博物馆文物的防震保护研究（二）－－设防地震动输入及结构地震反应

通过对上海及邻近地区地震危害性分析,结合地震研究工作结果,根据上海博物馆物防震保护的具体要求,研究确定了该博物馆物防震保护的设防水准及地震动参数。场地地震动输入峰值加速度水准确定为50年超越概率3％,地震动反应谱采用上海市标准《建筑抗震设计规范》（DGJ08－9－92）中给出的地震影响系数曲线（阻尼比0．05）,并将输入峰值加速度调整为180gal。研究采用了目前 拟合反应谱的方法,通过拟合选定的地震动应标准谱,合成了6条人造地震波时程曲线,拟合精度控制在相对误差不大于5％,同时结合上海市《建筑抗震设计规范》（DGJ08－9－92）中所附的一条强震记录,共同作为上海博物馆结构地震反应分析的输入地震动,又根据上海博物馆建筑的结构特征分析,结合建筑结构动力地震反应分析的输入地震动。又根据上海博物馆建筑的结构特征分析,结合结构动力特征的实测结果,通过采用模型结构时程分析计算方法,计算并获得了在遭遇设防地震时,上海博物馆建筑每一层的地震动反应,表明上海博物馆建筑各楼层的地震动反应具有明显的楼层放大作用。对各楼层地震动反应的统计分析,给出了上海博物馆建筑每一层的地震动参数,以此可作为今后物地震危害性分析,及研究设计隔震装置等防震措施的依据。     

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。     

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物的悬吊、固定,浮放等基本放置形式,探讨了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物的运动状态,指出陈列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物稳定性计算模型,编制了适合上海博物馆物安全性分析的计算程序。并以上海博物馆物陈列的3类接触材料,4楼中国古代玉器馆的典型陈列物为试点,计算了陈列物的地震中遭受破坏的临界值。表明在设防水准的震和中震情况下,目前陈列现状的绝大多数物均存在倾覆和滑移安全隐患,但当物所受到的地震动减小到110gal时可满足陈列安全。     

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。     

南京长江大桥桥头堡抗震加固受力性能研究

为研究南京长江大桥桥头堡填充墙加固对结构抗震性能的影响,提出考虑较高填充墙开裂的双斜撑模型,用于罕遇地震工况下桥头堡的抗震性能计算,同时提出考虑填充墙加固后刚度增强效应的建模方法。利用SAP2000建立了加固前后用于多遇地震工况、设防地震工况及罕遇地震工况的分析模型,并选取了桥头堡在1974年经历的实际地震激励时程及El-Centro地震激励时程作为激励进行了加固前后结构的抗震性能分析比较。研究发现,填充墙加固后桥头堡的抗震性能有了明显提升,其位移响应峰值约下降8%~23%,层间位移角响应峰值约下降12%~22%,而且桥头堡结构在设防地震情况下2个方向的层间位移角均满足了规范要求。另外,在罕遇地震工况下,未加固的填充墙开裂会使结构的扭转刚度下降,而填充墙加固可有效提升结构的扭转刚度,降低桥头堡在地震时发生扭转振动的概率。这2种地震荷载激励的分析结果差异约在3%~21%不等,且响应峰值出现的位置也有一些不同,故对桥头堡进行抗震时程分析时建议选取多条地震波输入综合分析。研究成果可为同类型的钢筋混凝土建筑遗产的抗震加固提供借鉴和参考。     

《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。     

基于力矩平衡原理的秦兵马俑重心测量及临界地震加速度计算

随着近年来地震灾害的频发,分析浮放于俑坑中的秦兵马俑在地震波影响下的运动方式是秦俑地震灾害防御研究中的首要环节。本研究利用力矩平衡的原理测量秦兵马俑的重心位置,进而初步计算得到陶俑的临界地震加速度,依据陶俑的形体特征计算出每类陶俑的抗倾倒极限地震加速度,验证了测量结果的可靠性,为制定秦俑的地震设防等级和防震保护工作提供了基础数据。     

故宫灵沼轩的动力特性及抗震性能研究

故宫灵沼轩是我国最早建造的钢铁-砌体组合结构之一,具有重要的历史、艺术和科学价值。为了评估灵沼轩在地震作用下的结构安全状况,建立了灵沼轩结构的三维有限元模型,并对其进行了动力特性和地震时程分析,得出了其固有频率、模态振型、地震位移响应和地震应力响应。结果表明:灵沼轩整体结构布置对称性较高,扭转刚度较大,对抗震较为有利;在8度多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,灵沼轩的金属结构部分及砌体结构部分的顶点位移和层间位移角均符合现行规范要求,砌体结构部分的第三主应力响应均小于材料的抗压强度,不存在压溃风险。在8度多遇地震和设防地震作用下,砌体结构部分的第一主应力响应均小于材料的抗拉强度,结构不会发生拉裂。但在8度罕遇地震作用下,砌体结构的部分位置拉应力超过材料的抗拉强度,这些位置存在开裂危险。最后,综合动力特性和抗震性能分析的结果,提出了灵沼轩的抗震加固建议。     

