古建筑木结构无损检测内容与研究进展

中国拥有大量的木结构古建筑。合理有效地检测评估木结构的存在状况,是古建筑保护和修缮工作的重要需求。古建筑木结构无损检测是以无损检测和评估古建筑木结构安全性,以现场应用和实际需求为导向的木材材性检测评估技术,检测内容主要包括缺陷无损检测和木材物理力学性能无损检测两个方面。木结构、木构件隐藏缺陷的检测以及评估是古建筑木结构无损检测工作的重点和难点。本文首先介绍古建筑木结构的组成,总结其无损检测内容和目前常见无损检测方法;然后归纳总结古建筑木构件隐藏缺陷无损检测、古建筑木构件分等、腐朽对古建筑木材力学性能影响等应用和研究进展;最后归纳说明古建筑木材力学性能无损检测和自然老化对古建筑木材性质影响的研究状况。以期对从事木结构文物保护技术应用和科研工作的相关人员,有所启发和帮助。     

西安含光门城墙遗址的木构件材种研究

为配合西安唐皇城墙含光门遗址博物馆馆藏古建筑木构件文物修复保护工程的需要,了解其木文化特点,对该批馆藏古建筑木构件木材进行了树种鉴定。通过制作徒手切片显微观察并对照已有标本,鉴定结果为:松科铁杉属铁杉(Tsuga chinensis)的木材、松科云杉属(Piceaspp.)的木材、松科松属(Pinus spp.)硬松类的木材、松科冷杉属(Abies spp.)的木材。该鉴定结果可对含光门城墙遗址的古建筑考证提供参考依据。     

古建筑圆柱形木构件内部缺陷筛查方法研究

为了快速、有效地筛查出古建筑木构件内部的缺陷,并估算其大小（尺寸）,使用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪,在尽可能小的损伤情况下,快速筛查古建筑圆柱形木构件内部缺陷及其大小（尺寸）。并选取北京市古建筑常用木材落叶松（圆盘）进行验证试验。结果表明,利用Fakopp应力波检测仪和微钻阻力仪可以现场筛查古建筑木构件的内部缺陷及其大小（尺寸）。      

宝鸡金台观古建筑木结构树种鉴定

为配合金台观文物维修工程的需要,了解其木文化特点,本文对金台观古建筑木构件木材进行了树种鉴定.制作徒手切片显微观察并对照已有标本,对宝鸡金台观古建筑17个木构件进行树种鉴定.结果为麻栎属槲栎类木材(Quercus Sect.prinus),李属木材(Prunus sp.),杨属木材(Populus spp.),杉木(Cunninghamia lanceolata),臭椿属臭椿(Ailanthus altissima),松属木材(Pinussp.),云杉属木材(Picea spp.),桦木(Betula sp.),冷杉属木材(Abies spp.)9类木材.为金台观古建筑的修缮、更换提供科学依据.     

青海赵家寺古建筑木构件材种研究

为开展青海省海东市乐都区赵家寺古建筑修缮和修复工程的需要,对该批古建筑用木构件进行了树种鉴定。通过制作木材简易切片,进行显微构造观察记载并拍照,和已有标本进行比对,鉴定结果为:杨柳科杨属(Populus sp.)、松科松属(Pinus sp.)硬松类、松科云杉属(Picea sp.)的木材。该鉴定结果对乐都区赵家寺古建筑考证提供参考依据。     

基于敲击声MFSC特征CNN模型的古建筑木材物理力学性能评估

【目的】我国有大量的木结构古建筑，在现场对古建筑木构件正常木材的物理力学性能给予方便的检测评估，是古建筑木结构日常保护、修缮和安全评估的刚性需求。本研究对敲击声信号引入机器学习算法处理，力图将便捷的敲击方式应用于古建筑木材物理力学性能的无损检测。【方法】以北京某皇家古建筑拆修下来的4段落叶松旧木构件为原材料，加工无疵试件，首先探究木试件尺寸、密度对敲击声信号的影响，试验测定木试件的密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度等物理力学性能参数；然后对试验采集的敲击声信号进行梅尔频率谱系数（MFSC）特征提取，以敲击声MFSC特征为输入、试件物理力学性能为输出，构建古建筑木材物理力学性能卷积神经网络（CNN）评估模型。【结果】试件尺寸对敲击声信号没有影响，密度较高试件的敲击声信号的主峰频率较高；失活层对模型性能有较为明显的影响，失活层失活率为0.2时的拟合效果最佳；所建立的模型对古建筑木材物理力学性能的评估效果良好，密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度评估值与真实值之间的决定系数分别达到0.873、0.819、0.746、0.860。【结论】本研究构建的基于敲击声MFSC特征CNN模...     

