(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 咸陽(yáng) 712000)

引言：古建筑是中華文明的瑰寶，對(duì)其的保護(hù)已經(jīng)上升到了國(guó)家層面上。中國(guó)的古建筑大多是木質(zhì)結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中，所受到的物理作用、化學(xué)作用、昆蟲和微生物侵害，以及人為破壞，建筑木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能會(huì)有很大的降低，木質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部很容易出現(xiàn)霉變、腐朽等情況，長(zhǎng)期使用，已經(jīng)嚴(yán)重影響了建筑的安全。使用現(xiàn)代的手段，可以對(duì)古建筑進(jìn)行安全檢測(cè)，尤其對(duì)古建筑的木結(jié)構(gòu)進(jìn)行缺陷等檢測(cè)，從而針對(duì)性地加強(qiáng)對(duì)古建筑的保養(yǎng)。

1 古建筑木結(jié)構(gòu)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法

當(dāng)前的古建筑木結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法，可以分為兩種:一類的主要目標(biāo)是檢測(cè)木結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷和損傷，這類檢測(cè)通常都是無(wú)損檢測(cè)或微傷檢測(cè)，針對(duì)古建筑的木結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)展而來(lái)。這類方法的原理，是基于物理和化學(xué)理論，對(duì)木材的含水量、殘余彈性模量、表面硬度進(jìn)行測(cè)定。另一類是基于木結(jié)構(gòu)的尺寸、外觀、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性進(jìn)行檢測(cè)的方法，比如三維技術(shù)。這類檢測(cè)方法能夠從整體上反映木結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析木結(jié)構(gòu)不同位置的損傷程度。

1.1 應(yīng)力波法

應(yīng)力波無(wú)損監(jiān)測(cè)在過(guò)去的幾十年有著很快的發(fā)展，對(duì)木材缺陷監(jiān)測(cè)以及力學(xué)性質(zhì)的定量測(cè)量取得了良好的效果?；驹硎乔脫裟静牡囊欢?，使其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力波，通過(guò)計(jì)時(shí)裝置測(cè)量應(yīng)力波在木材內(nèi)部的傳播時(shí)間，最后計(jì)算波速，來(lái)推斷木材的性能，如腐朽、缺陷和彈性模量等等。應(yīng)力波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括橫向應(yīng)力波技術(shù)和縱向應(yīng)力波技術(shù)。其中，橫向應(yīng)力波技術(shù)對(duì)木材內(nèi)部的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，縱向應(yīng)力波技術(shù)負(fù)責(zé)測(cè)量木材的彈性模量。

1.2 阻抗儀監(jiān)測(cè)法

木材阻力儀主要由電動(dòng)和保護(hù)裝置、微機(jī)系統(tǒng)和蓄電池組成。在對(duì)木材進(jìn)行測(cè)量時(shí)，用一根1.5mm的探針，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，勻速插入木材內(nèi)部，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的電壓恒定，因此電流就能反應(yīng)木材電阻的大小，因?yàn)殡娮枧c木材的密度有關(guān)系，所以通過(guò)電流大小，可以間接地反映木材的電阻。

1.3 三維掃描技術(shù)

相比于上述兩種測(cè)量方法，三維掃描技術(shù)是一種全新的測(cè)量手段，也可以叫做高清晰掃描測(cè)量。用這種測(cè)量方法，可以對(duì)物體進(jìn)行全方位、無(wú)接觸的全景幾何數(shù)據(jù)采集。三維機(jī)關(guān)掃描技術(shù)具有快速、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)、數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)古建筑進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不僅對(duì)建筑本體不會(huì)造成損害，還能進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)繪。目前，已經(jīng)在故宮、頤和園等古建筑群檢測(cè)中大量使用，對(duì)這些建筑進(jìn)行幾何信息采集和機(jī)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)。

1.4 動(dòng)力特性測(cè)試法

動(dòng)力測(cè)試法測(cè)試的是建筑的機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性參數(shù)，對(duì)動(dòng)力特性參數(shù)變化進(jìn)行對(duì)比，來(lái)衡量建筑的改變，結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)，可以對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置和損傷程度進(jìn)行判定，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)法局限于木材缺陷檢測(cè)的不足。這種檢測(cè)方法可以分成兩類：一類是人工激勵(lì)，通過(guò)使用激振器進(jìn)行激勵(lì)，或力錘激勵(lì)、重物激勵(lì)等方式，通常在小型檢測(cè)或?qū)嶒?yàn)室中使用比較多；第二類是環(huán)境激勵(lì)，通過(guò)自然脈動(dòng)、地面脈動(dòng)等不同激勵(lì)源，對(duì)建筑進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

