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。     

河姆渡严重降解木构件的室外冷冻脱水

针对河姆渡遗址出土的建筑木构件难以在实验室中进行稳定处理的问题,研究了河姆渡香樟在国内高纬度地区的室外冷冻脱水方法。结果表明,尺寸稳定剂聚乙二醇（PEG）1000防止高含水率木材的冻裂效果较好;采用自然脱水——室外冷冻脱水二步工艺能够使严重降解的河姆渡木构件在一个冬季内基本达到稳定。     

故宫长春宫木构件材质劣化研究

为了探讨故宫长春宫承重木构件的老化及其机理,从长春宫主殿明间(C1)及主殿外南侧立柱(C2)外观开裂、变色严重部位分别取样,在木构件材种鉴定的基础上,分析了木构件的化学组分;并通过X射线衍射分析(XRD)、热重分析(DTG)以及红外光谱分析(IR),测定了木构件的相对结晶度以及组分中化学基团的变化。研究结果表明,受试木构件中的纤维素、木质素以及半纤维素含量均不同程度下降;由于长期暴露在自然环境中,C2木构件降解程度比较严重,其纤维素含量下降较C1木构件更快;DTG分析结果表明,在纤维素快速下降的同时,C2木构件半纤维素含量也发生了明显的降解,进而导致C2中的相对结晶度远远低于C1木构件;红外光谱对木构件化学基团变化分析结果表明,与同种现代材相比,C1、C2木构件在波数分别为1 732,1 635,1 510和1 460 cm~(-1)处吸收峰减弱和消失,这表明受试木构件化学组分的降解非常明显,尤以C2木构件木材化学组分降解更加严重。另外,C2木构件在波数1 510 cm~(-1)处的吸收峰完全消失,而该处应为芳香族的木质素苯环骨架振动特征吸收峰。这一现象表明光降解是C2木构件老化的主要原因之一。     

青海吾屯下寺民居木构件设计研究

中国传统的木构架建筑,将木材这一主要的结构材料充分运用并将其性能发挥的淋漓尽致,在许多方面可以与现代建筑中的钢筋混凝土材料相媲美。所谓＂木构架＂,就是建筑的结构与骨架,一般由柱、梁、檩、枋、椽以及斗拱等构件组成,这些构件按照一定的模数合理排列布置,构成所要营造的建筑的整体支撑框架,从而起到稳固建筑整体与承托屋顶等部分重量的作用。本文以青海省黄南藏族自治州同仁县吾屯下寺当地木构架民居构建过程中用到的木构件为例,与中国传统木构架中的木构件进行对比研究。     

海洋出水南宋古沉船饱水木构件的定形保护

华光礁Ⅰ号南宋古沉船遗址打捞出水饱水木构件的定形保护工作包括木构件的材性分析、盐分分析与可溶盐脱除、聚乙二醇(PEG)2000渗透填充与真空冷冻干燥脱水等内容。材性分析结果表明木构件属于松属木材,绝对含水率和化学成分含量分析结果标明木构件降解严重。盐分分析与可溶盐脱除实验表明,木构件内部含有大量的可溶盐以及难溶和微溶的无机盐,采用去离子水浸渍方式可以脱除渗透入木构件内部的绝大部分可溶盐。与自然干燥引起的试样严重收缩开裂相比,用PEG2000为定形加固剂结合真空冷冻干燥的方式可以对木构件起到良好的定形保护效果。定形保护后的木构件尺寸稳定性大大增强,木质纹理清晰自然,木构件表面的附着物以及附着物中凝嵌的残瓷片和残存的海虫躯壳也清晰可见。     

地震与风作用下应县木塔结构响应及监测

应县木塔是世界建筑文化遗产的重要组成部分,具有极高的历史、文化与科学价值。为了探究在地震与风荷载作用下应县木塔的结构响应,采用梁单元建立的木塔有限元模型具有较高的准确性与可靠性;木塔在地震作用下层间位移角最大可达1/196,一定程度上会对木塔结构产生破坏;木塔在风振作用下会产生较大水平加速度,威胁木塔上的文物;基于木塔的地震与风振响应,提出了关注脆弱构件的残损监测、木塔构件变形监测、木塔振动监测与传递监测等四条建议。旨在为木塔进一步监测与有效保护奠定基础。     

棚木三题

本文通过考古发掘分析秦始皇陵周围陪葬坑中的木质材料,试图还原秦时期对木材的加工没有使用铁锯的事实。通过观察棚木等木质建筑构件,并结合秦简,认为秦时期并没有实行标准化。通过棚木等木质材料之间的构建组合关系,判定先秦禋祀与铜车马陪葬坑没有任何关系。     