木基金属功能复合材料研究进展

为弥补木材固有的缺陷,改变木材物理、力学、化学性质和构造特征,对木材功能改性的研究从未间断过,从最初的木材塑合技术、浸渍技术、乙酰化技术、热处理技术、压缩和弯曲技术、漂白和染色技术等,到现在较为先进的微波处理技术,均极大地推动了木材科学的发展。随着对木材基本物化性能研究的逐步深入,新型木基复合材料也应运而生,如木基金属功能复合材料,其赋予木材新的电磁屏蔽、导热和导电等功能。根据木基金属复合材料的功能特性,可将其分为3类:电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材。电磁屏蔽木材主要用于有射线辐射空间的地板、棚板、壁板等,其制备方法主要有化学镀金属和胶合金属两种,化学镀金属是通过化学的方法使木材表面金属化,胶合金属是通过胶黏剂将金属材料与木材相结合,这两种方法均能提高木材的电磁屏蔽效能,可以减少电磁辐射对人体的伤害。金属化木材是将低熔点合金以熔融状态浸透到木材细胞中并冷却固化后形成的复合材料,熔融状态的金属以木材导管为载体,使复合材料的压缩强度、硬度、导热性、导电性、耐磨性、冲击韧性等大幅度提高,可作导热木材用于地热采暖领域。浸透型磁性木材是在一定的压力下使磁流体浸透到木材内,从而制得带有磁性的木材,可用在磁记录、记忆、电磁转换、屏蔽、防护、医疗和生物技术、分离纯化等诸多领域。目前,木基金属功能复合材料的研究主要集中在木材表面化学镀上,此种制备方法金属只能覆盖在木材表面,而不能浸透到木材内部。金属化木材可以使金属浸透到木材中,但现有研究所用的基材没有经过处理,金属的渗透性不高,如何改善基材,最大限度发挥金属化木材的优异性能,进一步推动木基金属功能复合材料的应用范围,将是下一步研究的重点。本文对3种不同功能复合材料（电磁屏蔽木材、金属化木材和浸透型磁性木材）的研究现状进行概述,同时提出木基金属功能复合材料现有研究中的不足,并展望金属化木材在更多领域的应用和发展前景。      

再论中国古建筑的木构选择

立足于中国古建筑的木框架结构的建筑体系,认为中国古人之所以选择木材作为建筑材料有其自身存在的特点和必然性。分析了传统聚落的建筑特点,藉以透视出中国古建筑就地取材的特点,进而分析了中国木构建筑形制在广度、高度上的适应性,以及其所彰显的平面布局的灵活性和复杂性。结合中国人的生命观,从精神与物质双重层面解析了中国木构建筑中所蕴涵的永恒意义。试图通过自然选择、技术进步、空间优势、精神价值、审美需求等方面的阐述,为中国传统建筑最终使用木材作为建筑材料的成因理出一条脉络,旨在比较客观地对待中国古人在人类文明进步史上所做的努力。     

宁波保国寺大殿木构件属种鉴定

为配合宁波保国寺大殿保护和未来修缮的需要,对保国寺大殿古建筑主要木构件木材进行了属种鉴定。采用切片、光学电子显微镜拍照、宏观和微观特征分析等方法,对287个试样进行了属种鉴定。结果表明:保国寺大殿的木构件共有9个属种,分别是杉木属、硬木松属、云杉属、扁柏属、落叶松属、水松属6个属的针叶材和龙脑香属、锥木属、板栗属3个属的阔叶材。     

