某单层木质结构鉴定加固及安全性研究

范卫琴，徐正加，张红章

（1．三明学院 建筑工程学院，福建 三明 365004；2．湖北和逸工程检测技术公司，湖北 武汉 430000）

某单层木质结构鉴定加固及安全性研究

范卫琴1，徐正加2，张红章1

（1．三明学院 建筑工程学院，福建 三明 365004；2．湖北和逸工程检测技术公司，湖北 武汉 430000）

对上海某单层木质结构进行损伤鉴定，针对破坏特点，采用强度合理的新木材对腐蚀段进行更换，并将新旧两端用铁件进行加固，对加固后的结构进行了外观、轴线间距、构件挠度、柱垂直度、房屋沉降差等五个方面的测量，并对房屋进行综合鉴定，结果表明：房屋在正常使用荷载下可安全使用，为我国现存木结构的保护方法提供一定的参考。

木结构；裂缝；加固；鉴定

木结构建筑一直以来以天然、环保、节能等优点而著称，中国的古建筑以木结构建筑为主，极具历史价值[1]。最近几年，由于经济的发展和生活水平的提高，人们更加注重居住环境，对木质结构的房屋需求量也在不断增加[2-3]。然而，由于木材具有徐变大、弹性模量低、易老化等特点，在外力的作用下会产生各种破坏，很多木质结构都亟待进行修复加固[4-5]。本文针对上海某单层木质结构的破坏特点，进行有效的修复，并对修复后的结构进行安全性评估，对木质结构的加固鉴定方法进行了探索。

1 基本概况

川西小筑建于2010年，位于上海世博城市最佳实践区北区，为一层全木结构，建筑平面呈矩形，东西向轴线外包尺寸为14.4 m，南北向轴线外包尺寸9.2 m，建筑高为7.5 m，占地面积约为110 m2。该建筑台基和台阶为青砂条石砌成，柱基为砼结构，梁、柱均为铁杉木，屋面铺小青瓦。木柱间距为3.6 m，跨度为3.6 m，木柱主要截面直径为D=250 mm。平面布置图及外立面现状如图1～2所示。

图1 平面布置图单位：mm

图2 川西小筑概况

2014年，经现场检测发现，该建筑在后期使用过程中，缺少相应的维护，且受外界使用环境的影响，致使该建筑柱角腐蚀严重，柱身开裂。其中，图1中1/C（表示1轴和C轴交点处，下同）柱的柱脚严重腐蚀，呈酥松状态，且用手即可掰开内部的纹理结构，截面的腐蚀面积大于原截面的50%；1/B柱脚腐蚀较严重，截面的腐蚀面积大于原截面的20%，1/B柱的梁柱节点出现腐蚀严重，榫卯连接处已出现脱节现象，现场用钢丝绳临时固定处理，见图3。个别梁柱节点出现松动现象，存在一定的安全隐患，部分梁柱面层出现起壳、油漆脱落现象。 屋面小青瓦局部出现翘曲、开裂、松动现象，镂空装饰部分也出现松动。

图3 柱脚损坏处

2 加固措施

针对损害，考虑到裂缝较大，采用铁件和墩接综合加固法[6]，并进行适当的防腐处理，具体如下：

将1/B轴和1/C轴柱底端腐朽部分整段锯除，用截面相同、强度等级大于原材质的菠萝格木替换原来的铁杉木进行接补，连接部分加设钢板或木夹板及联结螺栓，通过钢板和螺栓承担构件的部分拉、压、弯、剪、力，有效地提高了梁、柱构件的力学性能。

对其余有轻微腐朽的外表部分除去，对完好部分涂刷防腐油膏，最后装上经防腐处理的加固用夹木及螺栓，对部分面刷漆脱落的部位重新进行面刷漆的涂刷。

3 加固后的鉴定

加固后，又对房屋建筑、结构概况；房屋建筑、结构平面布置图；房屋使用情况；房屋变形；房屋完损状况等5个方面进行了鉴定。

3.1 建筑图纸和实际尺寸的复核

内容主要包括主要轴网尺寸、建筑分隔布局及结构布置、结构构件截面尺寸等情况的全面检测与复核。

（1）利用手持式激光测距仪和钢卷尺，对图1中主要轴线尺寸的检测与复核结果如图4所示。规范[7]规定，轻型木结构制作安装时连接件的间距允许偏差为±6 mm。从表1中可以看出，建筑构件截面尺寸、轴线尺寸与原设计图纸基本相符。

图4 主要轴线柱距复核结果

（2）柱截面尺寸的检测与复核结果如图5所示，按规范[7]规定，轻型木结构柱子制作安装时截面尺寸的允许偏差为±3mm。检测结果表明，柱截面尺寸与原设计图纸基本相符。

图5 构件截面尺寸复核结果

（3）使用TCR-1202型全站仪对该建筑部分梁的挠度进行了测量，测量结果如图6所示。按照规定[8]，木结构构件楼盖梁挠度as级的限值l/300（其中，l为构件计算跨度实测值）。检测结果表明，川西小筑木结构内各主梁挠度为-5～+2 mm，小于楼盖梁挠度限值as级的限值12 mm。

