在鋼材、混凝土、木材、石材四大常用建筑結(jié)構(gòu)材料中,木材是唯一一種具有可再生特點(diǎn)的自然資源。木結(jié)構(gòu)建筑是指由木材或木制品承受主要荷載的、通過(guò)各種金屬連接件或榫卯方式進(jìn)行連接和固定的空間或平面結(jié)構(gòu)。
我國(guó)木結(jié)構(gòu)房屋建造歷史可追溯到3000多年前,主要采用以榫卯結(jié)構(gòu)連接梁柱的框架體系,結(jié)合飛檐、斗拱、木瓦、樓梯等構(gòu)件,形成了獨(dú)特的民族設(shè)計(jì)風(fēng)格。然而木結(jié)構(gòu)相比于其他材料建筑成本高、穩(wěn)固性差、易腐朽、防火性能差等缺點(diǎn),逐漸被其他建筑材料所取代,目前我國(guó)的木結(jié)構(gòu)僅被應(yīng)用于少數(shù)低層住宅中,絕大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)仍以磚混、鋼筋混凝土以及鋼結(jié)構(gòu)為主。然而木結(jié)構(gòu)也有其自身的優(yōu)點(diǎn),具有結(jié)構(gòu)均勻、尺寸靈活、不易變形、環(huán)境污染小、節(jié)能保溫性能好等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái),隨著當(dāng)代木結(jié)構(gòu)在材料和建筑方面的發(fā)展,現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑開(kāi)始逐漸被接受并發(fā)展起來(lái)。
木結(jié)構(gòu)古建筑是中國(guó)古老文明的載體,木結(jié)構(gòu)建筑的安全檢測(cè)與鑒定,是進(jìn)行修繕修復(fù)工作必不可少的重要環(huán)節(jié),為古建筑的修繕加固提供依據(jù),為建筑健康檔案的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
一、木結(jié)構(gòu)的安全檢測(cè)鑒定
(1)使用荷載調(diào)查;調(diào)查木結(jié)構(gòu)使用環(huán)境、使用荷載,并對(duì)歷史加固修復(fù)情況進(jìn)行調(diào)查。
(2)結(jié)構(gòu)布置檢測(cè);對(duì)結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件間距以及層高等結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行校核;如無(wú)圖紙,對(duì)結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量;
(3)尺寸與偏差檢測(cè);對(duì)結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件尺寸進(jìn)行檢測(cè)校核,如無(wú)圖紙,對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量;
(4)木材力學(xué)性能檢測(cè);木材力學(xué)性能可分為抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、順紋抗剪強(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)度等檢測(cè)項(xiàng)目。當(dāng)可判斷木材種類時(shí),可取同類型木材的力學(xué)參數(shù),當(dāng)木材的材質(zhì)或外觀與同類木材有顯著差異時(shí)或樹(shù)種和產(chǎn)地判別不清時(shí),可取樣檢測(cè)木材的力學(xué)性能,確定木材的強(qiáng)度等級(jí)。
(5)木材缺陷檢測(cè);木材缺陷,對(duì)于圓木和方木結(jié)構(gòu)可分為木節(jié)、斜紋、扭紋、裂縫和髓心等項(xiàng)目;對(duì)膠合木結(jié)構(gòu),尚有翹曲、順彎、扭曲和脫膠等檢測(cè)項(xiàng)目;對(duì)于輕型木結(jié)構(gòu)尚有扭曲、橫彎和順彎等檢測(cè)項(xiàng)目。
(6)連接與構(gòu)造檢測(cè);木結(jié)構(gòu)的連接可分為膠合、齒連接、螺栓連接和釘連接等檢測(cè)項(xiàng)目。當(dāng)對(duì)木結(jié)構(gòu)的連接能力有疑義時(shí),應(yīng)對(duì)連接能力進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè);
(7)變形損傷和防護(hù)措施檢測(cè);木結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷的檢測(cè)可分為木材腐朽、蟲(chóng)蛀、裂縫、災(zāi)害影響和金屬件的銹蝕等項(xiàng)目;木結(jié)構(gòu)的變形可分為節(jié)點(diǎn)位移、連接松弛變形、構(gòu)件撓度等項(xiàng)目。
