木結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范

上海市工程建設(shè)規(guī)范木結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范條文說明DGJ-XXX-XXXX

目次1總則 702術(shù)語和符號 712.1術(shù)語 712.2符號 713基本規(guī)定 723.1一般規(guī)定 723.2設(shè)計(jì)計(jì)算原則 733.3加固方法及其選擇 734材料 785方木原木結(jié)構(gòu)加固 806膠合木結(jié)構(gòu)加固 817輕型木結(jié)構(gòu) 821總則1.0.1本條主要闡明編制本標(biāo)準(zhǔn)的目的。我國木結(jié)構(gòu)建筑歷史悠久，古代及近現(xiàn)代以來，建造了許多優(yōu)秀木結(jié)構(gòu)建筑。隨時(shí)代變遷，這些建筑或多或少不同程度受損，其中大部分建筑主體完好且有重要的保留價(jià)值，因此需要對其進(jìn)行加固修復(fù)，從而延長使用年限，延續(xù)文化傳承。通過制定本標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到以下目的：加強(qiáng)管理上海市木結(jié)構(gòu)加固的技術(shù)與規(guī)范；提高木結(jié)構(gòu)加固的施工水平；有效遏制不當(dāng)加固對原結(jié)構(gòu)的破壞。1.0.2本條主要闡明本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。1本標(biāo)準(zhǔn)按木結(jié)構(gòu)建筑風(fēng)格劃分，適用于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)以及上海地區(qū)特有石庫門建筑中磚木混合結(jié)構(gòu)的加固。2本標(biāo)準(zhǔn)按木結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件采用的木材劃分，適用于方木原木結(jié)構(gòu)、膠合木結(jié)構(gòu)和輕型木結(jié)構(gòu)的加固。3本標(biāo)準(zhǔn)僅適用于結(jié)構(gòu)部分，不規(guī)定建筑附屬部分。1.0.3~1.0.4這兩條主要是對本標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)施中與其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)配套使用的關(guān)系作出規(guī)定。2術(shù)語和符號2.1術(shù)語2.1.2方木原木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式包括傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)使用的穿斗式結(jié)構(gòu)、抬梁式結(jié)構(gòu)、井干式結(jié)構(gòu)；現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)使用的框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)；以及方木原木屋蓋體系等。2.1.3膠合木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式包括框架結(jié)構(gòu)、空間桁架、拱、門架和空間薄殼等。2.1.6磚木混合結(jié)構(gòu)，包括磚木結(jié)構(gòu)立貼式和磚墻木屋架結(jié)構(gòu)。2.2符號2.2.1～2.2.4本標(biāo)準(zhǔn)采用的符號及其意義，盡可能與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50005相一致，以便于在加固設(shè)計(jì)、計(jì)算中引用其公式，只有在遇到公式中必需給出加固設(shè)計(jì)專用的符號時(shí)，才另行制定，即使這樣，在制定過程中仍然遵循了下列原則：1對主體符號及其上、下標(biāo)的選取，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本術(shù)語和通用符號》GB50132的符號用字及其構(gòu)成規(guī)則；2當(dāng)必須采用通用符號，但又必須與新建工程使用的該符號有所區(qū)別時(shí)，可在符號的釋義中加上定語。基本規(guī)定3.1一般規(guī)定3.1.1木結(jié)構(gòu)是否需要加固，應(yīng)經(jīng)結(jié)構(gòu)可靠性鑒定確認(rèn)。我國已發(fā)布的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)廠房可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50144和《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50292，是通過實(shí)測、驗(yàn)算并輔以專家評估才作出可靠性鑒定的結(jié)論，因而較為客觀、穩(wěn)健，可以作為木結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)的基本依據(jù)；但須指出的是木結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)所面臨的不確定因素遠(yuǎn)比新建工程多而復(fù)雜，況且還要考慮委托方的種種要求；因而本條作出了：“應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定并結(jié)合委托方的要求進(jìn)行加固”的規(guī)定。此外，眾多的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，承重結(jié)構(gòu)的加固效果，除了與其所采用的方法有關(guān)外，還與該建筑物現(xiàn)狀有著密切的關(guān)系。一般而言，結(jié)構(gòu)經(jīng)局部加固后，雖然能提高被加固構(gòu)件的安全性，但這并不意味著該承重結(jié)構(gòu)的整體承載一定是安全的。因?yàn)榫驼麄€(gè)結(jié)構(gòu)而言，其安全性還取決于原結(jié)構(gòu)方案及其布置是否合理，結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的支撐連接、拉結(jié)錨固是否系統(tǒng)而可靠，其原有的構(gòu)造措施是否得當(dāng)與其有效等等；而這些就是結(jié)構(gòu)整體牢固性的內(nèi)涵；其所起到的綜合作用就是使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性和冗余度。