷連接，縱向疊置枋木構件之間通過散斗相連，而散斗與枋木之間均采用暗銷連接[17]。

2 木構架精細化有限元模型

2.1 空間子結構有限元模型

古建木構架的空間穩定是依靠各個基本間架來維持的，其基本結構間架構造稱作“間”[20]。最基本的結構間架為四立柱柱頭縱橫向構件經過榫卯連接形成的空間門式簡支框架。每個間架都是空間穩定的簡支框架，因此，采用單間四柱木構架模型作為分析模型，如圖4所示，此模型為影響參數分析的基準模型。其主視圖及左視圖如圖5、圖6所示。模型的構件尺寸及構造參考文獻[21]，隱藏尺寸及構造參考文獻[22]，具體尺寸見表1。

單間四柱木構架有限元模型材料選用樟子松，其材料參數參考文獻[23]，具體見表2。樟子松密度取4.34×10-10t/mm3，礎石彈性模量取3×104 MPa，密度取2.50×10-9 t/mm3，泊松比取0.2。

基于ABAQUS有限元軟件建立單間木構架的精細化有限元模型，如圖7所示，模型單元采用C3D8R單元，個數約10萬。礎石底面固定，木柱通過管腳榫與礎石相連。構件通過榫卯及暗榫相互連接，考慮構件間的接觸擠壓及摩擦滑移作用，接觸類型采用法向硬接觸和切向庫倫摩擦接觸。木材接觸面之間摩擦系數設置為0.45，木材與礎石、質量塊之間摩擦系數取0.6[24]。

2.2 建模方法有效性驗證

建模方法與單跨兩柱木構架有限元模型相同，并通過單跨兩柱模型的擬靜力試驗進行了校驗（圖8）[24]。結果表明，數值模擬的骨架曲線與擬靜力試驗結果吻合較好，然而，由于數值模擬中沒有考慮木構件的組裝縫隙，因此，在水平位移較小時，木構架主要以靜摩擦傳力，幾乎不耗能，導致滯回曲線與試驗結果存在一定差異，但兩者整體變化趨勢是相似的，由此表明木構架的建模方法具有一定有效性。

2.3 加載制度

屋蓋及屋架層的重量采用質量塊等效重量模擬。由于模型對稱，豎向荷載按柱頂鋪作數平均分配，單間四柱所受的垂直荷載值與單榀四柱木構架屋蓋基本相似，約為980 kN[24]?？紤]屋架重量，基準模型豎向荷載設為1 068 kN（對應屋面面荷載為7 kN/m2）。

擬靜力有限元模擬前，先經模擬單調加載曲線確定循環加載模擬制度。單調加載的荷載位移曲線如圖9所示，峰值點為（89.72 mm，85.94 kN），取峰值荷載的65%所對應的位移為最大加載位移，即最大加載位移取360 mm。數值模擬的循環加載時程曲線如圖10所示。

3 基準模型計算結果與分析

3.1 受力與變形特征

通過對基準模型的有限元模擬，獲得了木構架及關鍵構件的變形與應力特征。圖11為木構架模型在正向加載360 mm時的變形狀態。在水平荷載作用下，木構架發生搖擺，柱頭向加載方向傾斜，擱置于柱頭上方的櫨斗隨柱的擺動而產生水平位移，其底面與柱頭頂面在抬升過程中不斷分離，接觸面積不斷減小，從上部結構傳遞到柱頭的豎向荷載的作用位置由柱中心向邊緣移動。而柱腳在加載過程中一側不斷抬升，另一側則與礎石擠壓，柱腳底面受壓面積不斷減小，由全截面受壓到大面積受壓再到半截面受壓最后到小面積受壓，礎石反作用力的作用位置也從柱中心向邊緣移動。上部豎向荷載與礎石反作用力形成抗傾覆力矩，當水平荷載減小時，木構架反向偏轉恢復至初始平衡狀態。

當木構架水平加載位移增大時，木柱與鋪作層各層的位移變化特征如圖12所示，從下至上八個點依次為櫨斗底、華栱、明乳栿、三層華栱、素枋、五層華栱、六層華栱及草乳栿。其中，柱架層位移占比約為96.6%，鋪作層位移占比約為3.4%，可見，木構架水平位移以柱架層的水平位移為主;在鋪作層各層發生的相對位移中，櫨斗與華栱相對位移約為6.39 mm，華栱與明乳栿相對位移約為1.4 mm，其余各層的層間位移均在1 mm以下，表明木構架在水平位移加載下，鋪作層各層間的相對位移十分微小。

