砖石古建筑抗震加固方法探讨

地震是砖石古建筑主要破坏原因之一,如何选择合适的抗震加固方法是减少砖石古建筑在地震中破坏的主要措施。本文首先在总结了地震中砖石古建筑的震害特点和现有的加固方法的前提下,对几个已经加固的砖石古建筑的加固方法进行了分析研究,并针对砖石古建筑的抗震加固方法提出了几点建议。本文的研究成果将对砖石古建筑的抗震加固提供一定的参考作用。     

明清古建筑木结构典型抗震构造问题研究

为保护古建筑,采用分类统计方法,研究了我国明清古建筑木结构的典型抗震构造问题。基于大量工程现场勘查结果,对古建筑木结构的典型抗震构造问题进行了归纳汇总,分析了原因,提出了加固建议;基于典型算例,对古建筑木结构加固方法进行了深入论证。结果表明:我国古建筑木结构的柱子、斗棋、榫卯节点、梁架、屋顶等各部位都容易产生开裂、糟朽、变形、拔榫等抗震构造问题并影响结构的抗震性能,而这些问题的产生原因主要与木结构的构造特征、木材材料性质及施工保养等因素有关;对这些抗震构造问题及时采取合理有效的加固措施,可减轻或避免结构产生的震害。     

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.     

基于概率法的木构古建筑地震破坏综合评价方法

为了研究木构古建筑地震破坏状态评估的准确性,应用概率的方法,以结构损伤指数、最大层间位移角作为评价因子,建立了地震破坏综合评价模型,提出了基于概率法的木构古建筑地震破坏综合评价方法。该方法在综合现状分析与实验数据,在一定烈度下计算各种破坏状态等级中每一种破坏状态出现的概率,古建筑地震破坏状态应为概率最大的地震破坏状态,从而比较准确地判别木构古建筑地震破坏程度。并对经受过汶川地震的两种结构形式的古建筑进行了验证,从而验证了该方法的合理性和有效性。这一方法将提高木构古建筑震害预测的准确性,为古建筑抗震加固提供有效的理论支持。     

地震后砖石古建筑损坏状态评价方法研究

历次地震表明,大量的砖石古建筑在地震中遭受到了严重的破坏,对破损的古建筑进行合理的评价对古建筑的加固方案的选择起到了重要的作用;现阶段对震后古建筑的破损状态评价方法往往采取了单一指标的判定,为了提高震后砖石古建筑损坏状态评价的准确性,应用集对分析理论与方法。以地表变形的倾斜变形、水平变形与结构的最大层间位移角为评价因子,建立了损坏评价的集对分析模型,提出了基于集对分析理论的震后砖石古建筑损坏评价方法。该方法将各待评定的样本值与分级标准形成对子．逐个比较其共有特性、相反特性及差异特性,从不同侧面刻画2个集合的联系与关系,从而较为准确的评价震后古建筑的破坏状态。并对经历地震破坏的古建筑进行分析,验证该方法的合理性与科学性。     

单檐歇山式木构古建抵抗极端烈度地震试验调查研究

为更好地保护我国古建筑,基于《单檐歇山式古建筑抗震性能振动台试验》的相关成果,研究了强震作用下我国明清官式木构古建的抗震性能,制作了与该论文相同的试验模型,进行了振动台试验。通过对模型输入烈度逐渐增强的1940年El-centro波,并考虑地震波为水平双向作用,分析了强震作用下不同构造的试验现象,开展了详细的震后调查,获得了不同构造在强震作用下的抗震性能和震害机制。结果表明:强震作用下,我国明清官式木构古建的振动形式表现为柱架、斗拱、梁架及屋顶的近似同步往复摇摆;主要震害包括柱底偏移、榫卯节点开裂、拔榫、斗拱偏移及错位、额枋-垫板分离、墙体倒塌等,但承重木构架受损不严重,结构未产生倒塌。其良好抗震性能的原因与古建筑的构造特征密切相关。     

故宫古建筑结构可靠性问题研究

为保护故宫古建筑,采用归类汇总与理论分析相结合的方法,研究了故宫古建筑木结构的典型残损问题。基于大量现场勘查及理论分析结果,对故宫古建筑存在的典型可靠性问题进行了分类汇总,分析了产生这些问题的原因,提出了可行性加固建议。通过典型算例,对古建筑木结构加固方法进行了深入论证。结果表明:故宫古建筑木结构的柱子、斗栱、榫卯节点、梁架、屋顶、墙体等各部位都容易产生开裂、糟朽、变形、拔榫等可靠性问题并影响结构整体的稳定性能,而这些问题的产生原因主要与木结构的构造特征、木材材料性质及施工保养等因素有关;针对不同的可靠性问题,采取合理有效的加固方法,可提高古建筑结构整体的稳定性能。     

地震前后古代建筑的检查方法和加固维修措施

地震是经常发生的自然现象。为了避免或减少地震对于各类古代建筑的破坏,就有必要了解地震时这些建筑物遭受破坏的原因,掌握地震前后检查古建筑的方法和进行加固维修的简易措施。一、地震对古建筑的破坏地震时,从震源产生的振动,以地震波的形式向各个方向传播出去。这种地震波引起大地震动,其中造成地面上下跳动的地震     

