北方古建筑木结构构件残损检测适宜性关键技术研究

In China,timber building is a main part of ancient buildings,accounting for more than 70%.Abviously ,wood material are perishable, especially in the natural environment. So ancient buildings are often faced with unforeseen danger of collapse. in the natural environment.This characteristic of wood material can cause ancient buildings face to unpredictable risk of collapse frequently. Moreover,in recent years mass unproper remedy by man-made that ancient bulidings＇wood components have been disassembled and replaced without effective detection and scientific evaluation cause specimens of timber buildings with a large amount of historical original information have been rapidly disappeared. Therefore,we need do our best to obtain the damage status information of timber structure of ancient buildings authentically and accurately in our country.. Based on the domestic and foreign related technology and research achievements and industry demand and inadequate research, we will focus on carrying out the study on suitable key technology of the damage testing for the northern ancient wood buildings' components in Shanxi and Beijing as the representative of timber ancient buildings of the early and late time, This study will refer to the framework of the only national standard "technical code for maintenance and strengthening of ancient timber buildings" at the present. And we will breakthrough the technology difficulty of the accurate testing, non-destructive or micro-damage testing and suitable testing etc. and provide effective basic-research support for comprehensive security detection and health assessment of ancient timber buildings.

木结构建筑是中国古代建筑的主体，约占70%以上。由于在自然环境下木质材料具有易于腐坏损毁的特点，木结构古建筑时常面临着不可预见的倒塌危险。此外近年来大规模不当的人为修缮，尤其是在未经科学有效检测和评估基础上对古建筑木结构构件的拆解和更替，更使得大量携带原真历史信息的标本性木结构古建筑快速消逝。因此尽可能真实准确地获取我国古建筑木结构的残损现状信息，对评判其安全健康状况，实施预防性保护，进行科学、合理修缮至关重要且十分迫切。. 基于目前国内外相关技术及研究成果，针对已有研究不足和行业需求，本课题以山西、北京早晚期木结构古建筑为代表，着重开展北方古建筑木结构构件残损检测适宜性关键技术研究。课题将参照目前唯一国家标准《古建筑木结构维护与加固技术规范》的体系框架，重点突破准确性、无损（微损）、适宜性等检测的技术研究难点，为古建筑木结构全面实施安全检测评估，提升保护科技水平提供有效的成果支持。

本研究针对木构古建筑保护中过度修缮、自然衰败等现象源于古建筑木构件残损程度判别缺乏科学性、准确性及难以量化的问题，提出了利用综合性无损检测手段进行精确性判断的研究，研究以北方古建筑为对象，特别是北京为代表的明清官式建筑及山西为代表的早期建筑。.主要内容：.1.通过三维激光扫描技术对古建筑木构件的测试精度模拟实验，验证三维激光扫描适用于检测与监测古建筑主要木构件及整体变形的适用性。.2.研究古建筑木构件内部缺陷的类型及特征，探索针对不同内部缺陷的适宜的无损检测方法。确定需要检测的参数和信号种类，以及各仪器之间的优化组合方式。.3.针对北京及山西地区的古建筑木构件常用典型树种，建立实际内部缺陷分别与应力波检测数据和阻抗仪检测数据之间的函数关系模型，定量评估内部缺陷；. 4.研究根据木构件无损检测数据对其进行残损等级评估。.5.调研及筛选可服务于木构件材料内部缺陷快速检测的仪器；建立木构件内部缺陷现场检测的技术流程。.重要结果：. 通过详尽的研究分析，我们总结出针对不同尺度的古建筑及其木构件的变形、沉降利用不同扫描精度及扫描范围的适宜性的三维激光扫描检测技术；研发出利用应力波、阻抗仪联合检测古建筑木结构内部残损的无损检测方法，并建立起北京及山西地区古建筑的主要树种的材质性能与检测值之间的关系。.关键数据：. 本研究利用应力波与阻抗仪联合检测木构件内部缺陷的无损检测方法。选用了北京地区古建筑中常用的落叶松、硬木松（油松）、冷杉，山西地区早期建筑常用的杨木、榆木等最常用树种进行研究，实验数据包括针对几种古建木构件常用树种的内部缺陷精度检测实验，并且建立了检测值与几种古建和木构件常用树种的材质性能关系，作为实验场逆向实验的实验数据。现场检测实验数据包括对北京地区天坛双环亭、长廊，潭柘寺等，山西晋南地区早期建筑的成汤王庙、观音堂等重要数据。.科学意义：. 建立了判定北方木构古建筑构件残损状况的无损检测方法，并做到科学性、精确性与量化测量，为古建筑安全性判定奠定了基础。