圖13為木構架模型在正向加載360 mm時關鍵構件的應力云圖。在水平荷載作用下，管腳榫榫頭受力從礎石口拔出，在橫紋方向受壓應力。柱頭饅頭榫與櫨斗相連。由于木柱順紋方向彈性模量較大，柱頭在順紋方向上的應力變形并不明顯，饅頭榫的左側根部受壓應力。櫨斗底面左側在順紋和橫紋方向上均受壓應力，櫨斗底面卯口由于與柱頭饅頭榫的擠壓而在橫紋方向受拉應力。暗榫中部由于受到水平剪切作用在橫紋方向受壓應力。

3.2 滯回耗能與抗側力性能分析

3.2.1 滯回耗能特性

圖14為有限元模擬獲得的滯回曲線，從圖中可以看出，基準模型的滯回曲線具有以下特點：

1）滯回曲線呈“S”型，具有明顯的“捏縮”效應，正反接近對稱，兩端較為飽滿，表明結構在加載后期滯回耗能能力較強。當荷載卸載為0時，結構殘余位移接近于0，試驗結果中（圖8（c））由于組裝縫隙的原因，雖存在一定的殘余位移，但其最大殘余位移對應的位移角僅為0.41%[24]，由此表明，此類木構架在大變形后具有良好的恢復能力。

2）在加載初期（-30 mm≤Δ≤30 mm，Δ為水平加載位移），滯回曲線加載段和卸載段基本呈線性，表明此時結構各構件之間主要為彈性變形，基本處于彈性階段，隨著水平位移的增大（Δ≥30 mm或Δ≤-30 mm），滯回曲線面積不斷增大，構件之間摩擦滑移作用不斷增強，結構耗能增大。

3.2.2 抗側力性能

圖15為木構架有限元模擬的骨架曲線，從圖中可以看出：在加載初始階段，骨架曲線陡峭，表明此時結構抗側力隨位移增長較快;當Δ≥90 mm或Δ≤-90 mm（即Δ≥1/7D，Δ≤-1/7D，D為木柱直徑）時，骨架曲線開始下降，結構抗側力開始降低。木構架抗側力主要來源于柱架搖擺時產生的抗傾覆力[24]。如圖16所示，從木構架中截取柱架層分析，暫不考慮管腳榫與饅頭榫的抗力作用，則柱架層的抗傾覆力矩為

式中：L′為柱頭壓力合力N′與柱頭中心點O′的距離;L為柱腳反力N與柱腳中心點O的距離;X為柱頭水平位移。

在木構架加載的初始階段，木柱與礎石及木柱與櫨斗的接觸面積不斷減小，柱頭壓力合力與柱腳反力不斷增大，且L′與L不斷增大，因此，結構抗側力隨位移增長較快。X值隨木構架位移增大不斷增大，當（L′+L-X）<0時，抗傾覆力矩轉變為傾覆力矩，因而結構抗側力開始降低。

3.2.3 剛度退化

在水平低周反復荷載作用下，隨著水平位移的增大，結構抗側剛度出現降低，產生剛度退化，結構抗側剛度采用割線剛度表示，按式（2）計算。

式中：i為加載循環次數;Ki為第i次循環下木構架的抗側剛度;Pi 為第i次循環下的峰值荷載;Δi為Pi對應的峰值位移。

由圖17可以看出，木構架的初始抗側剛度最大，并隨水平位移增大而不斷減小，當Δ≤60 mm時，抗側剛度退化速率較快，而后逐漸趨緩。

4 影響參數分析

以下將從鋪作層構造、柱腳管腳榫和柱頭饅頭榫及豎向荷載大小和位置這4種參數對木構架的滯回耗能及抗側力性能進行影響參數分析。

4.1 鋪作層構造

鋪作層是唐代殿堂型木構架最典型且復雜的構造，為探究其構造對結構抗側力性能的影響，建立了截斷明乳栿、截斷素枋以及截斷明乳栿和素枋3種不同鋪作層構造的模型，對應的分析模型分別為A-1、A-2、A-3，如圖18所示。

