1、應縣木塔面臨修繕加固，對其殘損狀態(tài)的詳細了解與分析是進行合理修繕的重要保證。木塔所用主要材料為木材，受物理、化學、生物等的侵蝕及外力作用下的損壞，造成木材本身繼續(xù)承載的能力削弱。木塔的結構構造方法與現(xiàn)代結構截然不同，其經(jīng)歷近千年而毅然聳立顯示了其結構上的合理與精妙，但材料性能的削弱和強外力的多次作用使其損傷和殘損變形的累計達到了威脅其安全的程度?，F(xiàn)狀的殘損、周圍環(huán)境的改變和人為不利因素的影響加速了木塔繼續(xù)損傷的速度。通過本文的研究，系統(tǒng)

2、的分析了木塔主要殘損類型及機理，形成了一種新的分析古建筑結構的方法，提出了自己對木塔修繕的考慮。主要研究成果如下： (1)從時間、唐遼宋時期中國建筑的發(fā)展及法式制度角度討論了《營造法式》與應縣木塔之間的關系。系統(tǒng)地量化描述了應縣木塔承重柱與整體殘留的水平和豎向變形；指出各個構件之間有較大的相對變位并且這些相對變位之間存在差異，特別是二層平坐各柱柱頭上的鋪作層水平相對位移不一致。這些對木塔的安全造成了嚴重的威脅，是修繕加固應優(yōu)先考

3、慮的問題。 (2)分析了各類構件的殘損類型：有柱子的徑面開裂、柱腳朽損和劈裂、表面侵蝕、表層老化，梁和枋的端部開裂、腐朽、環(huán)裂、彎折、持久受力下的大變形，鋪作斗拱中的華拱及斜華拱折斷下垂、櫨斗劈裂等。這些成為各類構件中的常見殘損類型。殘損的結果是木塔構件有效截面削弱，部分構件喪失承載能力，降低了木塔的可靠性。這是修繕工程中需要大量進行而又非常棘手的問題。 (3)進行了木塔現(xiàn)狀實體的動態(tài)測試試驗，得到了木塔的一至四階徑向和

4、切向振型及固有頻率，推算了基頻的阻尼比。分析識別了木塔的層間剛度，發(fā)現(xiàn)木塔的層剛度分布有突變之處，與殘損加重部位非常吻合，是殘損加重的重要原因之一。 (4)提出采用綜合分析方法進行木塔的非線性反應分析。利用現(xiàn)狀實體的動態(tài)測試結果，通過頻域轉化、傳遞函數(shù)、小波分解等分析技術得到在預期的地震作用下木塔各層的線性反應；分析并采用了模型的試驗結果，利用動能等效原則，推算出進入強震下的非線性影響，作為了解木塔結構的薄弱環(huán)節(jié)和評價地震影響的

5、依據(jù)。 (5)首次提出古建筑木結構的雙參數(shù)地震損壞準則，初步劃分了古建筑木結構震害等級及標定參數(shù)。通過對殘損指標計算分析，得出了木塔地震影響的初步評價。發(fā)現(xiàn)在地震作用下，層傾斜位移的過度加大和殘損嚴重部分耗能能力的明顯降低，是影響木塔在地震作用下?lián)p壞程度的兩個重要因素。 (6)指出木塔變形、殘損及影響安全的內在機理和外在因素：木材的橫紋受壓變形顯著、流變性能明顯；隨著時間的推移，木材的密度、強度、韌性等均降低，脆性增強，

6、抽提物增多；木塔的梁、栿、枋、斗、拱等均為橫紋受壓構件；木塔層間剛度比差異較大，同時各層質量中心與剛度中心不一致；柱頭柱底的摩擦力降低、各層鋪作層的乎面穩(wěn)定性的約束作用減少、輔助構件的松緊不一都將因外力而造成相應作用的繼續(xù)減少，降低了木塔整體的穩(wěn)定性。這些構成了木塔變形、殘損及影響安全的內在機理。木塔受到的強外力作用主要是炮擊、大風和地震三種；導致木塔疲勞損傷的主要是風及人流；物理、化學、生物等的作用對木材材料造成侵蝕。這些構成了木塔變