木结构工程管理与维修

1、 教学目标教学目标 知识目标：知识目标： 了解木结构的损坏原因；熟悉木结构 检查、防腐、防虫维护，防火处理、木梁和檩条 加固的方法；掌握木屋架和木柱的加固方法。 能力目标：能力目标：能够根据木结构的使用特点进行必要 的维护和采取相应的加固措施。 主要问题：主要问题： 1、木结构损坏的类型和原因？ 2、木结构的检查与维护的程序和方法？ 3、 木结构的加固方法？ 第一节第一节 木结构损坏的现象和原因木结构损坏的现象和原因 木结构的损坏现象主要为腐朽、腐蚀、蛀蚀、变形开 裂及燃烧，维修中最常见的是腐朽。调查表明，因腐朽造 成的事故占木结构事故的一半以上，其次为蛀蚀和变形开 裂。 一、腐朽一、腐朽 (

2、 (一一) )腐朽的原因腐朽的原因 (1)木腐菌 菌丝(营养器官)伸入木材细胞壁内。 (2)变色菌 最常见于边材中，以细胞腔内含物(如淀粉、糖 类等)为养料，不破坏细胞壁。 (3)霉菌 生长在木材表面上，是一种发霉的真菌，对材质 无甚影响。 ( (二二) )防止腐朽的方法防止腐朽的方法 1.1.限制木腐菌生长的条件限制木腐菌生长的条件 温度、含水率 、空气 、养料 。 2.2.构造上的防腐措施构造上的防腐措施 (1)屋架、大梁等承重构件的端部，不应封闭在砌体、保温 层或其它通风不良的环境中，为防止受潮腐朽，在构件支座 下，还应设防潮层或经防腐处理的垫木。 (2)木柱、木楼梯等与地面接触的木构件

3、，都应设置石块或 混凝土块垫脚，使木构件高出地面与潮湿环境隔离。 (3)结构周围空气中含有水汽，当温度变化时，结构表面就 会产生冷凝水。 3.3.防腐的化学处理防腐的化学处理 对于木结构，防腐化学剂的要求是：有效时间长；能渗 入到木材内部；不损害金属连接体；对木结构的强度影响较 小；在室内使用时，应对人无害。 (1)木材防腐剂的种类。 木材防腐剂一般分为水溶性防腐剂、油溶性防腐剂、油类防 腐剂和浆膏防腐剂，见表81。 (2)木材防腐的处理方法 1)涂刷法 适用于现场处理。 2)常温浸渍法 把木材浸入常温防腐剂中处理。 3)热冷槽浸注法 采用热、冷双槽交替处理。 4)压力浸渍法 将需要处理的木材

4、放入密闭压力罐中，充人 防腐剂后密封施加压力(一般为11.4MPa)，强制防腐剂注入 木材中。 二、腐二、腐 蚀蚀 许多工厂都需要使用或生产具有强腐蚀性的 酸、碱、盐或有机溶剂等化工原料和产品。此外， 有些工业生产过程中，还有腐蚀性的废气、废液 或废渣排放出来。这些具有腐蚀性的物质浸入到 木材内部，就会使厂房建筑中的木结构受到腐蚀 而发生破坏。目前常采用浸蜡的木结构来防止酸 雾的腐蚀，具有良好的效果。 三、蛀三、蛀 蚀蚀 （一）蛀蚀产生原因（一）蛀蚀产生原因 蛀蚀木结构的昆虫主要是白蚁，世界上已知危害房 屋建筑的白蚁约100多种，主要危害品种有47种。我国常见 危害房屋建筑的白蚁有6种， （二

5、）白蚁的防治措施（二）白蚁的防治措施 防治白蚁是一项长期工作，必须贯彻“以防为主，防 治结合”的方针。 生态预防，如改革房屋设计、改变环境条件、控制 白蚁的生存条件。 药物处理，使木材能够抵抗白蚁的侵害。 常用的防蚁药物有： 防蚁油：杂酚油、蒽油、页岩原油等。 水溶性防蚁合剂：硼酚合剂、铜铬砷合剂。 油溶性防蚁合剂：林丹五氯酚合剂、氟砷沥青膏浆、强 化防白蚁油剂等。 一般防腐化学药剂都具有一定的防虫性能。 四、变四、变 形形 开开 裂裂 ( (一一) )干缩开裂干缩开裂 木材在干燥过程中，因为水分蒸发而产生变形收缩。 由于其所含水分沿截酊内外分布和蒸发速度不匀，因而收缩 时沿年轮切线方向产生拉