圖19為不同鋪作層構造木構架的滯回曲線，其具有以下特點：截斷模型A-1和A-2的滯回曲線面積相差不大（約在1%以內），表明這兩種截斷模型的滯回耗能大致相同;同時，將這兩種截斷模型與完整木構架（模型JZ）的滯回曲線對比可知，3種模型的滯回曲線面積均相差不大（約在1%以內），表明鋪作層間聯系缺少素枋或明乳栿時對木構架滯回耗能大小影響較小。原因在于鋪作層中的三道橫梁聯系存在冗余，當鋪作層間截斷一根橫梁時，水平抗側力并未減小，構件間摩擦力也未減小，但鋪作層間的應力會產生重分布，原本由截斷橫梁承擔的應力會重新分布至其他構件中，如圖20所示，耗能也由其他構件承擔。當鋪作層間截斷兩道橫梁時，模型A-3的滯回曲線面積相對其他3種模型降低了約17%，即滯回耗能降低了約17%，表明鋪作層間聯系同時缺少素枋與明乳栿時，木構架耗能顯著降低，主要原因在于當模型A-3加載相同的水平位移時，加載所需水平荷載減小，相應的構件間摩擦力隨之減小，耗能亦隨之減小。

圖21為不同鋪作層構造木構架的骨架曲線，其具有相似的變化規律及形狀。參考文獻[14，25]中基于能量等效的理想彈塑性曲線，根據骨架曲線（圖22）中正向加載段確定結構水平加載過程中關鍵點的性能指標，曲線上關鍵點參數值如表3所示。模型A-1、A-2的屈服荷載、峰值荷載及破壞荷載均與模型JZ相差不大，表明當截斷鋪作層間一根橫梁時，對結構的抗側力影響不大。而模型A-3的屈服荷載、峰值荷載及破壞荷載相比模型JZ分別下降了8.7%、11.9%、11.9%。原因在于當鋪作層中存在3道橫梁聯系或兩道橫梁聯系時，鋪作層間聯系較強而在平面內轉動較小，而當鋪作層內僅存一道聯系時，各鋪作發生較大的平面內轉動，傳遞到櫨斗底的豎向荷載作用點及方向發生變化，導致木柱產生的傾覆力矩增大，從而使結構的抗側力減小。

圖23為不同鋪作層構造木構架模型的剛度退化曲線，木構架模型的抗側剛度隨著位移的增大逐漸減小，模型JZ、A-1、A-2的剛度退化曲線基本重合，模型A-3的初始剛度相對其他3種木構架模型小15%～21%，但隨著位移的增大，抗側剛度差值逐漸減小。

4.2 管腳榫與饅頭榫

柱頭節點及柱腳節點作為結構的薄弱節點，對結構滯回耗能與抗側力性能可能產生很大影響，故設置含管腳榫及饅頭榫模型（模型JZ）、僅含饅頭榫模型（模型B-1）及僅含管腳榫模型（模型B-2）3種不同的柱頭柱腳連接方式去探究管腳榫及饅頭榫對木構架性能的影響，如圖24所示。圖25為不同柱腳設置方式下的滯回曲線與骨架曲線的對比圖。模型B-1的滯回曲線比模型B-2的更飽滿，尤其是當水平位移Δ≥90 mm（即Δ≥1/7D）之后，表明結構在大位移時，管腳榫有利于增強木構架的滯回耗能。這主要是因為大位移下其與礎石之間產生了較大的摩擦滑移耗能。在水平位移Δ≤60 mm時，模型JZ的骨架曲線與模型B-1的基本一致，表明加載前期兩種模型的抗側力基本一致，即管腳榫在加載前期對木構架抗側力的影響不大;但當水平位移Δ≥60 mm之后，模型JZ的抗側力明顯大于模型B-1，隨著位移的增大，兩者差距越來越大，表明管腳榫在結構大位移下有利于增強其抗側力。

圖26為不同柱頭設置方式下的滯回曲線與骨架曲線的對比圖。模型B-2的骨架曲線明顯低于模型JZ，即模型B-2的水平抗側力明顯小于模型JZ，表明去掉饅頭榫會顯著降低其抗側力，這是由于饅頭榫是柱架層與鋪作層的連接構件，去掉饅頭榫會減弱兩個結構層之間的連接性能，進而導致其抗側力降低。同時，模型JZ的滯回曲線也比模型B-2的更飽滿，表明饅頭榫也可通過摩擦滑移耗能。

圖27為不同柱頭柱腳設置方式下的剛度退化曲線，模型JZ與模型B-1的初始抗側剛度大致相等，約為4.86 kN/mm，而模型B-2的初始抗側剛度約為0.68 kN/mm，顯著低于模型JZ、B-1的初始抗側剛度。隨著位移的增大，3種模型的抗側剛度均產生退化，其中，模型JZ、B-1的剛度退化趨勢顯著快于模型B-2。

