針對(duì)古建筑木結(jié)構(gòu)材料性能研究的測定方法,中國GB,日本JIS以及美國ASTM均采用無疵小試樣,但其測定的各項(xiàng)力學(xué)性能結(jié)果均大于實(shí)際構(gòu)件的相應(yīng)數(shù)值,無法準(zhǔn)確評(píng)估足尺古建木結(jié)構(gòu)力學(xué)性能,因此有必要采用原木足尺構(gòu)件對(duì)古建筑木結(jié)構(gòu)的材料性能進(jìn)行研究。本文以揚(yáng)州民居修繕工程拆卸下來的距今約50-100年的杉木構(gòu)件為試驗(yàn)材料,通過應(yīng)力波、超聲波和皮羅釘?shù)葻o損檢測方法以及標(biāo)準(zhǔn)小試件的物理力學(xué)試驗(yàn)和原木足尺力學(xué)試驗(yàn),從構(gòu)件角度研究古建筑木結(jié)構(gòu)材料性能的變化規(guī)律,探索無損檢測和標(biāo)準(zhǔn)小試件試驗(yàn)與構(gòu)件實(shí)際物理力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系,為實(shí)現(xiàn)無損檢測定量化評(píng)價(jià)提供參考,為古建木構(gòu)的狀態(tài)評(píng)估、安全極限與性能保持提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明:(1)木構(gòu)件材料性能沿徑向存在明顯差異。新杉木構(gòu)件由外向髓心的密度、順紋抗壓強(qiáng)度、彈性模量均減小10%以上,舊杉木構(gòu)件由外向髓心的密度、順紋抗壓強(qiáng)度基本保持不變,彈性模量減小6.00%-16.25%。因此采用小試樣進(jìn)行研究時(shí),樣本沿徑向截取位置對(duì)評(píng)價(jià)舊木材料性能有影響,有必要對(duì)構(gòu)件沿徑向區(qū)分邊材和心材,研究其材料性能的變化規(guī)律:舊杉木構(gòu)件心材的密度、順紋抗壓強(qiáng)度及彈性模量、無損檢測動(dòng)彈性模量等性能增大9.31%-19.47%,而邊材的相關(guān)性能減小或基本保持不變,表面木質(zhì)軟化。(2)標(biāo)準(zhǔn)小試件測試方法評(píng)價(jià)舊木材性的變化規(guī)律與原木構(gòu)件測試方法存在明顯差異。標(biāo)準(zhǔn)小試件測試結(jié)果顯示舊杉木順紋受壓強(qiáng)度增大7.47%,順紋受壓彈性模量基本保持不變。原木構(gòu)件測試結(jié)果顯示舊杉木順紋受壓強(qiáng)度減小23.40%,順紋受壓彈性模量減小8.60%,性能明顯降低。杉木構(gòu)件的材料強(qiáng)度可以通過小試件材料強(qiáng)度乘以一定的折減因子得到。(3)無損檢測結(jié)果受構(gòu)件材料性能影響顯著。應(yīng)力波檢測的傳播速度與構(gòu)件的含水率顯著相關(guān)。超聲波檢測的動(dòng)彈性模量與構(gòu)件的密度、小試件順紋受壓強(qiáng)度及彈性模量顯著相關(guān)。皮羅釘檢測的探針打入深度與構(gòu)件的含水率、原木足尺抗壓強(qiáng)度、小試件順紋受壓強(qiáng)度及彈性模量顯著相關(guān)。在大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上,構(gòu)件的材料性能可以通過無損檢測結(jié)果換算得到,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無損檢測的定量化。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU366.2
【部分圖文】：

