古建筑木构件材质性能与残损检测关键技术研究

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1、中文图书分类号：TU-87密级：公开UDC：624学校代码：10005博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：古建筑木构件材质性能与残损检测关键技术研究论文作者：李鑫学科：土木工程指导教师：戴俭教授论文提交日期：2015年12月UDC：624学校代码：10005中文图书分类号：TU-87学号：B201004036密级：公开北京工业大学工学博士学位论文题目：古建筑木构件材质性能与残损检测关键技术研究KEYTECHNOLOGYRESEARCHONMATERIALPERFORMANCEANDDAMAGEDETECTION英

2、文题目：FORWOODENCOMPONENTSOFANCIENTCHINESEBUILDING论文作者：李鑫学科：土木工程研究方向：建筑遗产保护与历史建筑修复技术申请学位：工学博士指导教师：戴俭教授所在单位：建筑工程学院答辩日期：2015年12月授予学位单位：北京工业大学ADissertationSubmittedtotheAcademicCommitteeofBeijingUniversityofTechnologyKEYTECHNOLOGYRESEARCHONMATERIALPERFORMANCEANDDAMAGEDETECTIONF

3、ORWOODENCOMPONENTSOFANCIENTCHINESEBUILDINGSpecialty:CivilEngineeringDoctoralCandidate:LiXinSupervisor:ProfessorDaiJianBeijingUniversityofTechnologyBeijing100124,P.R.China,Dec.2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

4、得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:日期:关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名:导师签名:日期:摘要摘要木结构建筑是中国古代建筑的主体。由于木材的生物质特性和长期暴露于自然环境中的现状，使得古建筑中的木构件在使用过程中，会面临材

5、质性能降低和内部残损等风险。这些风险不仅会对古建筑的整体结构安全性构成隐患，而且还会使大量携带有原真历史信息的标本性构件快速消逝。因此，通过适宜合理的检测勘查技术手段，尽可能真实准确地获取古建筑木构件的材质性能信息和残损信息，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、构建保护信息数据平台等，都至关重要且十分迫切。在分析论述以上现状及目前国内外相关研究成果的基础上，以古建筑中拆卸下的旧木构件为主要研究对象，通过试验的方法，着重开展基于无损检测技术的，针对木构件材质性能与内部残损的，适宜性的检测技术流程和数据统计方法研究。首先，

6、从宏观—中观—微观三个层面，即对木结构古建筑发展历程的研究（宏观层面）、对结构用木材特性的研究（中观层面）和对古建筑木构件残损类型及成因的研究（微观层面），分别探讨了中国木结构古建筑及其组成构件的相关基础理论知识。研究内容主要包括中国木结构古建筑的发展历程、组成部分，木构件受力特点及材料要求，结构用木材的特性及中国木结构古建筑常用的木材树种勘查，影响木构件耐久性的若干因素，以及木构件常见的残损缺陷形态等。从而对研究的对象进行了深入的剖析。进而，列举介绍了几种主要应用于木材的无损检测技术的工作原理及其主要设备类型，并通过设备优选试验，结合木

7、材特性及现场检测要求，确定了以应力波检测技术和微钻阻力检测技术相结合的主要研究手段。本文的主体试验通过两部分试验模型设计，分别研究了对古建筑木构件的材质性能和内部残损的检测技术方法：1）通过对清材试件分别进行无损检测和传统力学试验的方法，建立了无损检测数据对木材主要材质性能（木材密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度）之间的关联特征关系模型，并尝试运用不同的数据统计方法（线性回归模型、信息扩散模型）进行预测，以考察其预测的可行性和精度。在此基础上，研究了不同条件（木材年代、木材含水率、钻针速率）对无损检测数据的影响规律，分别建立换算关

8、系，以应对不同条件下的现场检测需求。2）通过逆向模拟试验的方法，在旧木构件的截面中心位置分别人工挖凿不I北京工业大学工学博士学位论文同面积比例的截面贯穿型孔洞和筛状孔洞，以模拟现实中空洞和腐朽