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附录F 木构架承载能力验算


F.0.1 当安全性鉴定要求验算古建筑木构件承载能力时,应在工程勘查过程中,查明其树种及木材的外观质量,并应按下列规定推定其强度等级和设计指标:

    1 当外观质量尚好,且该树种已列入本标准表7.2.1-1和表7.2.1-2时,可根据其强度等级,采用现行国家标准 《木结构设计标准》GB 50005规定的设计指标作为验算的基本依据;

    2 当外观质量较差,宜在构件上取样做顺纹抗弯破坏性试验,以评定其强度等级,并应按本条第1款的规定推定其设计指标;

    3 当以非破损方法替代破坏性试验时,其所采用的力学性能线性回归方程的相关系数r不应小于0.85。

F.0.2 当古建筑原构件木材按现行国家标准 《木结构设计标准》GB 50005的规定确定其设计指标时,应乘修正系数,修正系数应符合下列规定:

    1 对外观已显著变形或木质已老化的古木构件,应乘以修正系数,并按表F.0.2执行;

    2 当仅以恒载作用验算时,应乘以考虑恒载影响的修正系数0.8。

表F.0.2 考虑长期荷载作用和木质老化的调整系数

    注:当表中年数介于表列数值之间时,可按线性内插法确定其调整系数取值。

F.0.3 当按承载能力评定承重木构件及其连接的安全性时,其验算应符合下列规定:

    1 验算采用的结构分析方法和计算图形,应通过专项论证。

    2 结构上的荷载应按下列规定进行确定:

    1)对现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB 50009中未规定的永久荷载,可根据古建筑木结构各部位构造和材料的不同情况,分别抽样确定。每种情况的抽样数不得少于5个,以其平均值的1.1倍作为该荷载的标准值。

    2)对古建筑木结构屋面,其水平投影面上的屋面均布活荷载可取0.7kN/m²;当施工荷载较大时,应按实际情况确定。

    3)基本风压的重现期应为100年,基本风压值可按现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB 50009中的基本风压乘以调整系数1.2确定。

    4)基本雪压的重现期应为100年,基本雪压值可按现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB 50009中的基本雪压值乘以调整系数1.2确定。

    3 结构构件荷载效应的确定,应符合下列规定:

    1)作用的组合、作用的分项系数及组合值系数,应按现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定执行;

    2)当结构受到温度、变形等作用,且对其承载有显著影响时,应计入由之产生的附加内力。

    4 构件材料强度、弹性模量等的设计指标应按本标准第F.0.2条的规定进行确定。

    5 结构和构件的几何参数应采用现场实测值,并应计入腐朽、虫蛀、风化、腐蚀、缺陷、损伤、偏心以及施工偏差等的影响。

F.0.4 古建筑木结构在安全性鉴定、维修、加固中,当有下列情况之一时应进行结构、构件验算:

    1 有过度变形或产生局部破坏现象的构件和节点;

    2 维修、加固后荷载、受力条件有改变的结构和节点;

    3 承重结构的加固方案;

    4 需由构架本身承受水平荷载的木构架建筑。

F.0.5 验算古建筑木结构构件承载力时,其木材设计强度和弹性模量应符合下列规定:

    1 对新增的构配件,应按现行国家标准 《木结构设计标准》GB 50005的规定采用,并应乘以调整系数0.85;

    2 对外观已显著变形或木质已老化的原构件,尚应乘以本标准表F.0.2规定的考虑荷载长期作用和木质老化影响的调整系数。

F.0.6 梁、柱构件应按现行国家标准 《木结构设计标准》GB50005的有关规定验算其承载能力,并应符合下列规定:

    1 当梁过度弯曲时,梁的有效跨度应按支座与梁的实际接触情况确定,并应计入支座传力偏心对支承构件受力的影响;

    2 柱应按两端铰接计算,计算长度取侧向支承间的距离,对截面尺寸有变化的柱可按中间截面尺寸验算稳定;

    3 当原有构件已部分缺损或腐朽时,应按剩余的截面进行验算。

F.0.7 古建筑中斗栱的各部件尺寸,应按各时期的建筑法式确定,可不作结构验算。当维修中发现大斗原件被压扁,则应验算新斗的横纹承压强度。横纹承压设计强度,应按全表面横纹承压采用。当横纹承压强度不能满足计算要求时,宜改用硬质木材制作。

F.0.8 2根或2根以上木梁重叠承受上部荷载的叠合梁,应按每一木梁的惯性矩分配每根木梁的荷载,应按分配的荷载验算各木梁的强度。当上木梁短于下木梁时,则应由下木梁承担全部荷载。

F.0.9 在古建筑木构架中,其垂直荷载应由柱承受,墙体仅起稳定结构和传递水平力的作用。对一般古建筑木结构可不进行水平作用的验算;但对无墙的木构架应计入由构架本身承受水平力。当构架本身不能承受水平力时,应采取其他结构措施。对体形高大、内部空旷或结构特殊的木构架,应经专项研究确定其验算方法。


条文说明
F.0.4 根据工程实践经验,古建筑木构架的实际应力一般较低,无需验算。只有在有些特殊情况下才需进行结构验算。故本条对四种可能发生问题的情况,作了需要进行结构验算的规定。
F.0.5 木材的设计强度、弹性模量以及一些计算参数的基本取值方法是在相关论证的基础上,参考现行国家标准《木结构设计标准》GB50005确定的。对年代久远的古建筑,其原件的木材计算指标降低系数是参考相关单位的试验资料和对古代木材所做的试验结果确定的。
F.0.6 一般梁、柱应按现行国家标准《木结构设计标准》GB50005的计算方法进行验算。对受弯构件的原件,若发现有问题,应验算其强度,并要求满足设计要求。但对它的变形限制可以放松,在强度满足要求的前提下,其变形只要不影响继续使用就尽可能减少对它的干涉。
F.0.7 古建筑中的斗栱是梁架结构的组成部分,在结构上用于挑檐及传递梁柱间的剪力。但晚期(如清代)的有些斗栱主要起装饰作用;而本条仅对受力斗栱作出规定,斗栱实际上是多次静不定体系,受力较复杂。从历史资料及现存古建筑的调查分析来看,斗栱除个别构件有劈裂、折断、扭转变位或横纹承压变形过大外,大部分斗栱都还是基本完好的。按古代建筑法式制作的斗栱,在受力上一般都经受住了长期考验。因此斗栱一般可不作验算。但大斗处于受力最大的部位,工程中亦发现大斗有不少被压扁的情况,所以应进行承压验算。
F.0.8 在古建筑木结构中常有2根或3根木料重叠作梁的情况。这种梁不能起整体作用,所以验算各木梁时应根据各木梁的截面惯性矩分配上部荷载。
F.0.9 传统的木构架房屋,其开间小、高度低,通常有墙或壁板等围护结构与之共同承受水平荷载的作用,因此,房屋的整体刚度一般问题不大,无需按水平荷载进行验算。但对有些古建筑木构架,由于没有墙或墙的布置不能对房屋起侧向支撑作用,且年久失修,榫卯松动,致使房屋容易发生整体或局部倾斜,甚至伴有扭转变形。因此,对这些结构应进行水平作用和荷载验算或采取其他结构措施以承受水平作用力。
    另外,体形高大、内部空旷的古建筑虽然为数不多,但往往年代悠久,文物价值高,结构也较特殊。若加固不当,除不起作用外还可能产生不利影响。所以为确定是否需要加固而进行的验算也应比较慎重,由相关单位共同商定验算方案,以保证验算结果的可信性。
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古建筑木结构维护与加固技术标准 GB/T50165-2020
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