基于概率密度演化方法的古建筑残损木构件可靠度研究

【目的】建立随时间变化的古建筑残损木构件多因子强度退化模型，验证基于概率密度演化方法对残损木构件进行可靠度分析的适用性，提高古建筑残损木构件可靠度分析的计算精度和效率，为古建筑保护中构件力学性能的量化和评估提供科学依据。【方法】综合考虑长期荷载、腐朽、虫蛀和干缩开裂对木材损伤的影响，借助已有模型和理论，建立木构件多因子损伤时变模型并推导出强度退化模型。以某古建筑木结构的典型柱为例，根据强度退化模型确定影响参数，对残损影响参数进行灵敏度计算及排序，通过设定阈值确定影响构件残损的关键参数，将非关键参数常数化以实现参数的初步降维。通过拉丁超立方法在关键参数的参数域内选点得到1 000组代表点，基于强度退化模型计算残余强度变化率，根据概率密度守恒构建概率密度演化方程，利用差分法求解得到残余强度比与随机参数的联合概率密度函数，在随机参数域内积分求得残余强度比随时间变化的概率密度函数，最后将概率密度函数在安全域内积分得到构件可靠度；同时基于蒙特卡罗法随机抽样产生10 000组参数数据对残损木柱进行可靠度分析，对比分析两种方法计算出木柱服役时间为1～1 000 a时的失效概率。【结果】随服役时间增加...     

出土木质文物中分离真菌的生长特性研究

[目的]为了解馆藏原位保存的出土木质文物上真菌病害特点,以针对性制定综合保护措施,本研究对南越国宫署遗址原位保存出土木质水槽上分离的11株真菌进行木材败坏测试和生物学特性观察.[方法]将分离的真菌分别表面接种木材,观察对木材表面的影响;通过质量损失率测试各真菌对木材的生物降解程度;并通过对真菌在不同培养基上培养,观察其...     

木材中硅石初探

很多木材细胞中含有少量的二氧化硅、草酸钙、碳酸钙等无机晶体,这些无机物质在木材中起到了提高木材本身机械强度、物理强度,克服木材自身缺陷(如:易腐性、易燃性、尺寸不稳定性、各向异性、变异性、不耐候性)等优点,在结构上这些无机物质与其木材本身构成了一种复合材料,即木材—无机质复合材料.随着材料科学的进步和发展,材料复合化已成为当代材料科学发展的前沿.生物矿化采用有生命的活立木为研究对象,将研究对象从“死”细胞变为“活”材料,为木材传统改性向木材生物改性发展找到了一个契入点.所以要实现木材/无机质生物矿化复合材料的人工模拟,大量地开发该新型材料,其关键还是探讨木材中无机硅石的分布、形态、以及含量等相关情况,从而获取生物矿化所形成的木材/无机质结构复合材料的形成机理,以此来指导木材的生物改性或木材/无机复合材的仿生模拟.因此文中主要对生物矿化木材中矿物质的形状、分布及其含量进行了探讨,以便成功地进行木材/无机质复合材料生物矿化的人工模拟.     

木结构在住宅小区景观设计中的应用

我国木结构古建筑的优良传统以及现代木结构技术的发展使得木结构建筑应用在住宅小区景观设计中具有诸多优势,造型丰富和功能多样的木结构建筑和小品适用于各种住宅小区景观设计。笔者从生态节能、经济适用、以人为本、传承文化和设计创新的角度总结了木结构应用于生态小区景观设计的优势,认为住宅小区木结构景观设计的要点是与小区规划设计同步,满足耐久防腐的要求,使用现代木结构新技术。结合应用范例,具体探讨了住宅小区景观木亭、木结构廊道和花架、水景木结构以及木结构小品的应用原则。     