4.3 豎向荷載大小

古建筑木結構屋蓋的面積大小、建筑工藝及雨雪環境導致其傳遞給木構架上的豎向荷載會有所不同，且大多數古建筑屋面均經歷過翻修，其實際重量往往與文獻估算值存在差異。因此，除基準模型豎向荷載1 068 kN（對應屋面面荷載為7 kN/m2），另設置1 593 kN（對應面荷載10.5 kN/m2，即1.5倍基準屋面面荷載）、2 124 kN（對應面荷載14 kN/m2，即2倍基準屋面面荷載）兩種不同豎向荷載大小的模型來探究豎向荷載大小的影響，其分析模型分別為C-1、C-2，如圖28所示。圖29所示的滯回曲線表明，豎向荷載越大，滯回曲線面積越大，滯回耗能也越大，模型C-1與C-2的滯回耗能相比模型JZ分別提高了約27%與56%，這是由于豎向荷載越大時，木構架中構件受到的擠壓摩擦作用也越大，進而使塑性變形增大，導致滯回耗能增大。

圖30為不同豎向荷載作用下的骨架曲線，模型C-1與C-2的屈服荷載分別為96.96、119.51 kN，相比模型JZ分別提高了32.3%與61.1%。模型C-1與C-2的峰值荷載分別為111.59、133.18 kN，相比模型JZ分別提高了約29.8%與55%。由此可知，豎向荷載越大，水平抗側力也越大，當抗側力達到峰值之后，3種模型的抗側力差值隨水平位移增大而逐漸減小。

這主要是因為，木構架抗側力達到峰值之后（（L′+L-X）<0），上部豎向荷載與礎石反作用力形成的力矩轉變為傾覆力矩，木構架抗側力開始下降，豎向荷載越大，形成的傾覆力矩越大，抗側力也就下降得越快，3種模型對應的骨架曲線差異也隨之減小。由圖31可知，不同豎向荷載大小作用下，結構初始剛度十分接近，并隨位移增大逐漸減小，豎向荷載越大，抗側剛度也越大。

4.4 豎向荷載作用位置

古建木構的屋面荷載通過椽木的受彎受剪作用傳遞給檁條，然后再傳遞給鋪作層。由于古建木構存在年代久遠，部分檐榑會出現偏轉損傷，進而導致木構架偏心受壓，因此，設立4種不同豎向荷載作用位置的模型來探究豎向荷載位置的影響，分別為：模型頂部軸壓、靠近加載一側偏壓（在加載一側豎向荷載往外偏離柱頂正中一倍柱徑，即630 mm）、遠離加載一側偏壓（在遠離加載一側豎向荷載往外偏離柱頂正中630 mm）、兩側偏壓（兩側豎向荷載均往外偏離柱頂正中630 mm），分析模型分別為模型D-1、D-2、D-3、D-4，如圖32所示。

圖33～圖35為不同豎向荷載作用位置下的滯回曲線、骨架曲線及剛度退化曲線的對比圖。4種工況對應的各類曲線均基本重合，表明豎向荷載作用位置在一個柱徑長度內偏移對木構架的滯回耗能及抗側力無明顯影響。這主要是因為上部荷載作用位置的改變只會導致底部木柱受力分配的不同，但木柱所受豎向荷載總量不變，因此，木構架抗側力基本不變。

5 結論

通過對唐代殿堂型木構架的精細化有限元模擬探究了鋪作層構造、柱腳管腳榫和柱頭饅頭榫及豎向荷載大小和位置對木構架滯回耗能及抗側力性能的影響，得到以下結論：

1）殿堂型木構架的滯回曲線呈“S”形，具有明顯的“捏縮”效應，兩端較飽滿，正反接近對稱。木構架抗側力起初增長迅速，而后因為木柱產生的抵抗彎矩轉化為傾覆彎矩，抗側力達到峰值后逐漸下降。

2）殿堂型木構架中鋪作層是一個剛度較大的結構層，鋪作層間的橫梁聯系存在冗余度，截斷一根橫梁時，木構架滯回耗能與抗側力基本不變，但當截斷兩根橫梁時，木構架滯回耗能降低了約17%，屈服荷載、峰值荷載及破壞荷載分別下降了8.7%、11.9%、11.9%。

