1 绪论
1.1 研究对象
1.1.1 会善寺大雄宝殿
嵩山是我国“五岳”名山之一，以其悠久的历史文化内涵孕育和培养了浓厚的历史文化遗产，汇成了一个极具生命力和深远影响力的文化圈。在嵩山诸多的文化遗产中，会善寺以其独有的文化载体和厚重的文化内涵而独具特色。
会善寺位于河南省登封市，是我国现存最早的寺院之一，处于登封市西北向 6 公里的太室山南麓积翠峰下，其位置见图 1.1，与嵩岳寺、法王寺、少林寺并称为嵩山四大寺院，因“僧众会集行善之意”而命名会善[1]。
会善寺大雄宝殿，始建于北魏年间，为会善寺的主体建筑，是同时期体量最大的建筑之一，后期历经多次修缮，是国内目前留存不多的元代减柱造建筑之一。会善寺大雄宝殿面阔三间，东西长 20 米，南北深 13.37 米，面积约为 280.77 平方米，单檐歇山顶，是我国古建筑木结构的重要组成部分，具有很高的建筑、历史、艺术价值。
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1.2 研究现状
斗栱是古代木结构建筑的标志之一，是我国古建筑木结构中重要的组成部位，也是中国古建筑中构造和受力最复杂的一组构件，它不仅能承受屋面的竖向荷载还能和梁柱之间形成一个半刚性连接点，从而有效的消耗地震作用，其力学结构与建筑艺术完美的组合，引起诸多学者的研究兴趣，目前取得了较为丰硕的科学成果，主要分为试验研究和模拟理论分析。
1.2.1 试验研究
邵云等[2]对 6 朵宋代斗栱及 1 攒清代斗栱的足尺模型开展了低周反复加载试验研究，加载图如图 1.5 所示。从试验结果得出：斗栱试验过程中像球形铰一样具有较好的转动能力，层间滑移不明显。大部分斗栱模型在斗底脱榫或折榫，上层构件保持良好的完整性；探讨了不同形制及铺作数对斗栱抗震性能的影响。
阙泽利等[3]以甪直保圣寺天王殿斗栱为研究对象，进行足尺模型振动台试验，加载图如图 1.6 所示，对斗栱加速度和动力放大系数的趋势变化、斗栱在试验过程中位移响应变化、斗栱变形最大和各构件变形最大时刻的滑移和回转位移数值进行了对比分析，实验表明：地震加速度不能直接说明斗栱试件的最大变形；震动频率对斗栱回转变形有着非常重要的作用，振幅是各构件滑移的决定因素，栌斗和华栱的回转变形在整体变形中处于支配地位。
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2 会善寺大雄宝殿斗栱构造特点及功能
2.1 引言
斗栱又称枓栱、斗科、欂栌、铺作，是中国古代木结构建筑特有的一种结构，它立于柱顶、额枋和檐檩之间，其中从枋上一层层探出成弓形的承重结构叫栱，栱与栱之间垫的方形木块叫斗，两者合称斗栱。
针对斗栱的起源[65]，学者一直有不同的看法，一种设想认为：“斗栱之产生，即基此梁端构造而起”；还有学者认为斗栱是加强梁柱结合的“简单之板状物进化而来”；近代建筑史学家杨鸿勋通过对古文明遗址、遗构等进行考察并进行推论，认为斗栱是由承檐的低级结构擎檐柱先演化为落地撑，后由落地撑演变而来的，如图 2.1 为由擎檐柱到插栱的发展示意图，其中腰撑、曲撑、插栱均为斗栱的早起雏形；而建筑学研究者李允鉌结合文字及实物资料认为斗栱是由柱头部分构造演变而成；日本建筑史学家伊东忠太在《中国建筑史》一书中通过武氏祠石室砖画认为斗栱的“栱”是形意字，与中国文化“拱手相让”的“栱”相同，体现在建筑上就是使用木材代替举起的手臂，如图 2.2 为东汉武氏祠石室砖画。
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2.2 会善寺大雄宝殿檐下斗栱构件详解
会善寺大殿檐下斗栱内部构件是由栱、斗、昂通过榫卯搭接而成，会善寺大殿柱间斗栱外立面栱、昂位置分布，如图 2.4 所示。
2.2.1 栱
大殿檐下斗栱的栱主要分为泥道栱、瓜子栱、慢栱、令栱四种。
泥道栱用于斗栱横向作用线上，长 62 分，四卷瓣杀，泥道栱为单材栱。
瓜子栱用于跳头，长 62 分，四卷瓣杀与泥道栱相同，唯卷杀瓣长度不同。
慢栱放置在泥道栱、瓜子栱之上，长 92 分，四卷瓣杀，在泥道栱上者，称为泥道重栱。
令栱用于铺作里外最上一跳的跳头之上和屋内槫下，长 72 分，五瓣卷杀。
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3 会善寺大雄宝殿斗栱足尺竖向试验研究.........................26
