開封繁塔動力特性研究.pdf

1、開封繁（讀音Pó）塔是一座六角形磚塔，是我國磚石古塔由四角實心塔向八角空心塔過渡的典型代表，擁有十分獨特的建筑結構。它始建于公元974年，歷經了千年風雨、六十余次大大小小的地震，依然矗立在開封這座八朝古都之上，保存現狀較好。在繁塔北部，距離它250m處是隴海鐵路，每天來往的列車頻繁，對繁塔產生振動影響。目前，有關繁塔動力特性的研究較少，所以對其動力特性進行深入研究具有十分重要的意義。
　　本文的目的是對繁塔的動力特性，包括其自振特

2、性、抗震性能、列車對其產生的振動影響進行研究，為以后繁塔的保護工作提供參考。通過現場勘測并查閱相關資料，確定了塔的各種參數，然后用數值模擬方法對塔進行了模態(tài)分析、反應譜分析、時程分析。本文的主要內容如下：
　?。?）靜力分析與模態(tài)分析
　　通過現場實測與資料記載的數據對比，確定了繁塔的結構尺寸，運用ANSYS軟件建立了繁塔的有限元分析模型，并對其進行靜力分析，模態(tài)分析，獲得其自振周期和振型。
　?。?）反應譜分析

3、>　　分析了繁塔在7度多遇、設防、罕遇地震下的內力和位移響應，分析了輸入X向（東西方向）、Z向（南北方向）和Y向（豎向）反應譜后塔的地震響應。
　?。?）時程分析
　　分別計算了小震、中震、大震三種情況下，輸入X向（東西方向）、Z向（南北方向）的El-centro波、Taft波、上海人工波，這18種工況下繁塔的地震響應；又計算了大震下輸入Y向（豎向）的三種地震波時的塔的地震響應。
　　對比了同一種波作用下小震、中震、大

4、震時塔的地震響應；對比了設防烈度下，三種不同波作用下塔的地震響應；對比了反應譜分析和時程分析的結果。
　?。?）分析了隴海鐵路過往的列車對繁塔產生的振動影響。
　　本文的主要結論如下：
　?。?）兩個水平方向地震作用下繁塔的地震響應相差不大，說明塔的剛度在水平方向上分布較均勻；結構的位移隨高度的增加而增大，塔尖和門洞處位移較大；繁塔二層和塔尖為薄弱層，因為它們的質量和剛度沿塔的高度上都有明顯的減小；在大震情況下，&nb

5、sp;相比于豎向地震波，水平向地震波使繁塔產生的損傷更為嚴重；
　?。?）在小震情況下，繁塔的損傷主要是第一層底部的受拉損傷；在中震情況下，繁塔第一層的墻面有受拉損傷，第二層墻面局部也有受拉損傷，門洞處會發(fā)生受拉或受壓損傷；大震情況下，第一層和第二層墻面會產生受拉損傷，第一層的塔檐和塔尖與第三層的交接處也會產生受拉損傷，塔尖的損傷最為嚴重，洞口處次之；不同地震波引起的繁塔的地震響應各不相同，地震波的卓越周期越接近塔的自振周期，地震