储煤场联合建筑结构设计实例释疑

一、设计内容简介:1.本工程为开滦(集团)蔚州北阳庄矿井:原煤储煤场联合建筑。工程总长度:103.5m,占地面积7100m2,原煤存储量3万吨,含地上、地下两大部分。抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,地震分组为第一组。2.地上部分:包括支架(一)～(四)、受煤皮带走廊及上仓皮带走廊。其中支架一、三平面轴线尺寸为5m×5m,四层钢筋混凝土框架结构,总高度20.1m。支架二平面轴线尺寸为7m×7m,六层钢筋混凝土框架结构,总高度28.6m。支架四平面轴     

文物防震措施研究初探

台北故宫博物院珍藏中国历代名瓷和玉器其数量和种类居全世界博物馆之冠,目前陈列柜内瓷器及玉器的防震措施仍有改善的空间,因此运用现代科学方法和仪器研究文物防震措施,更突显其重要性和迫切性。本研究使用的方法为传统文物防震措施(使用微晶蜡固定、铁弗龙、橡胶垫和防震塑料垫衬底)、柜内型隔震台减震和电磁铁固定陈列柜功能性测试;运用台湾地震工程研究中心的人工地震台执行上述不同方法之实验。实验结果,传统方法抗震优劣顺序为:微晶蜡>铁弗龙>塑料垫>橡胶垫;柜内型隔震台消能减震功效可达60％;至于电磁铁固定陈列柜防震在加速度超过800gal时,才显现摇摆现象,未装电磁铁的陈列柜,加速度超过300gal时,即有自震现象。然而在瓷器、玉器陈列柜内实务执行防震措施的层面,宜使用微晶蜡固定最为经济有效,柜内型隔震台亦可使用,但需考量柜内可滑动空间是否充裕的实际状况执行。     

汶川地震导致的壁画文物震害研究——以广元市觉苑寺大雄宝殿壁画为例

为保护壁画文物,以四川省广元市剑阁县大雄宝殿为例,对汶川地震作用下殿内壁画的震害进行了研究.根据震后勘查结果,讨论了大雄宝殿壁画的典型震害症状,分析了古建筑侧脚构造对壁画抗震的有利影响.根据大雄宝殿壁画加固工艺作法及古建筑榫卯连接特点,建立了大雄宗殿的震前有限元模型.为研究汶川地震作用下壁画的震害特征,首先对其进行了模态分析,然后将模拟汶川地震波进行调幅,然后作用于大雄宝殿进行地震反应分析.通过采用时程分析法,获得了地震作用下不同时刻壁画整体的内力与变形响应峰值,并获得了典型节点的地震响应曲线.结果表明:大雄宝殿壁画开裂与空鼓的主要原因是面层与墙体粘结不牢导致的受拉破坏;地震作用下壁画保持稳定的振动状态;为提高壁画的抗震性能,壁画木框与外墙板间应加强连接,并在空隙处填塞隔震材料,同时应加强壁画本身保养工作.     

古代石塔地震安全性评价研究——以清净化城塔为例

本文采用反应谱分析法对西黄寺清净化城塔进行了地震安全性分析,找出其薄弱环节,得出对其结构抗震安全性评价有价值的结论。目前的反应谱分析多般基于线弹性应力应变模型,但结构一旦出现开裂,结构的应力应变关系将是非线形性的,若求解开裂结构的位移和应力,反应谱分析不再适用。但反应谱分析结果能够帮助分析人员找出结构的薄弱环节,判断结构在关键部位是否会出现裂缝以及其定性地判定裂缝开展的程度。从这个意义上讲,反应谱分析对结构的抗震分析具有重要的作用。     

