基于红外热成像的古建筑墙内暗柱材料缺失检测

【目的】墙内暗柱是木结构古建筑的重要承重构件之一,因其处于潮湿和缺乏通风的环境,故多存在腐朽及由严重腐朽导致的材料缺失等缺陷,容易失去原有的承载能力和稳定性。墙内暗柱自身构造导致现有的检测手段受限,易造成不可逆的损坏。故本研究基于红外热成像原理开展墙内暗柱材料缺失缺陷检测理论与试验研究,以期为基于红外热成像的墙内暗柱缺陷状况无损检查方法的建立奠定部分前期基础。【方法】首先,从理论角度探讨古建筑墙内暗柱传热过程,推导稳态下木柱区域与纯墙体区域的温度公式,分析影响木柱材料缺失缺陷区域温度变化的因素;然后,建立试验模型,进行墙内暗柱缺陷红外检查试验,采集红外图像;最后,通过分析所获得的红外热图,探讨墙内暗柱材料缺失缺陷大小与墙体表面温度分布之间的关系。【结果】(1)理论研究表明:由于木材的横向导热系数远小于墙体导热系数,加热面加热温度相同的情况下,木柱墙体外表面所对应的温度偏低;墙内暗柱的检测效果主要受到缺陷尺寸,即缺陷高度、缺陷深度的影响。(2)试验结果表明:在稳态热传导下,木柱处的墙体外表面温度要低于纯墙体,即木柱处红外图像的颜色更浅;木柱缺陷的存在会使缺陷处墙体表面温度变高,红外图像颜色变深;木柱缺陷高度越大,缺陷导致的高温范围越大;木柱缺陷深度越大,缺陷区域温度值越高。(3)在非稳态热传导下,木柱中线温差分别与木柱缺陷高度(R^(2)≥0.964)、深度(R^(2)≥0.951)呈极强的正相关。(4)在木柱缺陷较小的情况下,墙体表面温度不因缺陷的存在而发生明显改变。【结论】木柱的缺陷高度与深度是影响缺陷红外热成像检测效果的主要因素,红外热成像法应用于古建筑墙内暗柱材料缺失缺陷的筛查与评估是可行的。

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。

深部孤岛工作面末采遭遇断层收尾技术实践

针对深部孤岛综采工作面在末采期间,位于三角区且遇到断层,利用层位对比和断层揭露情况分析断层走势,合理确定停采线位置,优化了收尾过断层方案。首次实施由顶板注浆改为煤壁注浆施工工艺,确保过断层有效控制顶板。两巷采取掏槽木垛、加长超前支护、支架架脚点柱措施,为顺利收尾创造了条件。给出了抹角大小确定方法,不但保证了设备回撤空间,而且减少了工程量。

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。

加拿大木结构住宅的结构与施工

PFC是加拿大木结构住宅应用最广泛的结构形式。该系统具有结构简洁合理、施工快捷等特点,已经成为国外木结构住宅发展最快的结构形式和建造方法。