故宫养心殿墙体木柱缺陷状况无损检测研究

【目的】古建筑墙体木柱部分或全部被墙体包裹,木柱与墙体接触部分易腐朽,检测操作空间差。通过对故宫养心殿墙体木柱缺陷状况的无损检测研究,探索墙体木柱缺陷状况无损检测评估方法,揭示墙体木柱腐朽存在的规律,为养心殿木柱修缮工作提供依据,也为其他木结构古建筑墙体木柱的无损检测和缺陷评估提供借鉴。【方法】以养心殿正殿、梅坞、东配殿、西配殿4座建筑中的68根墙体木柱为研究对象,首先利用木柱的外露面、透风口或拆口,进行现场检测,内容包括外部缺陷检测、敲击检测、内部缺陷检测、含水率检测和树种取样;然后对现场检测获得的木柱尺寸、缺陷类型和尺寸、微钻阻力曲线等数据资料进行汇总分析,评估每根被测木柱的缺陷情况,总结墙体木柱腐朽分布规律。【结果】养心殿墙体木柱整体保存状况较好;养心殿墙体木柱外部和内部缺陷的形式是不同的,外部缺陷的主要形式为外部腐朽和材料缺失,内部缺陷的主要形式为内部腐朽和空洞,而这两种缺陷的次要形式均为裂纹;对单根木柱而言,在横向截面上腐朽主要发生在木柱与墙体接触的区域,在纵向上腐朽主要发生在木柱底部,自下而上腐朽程度逐渐减轻;对全体木柱而言,双面外露木柱发生腐朽的概率较低,单面外露木柱发生腐朽的概率较高,完全被墙体包裹的木柱最容易发生腐朽。【结论】本研究所采用的方法用于墙体木柱缺陷状况无损检测评估是可行的,墙体木柱的位置、被包裹程度和树种对其缺陷状况均有影响。

古建筑墙体木柱缺陷对其安全性影响数值模拟研究

【目的】墙体木柱作为木结构古建筑最重要的承重构件之一,容易出现裂纹、腐朽等缺陷,而各类缺陷会影响墙体木柱顺纹压应力的分布,导致其承载力降低,进而影响其安全性,直接威胁整个建筑的稳定性。因此,研究不同类型的缺陷对古建筑墙体木柱安全性影响是很有必要的。【方法】首先建立了墙体木柱裂纹缺陷、腐朽缺陷以及复合缺陷几何模型,并定义了墙体木柱的受压安全性系数k_(c),然后使用Abaqus有限元软件分别模拟分析了裂纹缺陷模型、单侧腐朽缺陷模型、环形腐朽缺陷模型和复合缺陷模型最大顺纹压应力的大小和位置,探究了不同尺寸的缺陷对墙体木柱安全性的影响,并进行了实例验证。【结果】单侧腐朽缺陷以及复合缺陷会使墙体木柱在径向上出现较大偏移,对木柱的稳定性产生较大影响,而裂纹缺陷和环形腐朽缺陷在径向、顺纹方向和切向上偏移较小;裂纹缺陷、单侧腐朽缺陷、环形腐朽缺陷和复合缺陷都对墙体木柱最大顺纹压应力和安全性有较大影响,最大顺纹压应力总是出现在有效截面面积最小处,且均随各缺陷程度的增大呈指数增加,而安全性系数呈指数下降,同时复合缺陷对墙体木柱安全性的影响要大于单一缺陷对墙体木柱的安全性影响。半露明柱与暗柱在腐朽深度相同时,安全性相差不大,在腐朽面积相同时,半露明柱的安全性要远低于暗柱。【结论】裂纹缺陷和腐朽缺陷会降低墙体木柱的安全性,而有限元数值模拟能够计算出墙体木柱的顺纹压应力最大值,进而量化墙体木柱的安全性,其结果可以为墙体木柱的修缮提供依据。

木柱梁-土坯组合墙体非线性数值计算分析

对3种不同厚度的素土坯墙体和3种不同厚度的木柱梁-土坯组合墙体进行了有限元弹塑性计算。通过计算分析了素土坯墙体和组合墙体抗侧承载力、裂缝形态、延性。在此基础上,提出了墙体的抗侧承载力的简化计算公式,为木柱梁-土坯组合墙体设计提供了依据。同时,对素土坯墙体和木柱梁-土坯组合墙体在不同烈度地震作用下(众遇烈度、基本烈度和罕遇烈度)的效应进行了评估。研究表明,传统的素土坯墙体通过木柱梁形成组合墙体,可以满足9度地区罕遇地震烈度下裂而不倒的设防准则,研究结果可作为新疆传统生土民居的改造及抗震加固的依据。

新疆南疆地区传统土坯房屋震害及抗震技术措施

通过对近几年来历次大地震中新疆村镇土坯房屋的震害总结,归结了此类结构在地震中易于受损的原因:构件强度不足、节点连接弱、结构体系稳定差等,从中提出适合于当地经济发展的加固方案,也即:木柱梁-土坯组合墙结构体系,其目的是在不增加或少增加造价的前提下,以简便易行的手段提高新疆土坯房屋结构的抗震能力。