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。     

故宫太和殿木构件现状分析及加固方法研究

为加强对古建筑的维修保护,故宫博物院对太和殿进行了勘查,发现如下木构件问题:西山挑檐檩跨中挠度过大;三次间正身顺梁及山面扶柁木榫头位置下沉10cm;明间藻井下垂13cm,井口爬梁已经开裂.通过运用结构力学相关方法,对这些构件的结构现状进行理论分析,研究了问题产生的原因,讨论了相应的加固方案,解决了这些问题.结果表明:西山挑檐檩虽然挠度较大,但强度满足要求,不需要加固;山面扶柁木榫头下沉的原因是局部受弯强度不足,但已通过支顶解决该问题;正身顺梁榫头下沉的可能原因是材料老化,局部受拉、弯、剪强度不足,通过采用钢木组合结构进行了加固;藻井下沉的原因是木材老化,井口爬梁抗弯及抗压承载力不足,通过采用扁钢箍加固的方法进行了加固.研究结果可为古建筑保护及修缮提供参考.     

抗菌剂壳寡糖、儿茶素和纳米氧化锌对冻干前处理古木微生物作用的研究

浙江余姚河姆渡出土干栏式建筑木构件,在采用聚乙二醇（PEG）置换填充后存在着微生物侵害问题,为避免采用合成抗菌防霉防腐剂带来的环境污染问题,采用壳寡糖、儿茶素和纳米氧化锌对古木构件进行抗菌试验。采用经典方法对侵蚀微生物进行分离、鉴定,并对壳寡糖、儿茶素和纳米氧化锌的有效抑菌浓度进行研究。侵蚀软性材的细菌主要有铜绿假单孢菌、摩根摩根氏菌和气味黄杆菌,霉菌主要有木素木霉、土曲霉、灰绿曲霉、产黄青霉和无孢目丝核菌;侵蚀硬质材的细菌主要有鲁氏不动杆菌,霉菌主要有康宁木霉、烂木瓶孢霉、产黄青霉、展青霉、考氏头孢霉、细交链孢霉和无孢目丝核菌等。壳寡糖、儿茶素与纳米氧化锌的有效抑菌浓度分别为2．5％、10．0％和5．0％。10％儿茶素对4种主要细菌的抑菌能力大于2．5％壳寡糖和5．0％纳米氧化锌;2．5％壳寡糖对8种丝状真菌的抑菌能力大于10％儿茶素和5．0％纳米氧化锌。鉴于壳寡糖、儿茶素、纳米氧化锌对古木材微生物的选择性作用,考虑到危害河姆渡木材的微生物主要是霉菌,因此将2．5％壳寡糖作为首选的环保型生物抗菌剂。     

古建筑木构件的防火处理与性能研究

古建筑具有重要的文化价值和经济价值,是重要的不可再生文化遗产。中国的古建筑以木为主要结构,而木结构的耐火等级低,这就造成了中国古建筑面临了一个极大的隐患——火灾,因此对古建筑木构件的防火处理与性能的研究迫在眉睫。为此,试验选取3种不同的木材和5种不同的阻燃剂作为研究对象,首先对涂覆不同阻燃剂的木材进行表观特征测量,然后分别采用热重分析法和扫描电子显微镜测试技术进行表征测试,最后分析阻燃木材的各种力学性能测试。研究结果表明:喷涂阻燃剂的木材其性能效果均优于未喷涂的木材。特别针对未涂油漆的原木构件,可以采用有机磷杂环阻燃剂或磷—氮类阻燃剂;普通油漆的木构件则适用于磷—氮类阻燃剂,而处理桐油木构件应用磷—氮类阻燃剂或阻燃油。     

不同方法加固古建筑榫卯构架抗震试验

为保护古建筑,采用试验方法,研究了不同方法加固榫卯节点后木构架的抗震性能。基于故宫太和殿某开间梁柱节点的具体尺寸,制作了1:8比例的4梁4柱木结构空间框架模型,其中梁和柱考虑为燕尾榫形式连接。采用人工加载方式,进行了低周反复加载试验,研究了马口铁、CFRP布和钢构件加固榫卯节点后对木构架抗震性能的影响。基于试验结果,获得了加固前后构架的力-侧移滞回曲线和骨架曲线,分析了构架耗能能力、刚度退化规律及变形能力,对不同方法加固木构架的抗震效果进行了对比,对其工程应用提出了建议。     

“小白礁Ⅰ号”沉船部分木质文物微生物病害观察与损伤评估

为掌握宁波"小白礁Ⅰ号"古沉船船体结构的状况,以及为该沉船的后续保护提供科学依据,本研究利用光学显微镜和电子显微镜技术,在显微和亚显微水平上观察了该沉船部分木质文物的组织和细胞结构。观察分析发现,对该沉船木质文物有较大影响的微生物主要是侵蚀细菌(Erosion bacteria,EB)和钻管细菌(Tunneling bacteria,TB);借助文献提供的标准,评估了该沉船不同部位木质文物的结构现状及不同备检样品中的细菌的侵蚀程度。评价结果表明沉船木质文物的侵蚀情况从轻度到完全损坏程度不同。本研究也分析了导致木质文物损伤程度差异的原因,并根据分析结果就该沉船木质文物保护涉及的生物学问题提出了建议。     