6、应力，使木材生翘曲甚至开裂，即 干缩开裂。如图83所示。木材干裂的规律是：一般裂逢均 为径向，由表及里的向髓心发展。 有的髓心的木材，裂缝较严重；没髓心的木材，裂缝较 轻微。制作时，可采用“破心下料”的方法，如图84所示。 图85单齿联接韶剪面上的干缩裂缝 图86侧面干裂的受弯构件剪切变形图 ( (二二) )疵病疵病 木材由于构造不正常，或 加工时受到损害，或由于 外来因素，使正常材质发生改变， 以致降低了木材的利用价 值，甚至完全不能使用称为木材的 疵病，又称木材的缺陷。 其主要有木节和斜理纹两种。 1 1木节木节 指包围在树干中的树枝基部， 是一种天然缺陷，分为活节、死节、 漏节三种。 2

7、 2斜理纹斜理纹 是木材的一种常见缺陷，简称斜纹 或扭纹。 图87示出木材在不同木 纹方向的受力情况。 五、燃五、燃 烧烧 根据结构本身考虑如下措施： (一)构件采用整块圆木或方木，并将其表面刨光。 (二)在没计与施工时，应使木构件远离热源。 (三)对木结构进行药剂防火处理，变易燃体为难燃 体 第二节第二节 木结构的检查木结构的检查 木结构在使用过程中的检查内容应包括：结构的变形、结构的整体稳 定，结构的受力状况、有无腐朽及蛀蚀现象、木材缺陷的影响等几个方 面。 一、结构的变形 木结构产生变形的因素较多，般常见的原因有：木材的收缩、腐 朽、局部损坏；刚度不足或支撑不够；制作安装存在偏差；设计及

8、使用 中形成的缺陷等。 当变形超过以下限度，应视为有害变形，应根据实际情况进行加固 修理。 1.榫结合桁架的挠度超过桁架跨度的1200时； 2.受压杆件的侧向弯曲度超过杆件长度的1/150时； 3.屋盖中的檩条、楼盖中的主梁或次梁，其挠度超过下列计 算值时： =L2/2400h 式中 L-檩条或梁的跨度； h-檩条或梁的截面高度。 二、结构的整体稳定二、结构的整体稳定 木结构的整体稳定，是靠支撑系统和其 它构造措施来保证的。 在木结构整体稳定的检查中，对于木 柱及桁架，主要观测其倾斜及侧向挠曲度， 桁架上弦及接头部位有无外凸现象；对于 木屋盖，应检查其是否符合设计规范的要 求，空间支撑的布置能

9、否保证屋面刚度； 对支撑系统应检查锚固措施有无松脱失效 等情况。 三、结构的受力状况三、结构的受力状况 对于受拉构件，要检查其有无断裂现象；而受 压和受弯构件要检查其是否有过大的屈折。对于 结构的整体受力检查主要是：联接的受剪面是否 有裂缝；受拉接头是否有过量的滑移；栓孔(销孔) 是否出现裂缝；节点承压面是否离缝或产生挤压 变形等。 四、腐朽或蛀蚀四、腐朽或蛀蚀 木结构腐朽病害的常见部位主要有木结构腐朽病害的常见部位主要有: : 1.处于通风不良及经常受潮的部位； 2.木材时干时湿的部位； 3.温度、湿度较高房屋中的木构件； 4.结构使用的木材易受菌害，耐腐性差。如马尾松、桦木等。 木材腐朽的

10、外观检查主要有：木材腐朽的外观检查主要有： 1.颜色 由黄变深，年代越久越深，最后呈黑褐色。 2.外形 木材干缩，龟裂成块，呈碎粉状，自然脱落，使木 材断面缩小。 木结构易受蛀蚀的常见部位；木结构易受蛀蚀的常见部位； 1.木梁、木搁栅的端部，木梁与木柱的交接处以及木屋架端 节点等处。 2.木柱脚、木门框角、木地板、楼梯等处。 木材的蛀蚀表面一般没有形迹，偶而会发现：表面有蚁 迹、蚁路；截面较大的木梁，被蛀蚀一侧的木材表面有隆起 现象。 五、木材的缺陷五、木材的缺陷 对受力构件上存在木节、斜纹、髓心等 疵病、缺陷的部位，应进行重点检查。查 明有无影响受力的裂缝，是否出现异常变 形现象。特别对受拉

11、构件，受弯构件的受 拉区、联接以及接头处的剪切面等部位上 存在的缺陷，必须进行分析鉴定，对受力 影响较大的，应采取加固措施。 第三节第三节 木结构的加固维修木结构的加固维修 一、木粱和木檩条的加固一、木粱和木檩条的加固 ( (一一) )构件端部劈裂或其它缺陷的加固维构件端部劈裂或其它缺陷的加固维 修修 1.木夹板加固 在构件端部两侧面各 加设木夹板并用螺栓联接 紧固，如图88所示。 木夹板螺栓所受力按下式计算： R1M1/S，R2M2/S 式中 S木夹板中螺栓间的距离； M1R2处的弯矩(木夹板中的 弯矩)； M2R1处的弯矩(原构件中相 应弯矩)。 2.2.托接加固托接加固 梁或木檩端部用

