古建筑相關(guān)內(nèi)容淺析

姚雨桐

摘 要：本研究從古建筑的地震風(fēng)險評估、熱適應(yīng)性評估等角度分析古建筑的相關(guān)內(nèi)容，以期可提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：古建筑;地震;熱適應(yīng);保護(hù)

0.引言

由于歷史悠久，中國古代木結(jié)構(gòu)建筑表現(xiàn)出不同程度的磨損。因此，迫切需要對這些文化和歷史寶藏進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，以評估服務(wù)狀況。雖然有一些基于FBG傳感的自蔓延高溫監(jiān)測系統(tǒng)，但由于建筑類型、結(jié)構(gòu)荷載、材料和環(huán)境的不同，它們不適合中國古代木結(jié)構(gòu)建筑。此外，基于光纖布拉格光柵（FBG）傳感的柱傾角監(jiān)測存在技術(shù)差距。為了克服這些不足，也有研究開發(fā)了一個基于FBG傳感的中國古代川斗式木結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，旨在監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形，即梁撓度和柱傾角、溫度、濕度和建筑物周圍火災(zāi)。通過現(xiàn)場試驗和仿真分析，驗證了所開發(fā)的自蔓延高溫合成系統(tǒng)的有效性。為了驗證所開發(fā)的自蔓延高溫監(jiān)測系統(tǒng)的長期運(yùn)行，對15個月內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明所開發(fā)的自蔓延高溫合成系統(tǒng)與其他方法具有很好的一致性。此外，自蔓延高溫監(jiān)測系統(tǒng)在部署后的第一年運(yùn)行良好。這表明所開發(fā)的自蔓延高溫監(jiān)測系統(tǒng)在中國古代川斗式木結(jié)構(gòu)建筑的健康狀態(tài)監(jiān)測中是適用和有效的，為這類木結(jié)構(gòu)建筑的損傷預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。

1.古建筑的地震風(fēng)險評估

古建筑的復(fù)雜性意味著這些地區(qū)的風(fēng)險評估應(yīng)基于對建筑環(huán)境特征和人口特征、暴露程度以及與周圍環(huán)境的相互作用的聯(lián)合分析。迫切需要這樣一種整體方法來評估減災(zāi)戰(zhàn)略的影響，特別是在突發(fā)災(zāi)害，主要是地震中。事實上，在安全級別上改造干預(yù)措施和應(yīng)急管理策略的有效性在很大程度上取決于這種相互作用，也與路徑網(wǎng)絡(luò)特征有關(guān)。相關(guān)工作提出了一種基于PDCA的地震風(fēng)險評估方法，該方法創(chuàng)新性地將建筑環(huán)境損害評估與人員疏散行為模擬相結(jié)合，以識別潛在的無法到達(dá)的疏散路徑和城市區(qū)域，定義相關(guān)路徑/區(qū)域安全級別，并評估在緊急情況下建議的改造和管理策略對人口安全的影響。為此，砌體外墻經(jīng)驗證的地震易損性指數(shù)方法與經(jīng)驗損傷評估相關(guān)性（室外空間碎片深度估計）相結(jié)合，以創(chuàng)建震后損傷場景。然后，這些被用作通過現(xiàn)有地震行人疏散模擬器進(jìn)行疏散過程評估的輸入數(shù)據(jù)。相關(guān)研究提出路徑和安全區(qū)域風(fēng)險指數(shù)，以評估緊急情況下的主要行為問題。

目前有多種方法用于歷史磚石建筑的抗震評估。在靜態(tài)方法中，pushover分析中容量曲線的定義受控制點(diǎn)選擇的影響。然而，砌體結(jié)構(gòu)通常容易受到面外載荷的影響，控制點(diǎn)可能位于易受倒塌機(jī)制影響的結(jié)構(gòu)元件上。以往工作旨在開發(fā)一種耦合的數(shù)值幾何方法，通過考慮適當(dāng)數(shù)量的包圍所研究結(jié)構(gòu)形狀的邊界控制點(diǎn)來表示推覆分析產(chǎn)生的結(jié)果。通過對位于意大利南部卡拉布里亞地區(qū)的斯蒂格納諾圣菲利城堡進(jìn)行數(shù)值模擬，驗證了所提出的方法。靜力和動力分析都是在一個非線性框架中進(jìn)行的，在這個框架中，結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的行為得到了研究?？紤]到極限分析的運(yùn)動學(xué)定理，對一個重要的失效機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，以驗證所獲得的結(jié)果。比較所有方法的光譜加速度值。結(jié)果顯示了關(guān)于建筑物整體結(jié)構(gòu)性能及其地震安全性的詳細(xì)信息。

