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)。

北京汉白玉石质文物的病害类型及病害机理研究

北京地区的石质文物众多,其中大多数石质文物的石材都是产自房山区大石窝镇的汉白玉(属于大理岩)。通过现场调查,基于国际古迹遗址理事会石质学术委员会(ICOMOS-ISCS)等提出的分类标准,对北京地区汉白玉石质文物的病害类型进行分类,并给出了具体类型的描述和照片。通过对大理岩的矿物成分和微观性质测试分析,研究了其中的剥落、崩解、结壳、溶蚀和溶孔等病害的机理,结果表明:温度变化是汉白玉表层剥落的主要原因;汉白玉中白云石矿物晶体内和晶体间的溶蚀是发生崩解的主要原因;结壳是环境污染(包括SO2和灰尘)造成的;由于方解石溶解速度大于白云石,少量方解石的首先溶解造成了溶孔,而溶蚀则是白云石的缓慢溶解造成的。相关研究为北京汉白玉石质文物的修复和保护提供了科学依据。

北京宫殿、坛庙古建筑“宫墙红”的组成及色差

目的通过对北京宫殿、坛庙古建筑红墙(俗称"宫墙红")的组成、结构、颜色等进行研究,为修缮"宫墙红"、统一其颜色提供依据。方法在故宫、社稷坛及先农坛现场进行颜色数据采集,采用拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对获取的样品进行分析。结果不同建筑或同一建筑不同位置的"宫墙红"颜色差别大。"宫墙红"的白灰成分为CaCO_3,红灰为Fe_2O_3和CaCO_3,红浆为Fe_2O_3、CaCO_3、CaSO_4·2H_2O、江米汁(传统工艺)或有机高分子聚合物(现代工艺)。结论北京宫殿、坛庙古建筑各位置红墙颜色差异大,修缮时建议采用白灰掺杂氧化铁红对"宫墙红"找补抹灰,外立面采用现代工艺的涂膜配方。

故宫大高玄殿古建筑群多层彩画颜料成分研究

目的首次对世界文化遗产——故宫大高玄殿古建筑群彩画颜料进行分析,以期为修缮前彩画颜料历史信息的提取、档案的建立,彩画制作年代的判断,彩画的修缮提供依据。方法通过偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、拉曼光谱仪(Raman)等手段对大高玄殿多层彩画的颜料样品进行综合分析测试。结果得到树脂包覆多层颜料封样的剖面结构照片,偏光显微镜和SEM得到5个样品共12层颜料的颗粒形貌特征,通过SEM-EDS测得各颜料中的元素及含量,拉曼光谱测得颜料的谱峰位置信息。多种手段相互补充和佐证,综合得出多层彩画样品各层颜料成分。结论彩画绿色颜料主要含有氯铜矿、孔雀石、橄榄铜矿、巴黎绿,蓝色颜料主要含有蓝铜矿和群青,红色颜料主要含有铁红、朱砂、铅丹,黑色颜料含有炭黑,白色颜料含有方解石。内层一般是传统颜料,而外层发现了合成群青、巴黎绿等近代颜料。

北京中轴线文化遗产保护规划研究

通过近年来对北京中轴线文化遗产保护的方案及现状分析整理出中轴线文化遗产的历史、艺术、科学和社会价值的定位,学习方案中对单体建筑遗产点、遗产建筑组群和遗产片区的保护方法;结合中轴线申遗文本中对中轴线的介绍总结,明确中轴线的保护理念;并通过现场调研进行数据采集,进行视线分析,最终试图分析出北京中轴线文化遗产从单体建筑遗产点、遗产建筑组群和遗产片区的保护方法、理念、策略,以及确定中轴线文化遗产的空间保护区,进一步提出北京中轴线文化遗产保护的几点建议以及思路。

北京两处清代太监庙的历史与建筑

北京作为明清都城,城内外很多寺庙都曾为太监养老地。至清代,养老场所主要有佛寺和道教庙宇,组织方式一般分为加入养老义会和皈依道教或佛教两类。位于皇城内的万寿兴隆寺和位于京郊的立马关帝庙分别代表了这两种不同的养老场所与组织方式。二座寺庙均始建于明代,清代先后成为太监庙后,寺庙的格局和建筑特征发生相应变化,并出现不同建筑等级形制的杂糅,反映出清末期后建筑等级规制不再被严格遵循的现象。

