木结构加固修复技术

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1、第十九篇木结构加固修复技术第十九篇木结构加固修复技术·$#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一章木结构加固修复性能分析第一节木材性能分析一、木结构加固维修必要性木材是人类建筑史上应用时间最长的建筑材料之一，已有数千年的应用历史；在我国现存的古建筑中，木结构和砖木混合结构占有相当的比例，如浙江杭州的六和塔和山西应县木塔等都已有数百年的历史。木材作为建筑材料有一系列的优点，如承载能力好，容重小，可就地取材，便于加工，化学性能比较稳定等。木结构的建筑也有其缺点，如在潮湿状态下易腐蚀、开裂、易遭虫害和

2、木材本身易燃等。木材的缺点使其应用受到限制，结构使用年数也受到影响。随着人们对森林资源重视的程度的增长，木材在建筑行业的使用又受到资源方面的限制，新建的木结构日益减少，以钢代木和以塑代木的新结构不断出现，木结构有完全被取而代之的趋势。新的木结构的数量虽然已经很少，但是，在我国旧的木结构尚有相当的数量，解放前及解放初期建成的一些民用及公用建筑中木结构的数量还是不少。因此，在对旧建筑进行检测、评定时，必然会遇到木结构的问题，处理现存木结构的问题也自然成为一项必不可少的工作。二、木材力学性能分析在论及木材的问题之前，首先应该了解木材的受力性能、破坏特征和影响因素，这些对于结构

3、的检测和评定都是非常重要的。如果不了解这些问题，有出现危险征兆而又被忽略的可能，以及作出错误判断的可能。木结构中的木材主要承受拉应力、压应力、剪切应力和局部压应力的作用。以下介绍木材在各种应力下的性能及破坏状态。（一）受拉应力!应变分析木材顺纹受拉时的应力!应变曲线见图"#!"!"中的曲线$。从图中可以看出，木材顺纹的受拉应力!应变曲线呈直线，没有明显的塑性变形。木·#!"!·建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!#!木材应力#应变曲线图材顺纹受拉破坏主

4、要是木材中的纤维被拉断，材料断口处一般呈锯齿状，如图!"#!#$所示。图!"#!#$木材缺口剖面分析当拉应力不是与木纹同向时，将出现程度不同的纤维被拉开的撕裂现象，因而其强度急剧下降。（二）受压工作木材顺纹受压时的应力#应变曲线见图!"#!#!中的曲线%。从该曲线可看出，木材顺纹受压时可有较好的塑性性能。木材顺纹受压破坏主要是由木材的纤维失稳屈曲造成的，此时试件上出现皱折（图!"#!#&）。从图!"#!#!的比较中可看出，木材的实际抗拉强度远远高于实际的抗压强度，这主要是因为，木材受压破坏是由纤维的失稳控制，而受拉破坏是由纤维的强度控制；从另一方面看，木材受拉破坏时，材

5、料截面的承载能力突然全部丧失，而受压破坏后，材料截面的承载能力不会完全丧失，仅有程度不同的下降，同时，产生较大的变形。因此，相对来说，木材受拉破坏造成的危害更大，应采取积极的措施予以预防。（三）木材的抗剪性能典型的木材的剪切破坏是顺木纹的破坏，当剪切力垂直于木纹时，也可出现木材纤维第十九篇木结构加固修复技术·$#"!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#!#$木材皱折图被剪断的现象，试验表明：当剪切破坏面是顺木纹出现时，增大垂直于木纹方向的压力可以有效地提高木材顺纹的抗剪强度，因此，这种方法经常

6、用于加固抗剪强度不足的木结构。（四）木材的受弯性能木材的受弯性能介于受压和受拉性能之间，其破坏的定义是：受压区边缘纤维的部分出现失稳，形成皱折，受拉区边缘纤维拉断。实际上，受弯构件破坏时多伴有顺木纹的裂纹，这主要是由于弯曲后木材纤维之间产生了剪切应力，剪应力过大造成顺纹的剪切裂纹。（五）木材的局部承压垂直于木纹的局部承压会出现两种破坏的可能，其一是局部纤维被剪断（图!"#!#%&），其二是顺木纹产生裂纹（见图!"#!#%’）。图!"#!#%木材局部承压（六）木材的设计强度我国的《木结构设计规范》采用允许应力的设计方法，该规范提供的木材的设计强度见表!"#!#!。原表的单

7、位为()*+,-，按规定将其改为.*,,-。规范给定的木材允许应力是综合考虑各种因素并有""/保证率的强度。·$#"!·建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!常用木材的容许应力和弹性模量（!"#）表$%&$&$受弯顺纹横纹承压（!#(）顺木应顺材力纹受压及承纹拉力螺种木材名称等受受局部表弹性模量拉压［!’］全表面栓垫板类级!!剪面及齿面)（*$+,）［!#］下面东北落叶松、陆-$./0$1$/2$/%1/%2/3$/$均松鱼鳞云杉、