木屋架结构检测及维修

1、木结构的检查、维护与加固木材是有机材料，木材的天然缺陷（例如裂缝等） 在木结构使用过程中仍可能发展：木 材受潮后， 结构或杆件的变形会增大，还会受到菌、虫的侵害。木结构中的钢材在大气中会 锈蚀 ;在高温、高湿或有侵蚀性化学介质影响下，木材或钢材则会受到不同程度的危害。为 了保证结构能安全承载并尽量延长其使用年限， 除在新建时应按规范要求进行正确的设计和 施工外， 还需在使用期间对结构进行必要的检查和维护。 如果发现有异常情况， 则必须及时 采取恰当的加固措施。当木结构需要加固时，应由物管部门会同结构设计和施工人员共同检查和确定加固方 案，并须通过对结构的分析核算以确定具体的加固细节。第一节 常

2、见的损害一、菌害菌害是指由木腐菌导致结构木材腐朽的危害。腐朽常见于下列场合中：1）处于经常受潮且通风不良的环境中。例如，被封闭的桁架支座部分和立柱的底部， 房屋底层的木地板及其搁栅等。2）屋面年久失修经常漏雨的部分。例如，天沟下的杆件和节点处，屋面板、橼条或檩 条的上部，天窗侧立柱与桁架上弦连接部位等。3）周期性的冷凝水使木材时干时湿的部位。例如，在北方高寒地区的屋面闷顶中，当 保温隔潮设施失效时，每到冬季就延屋顶内皮产生大量冷凝水；此水顺坡流至支座 处，日久往往使支座腐朽。4）生产性温、湿度较高的房屋。例如，需要保温的公共浴室、厨房或某些喷雾的车间 内，当通风条件差而木结构处于经常受潮状态时

3、。5）某些耐腐性很差的木材。例如，马尾松、云南松、桦木等，易受菌害。 检查腐朽时，应注意不同木腐菌生长特征和危害部位外，还应注意以下几点：（1） 在初期腐朽阶段通常是木材变色、 发软、 吸水等情况； 在腐朽后期会出现翘曲、 纵横交错的细裂纹等各种特征。（ 2） 当木腐菌生长旺盛时，常散发一种使人生厌的气味。（ 3） 当腐朽的表面特征不很明显时，可用小刀插入或用小锤敲击来检查。若小刀很 易插入木材表层， 且撬起时木纤维容易折断， 则已腐朽； 用小锤敲击木材表面， 腐朽木材声音模糊不清，健康木材则响声清脆。处于上述两种状态之间时，该 部位可能已受木腐菌感染进入初腐阶段。二、虫害虫害是指第十一章第二

4、节中所述昆虫对木结构的危害。检查虫害时， 应注意虫害的危害部位和特征。 还应注意区别蛀孔和蛀道的新旧情况， 有 的虫害发生在结构加工制作之前， 甚至发生在树木的生长期间， 而制成木结构后蛀虫已 绝迹，这类遗留下来的蛀孔和蛀道对结构的承载能力影响很小，可不作处理。如果虫害是在结构使用期间发生的， 或蛀虫仍在木杆件中潜伏生长， 则必须进行彻 底的杀虫和防腐处理，并应检验分析其对结构的危害影响情况。三、化学性侵蚀有些厂房（例如，纺织厂的漂染车间、制药厂的雷米封车间、钢厂的酸洗车间以及有侵蚀性气体的化工车间等）在生产过程中会散发含有侵蚀性介质的气体。 这种气体或 带有侵蚀性介质的水雾、 粉尘，会直接侵

5、蚀结构中的木材或钢材； 而且在气压较低的或 温度较高的条件下，这种侵蚀往往会加剧。结构的抗化学侵蚀能力，同侵蚀性介质的种类有关。有些介质对木材的侵蚀性并不 强，但对钢材却有严重的侵蚀作用。四、木材缺陷的危害在木料中的木节、裂缝、翘曲、斜纹等都是木材的缺陷。 这些缺陷实际上难以避免， 且随其尺寸大小和所在部位不同而对木材强度会产生不同程度的削弱。在木结构设计规范 GB50005-2003中，对承重木结构中的方木、板材、原木、 规格材以及胶合材都规定有相应的选择标准。在这些选材标准中、 针对各种不同受力状态的构件，分别规定了对各种缺陷的不同要求和限制。从第二章第二节中知道， 在确定木材强度设计值时