北京房山大理岩的岩石学微观特征及风化机理讨论

北京地区许多石质古建筑都使用了房山大石窝的大理岩来建造的。本文以汉白玉(白色大理岩)和青白石(青色大理岩)为例,通过薄片镜下观察、X射线衍射(XRD)、X射线荧光(XRF)、扫描电镜(SEM)和电子探针等测试手段,对房山大理岩的岩石学微观特征进行了研究。研究对象为取自房山大石窝的新鲜岩样和取自北京古代石质建筑的风化剥落物。结果证实北京大理岩主要矿物成分是白云石,部分大理岩还含有一定量的石英。基于图像处理软件,对汉白玉和青白石矿物晶体的粒径进行了统计分析。在此基础上,从温度变化、酸雨的溶解、水的溶蚀、微裂隙的盐类充填的角度分析了大理岩的风化机理。相关研究可为北京大理岩石质文物的修复保护提供科学参考。

古建筑木材中应力波传播速度的影响因素

对应力波在古建筑木材中传播速度的影响因素及其影响规律进行了检测和分析,目的是找出各种因素变化与应力波扫描图像之间的关系,从而更好地判定木材内部缺陷的位置和面积。研究表明:含水率对应力波传播速度影响显著;在相同含水率下,应力波径向传播速度大于弦向,其传播方向偏离髓心越远,传播速度越小;树种和年代对应力波传播速度也有影响。

面向古建筑木构件内部缺陷勘测的应力波临界速度确定

利用Fakopp应力波检测仪对北京市古建筑中较常使用材落叶松、琼楠、杉木进行检测,结合统计学中置信区间估算方法,处理应力波仪检测出的应力波在健康材料中的传播速度,总结出一套古建筑木构件现场缺陷检测的应力波传播临界速度的计算方法,期望利用此方法建立一个应力波速度检测依据,使在今后现场检测当中能快速、准确判断出古建筑木构件中是否存在缺陷及缺陷的位置,以便进一步的检测。

古建筑木构件现场分类及其无损检测技术

介绍了古建筑勘查中木构件的现场分类,阐述了点探测技术、线探测技术、面探测技术等无损检测技术的特点,及其在古建筑木构件勘查中的应用。

北京市清代雍和门结构检测鉴定

北京市集中了很多优秀的古建筑木结构,但由于年代久远,结构经受了各种自然灾害及人为因素的影响,已出现不同程度的损坏现象,有些甚至面临倒塌破坏的危险。为了准确了解结构的现状,发现结构潜在的安全隐患,有必要对现有的古建筑木结构进行系统的检测鉴定。本研究以雍和门为例,介绍了此类建筑的检测鉴定方法。首先完成了结构的图纸测绘工作,并对结构承重构件及主要节点的受力和变形状态进行了详细的勘察测量,同时在检测过程中采用了多种无(微)损检测技术,如采用探地雷达对地基基础情况进行了探查,采用微钻阻力仪、应力波扫描仪等无(微)损检测设备对木构件材质情况进行了检测,采用脉动测试法对结构的动力特性进行了测试分析,并对部分木构件进行了树种鉴定。最后,基于以上检测结果对雍和门结构的安全性进行了鉴定和评级。研究结果可为类似建筑的检测鉴定提供参考。

环保防腐剂处理木材的耐腐性能研究

以马尾松为研究对象,分别采用铜唑和季铵铜(ACQ)两种环保型防腐剂处理木材,研究不同防腐剂对木材耐腐性能的影响。结果表明:两种防腐剂处理的木材耐腐等级为强耐腐,防腐效果显著;铜唑防腐剂浓度和成本较低,可推广应用于古建筑及传统民居木构件防护工程。

故宫石质螭首健康状况无损检测及评估预研究

目的通过无损检测方法评估故宫石质螭首风化和安全程度。方法首先在现场选取6个螭首进行无损检测,获取各项风化指标(表面风化程度、裂缝大致情况、孔洞、回弹强度、酥粉质量)和安全等级指标(裂缝性质、裂缝数量等具体值,超声波波速、回弹强度)。在实验室模拟风化、破损试验,建立超声波波速、回弹强度与抗折强度的曲线关系。最后通过德尔菲法建立评价体系,采用加权平均法获得各螭首的风化等级、安全等级。结果石材的抗折强度、超声波波速和回弹强度的曲线关系式为fk=0.0004V^(0.4393)R^(2.9302)。确定了6个螭首的风化程度和安全状况水平,其中构件2的表面风化程度最弱、最安全;构件6的安全情况最差,急需采取有效防范措施。结论该无损检测和健康程度评估研究方法是一种简单、快速、可量化的评价方法,其成果可用于石质文物健康状况的检测和评估工程,以获得其风化等级、安全等级,并作为文物管理决策的依据。

