【摘要】：木結(jié)構(gòu)建筑是中國古代建筑的主體。由于木材的生物質(zhì)特性和長期暴露于自然環(huán)境中的現(xiàn)狀,使得古建筑中的木構(gòu)件在使用過程中,會面臨材質(zhì)性能降低和內(nèi)部殘損等風(fēng)險。這些風(fēng)險不僅會對古建筑的整體結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成隱患,而且還會使大量攜帶有原真歷史信息的標(biāo)本性構(gòu)件快速消逝。因此,通過適宜合理的檢測勘查技術(shù)手段,盡可能真實(shí)準(zhǔn)確地獲取古建筑木構(gòu)件的材質(zhì)性能信息和殘損信息,對評判其安全健康狀況、實(shí)施預(yù)防性保護(hù)、進(jìn)行科學(xué)合理修繕、構(gòu)建保護(hù)信息數(shù)據(jù)平臺等,都至關(guān)重要且十分迫切。在分析論述以上現(xiàn)狀及目前國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,以古建筑中拆卸下的舊木構(gòu)件為主要研究對象,通過試驗(yàn)的方法,著重開展基于無損檢測技術(shù)的,針對木構(gòu)件材質(zhì)性能與內(nèi)部殘損的,適宜性的檢測技術(shù)流程和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法研究。首先,從宏觀—中觀—微觀三個層面,即對木結(jié)構(gòu)古建筑發(fā)展歷程的研究(宏觀層面)、對結(jié)構(gòu)用木材特性的研究(中觀層面)和對古建筑木構(gòu)件殘損類型及成因的研究(微觀層面),分別探討了中國木結(jié)構(gòu)古建筑及其組成構(gòu)件的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識。研究內(nèi)容主要包括中國木結(jié)構(gòu)古建筑的發(fā)展歷程、組成部分,木構(gòu)件受力特點(diǎn)及材料要求,結(jié)構(gòu)用木材的特性及中國木結(jié)構(gòu)古建筑常用的木材樹種勘查,影響木構(gòu)件耐久性的若干因素,以及木構(gòu)件常見的殘損缺陷形態(tài)等。從而對研究的對象進(jìn)行了深入的剖析。進(jìn)而,列舉介紹了幾種主要應(yīng)用于木材的無損檢測技術(shù)的工作原理及其主要設(shè)備類型,并通過設(shè)備優(yōu)選試驗(yàn),結(jié)合木材特性及現(xiàn)場檢測要求,確定了以應(yīng)力波檢測技術(shù)和微鉆阻力檢測技術(shù)相結(jié)合的主要研究手段。本文的主體試驗(yàn)通過兩部分試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì),分別研究了對古建筑木構(gòu)件的材質(zhì)性能和內(nèi)部殘損的檢測技術(shù)方法:1)通過對清材試件分別進(jìn)行無損檢測和傳統(tǒng)力學(xué)試驗(yàn)的方法,建立了無損檢測數(shù)據(jù)對木材主要材質(zhì)性能(木材密度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強(qiáng)度)之間的關(guān)聯(lián)特征關(guān)系模型,并嘗試運(yùn)用不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法(線性回歸模型、信息擴(kuò)散模型)進(jìn)行預(yù)測,以考察其預(yù)測的可行性和精度。在此基礎(chǔ)上,研究了不同條件(木材年代、木材含水率、鉆針?biāo)俾?對無損檢測數(shù)據(jù)的影響規(guī)律,分別建立換算關(guān)系,以應(yīng)對不同條件下的現(xiàn)場檢測需求。2)通過逆向模擬試驗(yàn)的方法,在舊木構(gòu)件的截面中心位置分別人工挖鑿不同面積比例的截面貫穿型孔洞和篩狀孔洞,以模擬現(xiàn)實(shí)中空洞和腐朽的殘損形態(tài),對其進(jìn)行應(yīng)力波檢測,考察應(yīng)力波二維圖像對其分別的識別精度,并對比真實(shí)挖鑿面積和應(yīng)力波檢測面積,建立了二者的函數(shù)關(guān)系。進(jìn)而,基于對應(yīng)力波不同傳播路徑波速衰減規(guī)律的分析,嘗試運(yùn)用馬氏(Mahalanobis)距離判別模型,對截面孔洞的面積比例進(jìn)行判別。基于微鉆阻力交叉進(jìn)針的方法,通過對阻力曲線衰減段的分析計(jì)算,對應(yīng)力波檢測出的內(nèi)部孔洞面積進(jìn)行精確化修正。最后,基于試驗(yàn)的研究成果,并結(jié)合現(xiàn)場檢測工作的實(shí)際情況,建立了木結(jié)構(gòu)古建筑現(xiàn)場檢測技術(shù)流程,包括檢測范圍和內(nèi)容、抽樣方法、檢測手段的確定,以及具體的現(xiàn)場操作流程,并以天壇長廊的檢測工作為例詳細(xì)介紹之。針對保護(hù)工作中數(shù)據(jù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,開發(fā)架構(gòu)了一套古建筑保護(hù)數(shù)字化信息平臺系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了古建筑信息數(shù)據(jù)(包括檢測數(shù)據(jù))的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用;針對現(xiàn)場檢測中遇見的操作難題,研發(fā)了一種專門用于微鉆阻力儀現(xiàn)場檢測的支架裝置,嘗試解決了測量誤差較大、人力持舉疲勞和無法有效固定的問題。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU366.2;TU317
，

本文編號：2346441