应县木塔结构监测与试验分析研究综述

应县木塔历史悠久,结构复杂,其主要结构构件及构造做法基本上保留了原建时期的面貌,是研究我国早期古代建筑技术及大木制度的重要实物遗存,具有独特的艺术价值和极高的科学价值和成就。然而,由于年久失修。再加上民国时期的错误修缮和战争年代的炮弹袭击以及后来多次地震的损伤累积,当前,应县木塔二层明层结构倾斜变形严重,底部三层结构病害缠身,结构亟须修缮加固。近80年来,国内数十家单位参与应县木塔保护和研究工作,取得一些成果,为制定应县木塔保护方案提供了理论依据和基础数据。本文围绕应县木塔结构试验、结构计算及结构监测等几个方面的工作,梳理和归纳了应县木塔结构监测与试验分析的研究现状,并提出现存问题和建议,供相关研究和技术人员参考。     

应县木塔科学价值、倾斜变形与保护路径探析

应县木塔是世界上现存最古、最高的一座可登临的木构楼阁式建筑,也是现存唯一的一座真正具有多层使用空间的古代木构佛塔。应县木塔柱具有的自复位及刚柔分层为主的结构特点与科学价值,是应县木塔保护的科学基础与逻辑起点。应县木塔目前最为主要的病害是二、三层,尤其是二层局部倾斜严重。通过中国文化遗产研究院2008年以来对应县木塔的持续监测,尤其是2015年以来的整体变形监测,并追溯其早期影像资料与文字记载,明确了应县木塔倾斜严重部位的变形特点及速率。监测显示二层各柱整体呈现自西南向东北倾斜在持续渐进发展,各柱倾斜增量大体上均自西南向东北逐渐减小,北侧和东北侧部分柱子外倾。近三十年在国家文物局密切关注下木塔相关监测、研究与加固措施一直在持续开展。多年来,各界专家学者围绕木塔修缮提出不同类型的保护方案。学术争鸣谋定后动,应县木塔应秉持价值保护与最小干预理念,以"减缓或遏止倾斜发展"为目标,积极采取切实有效措施"维持现状",研究编制完备妥善的"全面修缮"方案"备而不用"。相应地,提出了应县木塔整体的保护项目线路图。     

南京独龙阜东出土南朝石塔构件的初步研究

南京独龙阜东出土的南朝石塔构件是目前为止发现的唯一的南朝石塔构件,构件上雕刻的仿木结构高浮雕图案生动反映了南朝时期方形木塔的结构特点,对研究南北朝时期中国及约同一时期韩国、日本境内的木塔形态、结构和文化源流关系都有重要价值。     

“华光礁Ⅰ号”南宋沉船船体构件的用材分析

对"华光礁Ⅰ号"出水的南宋沉船船体构件第1～6层板、龙骨、立柱等31个样本进行了树种的鉴定。结果表明:"华光礁Ⅰ号"船体木材树种有松科、柏科、樟科、杉科、大戟科等,松科居多;木材主要来自华中、华南地区,这些地区是中国历史上重要的造船用材产地。同时分析了该船不同构件所用木材的特点及来源,并对造船用材与树种进行了比较。"华光礁Ⅰ号"沉船构件用材表明,古代匠人非常熟悉各种木材的性质,并能根据材料的特性使用在船只的不同部位。     

故宫武英殿建筑群木构件树种及其配置研究

我们从武英殿建筑群的武英门、武英殿、敬思殿、武英门东西值房、东配殿及北值房、西配殿及北值房、恒寿斋、井亭11座建筑的20余种木构件上,共采集1145个样本进行树种鉴定。结果表明,武英殿建筑群共使用了15个种或属的木材,其中有落叶松、软木松、硬木松、冷杉、云杉、黄杉、柏木、杉木、圆柏、金钱松等10种针叶材,桢楠、椴树、润楠、喃喃果、印茄等5种阔叶材。其中,杉木、桢楠和润楠是我国南方树种,喃喃果和印茄是东南亚进口材。武英殿主要承重木构件选用主要为北方树种中密度和力学强度较高的落叶松、黄杉和云杉,其他木构件则主要使用的是密度低、重量轻的软木松;敬思殿主要承重木构件使用的是云杉,其他木构件也以软木松为主,但使用的木材比较杂,角梁和爬梁全部使用了东南亚进口阔叶材;敬思殿在选材方面与武英殿的差异,可能是在光绪三十年重建时选材标准不如武英殿严格所致。武英门的木材,硬木松占了绝大多数,使用的都是强度较大的木材。所有配殿和值房的主要承重构件中,柱使用最多的是硬木松,其次是落叶松、软木松;月梁、三架梁和四架梁、瓜柱、四架梁随梁、抱头梁及其随梁木构件使用的是杉木,配殿、值房等建筑的梁没有使用强度高的木材。是以南方树种为主,其中某些主要构件还使用了珍贵的南方阔叶树种如桢楠、润楠等。这种情况表明,恒寿斋和井亭是武英殿几次大火后的仅存建筑,因而保留了明代建造时选材的历史信息。木材的使用差异具有一定的时代意义。从润楠在恒寿斋的柱和梁上,椴树、桢楠和润楠在斗棋上使用,以及根据构件的承重和位置不同进行树种配置,既考虑了对主要建筑结构材的强度要求,也考虑了尽可能减小其他木构件对主要构件的负荷,这种按照木材物理力学的性质和木材承重强度等因素进行选材的建筑原则,相当清楚地表明当时吉建筑在科学选材方面已达到很高的水平。在故宫维修工程中通过对各种木构件树种配置的研究,进行科学定性分析,将深层次地探索古建筑留给我们的历史痕迹和信息,揭示其科学性,为制定维修保护方案提供科学依据,并为故宫古建筑保护研究提供新的方法,丰富故宫历史档案资料。     

