博物馆文物展陈防震系统解决方案.pdf

博物馆文物展陈防震系统解决方案和《馆藏文物防震规范》解读2016年 01月25日2016年 01月25日主讲：马伯涛合作单位：上海博物馆、北京交通大学、 中国中车时代新材等主讲：马伯涛合作单位：上海博物馆、北京交通大学、 中国中车时代新材等五五四四三三二二目录目录目录目录防震背景防震背景国内外现状工作路径与方法发展趋势《馆藏文物防震规范》解读国内外现状工作路径与方法发展趋势《馆藏文物防震规范》解读一一防震背景防震背景防震背景防震背景馆舍结构+馆藏文物 双保护防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景我国历次损失严重的地震均发生在了设防烈度 较低的地区：我国历次损失严重的地震均发生在了设防烈度 较低的地区：1976唐山（唐山（6度度11度）、度）、2008汶川（汶川（7度度11度） 、度） 、 2010玉树（玉树（7度度11度） 、度） 、2013芦山（芦山（7度度9度）、度）、 2014鲁甸（鲁甸（7度度9度）度） …我国现行建设规范仅以我国现行建设规范仅以“大震不倒大震不倒”为目标，未 能实现双保护：为目标，未 能实现双保护：“站立着的废墟站立着的废墟”、室内陈设损坏严重、室内陈设损坏严重防震背景防震背景防震背景防震背景（图中：★表示一级博物馆；●表示二级博物馆） 0.10:7度度0.15:7度半度半0.20:8度度0.30:8度半度半固原博物馆固原博物馆宁夏博物馆宁夏博物馆防震背景防震背景防震背景防震背景博物馆是展示社会历史文明的窗口，将大量可 移动文物集中到博物馆中保存，有利于文物保护 修复和日常防护管理，但也增加了在突发灾害下 文物大规模损毁的风险。

• 博物馆结构安全不等于馆藏文物安全防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景防震背景其原因在于：1）虽然针对馆舍及人员防震安全有强制性规 范标准要求，并施行严格的设计审查及工程质量 检查制度，但之前博物馆防震设计方法、规范不 含文物防震，国家相关政策法规对馆藏文物防震 安全目标不明确；2）我国馆藏文物绝大都数都处于无防震保护 或定性防护状态，文物防震存在安全隐患；3）国外防震产品由于其适用性欠佳，在国内 应用较少防震背景防震背景防震背景防震背景为此，亟需完善博物馆文物展陈防震设计方法，开发文物展陈防震装置系列产品，构建博物馆建设与展陈防震产品相关规范标准体系，以适应我国大规模博物馆建设与文物收藏保护的需求国家工信部与国家文物局联合提出“文物保护装备产业 化及应用示范项目”-“博物馆文物展陈防震装置” ，重点对 上述关键问题开展研究与应用示范五五四四三三二二二二目录目录目录目录防震背景防震背景国内外现状国内外现状工作路径与方法发展趋势《馆藏文物防震规范》解读工作路径与方法发展趋势《馆藏文物防震规范》解读一一国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 建筑减隔震设计方法& 技术装备设计规范体系隔震、减震、调谐…产品标准国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 博物馆文物防震设计方法美国Getty博物馆已高度重视并开展了博物馆及馆藏文 物的防震研究和实践，但仅重视了房屋及文物抗震的 构造要求※ 缺少房屋动力计算；日本东京国立博物馆已开展了展陈及文物的防震研究 和实践，但直接使用地震波开展展柜及文物防震设计 ※缺少了馆舍动力响应分析。

自：博物馆文物展陈防震技术国际学术研讨会， 2015.04，北京）“场地+馆舍+展陈+展柜+文物”文物防震全系统 解决方案更为科学，得到国内外文物保护专家 的一致认可国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• Getty博物馆（杨维国、Jerry提供）美国盖蒂博物馆，坐落于美国加州洛杉矶圣莫尼卡附近的 一个山顶，位于地震频发区美国盖蒂博物馆国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• Getty博物馆PGA horizontal 0.7g PGA vertical 0.45PGV 36 sec/cm国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• Getty博物馆国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• Getty博物馆国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• Getty博物馆国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 日本东京国立博物馆（Nobuyuki Kamba提供）国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 日本东京国立博物馆（Nobuyuki Kamba提供）国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 日本东京国立博物馆（Nobuyuki Kamba提供）国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 博物馆文物防震技术措施国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 博物馆文物防震技术装备• 直线导轨式 • 弧形导轨式 • 滚珠式 • 滚轮式国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状缺少防震措施的陈设博物馆文物展陈防震调研国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状（文物形体复杂，仅层叠状摆放，上下层建筑间无可靠防震措施 ，地震作用下极易倒塌，建议尽早开展专项防震措施研究。

文物直接置于亚克力积木上，7度（0.15g）罕遇地震作 用时摩擦系数µ小于0.5甚至小于0.2，极易发生滑移缺少防震措施的文物博物馆文物展陈防震调研《馆藏文物防震规范》《馆藏文物防震规范》 宏观运动学评价宏观运动学评价国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状（文物浮放，高宽比大于3，存在倾覆风险）（文物浮放，高宽比较大于2，重心偏高，存在倾覆风险）缺少防震措施的文物博物馆文物展陈防震调研国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状采用传统防震措施的文物博物馆文物展陈防震调研国内外现状国内外现状国内外现状国内外现状• 博物馆类建筑（古建类博物馆除外）均进行了结构的抗震 设计，但缺少对文物的防震安全设计• 博物馆中有部分文物采取了的传统防震措施，但未经过防 震验算• 应对博物馆文物展陈防震性能、展陈防震技术措施与展柜 防震装备配置进行系统化分析研究• 博物馆室内装饰、展示展陈及文物应进行系统化防震安全 设计与安全评估，提高文物的防震安全储备博物馆文物展陈防震调研五五四四三三三三二二二二目录目录目录目录研究背景国内外现状研究背景国内外现状工作路径与方法工作路径与方法发展趋势《馆藏文物防震规范》解读发展趋势《馆藏文物防震规范》解读一一（1）全系统保障地震动馆舍楼层展柜文物，任一环节出现震害，均会危及文物安全，因此，应建立“馆舍+展柜+文物”全系统防震安全性能目标。