(8)根據(jù)檢測(cè)鑒定需求,特殊需求時(shí),還應(yīng)進(jìn)行木結(jié)構(gòu)材料的含水率、密度和干縮率等項(xiàng)目檢測(cè)和側(cè)向彎曲矢高、屋架出平面變形、屋架支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)和木樓面系統(tǒng)的振動(dòng)等檢測(cè);
二、木結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求
1.木結(jié)構(gòu)建筑主要指屋蓋、樓蓋以及支承柱均由木材制作的下列中、小型木結(jié)構(gòu):
(1)6~8度時(shí),不超過(guò)二層的穿斗木構(gòu)架、舊式木骨架、木柱木屋架房屋和康房,單層的柁木檁架房屋。
(2)9度時(shí),不超過(guò)二層的穿斗木構(gòu)架房屋、康房和單層的舊式木骨架房屋,不包括木柱木屋架和柁木檁架房屋。
2.木結(jié)構(gòu)房屋以抗震構(gòu)造鑒定為主,可不作抗震承載力驗(yàn)算。8、9度時(shí)Ⅳ類場(chǎng)地的房屋應(yīng)適當(dāng)提高抗震構(gòu)造要求。抗震鑒定時(shí),承重木構(gòu)架、樓蓋和屋蓋的質(zhì)量(品質(zhì))和連接、墻體與木構(gòu)架的連接、房屋所處場(chǎng)地條件的不利影響,應(yīng)重點(diǎn)檢查。木結(jié)構(gòu)房屋抗震鑒定時(shí),尚應(yīng)按有關(guān)規(guī)定檢查其地震時(shí)的防火問(wèn)題。
3.木結(jié)構(gòu)房屋的外觀和內(nèi)在質(zhì)量宜符合下列要求:
(1)柱、梁(柁)、屋架、檁、椽、穿枋、龍骨等受力構(gòu)件無(wú)明顯的變形、歪扭、腐朽、蟻蝕、影響受力的裂縫和弊病。
(2)木構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)無(wú)明顯松動(dòng)或拔榫。
(3)7度時(shí),木構(gòu)架傾斜不應(yīng)超過(guò)木柱直徑的1/3,8、9度時(shí)不應(yīng)有歪閃。
(4)墻體無(wú)空鼓、酥堿、歪閃和明顯裂縫。
4.木柱木屋架的布置和構(gòu)造應(yīng)符合下列要求:
(1)梁柱布置不應(yīng)零亂,并宜有排山架。
(2)木屋架不應(yīng)為無(wú)下弦的人字屋架。
(3)柱頂在兩個(gè)方向均應(yīng)有可靠連接;被木梁間斷的木柱與梁應(yīng)有鐵件連接;8度時(shí),木柱上部與屋架的端部宜有角撐,多跨房屋的邊跨為單坡時(shí),中柱與屋架下弦間應(yīng)有角撐或鐵件連接,角撐與木柱的夾角不宜小于30°,柱底與基礎(chǔ)應(yīng)有鐵件錨固。
(4)柱頂宜有通長(zhǎng)水平系桿,房屋兩端的屋架間應(yīng)有豎向支撐;房屋長(zhǎng)度大于30m時(shí),在中段且間隔不大于20m的柱間和屋架間均應(yīng)有支撐;跨度小于9m且有密鋪木望板或房屋長(zhǎng)度小于25m且呈四坡頂時(shí),屋架間可無(wú)支撐。
(5)檁與椽和屋架,龍骨與大梁和樓板應(yīng)釘牢;對(duì)接檁下方應(yīng)有替木或爬木;對(duì)接檁在屋架上的支承長(zhǎng)度不應(yīng)小于60mm。
(6)木構(gòu)件在墻上的支承長(zhǎng)度,對(duì)屋架和樓蓋大梁不應(yīng)小于250mm,對(duì)接檁和木龍骨不應(yīng)小于120mm。
(7)屋面坡度超過(guò)30°時(shí),瓦與屋蓋應(yīng)有拉結(jié);坐泥掛瓦的坡屋面,坐泥厚度不宜大于60mm。
5.柁木檁架的布置和構(gòu)造應(yīng)符合下列要求:
(1)房屋的檐口高度,6、7度時(shí)不宜超過(guò)2.9m,8度時(shí)不宜超過(guò)2.7m。
(2)柁(梁)與柱之間應(yīng)有斜撐;房屋宜有排山架,無(wú)排山架時(shí)山墻應(yīng)有足夠的承載能力。
(3)瓜柱直徑,6、7度時(shí)不宜小于120mm,8度時(shí)不宜小于140mm。
(4)檁與椽和柁(梁)應(yīng)釘牢;對(duì)接檁下方應(yīng)有替木或爬木,并與瓜柱釘牢或?yàn)檠辔查尽?/p>
(5)檁條支承在墻上時(shí),檁下應(yīng)有墊木或臥泥墊磚;
(6)房屋的屋頂草泥(包括焦渣等)厚度,6、7度時(shí)不宜大于150mm,8度時(shí)不宜大于100mm。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況,對(duì)該房屋按照目前的實(shí)際情況對(duì)其主要承重構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算和抗震驗(yàn)算。最終依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果和承載力驗(yàn)算分析結(jié)果,對(duì)檢測(cè)鑒定對(duì)象進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全評(píng)定或抗震鑒定(含抗震構(gòu)造措施鑒定),并對(duì)有問(wèn)題的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,給出加固處理意見(jiàn)。