6、，已经考虑了缺陷达极限值时对木材强度的不利影响。因此，不超过这些限值的缺陷并不会再降低木结构的安全度；然而超过这些规定值的缺陷则可能使木结构的安全度不足，甚至会造成事故。图1是有危害性缺陷的事例。图1危害性缺陷示例五、结构的变形和失稳1）屋面变形：利用湿材或屋面漏雨往往使檩条等构件经常受潮，导致挠度增大。也 有因设计和施工的差错造成屋面构件挠度过大的情况。2） 桁架受潮、桁架节点处加工制作不紧密，或钢拉杆未张拉紧等原因导致节点变形 过大和桁架平面内出现较大的下垂变形。3） 由于桁架就位时原始误差过大，或因风力、吊车制动力的作用下木屋盖在桁架平 面外方向的刚度不足，造成桁架侧倾或平面外扭曲。4）

7、 桁架平面外的刚度不足特别是桁架受压上弦接头部位设计不妥时，将造成桁架平 面外变形失稳而无力控制。5） 当结构的变形超过一下限度时，应视为有危害性的变形；此时应按其实际荷载和构件尺寸进行核算，并宜立即进行加固：a、 受压构件的侧弯变形超过其长度的1/150 ；b、 屋盖中的檩条、楼盖中的大梁或次梁的挠度超过按下式计算所得W值；利二 （12. I D240（加式中/和古为构件的防疫和截血高度。c、木桁架及钢木桁架的挠度超过其设计时采用的起拱值。六、震害或风害指由地震或大风造成的结构损害。常见情况有：1）原有的损害因地震或大风而明显加重或发展；2）节点松动、脱节或壁裂，个别杆件脱落；3）结构空间支

8、撑杆件失效、拉脱，造成结构失稳；4）屋面瓦片错乱或局部散落，导致大面积漏雨；5）山墙或内外墙倾斜、开裂，致使檩条或桁架的支座移动，原有锚固失效。 以上仅指维修加固范畴以内常见的损害，不包括更严重的灾害情况。第二节检查要点木材虽为有机材料，但如掌握其特性，对木结构的设计、施工和维护均得当， 则木结构很能耐久，但若设计、施工或维护中有重大失误，则木结构可能丧失承载 能力。为了使木结构能够安全耐久，注意检查维护是十分必要的。根据各地的经验，木结构检查和维护的要点如下：一、竣工验收时的检查木结构竣工后，除按木结构工程施工质量验收规范（GB50206-2002）进行全面检查外，尚应着重检查下列各项：1）

9、木材缺陷是否符合选材标准，木材的含水率、强度和树种是否与设计相符； 注：当采用湿材制作时，应检查是否采取了规范规定关于对湿材的相应措施。2）钢材的品种和规格是否与设计相符，焊接质量是否符合有关规定；3）桁架的起拱位置和高度是否与设计相符；4）支座及可能受潮的隐蔽部分有无防潮及通风措施；5）在保暖房屋中，结构是否具备隔潮、保温等防止产生冷凝水的措施；6）全部圆钢拉杆和螺栓应逐个检查，凡松动者要拧紧；丝扣部分是否正常，螺纹 净面积有无过度削弱的情况，是否有油漆或其他防锈措施；7）结构的实际使用荷载与原设计荷载比较有无超载情况，起吊设备原来的设计位置及重量等有无变化情况等。8) 屋盖支撑系统是否正常

10、而且有效。二、使用初期的检查 在木结构交付使用后头两年内，使用单位(或房管部门)应根据当地气候特点 (如雪季，雨季和风季前后)每年安排一次检查。检查时应着重检查下列各项：1) 木材受剪面附近有无裂缝产生；有无新发现的其他有危害性的缺陷；下弦接头 处有无拉开和变形过大的情况，夹板的螺孔附近有无裂缝；2) 支座等部位有无受潮或腐朽迹象，构件有无化学性侵蚀迹象；3) 结构有无明显下垂或倾斜情况，上弦及其接头部位有无桁架平面外失稳倾向， 支撑系统有无松脱或失稳等情况；4) 圆钢拉杆、螺帽及垫板等的工作是否正常，垫板有无陷入木材的现象；5) 天沟、天窗等部位有无漏雨迹象或排水不畅；6) 有无因保温、隔湿