古代织物的斜面平台清洗与装匣保护

对较常用的古代丝织物托网清洗方法进行了改进,采用斜面平台法对织物进行清洗。在清洗过程中采用低浓度表面活性剂,并在有隔膜及吸水纸保护状态下对织物进行熨烫。利用复合三合板作为底衬,聚脂薄膜覆面,然后将织物装入带玻璃盖的木匣中保存。这样,既有效地保护了织物,同时又利于展览与收藏。该方法使用简单,效果良好,是古代织物保护的有效方法之一。     

慈利白公城遗址出土木材种属的鉴定研究

慈利白公城遗址历史悠久,具有重要的考古价值。该遗址出土了大量木质井壁及少量其他木质文物,为了解这些木材的特点,以及为木材保护提供相关的参考,通过徒手切片,并利用光学显微镜对该遗址出土的10件木质样品进行鉴定。结果表明其中1件为无患子(Sapindus. mukorossi Gaertn.),1件为冷杉(Abies fabri(Mast.)Craib),2件为湖南杨桐(Adinandra. acutifolia Hand.-Mazz.),2件为香椿(Toona sinensis A. Juss.),4件为润楠(Machilus pingii Cheng ex Yang)。通过实验结果,初步推测井壁的制作在当时是比较重要的工作,此时已经在选择性地使用木质井壁原料。从树种适宜生长的环境上看,同时期该遗址附近可能是以阔叶材为主的针阔叶混交林,气候温暖湿润。     

New data on relevant ancient Egyptian wooden artifacts: Identification of wooden species and study of the state of conservation with multidisciplinary analyses

Wood species identification and characterization of its weathering processes are crucial steps in the scientific approach of conservation of wooden cultural heritage. Many precious wooden objects of ancient Egypt are largely present in museums, nevertheless relatively little information is available concerning the nature of timber used and on their status of conservation. To address this gap, the wooden species of three relevant archaeological wood objects (statue, box, and coffin) arising from different Egyptian archaeological sites dated from the Old Kingdom (2,686–2,181 BC) to New Kingdom (1,550–1,069 BC) were deeply studied. Five hardwood and softwood species were identified belonging to Tamarix mannifera, T. gennessarensis, Ficus sycomorus, Vachellia nilotica, and Cedrus sp. Such data confirmed the recurrence of Vachellia and Tamarix among the most common timbers found in ancient Egypt. Scanning electron microscope, Fourier transform spectroscopy, and synchrotron x-ray radiation diffraction were conducted to evaluate the archaeological wood deterioration. The formation of microcracks, biological degradation patterns (fungal colonization), or chemical characterization (accumulation of salts on and in-between wooden cells) were detected. SEM micrographs showed the presence of fungal hyphae and conidial spores on the wooden cells. Significant changes in the chemical wood composition and decrease in the crystallinity index were detected.     

甘肃出土糟朽木器材质鉴定及特征分析

甘肃木器是反映河西走廊古丝绸之路文化、历史和社会重要的珍贵遗产。武威、高台作为甘肃木器重要的发现地,出土器物不仅类型、风格迥异,而且器物材质形态、结构特征明显,属于典型的糟朽木器类型。研究工作从木材学的角度出发,应用生物切片技术,对出土器物材质树种、特征及特性进行了科学鉴定和剖析。鉴定结果表明,树种类型有:①云杉;②冷杉;③圆柏;④落叶松;⑤胡杨;⑥榆树;⑦香椿;同时采用扫描电镜、X射线衍射分析技术对糟朽木质纤维显微形态、结构进行了观察和分析,分析结果表明:出土糟朽木器木质结构已发生降解、腐变,其材质形态特征及特性会随着后期保存环境及其因素的影响、腐蚀而频繁变化或骤变。最后,分析工作对糟朽木器纤维素结晶度、降解度等相关物理参数进行了实验测定。测定结果表明:出土实物纤维素结晶度约为58%,而纤维降解度达到40%以上。综合以上鉴定结果和实验数据,得出以下结论:①甘肃木器制作材质涉及的树种种类较多,基本以云杉材为主,而青海云杉在祁连山林区分布广泛,为其制作用材提供了丰富的天然材料;②材质糟朽及纤维严重降解是甘肃木器重要的材质特征,表现为纤维(纤维素、半纤维素)含量降低呈现木素含量升高,而木素含量的相对增大,则是导致材质颜色变深的重要原因;③受糟朽器物自身含水率的变化、影响,其材质特征具有脆弱性和不稳定性,而且改变、变化过程通常具有滞后性,导致结果往往是致命的;④纤维素结晶度和纤维降解度是衡量和评估糟朽木器材质健康状况重要的物理参数,二者之间存在关联关系。本研究结果可为糟朽木器形态与结构研究提供科学依据和技术支撑。