摘要：中國古建為東方獨立系統(tǒng)，數(shù)千年來繼承演變，流布及廣大的區(qū)域。近年來隨著長期環(huán)境腐蝕、地震災害和人為作用等影響，越來越多的古建木結構都存在不同程度的變形和損傷，嚴重者甚至瀕臨垮塌。因此揭示結構服役過程中的損傷機理，對結構的損傷程度進行合理評價能夠幫助管理者全面地了解結構的安全狀態(tài)，更好地實現(xiàn)在役古建木結構的維護修繕工作。

　　關鍵詞：古建筑;木結構;損傷機理

　　1.引言

　　我國的古建筑歷史悠久，其宏偉富麗和精雕細琢等特點在世界上享有極高的

　　聲譽，是中國乃至世界上非常珍貴的歷史文化遺產。不同于西方磚石為主的建筑

　　體系，我國的古建筑大多以木材為主要用材，在千百年的演變過程中已經(jīng)形成了

　　自己所特有的建筑結構體系和風格，對韓國、日本等亞洲國家的建筑風格產生深

　　遠的影響。然而現(xiàn)如今，由于各種環(huán)境的侵蝕和大量人為破壞，大量的古建筑在

　　服役過程中都己遭受到不同程度的損壞，因此各地僅存的古木建筑就成了不可再

　　生且需要重點保護的珍貴寶藏。

　　由于木材非常容易受到環(huán)境溫度、濕度和真菌的影響，因此現(xiàn)存的古建木結構筑都存在著不同程度的蟲蛀、腐朽和開裂等損傷，有些甚至己經(jīng)頻臨倒塌失效，急需搶修和維護。另外在高烈度地震斷裂帶的建筑在幾百年的服役過程中常承受歷次地震的反復作用，全身或多或少存在著累積損傷。

　　2.古建木結構損傷機理

　　作為建筑材料，木材具有特別高的可壓縮性，柔韌性，抗張強度，抗震性，在受到壓縮和彎曲時具有出色的可塑性，并且強度與密度之比很高。 但同時，它也有其自身的缺點：由于它是一種生物材料，因此其耐火性和耐腐蝕性很差，并且其力學性能是各向異性的，且易受到木節(jié)、含水率等的影響。木結構建筑常見的破壞方式有開裂、腐朽、變形過大等，而構件的破壞會直接影響結構的力學性能，在木構件的關鍵受力位置出現(xiàn)損傷情況會危及整個結構的力學安全性能。

　　在木材的加工和使用中，外部空氣溫度和濕度的變化導致木材各部分的水分和干燥度不同，從而導致內部和外部纖維的收縮不一致，從而導致木質纖維分離。 隨著時間的流逝，產生裂縫，并沿垂直方向分開垂直收縮，木梁在外載荷作用下會因木材材質的下降引起抗拉、抗壓、抗彎和抗剪性能的降低，使得在外力作用下原有的干縮裂縫不斷加深變寬，這對所有結構的安全性能構成了隱患。古建筑中的現(xiàn)有木結構已經(jīng)受洗數(shù)百至數(shù)千年，在此期間，它們已受到自然天氣和生物破壞以及人為破壞，且長期處于變化的外界環(huán)境中，受溫濕度變化的影響非常明顯，調查顯示，古建筑中許多木結構都有各種收縮裂縫。

　　3.古建木結構評估方法研究現(xiàn)狀

　　3.1 古建筑抗震構造評估方法

　　1)目測、尺量法：他們中的大多數(shù)指的是使用可見性，敲擊，直尺等傳統(tǒng)方法來評估古建筑的安全性能。這種方法可以確定明顯的問題，例如結構變質，蛀蟲，腐蝕，結點松動，連接等，并且被許多經(jīng)驗豐富的技術人員使用。

　　2)阻力儀法：這種方法是測試木結構而不損壞它們的一種方法，可以通過該方法測量確定用肉眼無法確定的結構問題，例如間隙，坍塌和裂縫。張曉芳等[1]利用阻力儀完成了部分古建筑材質狀況的勘查工作，對木構件空洞、節(jié)子等狀況有較好的勘查結果。

　　3)應力波法：這是無損檢測木材內部結構的另一種方法。同時，可以檢測多個不同位置的木材截面的狀況，并獲得不同位置和截面的斷層圖像。這可以由計算機處理以生成顯示木材基本狀態(tài)的3D圖。段新芳等[2]已經(jīng)對應力波技術進行了初步研究，以檢測古建筑中木質部件的殘余模量，結果表明，應力波的無損檢測可以有效地確定參與的木質構件力學強度。