交通大學(xué)負(fù)責(zé)的山西省萬榮東岳廟飛云樓現(xiàn)場勘測、監(jiān)測與力學(xué)性能研究項(xiàng)目，??對(duì)飛云樓的損傷普查報(bào)告表明？．飛云樓木構(gòu)普遍存在柱身開裂、腐朽、蟲蛀等材??性劣化的問題［４Ｈ５１，如圖１－２所示。通過研宄木材作為結(jié)構(gòu)材長期使用后物理力學(xué)??性質(zhì)的變化，能夠?yàn)楣沤ㄖ窘Y(jié)構(gòu)的狀態(tài)評(píng)估、安全極限與性能保持提供科學(xué)依??據(jù)。??圓??ａ）柱身開裂?ｂ）柱身糟朽?ｃ）孔洞??ａ）?Ｐｉｌｌａｒ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｂ）?Ｐｉｌｌａｒ?ｄｅｃａｄｅｎｔ?ｃ）?Ｈｏｌｅ??圖１－２飛云樓木構(gòu)損傷??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄａｍａｇｅ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｆｅｉｙｕｎ?ｐａｖｉｌｉｏｎ??但是目前關(guān)于古建木構(gòu)材性的研宄，對(duì)木材的測定方法，無論是我國的國家??標(biāo)準(zhǔn)，還是日本的ＪＩＳ、美國的ＡＳＴＭ等，它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：試樣都不能??存在應(yīng)力木、腐朽、木節(jié)、斜紋理、裂紋、脆心材等缺陷，即必須為無疵小試樣。??對(duì)于比重、干縮濕脹等物理性質(zhì)，這種無疵小試樣測出的結(jié)果與實(shí)際使用的大尺??２??

破壞形式也主要表現(xiàn)為受壓破壞，是修繕時(shí)常見的問題［３８］，所以本文對(duì)木構(gòu)件材??料的力學(xué)性質(zhì)重點(diǎn)研究受壓性能，特別是舊木材的順紋受壓性能文獻(xiàn)結(jié)果，如表??１－２所示，舊木材的順紋受壓強(qiáng)度變化值如圖１－３所示。??６。。％舊木材順紋受壓強(qiáng)度變化值／?％??５０．０％?；??４０．０％?＂??３０．０％?－??２０．０％?ｊ?｜｜｜??１０．０％?Ｉ?｜?ｉｌｌ?｜?Ｉ??。。｜?＊?Ｉ?『｜?ｆ?ｆｆ??－３０．０％??－４０．０％?－??＇５〇〇％?１?使用時(shí)間／年??圖１－３舊木材的順紋受壓強(qiáng)度變化值??Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｈａｎｇｅｓ?ｉｎＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｃｏｍｐｒｅｓｓ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｏｆ?ａｇｅｄ?ｗｏｏｄ??圖１－３中，統(tǒng)計(jì)了?２０篇文獻(xiàn)中的舊木順紋受壓強(qiáng)度結(jié)果，舊木使用時(shí)間５０－１８００??年不等，共有４３組數(shù)據(jù)。其中，有２０組數(shù)據(jù)的順紋受壓強(qiáng)度減小，占總數(shù)據(jù)的??４６．５％，有２１組數(shù)據(jù)的順紋受壓強(qiáng)度增大，占總數(shù)據(jù)的４８．８％，有２組數(shù)據(jù)的順紋??受壓強(qiáng)度變化值小于５％，視為順紋受壓強(qiáng)度保持不變，占總數(shù)據(jù)的４．７％。由此可??見，文獻(xiàn)中舊木材順紋受壓強(qiáng)度增大或減小的數(shù)據(jù)各占一半，研宄結(jié)果并不統(tǒng)一。??日本學(xué)者Ｋｏｈａｒａ［ＩＱＨ１４］的研宄中，使用了?３５０－１３００年的扁柏順紋受壓強(qiáng)度增??大３２．０％－５１．９％，而２４０－６５０年的櫸木順紋受壓強(qiáng)度絕大多數(shù)低于新木，減小幅度??為７．６％－３５．７％。同樣在日本學(xué)者ＨｉｒａＳｈｉｍａ［２４Ｈ２６】的研宄結(jié)果中

２．１試驗(yàn)材料??２．１．１試材采集??本研宄選取的木材是杉木，常見于我國南方地區(qū)的木結(jié)構(gòu)古建筑，如圖２－１??所示。材料選取兩種：舊杉木構(gòu)件３根，材料來源于揚(yáng)州古舊民居構(gòu)件，距今約??５０－１００年，木材有局部腐朽；杉木新材２根，材料來源于揚(yáng)州槐泗木材市場，目??的是為了與舊木材的力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。??．一—??屬?ｃ：：??圖２－１舊木材及新木材??Ｆｉｇ．?２－１?Ａｇｅｄ?ｗｏｏｄ?ａｎｄ?ｆｒｅｓｈ?ｗｏｏｄ??１１??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2882431