11、失效以致产生冷凝水的迹象；7) 在虫害地区或用马尾松等耐腐性差的木材时要检查有无虫害或腐朽情况。三、定期检查 凡温度或湿度较高的生产车间，有侵蚀性气体的化工车间，以及露天木结构、采用 耐腐性差和易受虫害的木材制作的结构、 在虫害严重地区的木结构，均应每隔一至 二年作一次定期检查。 检查时， 除作一般普查外， 应着重检查有无腐蚀和虫害发生。 白蚁危害地区，要经常注意观察有无蚁路(白蚁的交通孔道，由泥土和排泄物等筑 成，常较潮润) ，并着重检查桁架的支座节点、檀条、木搁棚等入墙部位的附近， 内排水沟、水管及厨房卫生间等易受潮的部位，确定有无白蚁活动的外露迹象。 对于人流比较集中的公共建筑和其他比较

12、重要的建筑，原则上应每年检查一次。 对于其他房屋使用两年以后的定期检查，应根据当地气候特点(如雪季、雨季及风 季前后)和房屋使用要求等具体情况适当安排。业主或物业管理部门根据检查和维修的情况，应对检查结果和维修过程作出详细、 准确的记录，并建立检查和维修的技术档案。四、检查时的注意事项1) 检查鉴定要认真慎重，判断要力求准确。既不要把木材一般的、没有危害性的 缺陷看成是有危害性的，更不要把有危害性的缺陷忽略过去。2) 要抓住现象找原因。木屋盖的某些反常情况，通常只能从某些表面现象察觉， 然后追查出来。例如，檀条的挠曲变形过大，屋面就呈波浪形；桁架的挠度过 大，顶棚就出现规律性的开裂；桁架下弦拉

13、开变位，对应的檐口就会凸出变形 等。因此，看出上述这些反常的表面现象后，一定要追查原因，找到其实质性 的问题。3) 对木材中的裂缝要作具体分析。裂缝是会发展的；特别是原先采用湿材制作的 结构，在其干燥过程中，几乎都会产生新的裂缝，或是原先的裂缝有所发展。 这是木材在干缩过程中固有的规律性。判定某条裂缝是否有危害，往往不在于裂缝的宽细、长短或深浅，关键是裂缝 所处的部位。如果裂缝处在结构中主要的受剪面上，及时非常轻微也很可能引 起危险，必须加以重视。对这种裂缝应深入检查分析，并及时进行必要的加固 处理。至于不处在结构中重要受剪面附近的裂缝，则其尺度及其走向的斜度只 要在规范选材标准允许范围以内，

14、一般是不会影响结构安全承载的。第三节 维修和加固的基本原则从各地调查中看到，一般情况下，木结构完全失效的实例很少。常见的各种影响安 全的问题，一般都可以通过维修或采取加固手段加以解决。维修和加固应当满足使用要求的前提下，因地制宜，采用最经济简便的办法消除危 害，而达到安全使用的目的。所选用的方案适当照顾到日后进行室内外装修时工作 方便。维修和加固工作，应注意下面几点：、摸准根源，“对症下药”确定维修或加固方案之前，须先从保证承载能力的观点出发，对整个结构，及结 构中的各杆件和各节点的受力效能进行核算和鉴定。大量实践说明、正确的鉴定 往往和下述各种因素有密切关系：1) 不同树种的木材所具有的物理

15、力学特性和材质特性。2) 木材各种缺陷对不同受力状态构件的不同影响特征。3) 不同节点构造的受力特征。4) 各种木腐菌或有害昆虫的生活习性。5) 各类防腐、防虫剂的不同效用和应用范围。6) 木结构所处环境的温度、 湿度情况， 或有侵蚀性介质的化学成份及有关测定数 据。7) 所在地区不同季节的气象条件。产生有害迹象的根源，不一定局限在结构本身上，有时危害主要是由结构所处环境引起的。有些缺陷尽管还不显著，但由于处在要害部位，发展下去，后果往往 是严重的。产生危害的各种因素之间往往具有错综复杂的关系。要真正摸准危害 根源，“对症下药” ，确定恰当的维修加固方案。不对上述各种因素进行全面的调 查了解，