3）管腳榫及柱頭榫均可增強木構架的滯回耗能及抗側力，但兩者發揮作用的階段不同，當水平位移大于1/7柱直徑時，管腳榫開始發揮增強結構的滯回耗能及抗側力的作用，而饅頭榫對結構抗側力的影響從加載初期開始始終發揮作用。

4）豎向荷載越大，木構架的滯回耗能越大，抗側力也越大;豎向荷載作用位置在一個柱徑長度內偏移對木構架的滯回耗能及抗側力性能無明顯影響。

參考文獻：

[1]隋， 趙鴻鐵， 薛建陽， 等. 古建木構鋪作層側向剛度的試驗研究[J]. 工程力學， 2010， 27（3）： 74-78.

SUI Y， ZHAO H T， XUE J Y， et al. Experimental study on lateral stiffness of Dougong layer in Chinese historic buildings [J]. Engineering Mechanics， 2010， 27（3）： 74-78. （in Chinese）

[2]潘毅， 袁雙， 王慧琴， 等. 古建筑木結構偷心造和計心造斗栱力學性能數值分析[J]. 土木建筑與環境工程， 2017， 39（5）： 9-15.

PAN Y， YUAN S， WANG H Q， et al. Numerical analysis of mechanical behavior of Tou-Xin-Zao and Ji-Xin-Zao Tou-Kung in Chinese ancient timber structures [J]. Journal of Civil， Architectural & Environmental Engineering， 2017， 39（5）： 9-15. （in Chinese）

[3]袁建力， 陳韋， 王玨， 等. 應縣木塔斗栱模型試驗研究[J]. 建筑結構學報， 2011， 32（7）： 66-72.

YUAN J L， CHEN W， WANG J， et al. Experimental research on bracket set models of Yingxian Timber Pagoda [J]. Journal of Building Structures， 2011， 32（7）： 66-72. （in Chinese）

[4]CHEN Z Y， ZHU E C， LAM F， et al. Structural performance of Dou-Gong brackets of Yingxian Wood Pagoda under vertical load-An experimental study [J]. Engineering Structures， 2014， 80： 274-288.

[5]闕澤利， 李哲瑞， 張貝貝， 等. 明甪直天王殿松木斗栱振動臺試驗研究[J]. 土木建筑與環境工程， 2015， 37（3）： 26-34.

QUE Z L， LI Z R， ZHANG B B， et al. Experimental analysis on shaking table tests of Dougong in Tianwang Hall， Luzhi， Ming dynasty [J]. Journal of Civil， Architectural & Environmental Engineering， 2015， 37（3）： 26-34. （in Chinese）

[6]賀俊筱， 王娟， 楊慶山. 古建筑木結構柱腳節點受力性能試驗研究[J]. 建筑結構學報， 2017， 38（8）： 141-149.

HE J X， WANG J， YANG Q S. Mechanical property of column footing joint in traditional wooden structure by quasi-static test [J]. Journal of Building Structures， 2017， 38（8）： 141-149. （in Chinese）

[7]HE J X， WANG J. Theoretical model and finite element analysis for restoring moment at column foot during rocking [J]. Journal of Wood Science， 2018， 64（2）： 97-111.

[8]薛建陽，吳晨偉，張雨森.殿堂式木結構古建筑屋蓋梁架體系動力特性及地震響應分析[J].建筑結構學報， 2021， 42（10）：87-95.

XUE J Y， WU C W， ZHANG Y S. Analysis of dynamic characteristics and seismic response of a historic roof structure of palace-style timber frame structure [J]. Journal of Building Structures， 2021， 42（10）：87-95. （in Chinese）

[9]張風亮， 趙鴻鐵， 薛建陽， 等. 古建筑木結構屋蓋梁架體系動力性能分析[J]. 工程力學， 2012， 29（8）： 184-188， 201.

ZHANG F L， ZHAO H T， XUE J Y， et al. The analysis of dynamic properties on the roof-beams system in ancient timber buildings [J]. Engineering Mechanics， 2012， 29（8）： 184-188， 201. （in Chinese）

[10]CHEN J Y， LI T Y， YANG Q S， et al. Degradation laws of hysteretic behaviour for historical timber buildings based on pseudo-static tests [J]. Engineering Structures， 2018， 156： 480-489.

[11]MENG X J， LI T Y， YANG Q S. Experimental study on the seismic mechanism of a full-scale traditional Chinese timber structure [J]. Engineering Structures， 2019， 180： 484-493.

