传统方法加固馆藏浮放文物抗震性能试验

为探索馆藏浮放文物的有效抗震加固方法,采用振动台试验手段,研究了传统方法加固浮放文物的抗震性能。基于故宫博物院某展柜原型尺寸,制作了1:1比例陈列柜模型。在陈列柜内浮放一轻质陶瓷文物,分别考虑采用砂子、塑料卡、鱼线、橡皮泥及磁铁加固文物,进行了振动台试验。通过白噪声激励,获得了陈列柜基频分布;通过输入不同强度、不同类型的地震波,获得了不同方法加固条件下陈列柜和文物的位移响应、加速度响应和和动力放大系数,评价了不同方法的加固效果。结果表明:陈列柜的基频与输入地震波相差较大,这是陈列柜震害不明显的主要原因之一;传统方法加固文物后,输入地震波的加速度仍有一定放大,但是与加固前文物相比,文物的位移和加速度响应均有所减小,且文物因摇晃幅度而产生倾覆的可能性减小。此外,从减小文物加速度响应峰值角度考虑,橡皮泥和鱼线加固文物效果优于其它方法。试验结果可为文物防震保护研究提供较全面的参考。     

馆藏浮放陶瓷文物地震摇晃响应振动台试验

为保护可移动文物,采取试验方法研究了地震作用下馆藏浮放文物的摇晃响应.以故宫某展柜为原型,制作了1∶1比例的模型,并在展柜内放置了一陶瓷文物,进行了振动台试验.通过白噪声激励,获得了展柜的基频;通过输入不同类型、不同强度的地震波,研究了展柜和文物的地震响应;通过数值模拟,从理论上对模型地震响应进行了进一步论证.结果表明:对展柜而言,其基频在29～35 Hz之间,与地震波卓越频率相差较大,因而在地震作用下摇晃不明显;对文物而言,在地震波强度较小时能保持稳定振动状态,而在地震波强度较大时,文物容易产生明显摇晃并导致倾覆.此外,数值模拟结果与振动台试验结果吻合,证明了试验方法的有效性.在实际工程中,对高宽比较大的文物,应采取适当的加固措施,以减轻其摇晃震害.     

固定和浮放条件下文物展柜动力响应分析与试验研究

目前对文物保护的研究主要以试验为主,本研究试图用数值方法分析文物展柜的动力学特性,以解决试验分析方法所导致的缺陷。为此,对固定和浮放两种不同边界条件的文物展柜进行地震作用和简谐激励下的动力响应分析,给出了展柜展台面处的加速度动力放大系数(简称放大系数)上限值。以某博物馆展柜为原型,按1∶1/0.39进行缩尺振动试验,得出两种边界条件下展柜展台面处的放大系数。对试验展柜建立有限元模型,通过与试验对比,验证模型及分析方法的正确性。然后,建立展柜模型的有限元模型,对5种尺寸的展柜进行了动力响应分析,并考虑激励幅值、激励频率等对放大系数的影响。分析结果有助于指导文物的防震保护工作。     

单檐歇山式古建筑抗震性能振动台试验

为有效保护古建筑,采用振动台试验方法,研究了中国明清官式木构古建的抗震性能。以故宫某单檐歇山木构古建为对象,制作了1∶2缩尺比例模型。模型含浮放柱底、柱架、斗拱、歇山屋顶、墙体等所有构造,且施工工艺完全符合中国明清官式木构古建施工规定。通过施加白噪声激励,获得了模型的基频和阻尼比。通过施加不同强度等级的1940年El-Centro波,获得了模型典型节点的位移和加速度响应,讨论了模型的减震系数,评价了浮放柱底、榫卯节点、斗拱、屋顶、墙体等构造的抗震性能。结果表明:模型的振动形式表现为平面内的扭摆,其原因与歇山式屋顶质量分布不均密切相关。模型的震前基频为1.47Hz,阻尼比为4.6%。地震作用下,模型的位移及加速度响应曲线近似稳定、均匀。尽管屋顶构造则对地震力有一定放大作用,但浮放柱底、榫卯节点、斗拱等构造能发挥较好的耗能减震作用。对于不同构造而言,榫卯节点的减震性能最好,其减震系数可降至0.30;斗拱次之,其减震系数可降至0.53;而浮放柱底与柱顶石之间的摩擦耗能性能最弱,其减震系数最小值为0.66。墙体在地震波强度增大过程中发生倒塌,但不影响结构整体稳定性。因此,单檐歇山式木构古建具有良好的抗震性能。     