16、然后进行综合分析，是难以得出中肯的判断，并据以拟定对策的。、明确目标、主次分明摸清了影响结构安全耐久性的根源以后，选定方案时，要注意明确维护或加固的重点要求。根据实践经验，木结构的维修或加固一般可分为巩固现状和改善现状 两类。这里所说的“现状” ，主要指结构受力体系的现状。1. 巩固现状 结构整体情况基本完好，但局部范围或个别部位有危害迹象，若任其发展，就 会危及结构的安全使用。 只要及时采取措施消除局部的危害， 或控制其继续发 展，就能保证安全，维持原结构的可靠工作。这一类的维修和加固，主要是着眼于木结构本身。例如：( 1) 当桁架或支撑的个别杆件失效，或个别接头处的夹板损坏时，更换符 合标

17、准的新构件或夹板，即可解决。( 2) 杆件和节点的个别部位损坏，或木材个别缺陷偏大时，进行局部加固后即可保证安全使用。（ 3） 个别支座处木材表面初期腐朽，里层材质完好，且木材已干燥，通风 良好时，只需将初朽部位彻底刮除，且对表层及内层进行药物防腐处 理就可维持正常使用。（ 4） 原有木拉杆失效时，可用钢拉杆代替。（ 5） 桁架歪斜或个别压杆有较大平面外变形时，用角钢和螺栓等纠正变形 并适当加设支撑，一般即能满足使用要求。（ 6） 对防护油漆定期检查修补，使经常保持有效状态，等等。2. 改善现状 由于超载、使用条件改变、设计施工差错、杆件缺陷或防护设施失效等原因， 致使结构或杆件的承载能力或空

18、间刚度不足时， 针对关键原因加以改善， 甚至 对原有结构体系加以改造，达到继续正常使用的目的。这类维修或加固的着眼点， 既可针对木结构的本身， 也可改造其荷载或支承条 件，或改善其所处环境，就能保证安全使用。例如：（ 1） 桁架或柱的支座处普通受潮又被封闭，导致木材表层腐朽。这样，一 方面和“巩固现状”一节第（ 3）条一样，要刮除已朽的部分，并作药 物防腐处理。但更重要的是从根本上改造支座处的构造，保证其通风 良好并防止受潮。如果支座部分的木材腐朽严重，已不能再用，则应采取措施切除腐朽 范围的木材，而用新的木构件代替。如果支座处日后仍难以防潮，则 切除已朽部分后， 用型钢的焊成件或预制钢筋混凝

19、土的节点构件代替。（ 2） 温度、湿度较高且通风不良的房屋（如北方寒冷季节的浴室、厨房），屋盖木结构经常受潮，导致木结构垂度增大或腐朽。此时，除对木结 构本身进行加固外，主要应改善木结构所处环境，即设置有效的隔温、 防潮吊顶，保证木结构经常处于干燥的正常环境中。（ 3） 在高温的热车间中，为了防止高温对木结构起有害的影响，应加强室 内木结构附近空气的对流和通风， 并须采取有效的隔离辐射热的措施， 以防止木结构周围的气温过高。（ 4） 结构因改变用途或超载致使杆件负荷过大时，应选用更轻质的材料来 更换屋面或吊顶原有较重材料的做法；当条件允许时，也可适当增设 一两个支柱，减少结构原有跨度，以降低原

20、杆件的应力，此时应注意 因增设支柱引起原结构构件的应力变化情况。（ 5） 改造、加强或增设原有能力不足的空间支撑系统。（ 6） 加固、改造原有墙柱等支承结构，使能保证木结构正常工作。、先顶撑，后加固进行维修或加固的工程，一般都应遵照“先顶撑，后加固”的程序进行施工。顶撑的作用有二种：一是保证维修加固整个施工过程的安全；二是保证所有更换或新加的杆件，在加固后的结构中能有效地参加工作。为达到后一目的，临时支柱应将整个结构顶起，其顶起值一般为L/ 100（L为结构计算跨度）。选择临时支柱的支承点要恰当，必须注意结构受力体系是否会因此而发生临时性 的变化，如有此种变化必须进行相应的处理。为保证保证维修

