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浅谈古建筑修缮修复过程中的新技术

作者:本站  发布时间:2017-09-29

 文物承载灿烂文明,传承历史文化,维系民族精神,是老祖宗留给我们的宝贵遗产,是加强社会主义精神文明建设的深厚滋养,是增强文化自觉和文化自信的重要载体。文物建筑和中华文明相伴相生,是最为重要的历史文化载体之一。从六千多年前的河姆渡遗址干栏式建筑,到五千多年前半坡遗址木骨泥墙建筑,直到殷商时期初步形成中国特有的木构架体系和建筑风格;从秦代的阿房宫到辽代的应县木塔,再到苏州园林、北京故宫,中国古代建筑经历数千年沧桑,仍然繁荣兴盛。


  北京建城三千多年、建都八百多年,拥有世界文化遗产七处,文物遗存三千余处,城市布局独树一帜,是中华文明源远流长的伟大见证和一张“金名片”。正如梁思成先生所说:“中国木构体系竟能在如此广袤的地域和长达四千年的时间中长存不败,且至今还在应用而不易其基本特征,这一现象,只有中华文明的延续性可以与之相提并论。”如今,保护好这张“金名片”,更需要先进技术的支撑。



  过去,在古建筑行业都是老工人师傅拿着小锤子敲击木构件,检查其是否有糟朽、空鼓的情况,判断其是否有倒塌的危险,是否有安全隐患。木构件材质状况仍然停留在目测、敲击、依靠经验定性,这种方法无法杜绝人为误差,为古建筑的结构安全留下了重大隐患。


  2005年,北京香山有一座牌楼突然倒塌;2009年,位于北京东城区的左宗棠(清光绪年间曾任军机大臣)故居也塌了一个角。近年来,福建、杭州等地发生了多起古建筑突然倒塌的情况。因此,如何准确检测、评价古建筑结构的安全性能就是我们必须要解决的问题,也是保护古建筑“长命百岁”的先决条件。为此我们开展了一系列研究,并制定《古建筑结构安全性鉴定技术规范


  一、微钻阻力仪


  木材作为一种生物材料,本身具有易腐、易蛀的特性,要是不能及早发现木头的“心脏病”,等到古建筑倒塌了再采取补救措施就晚了。


  可怎么才能发现木头是否得了“心脏病”呢?总不能把够年头的古建筑木质构件都卸下来检查吧。过去,古建筑行业都是靠有经验的老师傅用锤子敲打,听声音来判断。检测木构件“空心”病害的传统方法是“敲击检测法”。操作人员逐点敲击木构件,通过辨别敲击声音的不同找到“空心”所在。敲击法依赖个人推断,对材质相同的非空心区和空心区,其敲击声在波形和频谱上存在较大差异。


  尽管上述方法非常实用,但受主观因素的影响,在工程实践中容易引起争议。人耳能辨别出空心区的敲击声有异,这在波形图上反映非常明显,即空心区所发出声音的波形在时域上呈强烈的对称性,确实有点像“鼓”的振动,而赋存状况较好的区域却显得相对“沉闷”,两者差异较大。能被人耳所感知,并加以区分。这种方法也是通过人为主观判断,容易产生误差。但这样的方法只能大致了解木头有没有空心,至于空心有多大,出现在哪个部位,糟朽程度如何,就不清楚了。就像医生诊断心脏病一样,光靠听诊器怎么能知道究竟心脏哪里出了问题呢?


  于是,我们引进了一种新仪器——微钻阻力仪,靠着它,我们就像长了一双透视眼,可以“看透”木心了。


  微钻阻力仪原本不是用于古建筑,而是用来检测古树的,既然可以检测古树,应该也可以检测古建筑的木头吧?可古建筑中的木头和活着的古树毕竟有许多不同之处,这就需要我们摸索经验,找出适合木质构件的测量数据。


  微钻阻力仪像一个长方形的铁盒子,里面装有一个60厘米长、直径只有1.5毫米的细长钻头,用它打进木头里,只在木头表面留下一个看不见的小眼,对古建筑没有什么损伤。通过连接在钻头后面的传感器,可以显示出木头内部的情况。仪器吐出的纸带上的曲线就像心电图的曲线,随着微型钻头不断钻进,曲线出现高低不平的变化。如果曲线突然从一个高峰跌落,经过一段低谷之后又开始上升,根据经验,我们就能判断这根木头出现了空心,连空心的大小都一目了然。阻力仪缺陷判定方法是:阻力仪检测曲线与探针的进入过程同步进行,如下面曲线图的横坐标为探针进入木材的深度,纵坐标为阻力仪检测值,阻力仪检测值的高低与走势反应了木构件的健康状况。阻力仪检


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