1、初祖庵作為河南省登封市“天地之中”的代表性建筑之一，在2010年被列為世界文化遺產(chǎn)。初祖庵大殿是初祖庵內(nèi)的主體建筑，其建于北宋宣和七年，是現(xiàn)存最古老的石木結(jié)構(gòu)建筑之一。大殿建筑平面采用了“移柱造”做法，且殿內(nèi)斗拱、梁架、雕飾等內(nèi)容多與宋代《營造法式》相吻合，具有極高的建筑價值、文化價值和歷史價值。
　　然而對初祖庵大殿結(jié)構(gòu)性能和抗震性能的研究開展甚少，尤其關于“移柱造”做法對其石木構(gòu)架受力變形影響規(guī)律的研究內(nèi)容尚處于空白。由于年久

2、失修、自然環(huán)境侵蝕和地震災害等因素，大殿結(jié)構(gòu)已存在諸多病害，為了保證大殿整體結(jié)構(gòu)的安全性和可持續(xù)性，鄭州市世界遺產(chǎn)中心啟動了《“天地之中”歷史建筑群現(xiàn)狀、病害調(diào)查及數(shù)據(jù)庫建設》(20160220A)項目研究。全面了解初祖庵大殿在役結(jié)構(gòu)性能和抗震性能才能為后期結(jié)構(gòu)安全動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)庫建設提供科學依據(jù)。因此，以初祖庵大殿為研究對象，開展了結(jié)構(gòu)性能和抗震性能的研究，主要進行了如下工作并得到了相關結(jié)論:
　　(1)通過對初祖庵大殿現(xiàn)場實測

3、數(shù)據(jù)和相關歷史資料的整理，獲得了結(jié)構(gòu)中構(gòu)件尺寸、材料參數(shù)、地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)，為后期建模分析提供了基本資料;探討了大殿屋頂、柱架、梁架和斗拱的構(gòu)造形式及營造特點，重點研究了“大屋頂”和“移柱造”的構(gòu)成及傳力機制。
　　(2)利用有限元軟件ANSYS建立大殿石木構(gòu)架整體有限元模型，通過對其進行正常使用條件下的結(jié)構(gòu)性能分析，得到了石木構(gòu)架的變形特征。分析表明:屋蓋翼角豎向變形最大，為13.63mm;明間后平槫及上部屋蓋變形較大，為9～10

4、mm;槫跨中變形較大，且以豎向變形為主;石木構(gòu)架主要以平面內(nèi)彎曲變形為主，最大值出現(xiàn)在三椽栿和與之相連的蜀柱;柱類構(gòu)件的變形相對較小。
　　(3)通過對石木構(gòu)架整體有限元模型在正常使用條件下的結(jié)構(gòu)性能分析，獲得了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算結(jié)果。根據(jù)計算結(jié)果分析可知:柱類構(gòu)件中，所有柱軸力均為壓力，且后蜀柱軸力約為前蜀柱軸力的3倍左右;栿類構(gòu)件中，下三椽栿和乳栿軸力較大;后上平槫跨中和端部彎矩較大，且其端部剪力較大。
　　(4)對大殿石木

5、構(gòu)架有限元模型開展模態(tài)計算，得到了其固有的動力特性及振動特點。從中可知石木構(gòu)架的固有周期為1.9037s，體現(xiàn)了其長周期特性;前3階振型中無局部振動等不良振型，結(jié)構(gòu)平面布置較為合理。
　　(5)沿大殿石木構(gòu)架的縱向（即面闊方向）輸入地震波進行動力響應分析，探討了石木構(gòu)架在不同水準和不同地震波作用下的位移和加速度響應規(guī)律。結(jié)果表明:石木構(gòu)架的位移響應隨地震作用的增大而增大，且各梁架層的水平位移隨梁架層高度的增高而增大。多遇地震作用下

6、，石木構(gòu)架的最大位移為22.2mm，處于安全范圍;設防地震作用下，石木構(gòu)架的最大側(cè)移為59.8mm，易發(fā)生局部破壞;罕遇地震作用下，石木構(gòu)架的位移響應遠遠超過位移界限值，易發(fā)生榫卯破壞和斗拱歪閃等現(xiàn)象，甚至發(fā)生屋蓋脫落現(xiàn)象。石木構(gòu)架的加速度響應隨地震作用的增大而增大;同水準地震作用時，各梁架層的加速度響應峰值較為接近，但加速度響應峰值隨梁架層高度的增高而逐漸減小;梁架整體的動力系數(shù)和各梁架層的動力系數(shù)均小于1，表明榫卯和斗拱結(jié)構(gòu)有良好的

7、耗能減震作用。
　　(6)沿大殿石木構(gòu)架的橫向（即進深方向）輸入地震波進行動力響應分析，得到了明間西縫柱架體系中前檐柱、前金柱、后金柱和后檐柱在不同水準和不同地震波作用下的位移和加速度響應結(jié)果。結(jié)果表明:在橫向多遇和設防地震作用下，各柱的振動較為一致，結(jié)構(gòu)基本保持完好，但在罕遇地震作用下，各柱在地震過程中的振動不再具有一致性，結(jié)構(gòu)整體性遭到破壞;各柱頂節(jié)點的加速度響應峰值隨輸入地震波加速度幅值的增大而增大，但在同一種地震波作用下，