晋东南古建筑木结构用材树种鉴定研究

<正>木材树种鉴定是古建筑木结构维修与保护的基础性工作。通过对用材树种的鉴定,一方面能了解木材的材性,为木构件的保护维修与更换提供重要依据;另一方面有助于深入分析与研究古建筑木材     

防腐剂MV和ML对木构件力学性能影响的研究

微生物是导致有机质地文物腐朽的主要因素之一。目前木质文物防腐主要采用化学防腐剂处理来抑制和杀灭微生物。但考虑到木构件文物本身的特殊性,所选的防腐剂对木构件文物的外观和力学性能不能造成影响,所以对于木质文物来说,防腐剂的选择是保护文物的关键之一。木材抗弯弹性模     

超声CT方法检测古建筑木构件缺陷研究

为实现建筑木构件裂缝及孔洞的检测,采用自主研发的整套超声CT检测系统,包括非金属超声检测仪、微弱信号放大系统、探头直径转换系统、多探头固定系统和超声CT分析软件。检测中采用干耦合技术,不使用任何耦合剂,避免了耦合剂对木质文物的污染。通过实验室标准试块检测得到了与试块实况吻合的检测结果,并对陕西西岳庙古建筑木构件进行了实地检测,取得了良好的检测效果。     

山西应县佛宫寺木塔内发现辽代珍贵文物

山西应县佛宫寺释迦塔(木塔),建于契丹清宁二年(1056年),规模宏伟,是我国古代建筑中的瑰宝。1961年3月4日经国务院公布为全国重点文物保护单位。木塔建立九百余年来,由于地震、风雨剥蚀及战争等自然与人为灾害的影响,致部分承重构件压损劈裂,易损构件残缺腐朽,阶基局部塌     

基于古建木构文物修缮的木材抗弯性能实验研究

受自然作用、人为因素及材性退化的影响,已有数百年甚至千年历史的古建筑木结构构件及斗栱节点存在不同程度的损伤,需进行合理修缮加固。而在木结构修缮选材中,抗弯弹性模量是需要考虑的一项重要指标。为了找到更合适的古建筑修缮加固用材,本研究选用五种木材进行横纹径向、弦向和斜向抗弯测试,采用力学试验机以及自制的力传感器通过电阻应变采集仪分别记录了五种木材所受力和位移的关系,然后按荷载与位移的关系分别计算出各自的抗弯弹性模量。通过对五种木材抗弯弹性模量的测量与分析,比较了相同含水率的木材抗弯弹性模量随密度的变化情况。试验表明:同种木材不同受弯方向抗弯弹性模量差异较大;与其他木材相比,落叶松不同受弯方向的平均抗弯弹性模量高于其他木材;木材的抗弯弹性模量有随密度增加而增加的趋势。此试验结果可为今后古建木结构的维修与加固以及构件替换提供参考。     

建水指林寺大殿木构件材种鉴定及配置研究

木材树种的鉴定是古木结构建筑维修和保护的基础性工作。为配合建水县指林寺大殿修缮保护的需要,为修缮树种选用提供依据,了解木文化的特点。本研究对建水指林寺大殿古建筑主要木构件进行了树种鉴定及对材种配置调查分析。采用切片、显微镜拍照、宏观和微观特征分析等方法,对700个试样进行了树种鉴定。结果表明建水指林寺大殿的木构件共有4个树种,分别是硬木松(Pinus sp.)、白青冈(Cyclobalanopsis sp.)、格木(Erythrophleum sp.)和荷木(Schima sp.)。通过材种配置分析可得指林寺大殿木构件在选材方面达到很高水平,不仅反应了建造年代,而且体现修缮的特性。     

浙江省平湖庄桥坟遗址出土石犁的保护修复

浙江平湖庄桥坟遗址出土的石犁是史前考古的新发现,属于痕迹文物。出土时木构件痕迹饱水,为暗褐色、开裂严重、整体呈腐蚀状,非常脆弱。针对器物的保存状况,因地制宜地制定一系列保护方法:木构件痕迹的脱水保护、底托的加固制作、木构件粘贴复原等,使文物得以长期保存。     

无地仗层彩绘保护技术研究

为克服古建筑木构件上无地仗层彩绘保护的两个技术难点;彩绘加固,以防颜料脱落;防止彩绘表面易发黑,影响彩绘的色泽。本工作以常熟彩衣堂彩绘保护实例,采用先封堵木材中的纤维孔隙,再用改进的B-72配方(在配方中,加入了紫外线吸收剂,木材中油溶性成分固定剂PM-1,抗静电剂,防污剂SL等)进行化学加固处理,较好地克服了上述技术难点,为古建筑木构件上无地仗层彩绘的保护探索出了一条新途径。