3.1 试验概况 ........................................26
3.1.1 试验目的 .........................................26
3.1.2 加载装置 ......................................26
4 会善寺大雄宝殿斗栱拟静力加载试验研究....................................44
4.1 试验概况 ................................44
4.1.1 试验目的 ..............................44
4.1.2 加载装置 ...................................44
5 结论与展望.........................84
5.1 结论 .....................................84
5.2 展望 ............................86
4 会善寺大雄宝殿斗栱拟静力加载试验研究
4.1 试验概况
4.1.1 试验目的
1 通过试验过程探讨斗栱在水平往复荷载作用下的结构破坏情况，得到斗栱结构的薄弱部位。
2 通过试验结果得出柱间斗栱的滞回曲线、骨架曲线、耗能曲线、强度退化、刚度退化等抗震参数，探讨会善寺大殿柱间斗栱的抗震性能。
3 归纳大殿柱间斗栱的水平刚度简化计算模型，为后期会善寺的抗震研究提供一定科学支持。
4.1.2 加载装置
4.1.2.1 作动器
本章拟静力试验采用 MTS 电液伺服作动器，见图 4.1，施加低周往复荷载。
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5 结论与展望
5.1 结论
本文以世界文化遗产“天地之中”历史建筑群中的会善寺大雄宝殿的柱间斗栱为原型，制作足尺模型 6 朵。本文对 2 朵柱间斗栱足尺模型进行了单调竖向加载试验，研究了会善寺大殿柱间斗栱在竖向荷载作用下的变形及受力机理，归纳了会善寺大殿斗栱的竖向刚度计算模型；对 4 朵柱间斗栱足尺模型开展了横向（2 朵）纵向（2 朵）水平低周反复加载试验，研究了基于试验数据，获得了各斗栱的力-水平侧移(F-u)滞回曲线及骨架曲线，并在此基础上对比研究了各斗栱的延性系数、耗能性能、刚度退化等抗震参数，提出了斗栱水平刚度简化计算模型。
本文进行的主要创新性工作包括以下几个方面：
对 2 朵柱间斗栱足尺模型开展了竖向单调加载试验，探讨了会善寺斗栱在竖向荷载作用下的变形及受力机理，归纳了会善寺大殿斗栱的竖向刚度计算模型。实验结果表明：
1 加载初期，荷载与位移曲线增加缓慢，间隙压实之后，构件基本处于弹性阶段，此时荷载位移曲线几乎成直线上升，随着荷载进一步增大，构件内部破坏严重，斗栱进入弹塑性变形阶段，开始屈服。荷载-位移曲线半段以后局部呈先下降后上升的趋势，这是由于斗栱内部构件裂缝不断开展导致。加载过程中，荷载随着位移成非线性增大；卸载初期，曲线斜率大，反映了斗栱卸载初期变形恢复不明显；随着荷载减小，其曲线斜率明显减小，说明斗栱在卸载力变小的时候，恢复变形增大，当力减为 0 时，斗栱试件还有残余变形反映了斗栱的恢复变形能力较差。这些未恢复的变形包括自身的塑性变形还包括斗栱各部分试件的挤压变形后未恢复的间隙。斗栱的栌斗-泥道栱-头昂交互处是结构薄弱部位。
2 各斗栱的分层变形峰值均为：头昂最大，二昂次之，蚂蚱头最小，一定程度反映了，在竖向荷载作用下，离荷载作用点越近，斗栱变形越明显。头昂、二昂的变形形式主要为压缩变形，蚂蚱头的变形以拉伸为主，头昂的压缩变形曲线起伏幅度较大，二昂的压缩变形较头昂的程度小，且卸载时以较快的速度减小至 0 附近,。残余变形：头昂>二昂>蚂蚱头，说明头昂、二昂的塑性变形程度大于蚂蚱头的塑性变形，进一步说明上部构件承担内力较少；斗栱的延性系数较为良好，说明在竖向有着较好的变形能力；随着荷载的增大，不同构件的应变读数为残余变形头昂最大，二昂次之，蚂蚱头最小，这说明竖向荷载作用下，栌斗、头昂、泥道栱构件分担的内力最大，越往上，构件内部受内力越小。
参考文献（略）