21、加固整个施工过程的安全临时支撑如图2总OMUL 坤旳切300辺。幡鲜图2:临时支撑方案示意图为保证保证所有更换或新加的杆件，在加固后的结构中能有效地参加工作及安全 加固木桁架，支撑高度以三组木桁架为一个施工维修单元，支撑点应逐一支撑， 支撑点支撑时第一组屋架顶举高度为1/3H,第二组屋架顶举到1/3H时再提升第一组屋架到2/3H，第三组屋架顶举到 1/3H时再提升第二组屋架到2/3H，之后再提升第一组屋架到1H,当第一组屋架提升到1H时开始维修第一组屋架，之后提升第二组屋架到1H,第三组屋架提升到 2/3H,继续提升相邻的屋架到1/3H，依次类推，直到完成全部屋架维修。如图3：备注：H为木桁架

22、下弦扰度高图3:支撑高度示意图四、先要害、后一般维修或加固时应首先集中解决影响结构安全的要害问题。在针对要害问题采取措 施确保结构的安全以后，再进行改善环境或其他比较一般项目的施工。五、先测绘，后配料维修、加固方案确定后，凡需配料的部位均应逐个详细测绘，各节点处的孔眼都 要实地准确测量。配料和钻孔均应根据实际尺寸进行，而不能根据主观规定的尺 寸进行；要尽力避免孔眼位置与实际尺寸不符，以至要在现场临时挖凿调整，从 而伤害原结构或新加部件。第四节维护和加固的若干实例下面根据某些工程实例，提出一些维护和加固的示意图，供参考。因木结构损坏的原因和状态千变万化，不同地区和不同工程进行加固的具体条件各 不

23、相同，研究加固方案时，一定要因地制宜，逐一解决，不可盲目套用。1）桁架上弦个别节间因斜纹偏大，出现断裂或有危害性木节时，可采用木夹板加 固（图4）。这类问题在上弦节间受荷时更为不利。此时可在出问题部位的上弦 下面帖附一根新木料，但新料两端的支承要处理得可靠，方能有效地帮助原有 的上弦抗弯。图4： 上弦裂纹2）下弦受拉接头受剪面出现裂缝（不论裂缝大小），或原本下弦只采用单排螺栓，而下弦的其他部位完好时，可局部采用新的受拉装置代替原来的螺栓连接。当 采用新的钢拉杆木夹板加固方案时，应选择有利的夹板方向和位置，并应核算 夹板螺栓对下弦的削弱影响。下弦其他部位出现裂纹时可以采用增加木桁架抱 箍的形式维

24、修，在木材的四个角分别设置一件长度50mm的50角钢，再使用两根?4的镀锌铁丝缠绕紧固，角钢与铁丝接触部位应打磨圆滑，防止紧固的时候 损坏铁丝，同时防止铁丝滑移失去作用。同时可采用钢钉静压施工的方法对开 裂部位进行修补，钢钉选用不的短于木桁架截面厚度的2/3,钢钉以裂纹纵向方向静压施工，不得采用敲击的方式将钢钉击打至木材内。nL j?teJ裂纹处紧固施工示意图iwf卜为电卜憎时*侖冋丨出I X卜虫哩拉屁火勒.自上3）个别桁架支座处局部出现表层初期腐朽（木材变色、材质刚开始变软等），而刮除其表层后即可看到健康木材时；为防止今后再受到木腐菌感染，可将初腐部 分刮除干净后，再用氟化钠水溶液在表层反复涂刷处理，并在受剪面范围内钻 竖直孔槽（图1244）,重复灌注氟化钠水溶液，使药液渗入孔槽周围的木材内I -I 12. . , A.I.T is.J.y加:训部，以提高抗腐效能。在构造方面尚应采用通风防潮措施，使其具有良好的环 境条件。W 12. I- I匕哪,3：衬创血旳帕处理力江4）桁架端部严重腐朽，原有节点的木材已不能利用。如能根除造成腐朽的条件， 可将腐材切除后更换新材，并采用图1245所示用串杆的构造方案。如造成腐朽的条件无法根除，则切除腐