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序 1

引子：应县木塔保护的世纪之争 9

第一章 应县木塔概述 18

1.1 基本情况 18

1.2 应县沿革 20

1.3 佛宫寺沿革 21

1.3.1 佛宫寺历史 21

1.3.2 佛宫寺格局 21

1.4 应县木塔沿革 23

1.4.1 始建年代 23

1.4.2 木塔所历地震 24

1.4.3 木塔所历战争 25

1.4.4 历史上的维修 27

1.5 应县木塔近年的维修与加固 28

1.5.1 1928年至1935年维修 28

1.5.2 1970年代维修 28

1.5.3 2008年木塔屋面保养维护 32

1.6 应县木塔已有研究 33

第二章 应县木塔现状 39

2.1 一层 39

2.1.1 一层土墼墙内隐蔽柱 39

2.1.2 一层土墼墙 41

2.1.3 一层柱底标高 43

2.1.4 一层副阶 44

2.1.5 一层梁栿、普拍枋、阑额、铺作、平闇枋 44

2.2 二层 46

2.2.1 二层平坐层 46

2.2.2 二层明层 54

2.3 三层 64

2.3.1 三层平坐层 64

2.3.2 三层明层 69

2.3.3 二、三层柱子标高变化 73

2.4 四层、五层及屋顶现状 74

2.4.1 四层 74

2.4.2 五层 75

2.4.3 屋顶 75

2.5 底部三层木构件残损勘察评估 77

2.5.1 残损类型 78

2.5.2 构件残损程度评估 82

2.5.3 一层明层构件残损勘察 88

2.5.4 二层平坐构件残损勘察 93

2.5.5 二层明层构件残损勘察 98

2.5.6 三层平坐构件残损勘察 102

2.5.7 三层明层构件残损勘察 104

2.5.8 残损状况严重的关键受力构件 107

第三章 检测与探测 110

3.1 木构件材料检测 110

3.1.1 检测方法 110

3.1.2 采样与选点 111

3.1.3 检测数据分析 112

3.1.4 木构件2D成像检测 114

3.1.5 木构件材质情况小结 115

3.2 一层土墼墙地质雷达探测 117

3.2.1 地质雷达探测工作方法 117

3.2.2 现场探测 119

3.2.3 探测成果 121

3.3 碳十四测年检测 123

3.3.1 文物保护科学技术研究所测年及祁英涛先生的分析 123

3.3.2 木塔办委托北京大学考古文博学院所做测年数据及初步分析 123

3.4 木塔地基与基础检测 129

3.5 动力特性检测 133

3.5.1 监测目的与仪器设备 133

3.5.2 测点布置与测试内容 134

3.5.3 数据处理与分析结果 135

3.5.4 阶段性结论 136

第四章 监测 140

4.1 结构变形监测概况 140

4.2 局部结构倾斜变形监测 144

4.2.1 拉线位移计变形监测 144

4.2.2 倾斜位移计监测 164

4.2.3 局部结构倾斜变形监测的阶段性结论 186

4.3 整体结构变形监测 188

4.3.1 仪器设备及工作流程 188

4.3.2 监测点位与实测周期 189

4.3.3 监测数据处理 191

4.3.4 数据分析与评估 194

4.4 地面脉动及地震监测 205

4.4.1 监测方案 205

4.4.2 系统主要技术指标 208

4.4.3 监测结果 210

4.4.4 地面脉动与地震监测的阶段性结论 215

4.5 环境监测 216

4.5.1 监测目的 216

4.5.2 监测内容及测点布置 216

4.5.3 监测仪器及技术指标 217

4.5.4 阶段性监测的结论 219

4.6 风荷载及风效应实测与分析 219

4.6.1 现场实测方案 220

4.6.2 木塔周边风速实测及分析 227

4.6.3 木塔表面风压实测及数据处理 232

4.6.4 考虑结构动力效应的木塔风荷载计算 236

4.6.5 小结 249

第五章 应县木塔结构力学计算与变形影响研究 252

5.1 应县木塔结构体系的特点 252

5.2 应县木塔结构铺作（斗栱）计算模型 254

5.2.1 明层外槽铺作 254

5.2.2 平坐与明层结构层单元 255

5.2.3 整体结构计算模型线性图 257

5.2.4 塔顶与塔刹 258

5.3 有限元模型 261

5.3.1 塔基与底层墙体 262

5.3.2 整体结构有限元基本模型 263

5.3.3 材料参数 264

5.3.4 构件单元几何参数 265

5.3.5 荷载参数 266

5.4 整体结构有限元线弹性静力计算 271

5.4.1 考虑结构演变的有限元模型组 271

5.4.2 荷载工况 274

5.4.3 有限元模型计算结果的准确性检验 275

5.4.4 带斜撑模型（1933年以前）计算结果 277

5.4.5 现状结构模型（2010年）计算结果 282

5.4.6 斜撑（夹泥墙）对整体结构静力性能的影响 292

5.5 二层倾斜变形对应县木塔结构力学性能影响 294

5.5.1 对整体结构层间水平位移的影响 294

5.5.2 二层典型柱子受力分析 296

5.5.3 不同风向下的结构位移 301

5.6 结构动力分析 315

5.6.1 应县木塔结构与地震 315

5.6.2 地震波选取 316

5.6.4 柱子内力时程分析 324

5.6.5 小结 324

第六章 铺作节点力学性能试验研究 329

6.1 铺作节点试验模型 329

6.2 铺作节点三维有限元数值分析 331

6.2.1 应县木塔斗栱材性试验 331

6.2.2 应县木塔典型铺作节点三维有限元模型 331

6.2.3 计算实例 339

6.2.4 小节 356

6.3 二层明层柱头铺作力学性能试验研究 359

6.3.1 试验概况 359

6.3.2 试验方案 360

6.3.3 试验现象 367

6.3.4 试验结果与分析 369

6.3.5 小结 378

6.4 主要结论 379

第七章 应县木塔信息化 382

7.1 应县木塔测绘 382

7.2 历史影像资料 401

7.3 应县木塔现状信息采集系统 404

第八章 木塔维修加固研究 412

8.1 落架维修 412

8.2 整体支撑加固方案 413

8.2.1 钢支架基础的考虑 415

8.2.2 柱架构造的考虑 415

8.2.3 梁架 416

8.3 上部抬升二层落架（局部抬升部分落架）方案 418

8.4 严重倾斜部位抢险加固研究 419

8.4.1 措施一：对倾斜严重柱加设辅柱 422

8.4.2 措施二：外槽恢复环向斜撑——设置交叉拉索 425

8.5 现状抢险加固方案 426

8.5.1 加固方案主要内容 426

8.5.2 加固施工设计 428