古建筑木构件阻力仪检测中影响阻力值的因素探讨

为了更精确地判定古建筑木构件内部缺陷的等级,对木材用阻力仪检测中影响阻力值的因素进行了研究和探讨。研究结果表明:含水率对阻力值有一定影响,在含水率4%～20%范围内,阻力值随含水率增加而减小,含水率在20%以上,阻力值却有回升;相同含水率下,弦向检测的阻力值略大于径向;年代对阻力值影响不显著;树种、密度和早晚材对阻力值影响显著。

纳米氢氧化钙改性聚己内酯对红军标语的封护研究

红军标语是不可再生的文化遗产,目前正面临着损坏乃至消失的危险。对地仗层进行适当的封护处理,可以增强其耐久性能,达到保护的目的。使用纳米Ca(OH)2对聚己内酯(PCL)进行改性,制备了一种可生物降解的红军标语地仗层封护剂;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热法(DSC)等手段对封护剂进行了表征;通过耐紫外光老化、耐冻融循环、耐可溶盐侵蚀、耐水侵蚀和耐酸雨侵蚀试验评估了封护试样的抗压强度、抗折强度和色差值。结果表明,封护剂中PCL成膜后可有效阻止水分从试样外部进入内部;微团聚的Ca(OH)2与纳米Ca(OH)2共同形成了微米/纳米复合结构,使封护膜的疏水性得到有效增强;纳米Ca(OH)2的加入可提高封护膜的透气性;封护剂可提高封护试样的耐久性。以上结果表明纳米Ca(OH)2改性的PCL封护剂对模拟红军标语地仗层具有良好的封护效果。

"抚远东极阁全木构仿唐"建筑设计效果图

工程简介:抚远,旧称绥远,黑龙江与乌苏里江交汇之地,华夏第一缕阳光升起的地方。东极阁位于抚远市的背山——南山公园之巅,犹如高昂的龙头(盘山路似龙身),伫立在祖国的最东方,祈愿中华巨龙腾飞。总建筑面积:1267.54平方米。其中,一层811.9平方米;平坐暗层325.97平方米;二层455.64平方米。通高17.878米(含台基,至屋顶正脊),台基高1.20米。备受世人瞩目的东极阁落成,必将作为抚远市地标性建筑,永远矗立在华夏民族的最东方!

长城居庸关云台病害现状与原因研究

通过现场调查对云台石质文物的主要病害类型进行了总结,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、离子色谱测试仪(IC)分别得到石质样品的矿物成分、表面形貌、元素种类及含量、可溶盐的种类及含量,综合这几种表征方法深入分析石质文物病害产生的原因。现场调查发现云台主要存在的病害类型为表面泛盐、片状脱落、裂缝等;白色盐害主要是由于可溶盐离子K^+、Na^+、Ca^(2+)、SO_4^(2-)含量较大,结晶析出CaSO_4·2H_2O、K_2SO_4、Na_2SO_4·10H_2O等盐而覆盖在岩石表面所致,片状脱落、裂缝的产生也与可溶盐的晶涨、温差、冻融等作用有关。

岩石纵波波速测值的影响因素研究

超声波技术被广泛应用于检测岩体性质。超声波纵波波速是反应岩体性质的重要参数。使用超声波测试仪测岩石的纵波波速时,换能器频率、换能器放置位置、耦合剂、岩石面理、含水状态等可能对波速的测值产生影响。本文在不同的测试条件下分别测试了岩石的纵波波速,分析了各个影响因素对测值的影响规律。结果表明,岩石纵波波速的测量结果受耦合剂种类、换能器频率、岩石面理、岩石含水状态的影响,不受换能器放置位置的影响。本文的研究结果可供岩石纵波波速测试的规范参考。

宛平城墙病害勘测及保护材料试验研究

采用红外成像仪、内窥镜等无损检测方法对宛平城墙进行现场勘测,确定宛平城墙的病害类型和规模。针对城墙出现的裂缝、缺损、空鼓病害,分别确定3种修复材料配方,对其流动性、收缩性、力学性能及耐久性能进行测试,从而筛选出与城墙原材料相匹配,适合宛平城墙修复的补缝材料、补缺材料和灌浆材料。试验结果显示,在28 d的养护条件下,碳纳米管改性的补缝石灰材料可满足修复要求,而人造水硬性石灰和天然水硬性石灰分别在灌浆和补缺修复中表现出较好的性能。

无(微)损检测技术在木结构古建筑中的应用及发展

介绍了古建筑木构件勘查中常用的无(微)损检测技术,阐述了各种仪器工作原理、检测方法及其优缺点,其中包括皮罗钉、阻力仪、应力波和超声波检测设备。基于以上技术,结合古建筑木构件特点,提出仪器结合使用、构件分类检测、设备便携化以及以树种鉴定为基础的木结构古建筑无损评估体系。