1.5 試驗(yàn)法

2 古建筑木結(jié)構(gòu)安全鑒定法

古建筑木結(jié)構(gòu)安全的鑒定主要是通過(guò)結(jié)合結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、缺陷情況，計(jì)算結(jié)構(gòu)承載力，最后對(duì)建筑的力學(xué)性能進(jìn)行綜合評(píng)估。鑒定階段的主要問(wèn)題，是如何評(píng)估結(jié)構(gòu)的承載力，并對(duì)結(jié)構(gòu)部件、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，目前國(guó)內(nèi)在這方面已經(jīng)取得了不少成果。但是，因?yàn)闄z測(cè)的復(fù)雜性，我國(guó)還尚未形成統(tǒng)一的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 有限元法

有限元法是求解數(shù)學(xué)物理問(wèn)題的重要方法，在對(duì)古建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，有限元數(shù)值模擬已經(jīng)成為了一種重要的方法和工具。該方法首先對(duì)古建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，然后對(duì)其力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而為結(jié)構(gòu)安全分析提供較為準(zhǔn)確的力學(xué)結(jié)果，并且能夠反映出建筑的變形和內(nèi)部特征。但是這種方法，對(duì)古建筑殘損情況的估計(jì)不足。

2.2 簡(jiǎn)化計(jì)算法

這種方法基于結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力學(xué)的基本理論，建立簡(jiǎn)化的古建筑數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，來(lái)評(píng)價(jià)古建筑的安全性能。對(duì)于木結(jié)構(gòu)的古建筑而言，其受力最復(fù)雜的部位就是各個(gè)構(gòu)件的榫卯節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)化計(jì)算法因?yàn)閿?shù)學(xué)模型和榫卯連接、半剛性連接方式的力學(xué)原理有很大不同，所以計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際結(jié)果不同。

2.3 層次分析法和灰色模糊分析法

建筑物的安全評(píng)估，主要以鑒定為主、定量分析為輔的方法，這些標(biāo)準(zhǔn)主要基于層次分析法。通過(guò)對(duì)木結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估，對(duì)構(gòu)件、構(gòu)造殘損點(diǎn)的殘損程度確定，以及評(píng)估構(gòu)造的安全等級(jí)，最后鑒定單元或建筑物的安全性等級(jí)?；疑：治龇ㄒ彩遣捎脤哟畏治龇ㄟM(jìn)行層次劃分，不同的是，灰色分析法在對(duì)安全性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，會(huì)考慮一些無(wú)法獲取的信息，基于灰色理論和模糊數(shù)學(xué)，從而形成灰色分析法。

3 古建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)目前的古建筑鑒定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，相關(guān)的法律主要是《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》，規(guī)范僅僅在第四章出現(xiàn)了可靠性和抗震鑒定內(nèi)容，對(duì)殘損點(diǎn)僅僅做了定性規(guī)定，缺少定量規(guī)定，檢測(cè)鑒定人員在實(shí)際的測(cè)量中難以把握。近年來(lái)對(duì)古建筑的保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)，業(yè)界學(xué)者也開展了相關(guān)監(jiān)測(cè)鑒定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)在2014年編制：《古建筑木結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《古建筑木結(jié)構(gòu)抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》、《古建筑木結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，這三項(xiàng)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前尚未形成征求意見稿。在古建筑技術(shù)測(cè)試方面，發(fā)布了《古建筑防工業(yè)震動(dòng)技術(shù)規(guī)范》、《古建筑木構(gòu)件內(nèi)部腐朽與彈性模量應(yīng)力波無(wú)損檢測(cè)》，但是在其他方面沒有形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還是安全標(biāo)準(zhǔn)，都不能滿足對(duì)古建筑進(jìn)行木結(jié)構(gòu)安全鑒定的需要，仍然需要學(xué)者和技術(shù)人員進(jìn)行深入研究，并制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)：我國(guó)古建筑的檢測(cè)鑒定雖然已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但在很多方面仍然存在不足并且不成熟，方法上也存在著局限性，需要更深入的研究。古建筑相比于現(xiàn)代建筑有著很大的獨(dú)特性，是現(xiàn)代建筑無(wú)法代替的，對(duì)古建筑的檢測(cè)和鑒定，必須要符合古建筑的特點(diǎn)，不能把現(xiàn)代建筑的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法在古代建筑中生搬硬套，并且要盡可能不傷害古建筑。進(jìn)行測(cè)試的技術(shù)人，在進(jìn)行古建筑木結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，也要對(duì)各種不同方式的利弊熟知，從而保證在古建筑不會(huì)受到損傷的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)古建筑的全面檢測(cè)。對(duì)古建筑進(jìn)行有效的安全評(píng)估，保護(hù)我國(guó)的文化古跡。

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