图6 梁挠度测量结果

（4）使用TCR-1202型全站仪对柱的垂直度检测结果如表1所示。按照规定[7]，轻型木结构柱子制作安装时垂直度允许偏差为±1/200。检测结果表明，川西小筑木柱的垂直度满足规范的限值要求。

（5）为掌握川西小筑的不均匀沉降现状，现场选取该建筑C轴线上的4个柱承台顶端进行高程测量，每个承台选取一测点进行相对沉降检测，高于基准点为正值，低于基准点为负值。测点布置图及测量结果见表2。结果显示：川西小筑相邻柱的最大沉降差为2 mm，小于关于工业与民用建筑相邻柱基沉降差的限值0.003l[9]（注：沉降观测包含施工误差，l为相邻柱基的中心距离）。

表1 柱垂直度测量结果

表2 沉降差测量结果

3.2 建筑结构完整检测

现场对房屋的建筑、结构进行了完损检测。具体检测结果见表3。本次检测是在建筑加固修缮后，该建筑的所有木柱、木梁和檩条，以及屋面的青瓦已经全部拆除重换。经现场检测，建筑梁柱节点完好，柱脚基础完好，镂空装饰结构完好，梁柱面层油漆完好，屋面青瓦搭接紧密，无缺角、裂缝瓦。

4 加固措施的评价

根据对川西小筑的现场检查情况，以评定标准[2]对该房屋进行安全性评定。评定时按三层次进行，即：单个构件-子单元-鉴定单元。以au～du评定单个构件，以Au～Du评定子单元，以Asu～Dsu评定鉴定单元。该房屋的具体安全性评定结果如表4。

结构的整体性等级评定：被检测房屋结构布置基本合理，形成完整系统，且结构选型及传力路线设计基本正确，符合现行规范要求，能满足目前使用要求；柱、梁无明显残损或施工缺陷，梁、柱未出现影响结构承载的裂缝；结构间的联系设计基本合理，连接方式正确。该房屋的安全性等级评定为Asu级。

表3 房屋完损检测结果表

表4 综合检测结果评级表

5 结论

（1）墩接加固法和铁件加固法的综合应用，有效地控制了结构的变形和位移，确保了加固结构达到正常结构的预定功能。（2）防腐处理方法能有效解决木质结构的易腐蚀问题，增加木质结构使用寿命。（3）房屋及构件的几何尺寸检测，以及挠度、垂直度、相对沉降等检测方法，是鉴定木质加固结构的有效方法，评价木质结构应综合运用多种方法，综合评定。

［1］段春辉，郭小东．基于残损特点的古建筑木结构修复加固［J］．工程抗震与加固改造，2014，36（1）：126-130．

［2］郭伟，费本华．我国木结构建筑行业发展现状分析［J］．木材工业，2009，23（2）：19-22．

［3］何敏娟，陈俊岭．中国农村住宅现状及木结构的发展前景［J］．建筑技术，2009，40（10）：940-942．

［4］赵鸿铁，张风亮．古建筑木结构的结构性能研究综述［J］．建筑结构学报，2012，33（8）：1-8．

［5］周海宾．中国木结构产业的现状及发展（二）［J］．木材工业，2012，26（2）：1-5．

［6］周乾，闫维明．古建筑木结构加固方法研究［J］．工程抗震与加固改造，2009，31（1）：84-89．

［7］木结构工程施工质量验收规范：GB50206－2002［S］．北京：中国建筑工业出版社，2002．

［8］民用建筑可靠性鉴定标准：GB50292－1999［S］．北京：中国建筑工业出版社，1999．

［9］建筑地基基础设计规范：GB50007－2011［S］．北京：中国建筑工业出版社，2011．

（责任编辑：朱联九）

Study on Reinforcement and Safety of the Monolayer Timber Structure

FAN Wei-qin1，XU Zheng-jia2，ZHANG Hong-zhang1
（1.College of Civil Engineering,Sanming University,Sanming 365004,China; 2.HeYi Engineering Technologe Limited Company of Hubei,Wuhan,430000 China）

The dandification of monolayer timber structure was accredited.According to the characteristics of dandification,the corrosion were replaced by a new wood with reasonable strength,and then old and new wood were reinforced through iron plate.Afterwards,the appearance,space of axial,deflection of beam,verticality of column and differential settlement of the reinforced structure were monitored and the comprehensive assessment was conducted.The results show that the structure can be safely used in normal service loads,which provide some reference for the protection of the present timber structure in our country.

timber structure；crack；reinforcement；assessment

TU366.2

A

1673-4343（2017）02-0078-05

10．14098／j．cn35－1288／z．2017．02．014

2017-01-20

福建省中青年教师教育科研项目（JA14296，JA14294）

范卫琴，女，湖北荆门人，讲师。主要研究方向：岩土工程。