宁波保国寺大殿风振性能研究

为了更科学地保护我国传统木构建筑,需要研究我国江南地区传统木构建筑的风振性能,为此,以江南地区最古老、保存最完整的佛教木构建筑——保国寺大殿的主殿为例进行风振性能研究。首先基于三维激光扫描获得的真实可靠的保国寺大殿的几何信息,采用SAP2000有限元软件建立主殿的有限元模型,并进行动力特性分析。再利用MATLAB软件编写脉动风速时程,并将风压作用于有限元模型上分析,得到主殿的风振响应。得到结构模态、位移时程曲线、位移谱曲线、加速度响应,并对时程位移风振系数和规范风振系数进行对比。结构的振动响应主要由前三阶振型控制,在强风荷载作用下,最容易出现的变形就是南北向振动、东西向振动和扭转振动;各个典型节点的最大位移均在侧向位移容许值内;迎风面阑额中心位移最大、屋面上半部次之、屋面下半部及檐柱柱头最小;主殿相连的两个部分的加速度相差较多,屋面和屋身的连接节点应成为日后保国寺大殿的保护重点;时程风振系数变化与规范风振系数的变化规律不同是因为结构横向刚度分布不均匀;时程风振系数是规范风振系数的1.2~1.4倍,这是由于按照规范计算风振系数的过程中只考虑了第一阶振型的影响而忽略其他所有振型的结果;规范风振系数的计算只适用于形状、质量沿高度不变的高耸结构,不适用于类似本研究中的低矮木构传统房屋结构。     

壁画、建筑彩绘文物中几种测定蛋白质方法 的比较和评价

蛋白质常作为胶结材料存在于壁画、建筑彩绘文物中。它的老化变质及其流失会使彩绘颜料产生掉色、脱落,胶结材料的含量与该类文物的病害密切相关。因此,定量测定蛋白质含量对彩绘文物的病害机理和修复保护研究具有重要意义。本研究在总结凯氏定氮法、分光光度法等蛋白质含量测定的一般方法的基础上,重点阐述了彩绘文物颜料层和古建油饰彩画地仗层中蛋白质含量测定的常用方法,如气-质联用法、氨基酸分析法、元素分析法。介绍了这些方法的原理、特点以及应用实例。从分析结果来看,以上方法在彩绘文物颜料层和地仗材料中蛋白质含量测定方面发挥着重要作用。     

辽宁义县奉国寺主殿壁画彩绘胶料的气相色谱质谱联用分析研究

奉国寺又名七佛寺、大佛寺,作为"辽代木构建筑"的重要组成部分,是我国第一批全国重点文物保护单位。奉国寺主殿山墙内壁绘有大幅通顶元代壁画,画面内容为须弥山座佛像。该壁画规模宏大、艺术水准高,是研究元代绘画艺术的珍贵实物资料,具有极高的艺术价值和历史价值。胶料是壁画彩绘层的重要组成部分,对壁画的安全保存起着至关重要的作用,同时胶料种类的鉴别也是壁画保护修复的基础。对奉国寺壁画彩绘的已有研究主要集中于颜料分析,对其胶料种类的研究至今尚未见报道。本研究以奉国寺元代彩绘壁画作为研究对象,采用气相色谱质谱联用技术(GC-MS)法,利用该方法的高分离效率、高灵敏度、低检出限的特性分析了编号为FGS-1、FGS-2和FGS-3的壁画彩绘层样品胶料的氨基酸组成,并结合因子分析法对分析获得的多维数据矩阵进行降维处理,进而实现了奉国寺壁画颜料层胶料种类的鉴别。研究发现,古代常用的三种蛋白类胶料的氨基酸组成特征分别为:动物胶具有特殊的氨基酸——羟脯氨酸,同时含有较多的甘氨酸;牛奶的谷氨酸含量较高,且丙氨酸含量较低;鸡蛋中天冬氨酸含量较高,且脯氨酸含量较低。将文物样品的分析结果与上述特征比较,发现3件文物样品的氨基酸组成接近动物胶特征,即均含有羟脯氨酸(Hyp),且甘氨酸(Gly)含量较高。通过因子分析发现,文物样品的因子得分散点虽落在了动物胶区域,但处于边缘,甚至有脱离动物胶类别的趋势。借助因子载荷矩阵发现,造成这一现象的原因是文物样品中Hyp含量远小于动物胶参考样品。Hyp易因老化而减少,其老化方式之一是脱羟基变为脯氨酸(Pro);Hyp还会在特定酶和氧气的作用下转化为羟谷氨酸,进而脱羟基变为谷氨酸(Glu)。FGS-2中Pro的高含量可能是其Hyp脱羟基老化的结果。而FGS-1和FGS-3中Glu的较高含量可能是发生了 Hyp酶促氧化反应的结果。基于文物样品的氨基酸分析结果,结合相关氨基酸的老化模式,得出了 3件文物样品的胶料种类为动物胶,且发生明显老化,其中FGS-1和FGS-3很可能曾经滋生过某种微生物的结论。研究结果为深入了解奉国寺元代壁画制作工艺提供了重要资料,同时为该类文物保护修复材料的选择提供了依据。