木结构工程管理与维修（PPT43页)

项目八木结构工程管理与维修教学目标•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：•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)防止腐朽的方法1.限制木腐菌生长的条件温度、含水率、空气、养料。2.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，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.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8—1。(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放入密闭压力罐中，充人防腐剂后密封施加压力(一般为1—1.4MPa)，强制防腐剂注入木材中。二、腐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、蛀蚀（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）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。①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。②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、变形开裂(一)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应力，使木材生翘曲甚至开裂，即干缩开裂。如图8—3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8—4所示。图8—5单齿联接韶剪面上的干缩裂缝图8—6侧面干裂的受弯构件剪切变形图(二)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．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．斜理纹是木材的一种常见缺陷，简称斜纹或扭纹。图8—7示出木材在不同木纹方向的受力情况。五、燃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1／200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：ｆ=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；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。第三节木结构的加固维修一、木粱和木檩条的加固(一)构件端部劈裂或其它缺陷的加固维修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8—8所示。木夹板螺栓所受力按下式计算：R1＝M1/S，R2＝M2/S式中S—木夹板中螺栓间的距离；M1—R2处的弯矩(木夹板中的弯矩)；M2—R1处的弯矩(原构件中相应弯矩)。2.托接加固梁或木檩端部用槽钢或其它材料托在下面，用螺栓紧固，如图8—9所示。3.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8—10所示。(二)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8—11所示。2.设置钢拉杆加固梁的钢拉杆加固图图8—12二、柱子的加固(一)柱子弯曲的加固维修木柱弯曲的矫正加固图8—13用千斤顶矫直木柱的弯曲示意图8—14(二)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8—15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8—16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8—17所示。三、桁架的加固(一)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。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8—19所示。(二)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8—20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8—21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)节点的加固修理1.端节点腐朽或损坏的加固方法，如图8—22所示。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8—23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8—24所示。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8—25所示。第四节木结构的维护一、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(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)改善、增设木结构的通风洞口及其它通风、防潮构造；(五)对开始腐朽的木材，将腐朽部分削补，局部涂木材防腐油膏；(六)屋架的钢拉杆及铁件应定期除锈。思考题1.木结构损坏现象有哪几种?产生的原因是什么?2.如何防止木材的腐朽?3.木材的干缩裂缝对结构有何危害?4.木结构的检查内容有哪些?5.试述用钢拉杆加固受拉木构件的方法。6.如何对发生弯曲的木柱进行加固?7.试述桁架中受损木构件的加固维修方法。8.木梁端部损坏应如何加固?木梁的跨中强度不够，可采取何种措施加固维修?9.如何对木结构进行维护?