[12]MAENO M， SUZUKI Y， OHSHITA T， et al. Seismic response characteristic of traditional wooden frame by full-scale dynamic and static tests [C]//13th World Conference on Earthquake Engineering ， Canada， 2004.

[13]周乾， 閆維明， 楊娜， 等. 單檐歇山式木構古建抵抗強震試驗調查[J]. 土木工程學報， 2018， 51（Sup1）： 32-36， 79.

ZHOU Q， YAN W M， YANG N， et al. Experimental investigation of seismic performance of single layer gable and hip roof type of Chinese ancient building under high intensity earthquake [J]. China Civil Engineering Journal， 2018， 51（Sup1）： 32-36， 79. （in Chinese）

[14]熊海貝， 王潔， 吳玲， 等. 穿斗式木結構抗側力性能試驗研究[J]. 建筑結構學報， 2018， 39（10）： 122-129.

XIONG H B， WANG J， WU L， et al. Experimental study on lateral resistance performance of Chuandou wooden frame structures [J]. Journal of Building Structures， 2018， 39（10）： 122-129. （in Chinese）

[15]陳春超. 古建筑木結構整體力學性能分析和安全性評價[D]. 南京： 東南大學， 2016.

CHEN C C. Integral mechanics property analysis and safety evaluation of ancient timber structures [D]. Nanjing： Southeast University， 2016. （in Chinese）

[16]YEO S Y， HSU M F， KOMATSU K， et al. Dynamic characteristics of Taiwanese traditional Dieh-Dou timber structures [J]. Transactions on the Built Environment， 2013， 131： 481-490.

[17]王娟， 崔志涵， 楊慶山， 等. 唐代殿堂型木構架柱架搖擺抗側機理研究[J]. 工程力學， 2019， 36（10）： 104-114.

WANG J， CUI Z H， YANG Q S， et al. A study on horizontal resistance mechanism of palace-style wooden frame in Tang Dynasty [J]. Engineering Mechanics， 2019， 36（10）： 104-114. （in Chinese）

[18]侯幼彬， 李婉貞. 中國古代建筑歷史圖說[M]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2002.

HOU Y B， LI W Z. The historical graph theory of ancient Chinese architecture [M]. Beijing： China Architecture & Building Press， 2012. （in Chinese）

[19]馬炳堅. 中國古建筑木作營造技術[M]. 北京： 科學出版社， 1991： 126-127.

MA B J. Construction technology of Chinese ancient timber structure [M]. Beijing： Science Press， 1991： 126-127. （in Chinese）

[20]張鵬程. 中國古代木構建筑結構及其抗震發展研究[D]. 西安： 西安建筑科技大學， 2003.

ZHANG P C. Study on structure and its seismic behavior development of Chinese ancient timber structure buildings[D]. Xian： Xian University of Architecture and Technology， 2003. （in Chinese）

[21]呂舟. 佛光寺東大殿建筑勘察研究報告[M]. 北京： 文物出版社， 2011.

LYU Z. Research report on building investigation of the main hall of Fo-guang Temple[M]. Beijing： Cultural Relics Publishing House， 2011. （in Chinese）

[22]潘德華. 斗栱（上冊） [M]. 南京： 東南大學出版社， 2011.

PAN D H. Dou-Gong（Ⅰ）[M]. Nanjing： Southeast University Publishing House， 2004. （in Chinese）

[23]陳金永. 宋式四柱帶枓栱足尺木結構模型滯回性能試驗研究與模擬分析[D]. 太原： 太原理工大學， 2017.

CHEN J Y. Hysteretic behavior of full scale timber structure specimen with Dou-Gong sets and four columns in song dynasty by pseudo-static tests and simulation analysis [D]. Taiyuan： Taiyuan University of Technology， 2017. （in Chinese）

[24]崔志涵.唐代殿堂型木構架柱架搖擺抗震機理研究[D]. 北京： 北京交通大學， 2019.

CUI Z H. Study on the column rocking aseismic mechanism of the palace-style wooden frame in Tang-Dynasty [D]. Beijing： Beijing Jiaotong University， 2019. （in Chinese）

[25]Standard test methods for cyclic （reversed） load test for shear resistance of vertical elements of the lateral force resisting systems for buildings： ASTM E 2126-11 [S]. Pennsylvania， USA： ASTM International， 2012.

（編輯 王秀玲）

3204500338209