1) 楼层动力响应(2) 展柜动力响应(3) 文物动力响应房屋安全展陈安全文物安全++工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径：工作路径：（2）个性化设计每个地区地震动特性不同，地震动经历博物馆馆舍、展柜，传至每个馆藏文物的地震作用效应各异因此，每个馆藏文物均应基于“震源+馆舍+展柜+文物”全模型开展地震作用分析及个性化安全设计因此，每个馆藏文物均应基于“震源+馆舍+展柜+文物”全模型开展地震作用分析及个性化安全设计汶川地震成都台站实测数据（国家地震局提供）工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径：工作路径：（3）疏顺导滞直线导轨式隔震装置；滚珠式隔震装置；滚轮式隔震装置；……种类多，构造简单，制造加工难度不大；考虑建筑结构、展柜动力特征的文物防震装置设计！总体方针：总体方针：安全设计服务为主，减隔震产品配套为辅工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径：工作路径：（4）政策法规建立国家文物局、工信部、住建部已充分认识到文物防震的迫切性，正 在系统地组织相关文物防震规范标准的编制：《博物馆建设标准》：潜在震灾区，规划建设阶段明确要对文物 进行防震安全设计，采取防震措施；《博物馆建筑设计规范》、《建筑抗震设计规范》：建筑设 计阶段对建筑结构防震有规定，未对文物防震进行要求和规定；《馆藏文物防震规范》：展陈设计阶段对 展陈&馆藏文物 防震设 计与措施提出明确规定；针对地震区的珍贵文物，必须采取防震措施；《博物馆文物预防性保护 防震装置 技术要求》：将解决我 国文物防震装置的标准化生产加工问题，并将推进产业化应用。

工业和信息化部 & 国家文物局： “2013年文物保护装备产业化及应 用示范项目”工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径：工作路径：工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法文物全系统防震：文物全系统防震：文物全系统防震：文物全系统防震：检测评估措施检测评估措施馆舍展陈文物馆舍展陈文物工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法场地及馆舍动力特性检测场地及馆舍动力特性检测文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震————建筑防震建筑防震建筑防震建筑防震：：：：工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法楼层地震加速度响应云图：楼层地震加速度响应云图：•展厅中各处地震加速度响应均不同，最大幅值为最小幅值的展厅中各处地震加速度响应均不同，最大幅值为最小幅值的1.51倍；倍；•楼层加速度响应的幅值及频谱特性均与震源地震波有很大差别楼层加速度响应的幅值及频谱特性均与震源地震波有很大差别因此，传统因此，传统“地震动地震动+文物文物”的文物防震设计方法是不可靠的；应采用的文物防震设计方法是不可靠的；应采用“地 震波地 震波+馆舍馆舍+展具展具+文物文物”的地震作用分析及个性化安全设计。

工程实践中常采用经验公式法、计算机仿真分析法及试验分析法的地震作用分析及个性化安全设计工程实践中常采用经验公式法、计算机仿真分析法及试验分析法文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震————展陈防震展陈防震展陈防震展陈防震：：：：地震作用下楼层加速度云图地震作用下楼层加速度云图加速度时程曲线加速度时程曲线02468100.000.050.100.150.20楼楼楼楼楼地地地地工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震————展陈防震展陈防震展陈防震展陈防震：：：：a 展陈布局b 隔墙、装饰次生灾害工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法（（1）经验公式法）经验公式法对于低烈度区一般文物，高宽比小于对于低烈度区一般文物，高宽比小于3且重量较轻的文物，可采用经验公式法计算文物的地震动作用效应该法应用简便，用于文物防震安全评估且重量较轻的文物，可采用经验公式法计算文物的地震动作用效应该法应用简便，用于文物防震安全评估2）计算机仿真分析）计算机仿真分析对于抗震超限的复杂结构、建于不利场地的博物馆，高宽比不小于对于抗震超限的复杂结构、建于不利场地的博物馆，高宽比不小于3的文物、重点保护文物，应进行考虑馆舍结构、展柜、馆藏文物动力耦合影响的地震 作用效应计算。

适用于大量工程的防震安全设计的文物、重点保护文物，应进行考虑馆舍结构、展柜、馆藏文物动力耦合影响的地震 作用效应计算适用于大量工程的防震安全设计3）试验分析）试验分析对于珍贵文物及博物馆内重点保护文物，应进行馆藏文物与展柜组合的对于珍贵文物及博物馆内重点保护文物，应进行馆藏文物与展柜组合的1:1模型振动台试验，分析馆藏文物及展柜的地震作用效应，修正计算机仿真分析 与实际受力状况的偏差模型振动台试验，分析馆藏文物及展柜的地震作用效应，修正计算机仿真分析 与实际受力状况的偏差文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震文物全系统防震————《《《《馆藏文物防震规范馆藏文物防震规范馆藏文物防震规范馆藏文物防震规范》》》》规定与方法规定与方法规定与方法规定与方法：：：：工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法工作路径与方法文物防震装置文物防震装置文物防震装置文物防震装置————装置开发装置开发装置开发装置开发：：：：第一代产品第一代产品 (金属、无阻尼金属、无阻尼)第二代产品第二代产品 (复合材料，有阻尼。