《馆藏文物防震规范》关键技术——防震安全设计研究

《馆藏文物防震规范》WW/T 0069-2015,基于馆藏文物防震安全提出馆舍、展陈和文物全系统防震安全理念、设计方法和具体措施。本研究针对馆藏文物防震设计方法、适用范围、展柜及文物安全性判别等关键技术问题展开研究。首先,提出了"地震波+馆舍+展柜+文物"的全过程全系统防震设计理念;其次,针对浮放展柜及文物,进行地震作用下安全性分析研究;第三,与Getty博物馆研究成果对比,验证本研究理论的正确性与可靠性。分析得出:文物防震安全与文物高宽比、支撑接触面摩擦系数、安放处加速度峰值等因素有关;引入了抗滑动安全系数和抗倾覆安全系数进行设计,可充分保证文物安全性。     

博物馆文物的防震保护研究（三）——陈列文物的地震安全性分析

通过分析博物馆馆藏文物的悬吊、固定、浮放等基本放置形式,探讨了文物的陈列特征及其可能造成的震害因素。综合考察和分析研究了国内外浮放式物体及陈列文物的运动状态,指出陈列文物在地震发生时的主要危害性运动是滑移和倾覆。根据相关浮放物在地震作用下的计算方法、上海博物馆文物的陈列特征及防震设计参数,提出简便实用的浮放式陈列文物稳定性计算模型,编制了适合上海博物馆文物安全性分析的计算程序。并以上海博物馆文物陈列的3类接触材料、4楼中国古代玉器馆的典型陈列文物为试点,计算了陈列文物在地震中遭受破坏的临界值。表明在设防水准的大震和中震情况下,目前陈列现状的绝大多数文物均存在倾覆和滑移安全隐患,但当文物所受到的地震动减小到110gal时可满足陈列安全。     

石佛像减隔震保护研究

为研究预防性保护—减隔震技术在地面浮放石像文物中的应用,基于规范公式首先确定了佛像的隔震系数和支座刚度范围,进而采用时程分析程序对初选的减隔震支座进行了数值仿真验证,研究了高宽比为5.6的石佛像采用减隔震支座的可行性问题。研究结果表明:处于高烈度区浮放于地面的具有较大高宽比的石佛像文物的抗震性能存有隐患,科学合理的减隔震支座用于佛像等结构物可取得显著的减震效果。本研究所做石佛像减隔震设计及分析验证思路对类似工程有借鉴意义。     

汶川地震可移动文物震害研究

为探索汶川地震作用下以浮放为主的可移动文物的震害及防震措施,通过震后勘查,讨论了汶川地震造成的可移动文物的典型震害症状。从博物馆、陈列台、文物本身等三个方面,分析了可移动文物的主要震害原因和传统的防震措施的不足之处,对国内外可移动文物的先进防震技术进行了探讨,研究了其防震机理。基于国内外可移动文物防震经验,对我国可移动文物提出了防震建议。研究结果表明:汶川地震造成可移动文物震害除了地震本身因素外,文物防震措施不足是一个重要原因;为保证可移动文物的防震性能,首先应规范博物馆建筑抗震设计,其次考虑陈列台隔震技术应用,最后再考虑可移动文物与陈列台之间的可靠连接;采取先进的隔震技术对可移动文物的防震具有促进作用。     

故宫博物院在陈文物防震方法研究

为保护可移动文物,以"平安故宫"工程中院藏文物防震保护的相关内容为指导,笔者对故宫博物院在陈文物的防震进行了研究。结果表明:传统的防震方法在一定程度上能抵抗地震作用,但存在种种不足,且应用范围有限,而基于现代减隔震技术的防震手段可有效弥补传统文物防震方法的不足。对在陈文物的防震保护,应从博物馆、展柜、文物三个角度入手,优先采取减隔震技术,实现有效的防震保护。     