2.古建筑的熱適應(yīng)性

據(jù)統(tǒng)計，全國古建筑建筑占建筑總量的30%左右，能耗很高，必須降低。其中許多具有遺產(chǎn)價值，外墻保溫是不可能的。如果采用內(nèi)部絕緣，必須進(jìn)行仔細(xì)的濕熱評估，以避免墻體中的臨界濕度條件導(dǎo)致故障模式。絕緣材料市場由石化產(chǎn)品或不可再生的天然材料主導(dǎo)。然而，生物基隔熱材料的發(fā)展在不斷增加，其中一些已經(jīng)成功進(jìn)入市場。歐盟生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略加強(qiáng)了對生物資源的利用，以增加其附加值。以往研究評估了創(chuàng)新的生物基松針隔熱材料的適用性，這種材料是根據(jù)生物經(jīng)濟(jì)學(xué)原理生產(chǎn)的，作為歷史上巨大墻壁的內(nèi)部隔熱材料。結(jié)果表明，所研究的材料多孔性強(qiáng)，具有較高的水分傳遞和儲存能力，是一種很好的高分子調(diào)節(jié)劑。石灰處理過的材料在相對濕度為85%時沒有霉菌生長。即使隔熱材料用石灰處理，也必須犧牲熱量節(jié)約來降低模具生長的臨界條件。

3.古建筑的保護(hù)

由于天氣條件（污染、酸雨等）的快速變化，古代建筑和雕塑的保護(hù)近來受到越來越多的關(guān)注，并成為研究的焦點(diǎn)。目前，石材養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要包括使用有機(jī)涂層處理，但它們的副作用已經(jīng)被認(rèn)識到。相比之下，古代石頭建筑中使用的一些傳統(tǒng)材料幾千年來運(yùn)行良好。少數(shù)學(xué)者報告了我們對傳統(tǒng)保護(hù)材料能夠提供意想不到的長期保護(hù)的原因的研究。首先，按照制作中國傳統(tǒng)膠結(jié)材料的配方制備碳酸鈣，并用不同的儀器對其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行檢測。其次，通過研究碳酸鈣粉體的表面特性，對制備的碳酸鈣粉體的增強(qiáng)效果進(jìn)行了測試和分析。以往實驗結(jié)果表明，生物控制過程發(fā)生了，其中有機(jī)模板可以誘導(dǎo)礦物結(jié)構(gòu)的沉淀，這反過來又導(dǎo)致受這些傳統(tǒng)保護(hù)材料保護(hù)的歷史石頭建筑物的保護(hù)有了很大改善。這為生物控制過程的新研究和通過生物控制合成的一些性能優(yōu)異的保護(hù)材料的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

4.古建筑的測繪

建筑對環(huán)境和自然資源有重大影響。新興世界的能源和環(huán)境挑戰(zhàn)要求建筑設(shè)計理念、策略、技術(shù)和施工方法發(fā)生重大變革。古建筑是由那些設(shè)計決策受其文化傳統(tǒng)影響的人建造的，這些建筑是通過長期的反復(fù)試驗和當(dāng)?shù)亟ㄖ叩莫?dú)創(chuàng)性收集的，他們對自己在地球上的位置有著特定的知識，因此在向現(xiàn)代建筑推廣特定氣候的被動式建筑技術(shù)方面很有價值。已有研究介紹了一種方法來分類不同的鄉(xiāng)土地區(qū)和評估古代民居的能源性能，以及確定最佳建筑使用古建筑技術(shù)。該研究對不同氣候區(qū)域觀察到的許多有代表性的古建筑特征進(jìn)行了廣泛的計算機(jī)能量建模。將本地測試對象與根據(jù)國際節(jié)能規(guī)范建立的測試對象和優(yōu)化軟件生成的測試對象進(jìn)行比較。能量模型的模擬結(jié)果表明，將古建筑中的傳統(tǒng)視為提高建筑能量性能的一種方法是一種值得的努力，科學(xué)的指導(dǎo)有助于提高建筑能量性能。

參考文獻(xiàn)

[1]Fei Du，Kenji Okazaki. Building improvement responses to multi-hazard risk in the historic Dali Dong Village， Guizhou， China[J]. International Journal of Disaster Risk Reduction，2016，19.