金中都水关遗址木结构无损检测与评估

  目的  金中都水关遗址有约870年的历史，是金中都现存最大的遗址。其中木结构作为遗址的基础和主体，在整个水关结构中起到了重要的作用。探明水关遗址木结构的详细组成，无损检测和评估木构件的缺陷状况，旨在为金中都水关遗址修缮、保护提供依据，为同类型的地下木结构的无损检测和评估提供借鉴。  方法  首先对木结构现场进行勘测、校对，获得擗石桩、基础木桩、衬石枋3类木构件的典型尺寸、位置、数目及相互关联等信息，还原水关木结构模型；其次，根据3类木构件各自特征，以其中的236根木构件为对象，进行现场检测和实验室分析，包括敲击、尺寸测量、含水率测量、微钻阻力检测和树种鉴定等；最后，汇总现场检测和实验室分析所获得的信息，对被测木构件状况给予分等，并归纳木构件腐朽缺陷存在规律。  结果  重构了金中都水关遗址木结构三维模型，发现木结构应当由204根擗石桩、771根基础木桩、92根衬石枋组成；遗址木构件主要缺陷形式为腐朽及腐朽导致的材料缺失，次要形式为裂纹；从单根木构件来讲，地面以上部分腐朽程度相对较轻，而地面以下部分腐朽程度相对严重；遗址木构件树种以落叶松为主，樟子松为辅。  结论  金中都水关遗址木结构整体状况较差，未发现状况良好的A等木构件。在3类木构件中，擗石桩的整体状况相对最好，基础木桩的整体状况相对最差。实践证明，对水关遗址木构件的缺陷状况，综合利用敲击、尺寸测量、含水率测量和微钻阻力检测等进行检测、评估是可行的。      

遗址公园地形地貌要素的设计与营造研究

大遗址保护与利用包括将整个遗址区建成遗址公园;将遗址区与风景区相结合建成旅游景区;将整个遗址区建设成森林公园;将遗址保护与发展现代农业相结合,建成遗址历史文化农业园区4种主要模式。笔者强调遗址公园景观设计要以遗址保护为前提和出发点,在这一前提下,以我国已建或在建的遗址公园,如甘泉宫遗址、武侯墓、黄帝陵为例,说明大尺度地形地貌要素是如何构成园林景观空间格局的;通过圆明园三园、曲江池遗址公园的实例说明中尺度地形地貌要素构成了园林景观的空间分割;例举微地形坡地地形利用、微地形叠石理水、原有地形地貌形态利用、微地形功能利用等方面的例子说明小尺度地形地貌要素构成了园林的景观节点,具体介绍了微地形利用可达到空间分割、实现控制、塑造美学价值、改良小气候的作用。最后笔者罗列出西方古典园林中地形利用与塑造的实例,并借鉴了西方现代园林设计师的作品,对其进行深入分析,从中找出对遗址公园设计有参考价值的设计理念。     

东北把材资源研究与发展

把材属于小径材资源,为锹把、镐把、传统的五金产品等木柄木质配件材料的实木化生 产提供了丰富的原材料。其加工工艺简单,材料成本低,市场广阔,高效利用北方把材,发展高效 林业,推动林区经济,发展东北生态环保型效益经济。     

木粉发电原料及粉碎装备的设计理论研究

分析了目前国内木质生物质资源的现状,结合国内外木质生物质发电技术的特点和应用实际,探讨我国木质生物质废弃物发电木粉原料制备的方法和工艺路线,指明了木质生物质废弃物制备超细木粉的发展趋势。     

木/塑复合材料建筑模板的研制

本文提出的木/塑复合材料建筑模板是利用废旧热塑性塑料与木屑为主要原料,经适当复合工艺生产的木/塑复合材料作面板、加木框架结构而成的一种新型的建筑模板。     

木构件材料力学性能快速检测研究

木材的各项力学性能是反映木材综合利用价值的重要指标,如何快速预测出其各项指标,更好的运用木材,一直是相关工作者努力的方向。以木建筑常用材料——红松和落叶松2种木材为研究对象,运用微钻阻力仪和应力波测试仪分别对其进行力学性能快速检测,并将检测结果与传统力学试验机检测结果进行对比分析。结果表明,这2种方法都适于快捷检测评估木构件材料力学性能,其中对于红松,宜选用应力波速度检测弹性模量和抗弯强度2项性能;对应落叶松来讲,宜选用微钻阻力检测弹性模量、抗弯强度、抗压强度3项性能。