博物馆文物的防震保护研究（一）——传统抗震措施与现代隔震技术

通过对博物馆内物浮放物体的地震危害性分析,指出了物防震的一些主要问题。归纳总结了馆藏物的传统抗震措施。阐述了现代隔震技术的发展、研究现状以及隔震装置在物防震工作中的应用情况。同时给出了博物馆物防震保护的设计方案。     

Shaking Table Tests of a Structure Equipped with Superelastic Dampers

The energy dissipation capacity of the NiTi alloy was evaluated as part of a series of shake table tests. A superelastic damper was developed to take advantage of the hysteretic energy dissipation associated with this type of shape memory alloy. Each device was tested at different intensity levels. A vertical steel cantilever with 600 kg mass on top was subjected to a series of ground motions with different spectral characteristics. The dampers were placed as part of a tie system, restraining the horizontal movement of the top mass. The devices showed stable hysteretic behavior allowing for energy dissipation.     

SEISMIC PROTECTION OF LIGHT SECONDARY SYSTEMS THROUGH DIFFERENT BASE ISOLATION SYSTEMS

The objective of the present work is to examine advantages and drawbacks of different types of isolation systems, when seismic isolation is used as a protection strategy against damage to internal equipment and contents. The starting point of the study is the big experimental program of table tests on reduced-scale R/C structural models, carried out within the MANSIDE (Memory Alloys for New Seismic Isolation DEvices) project. Seven identical l:3.3-scaled, 3-storey frames were tested, including two fixed-base models and four base-isolated models with different isolation systems, namely: (1) rubber isolators, (2) steel-hysteretic system and (3), re-centring SMA (Shape Memory Alloy) system. In this study the internal equipment is regarded as an elastic single degree of freedom, with 2% equivalent viscous damping. Therefore, the capability of fixed-base and base-isolated models with different isolation systems to protect light secondary systems is evaluated by comparing the floor response spectra obtained from the storey accelerations recorded during shaking table tests. Three different PGA's are considered, about 0.15g, 0.3g and 0.5g, respectively. All the shaking table tests are also simulated with an accurate numerical model, to validate and better understand the experimental results. It is found that each type of isolation system reduces considerably the seismic effects on internal equipments in wide frequency regions. However, tuning effects may arise in specific frequency ranges, corresponding to the first mode in structures equipped with quasi-elastic (rubber) isolation systems, and to higher modes in structures equipped with elasto-plastic (steel) and nonlinear re-centering (SMA) isolation systems.     

用示踪气体法检测文物展柜换气率技术研究

摘要文物展柜为文物的展示和保存提供了一个相对独立的空间,展柜密封度的高低影响着展柜内微环境调控的效果。为评价文物展柜的密封度,用示踪气体法检测展柜换气率,从检测便捷、安全和实验数据可靠角度分析比较了二氧化碳和乙烯的实验结果。结果显示,两种示踪气体均可用于检测展柜的密封度。其中,二氧化碳气体检测法比较方便,但其密度较大,易于沉降,检测结果偏低。环境湿度对二氧化碳示踪气体法检测的结果有一定影响。应用二氧化碳示踪气体法测试了多种展柜的换气率表明,各展柜的密封度有较大差别,每天换气率从0.1次到37次不等。检测结果提示,二氧化碳示踪气体法为评价展柜的密封度提供了一个简便易行的方法。     

现代测绘技术在古建烫样数字化项目中的应用

烫样是研究清代皇家建筑的珍贵文物,为配合文物信息数字化工作的开展,针对烫样数据的采集和处理方法进行了深入研究。在综合考虑多种数据采集方法的特点及烫样数字化记录的难点后,选择使用手持式三维扫描仪与多视角三维重建技术相结合的方式来进行烫样的基础数据采集,并通过实践总结出了一套完整的数据采集和处理工作流程。与此同时,针对成果可能的应用方式做了些许尝试,且为数据的后期维护与进一步利用拟定了数据管理系统的建设方案。     

The Vindolanda Timepiece: Time and Calendar Reckoning in Roman Britain

In 2008 a fragment of a time‐reckoning device was found at Vindolanda. This fragment has been interpreted as part of an anaphoric water clock. There are important differences between this fragment and other objects thought to come from anaphoric water clocks. This article seeks to reinterpret the fragment in terms of a broader array of Roman time‐reckoning tools than anaphoric water clocks and also in terms of the archaeological context of Vindolanda in which the fragment was found. The emphasis on cultural context in interpreting this fragment reveals much about the temporal consciousness of its possible users and maker.     