12、槽钢或其它材料托在 下面，用螺栓紧固， 如图89所示。 3.3.钢箍绑扎加固钢箍绑扎加固 构件端部发生开裂损坏，可采用钢箍绑扎的 方法来加固，如图810所示。 ( (二二) )构件刚度不足，跨中强度不够的加固维修构件刚度不足，跨中强度不够的加固维修 1.增设斜撑的加固 一般可采取在构件两侧对撑的方法进行加固，如图 811所示。 2.设置钢拉杆加固 梁的钢拉杆加固图 图812 二、柱子的加固二、柱子的加固 ( (一一) )柱子弯曲的加固维修柱子弯曲的加固维修 木柱弯曲的矫正加固图木柱弯曲的矫正加固图813813 用千斤顶矫直木柱的弯曲示意图用千斤顶矫直木柱的弯曲示意图814814 ( (二二)

13、)柱底腐朽的加固修理柱底腐朽的加固修理 1.柱子腐朽高度不大时，可将柱底腐朽部分全部锯掉，换以 砖砌或混凝土作柱脚。两者间用钢夹板及螺栓联接。如图 815所示。 2.柱子腐朽高度较大(超过80cm)，则可锯除整段腐朽部分， 用相同截面的新材接换，两者联接部位用钢夹板或木夹板及 联接螺栓固定。如图816所示。对于防潮及通风条件较差 或易受振动的木柱，也可用预制钢筋混凝土柱接换，如图 817所示。 三、桁架的加固三、桁架的加固 ( (一一) )受压构件的加固维修受压构件的加固维修 1.如上弦、斜杆发生弯曲变形可参照柱子弯曲的加固方 法，在发生弯曲的部位用螺栓绑设木方进行矫正，并能提高 构件的刚度。

14、也可采用增设腹杆的方法进行加固，如图8 18所示。 2.屋架上弦的个别地方具有缺陷或出现断裂迹象，可采用局 部加木夹板用螺栓加固的方法，如图819所示。 ( (二二) )受拉构件的加固维修受拉构件的加固维修 1.下弦整体存在缺陷、损坏或承载力不足 时，可采用钢拉杆加固的方法钢拉杆的装置一般由拉杆及其 两端的锚固所组成，如图820所示 2.下弦受拉接头出现裂缝或螺栓间剪面开裂，可在 两端加设夹板和钢拉杆进行加固，如图821所示。 对于下弦由于木节、斜纹或其它疵病而引起的局部 断裂，也可用此办法处理。 ( (三三) )节点的加固修理节点的加固修理 1.端节点腐朽或损坏的加固方法，如图822所示。

15、2.屋架端节点受剪范围内出现危险性裂缝时，可在 裂缝附近设木夹板，再用钢拉杆与设在端部的抵承 角钢联接的方法加固。必要时可用铁箍箍紧受剪面。 限制裂缝的发展，如图823所示。 3.齿槽不合要求，联接松动，有缝隙，可用硬木块 敲入缝隙内填实。 4.节点承压面发生挤压变形，可加设钢拉杆分担节 点水平分力，如图824所示。 四、结构整体性的加固四、结构整体性的加固 (一)根据结构的实际受力进行分析，对强度、刚度不足的杆 件、出现问题的节点，进行全面加固补强。 (二)屋架下增设木柱，使结构由二支点静定结构变成三支点 超静定结构，如图825所示。 第四节第四节 木结构的维护木结构的维护 一、安全使用的维

16、护一、安全使用的维护 (一)防止结构超载。 造成木结构超载的因素常见的有：在结构上，增加设计 外的设备或重物；改变房屋用途，使得使用荷载或设备荷载 较大地超过结构的设计荷载；保温层超厚或变换为较重的保 温材料等。对这些情况。 (二)防止在梁，柱等承重构件上，任意钻孔、砍削，使截面 减小；或任意拆改结构杆件、联接和节点。对已发生且构成 危害的，应及时采取补强措施。 (三)检查防火措施。经常注意木结构的防火安全，对靠近炉 灶烟道及其它高温设备的木结构的防火构造，应符合规定 的要求；对不合乎要求的应及时进行改正。 (四)对发现有危险的木结构，及时进行临时性支撑、减荷、 加固，或采取其它应急措施。 二、保持受力杆件正常工作的维护二、保持受力杆件正常工作的维护 (一)检查桁架上的钢拉杆和其它联接螺栓是否牢 固，如有松动，就会影响联接的受力，应及拧紧。 (二)及时处理节点承压面出现的离缝现象，恢复压 杆的正常工作。 (三)锚固松脱的支撑杆件。 (四)补齐缺损的联接件。 三、防潮、防腐的维护三、防潮、防腐的维护 保持木结构具有较好的干燥通风环境，避免受潮， 是木结构维护的重要任务。 (一)疏通屋面排水，修补局部渗漏； (二)对露天木结构的积水部位，采取措施，予以消 除； (三)对屋架各端节点做好通风，以防受潮； (四