　　4)三維激光掃描法：三維激光掃描可用于測量整個古代建筑結構的異?；螂y以測量的部分。王莫等[3]采用三維激光掃描技術，先后完成了古代重要建筑的三維數(shù)據(jù)收集工作，并在大量的實踐中深入地研究了三維數(shù)據(jù)處理的核心原則和方法。

　　5)有限元法：根據(jù)古建筑的木結構構件和節(jié)點的實際情況創(chuàng)建一個有限元模型，從理論上評估設防烈度下的結構抗震性能。周乾等[4]研究了汶川地震對古建筑的破壞原因，并結合增強技術，傳統(tǒng)方法和有限元分析方法，對故宮的部分古建筑進行了力學性能評估。

　　6)試驗法：這是通過現(xiàn)場或模型測試評估結構的地震結構的一種方法。李世溫、李鐵英等[5]從應縣木塔的動態(tài)性來源于現(xiàn)場環(huán)境振動試驗數(shù)據(jù)，分析應縣木塔基土的穩(wěn)定性和應縣木塔損壞的主要類型及機理，提出了古建木結構雙參數(shù)地震破壞準則。

　　3.2 模糊數(shù)學綜合評估方法

　　模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學相關理論的實用方法。最顯著的優(yōu)點是，它可以將各種定性數(shù)據(jù)轉換為定量數(shù)據(jù)，同時獲得對評估對象的總體評估以及每個級別的特定條件。 這樣可以提高數(shù)據(jù)利用率。 基本思想是選擇與評估目標相關的關鍵因素，并使用隸屬函數(shù)和隸屬級別識別原則進行合理，全面的評估。 它包括一個單級綜合評估模型和一個多級綜合評估模型。對于古建筑，地震的影響因素更為復雜，適合采用綜合，多層次的評估模型。潘毅等[6]使用模糊數(shù)學理論對應力程度進行評估，該方法可以綜合評估地震后古木建筑的破壞情況，以及該方法的評估模型和評估程序。地震后對古木建筑的破壞是地震的良好基礎。 應采取哪些維護措施作為決策的基礎。郭小東等[7]基于灰色系統(tǒng)理論和模糊數(shù)學，提出了一種評估古木建筑安全性的方法，并得出結論：采用灰色模糊分析法對古建筑木結構安全性進行了評估。易于使用和可靠?？梢詣?chuàng)建并方便評估數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及屬性和權重向量，并推廣應用。

　　3.3 基于層次分析法評估方法

　　層次分析法過程是組織和分層復雜的問題，將每個級別分為多個因素，并對層次結構進行建模。使用分級分析過程評估古建筑中木結構的安全性，古建筑的安全級別可以被視為一個總體目標：子單元，組件和結構以及安全性，它可以分為三個層次，分目標的安全性等級由下一層次的各個因素決定。徐帥等[8]通過層次分析法快速評估古建筑木材結構安全性，可以有效減少評估和鑒定工作量，提高工作效率，保證結果的可靠性。

　　4.討論與展望

　　(1)從以上各種評估方法來看，每種方法都有其優(yōu)勢，并且可以在評估古代建筑中木結構的安全性方面發(fā)揮作用。

　　(2)將上述方法用于各種評估方法仍然存在問題。 例如，評估方法之間沒有必要的聯(lián)系，并且單獨使用每種方法時都有一定的限制。

　　(3)隨著科學技術的發(fā)展和研究水平的提高，古建筑安全狀況的評價方法越來越完善，評價結果將與古建筑的實際情況更加吻合。此外，技術的全面應用將使對古建筑的地震結構進行更智能的評估。

　　5.結論

　　本文采用綜述的方法，描述了古代木結構的破壞原理和安全評估的方法。對以后保護和修繕古建筑提供可靠的依據(jù)。

　　參考文獻

　　[1]張曉芳，李華，劉秀英，等.木材阻力儀檢測技術的應用[J].木材工業(yè)，2007，21(2)：4l-43.

　　[2]段新芳，王平，周冠武，高超英. 應力波技術檢測古建筑木構件殘余彈性模量的初步研究[J]. 西北林學院學報，2007(01)：112-114.

　　[3]王莫. 三維激光掃描技術在故宮古建筑測繪中的應用研究[J]. 故宮博物院院刊，2011(06)：143-156+163.

　　[4]周乾，閆維明，紀金豹，等.汶川地震古建筑震害研究[J].北京工業(yè)大學學報，2009，35(3)：330-337.

　　[5]李鐵英，魏劍偉，張善元，等.應縣木塔實體結構的動態(tài)特性試驗與分析[J].工程力學，2005，22(1)：141-146.

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