The spatial and gendered politics of displaying family: exploring material cultures in grandfathers’ homes

This article analyses the meaning that 27 men who are grandfathers ascribed to the domestic material cultures of their homes, during an exploratory study that investigated their contemporary social and cultural geographies. In recounting stories about a number of items and artefacts placed about their homes during the interviews, that they specifically related to their experiences as grandfathers, the men provided insight into the various ways in which ageing men position themselves in ambivalent ways in relation to cultural stereotypes about grandparenthood, masculinities and ageing. Moving beyond the surface of the objects on display, their discussions also revealed the complex ways in which the material cultures of their homespaces are shaped by, and reproduce, diverse family relationships and their associated politics. The article contributes to, and bridges agendas in social and cultural geography that examine the relationship between the shifting meanings of home for older men, the politics of attending to the material and both the family and older masculine identities as spatial projects.     

冻融作用对古青砖宏观性能及微观结构劣化的影响

砖质文物建筑多数处于室外工作环境,其损伤呈现出冻融循环条件下的物理风化和材料水解条件下的化学风化联合作用破坏形态,致使古青砖文物面临着严重的环境侵蚀风化问题。为此,以古建筑青砖为研究对象,通过对6组试样分别进行0,15,30,45,60和75次冻融循环试验,分析冻融循环次数对古青砖的孔洞率、质量、抗压强度的影响规律。在此基础上,通过TEM(透射电子显微镜)扫描探讨了冻融作用对古青砖微观结构的损伤过程及劣化机理。结果表明:随着冻融循环次数的增加,古青砖的孔洞率、质量损失率以及强度损失率均增大;TEM扫描发现冻融对古青砖造成了明显的微观孔隙结构损伤,特别是75次冻融循环后该损伤明显激增。同时,利用XPS(X射线光电子能谱仪)测试古青砖化学成分的组成,说明青砖体内碳酸盐等可溶性盐类的晶体水解造成青砖的微观孔隙结构损伤,是其遭受化学风化作用的主要原因。     

“They Laid Planks ‘Crost the Coffins”: The African Origin of Grave Vaulting in the United States

Grave vaulting, a vernacular burial form common in nineteenth and early twentieth century America, consists of a simple primary grave shaft at the bottom of which is dug a smaller secondary shaft or niche within which the body or coffin is placed. Typically loose boards are then placed over the secondary shaft to offer protection from the soil coming into direct contact with the body or burial container. This tradition is documented through historical accounts and hundreds of excavated graves through a survey of 86 historic cemetery investigations. Although its cultural origins have been previously unknown, this study argues that the vaulted burial form in the United States is likely of African origin. An extensive ethnological survey of historical and modern cultures throughout the continent of Africa, from 1602 to the mid twentieth century, documents both the vaulted grave form and its variations. Correlating this African cultural practice to its use in the United States demonstrates a hitherto unrecognized creolization of Euroamerican mortuary tradition with African roots, and its corollary, the retention of an African mortuary tradition by those of African descent.     

聚合物膜修饰电极QCM方法对博物馆环境中典型气态分子污染物甲醛的检测研究

在可以导致文物、艺术品及历史档案资料品质退化的几种环境因素中,浓度较低的气态悬浮分子污染物甲醛对文物是最具潜在破坏性影响.在光、热等物理冈素的联合作用下,其形成的复合污染对文物的破坏作用更强,而就其对不同种类文物的影响的规律性研究目前尚缺少基础数据.因此,本研究采用聚苯胺膜修饰的石英晶振片电极(简称复合电极),结合石英晶体微天平(QCM)方法,对微环境中不同浓度的甲醛进行了检测研究.研究结果表明,复合电极对甲醛有较好的响应信号,复合电极频率变化值与时间基本呈线性关系,并且随甲醛浓度的升高,复合电极频率下降速度增加,频率变化值增大.研究还发现,甲醛的浓度值与频率变化值也呈现出较好的线性关系.据此可以推算文物保存环境中挥发性气态分子污染物甲醛的含量.本方法可以对文物保存环境中甲醛浓度的变化进行实时监测,为文物保存环境质量评价提供一种新的方法和依据.