因此，本標(biāo)準(zhǔn)要求專業(yè)技術(shù)人員在承擔(dān)結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對該承重結(jié)構(gòu)的整體牢固性進(jìn)行檢查與評估，以確定是否需作相應(yīng)的加強(qiáng)。3.1.2本標(biāo)準(zhǔn)木結(jié)構(gòu)加固的分類，參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50005木結(jié)構(gòu)的分類，與之銜接，以便配套使用。3.1.33結(jié)構(gòu)加固的設(shè)計(jì)使用年限，應(yīng)與結(jié)構(gòu)加固后的使用狀態(tài)及其維護(hù)制度相聯(lián)系，否則是無法確定的。因此，本標(biāo)準(zhǔn)給出的是在正常使用與定期維護(hù)條件下的設(shè)計(jì)使用年限。當(dāng)結(jié)構(gòu)加固使用的是傳統(tǒng)材料（如型鋼、鋼板和混凝土等），且其設(shè)計(jì)計(jì)算和構(gòu)造符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時(shí)，可按委托方要求的年限，但不高于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068的規(guī)定進(jìn)行確定。當(dāng)使用的加固材料含有合成樹脂（如常用的結(jié)構(gòu)膠）或其他聚合物成分時(shí)，其設(shè)計(jì)使用年限宜按30年確定，如要提高使用年限，所使用的合成材料的粘結(jié)性能，應(yīng)通過耐長期應(yīng)力作用能力的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》GB50728的規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)為局部加固時(shí)，尚應(yīng)考慮原結(jié)構(gòu)剩余設(shè)計(jì)使用年限對結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)使用年限的影響。結(jié)構(gòu)的定期檢查維護(hù)制度應(yīng)由設(shè)計(jì)單位制定，由物管單位執(zhí)行。對使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，應(yīng)定期檢查其工作狀態(tài)。檢查的時(shí)間間隔可由設(shè)計(jì)單位確定，但第一次檢查時(shí)間不應(yīng)遲于10年?；谝陨纤龅墓ぷ鳎贫吮緱l確定設(shè)計(jì)使用年限的原則。3.1.38對各類影響因素引起的原結(jié)構(gòu)損壞，應(yīng)提出有效的防治對策。具體因素包含溫度驟變、強(qiáng)光照射、腐朽、蟲蛀、干縮濕脹、地基不均勻沉降、強(qiáng)振動(dòng)等，且不限于此。在加固時(shí)，應(yīng)從源頭上消除或限制其有害的作用。與此同時(shí)，尚應(yīng)正確把握處理的時(shí)機(jī)，使之不致對加固后的結(jié)構(gòu)重新造成損壞。通常應(yīng)先治理后加固，但也有一些防治措施可能需在加固后采取。因此，在加固設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理地安排好治理與加固的工作順序，以使這些有害因素不至于復(fù)萌，從而保證加固后結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。3.2設(shè)計(jì)計(jì)算原則3.2.1考慮到線彈性分析方法是最成熟的結(jié)構(gòu)分析方法，迄今為國外結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范和指南所廣泛采用。因此，本標(biāo)準(zhǔn)作出了“在一般情況下，應(yīng)采用線彈性分析方法計(jì)算被加固結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)”的規(guī)定。3.2.2本規(guī)定對木結(jié)構(gòu)的加固驗(yàn)算作了詳細(xì)而明確的規(guī)定。這里僅指出一點(diǎn)，即：其中大部分計(jì)算參數(shù)已在該結(jié)構(gòu)加固前可靠性鑒定中通過實(shí)測或驗(yàn)算予以確定。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)時(shí)，宜盡可能加以引用，這樣不僅節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，而且在被加固結(jié)構(gòu)日后萬一出現(xiàn)問題時(shí)，也便于分清責(zé)任。3.3加固方法及其選擇3.3.1根據(jù)結(jié)構(gòu)加固方法的受力特點(diǎn)，本標(biāo)準(zhǔn)參照國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)和現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367將加固方法分為兩類。就一般情況而言，直接加固法較為靈活，便于處理各類加固問題，間接加固法較為簡便、可靠，且便于日后的拆卸、更換。加固時(shí)，可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求進(jìn)行選擇。3.3.2直接加固法的選擇，應(yīng)考慮以下內(nèi)容：1增強(qiáng)構(gòu)件，即增大截面面積或增強(qiáng)構(gòu)件強(qiáng)度，以提高結(jié)構(gòu)承載力或滿足正常使用。包括使用木材、鋼材、纖維增強(qiáng)塑料等加固。可廣泛用于梁、柱、板等構(gòu)件的加固。圖1增大截面法1—增強(qiáng)木材；2—螺栓；3—梁、柱或板使用木材構(gòu)件加強(qiáng)截面，可通過在原始梁上添加新的木材構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，使用榫卯或鋼制連接件連接兩個(gè)構(gòu)件。（a）、（b）橫向應(yīng)用的截面;（c）應(yīng)用于張力區(qū)的截面;（d）板材橫向應(yīng)用;（e）張力區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（頂部和底部）應(yīng)用;（f）壓縮區(qū)（橫向）應(yīng)用的截面圖2鋼材加強(qiáng)彎曲構(gòu)件可以在木梁的任何一側(cè)添加或插入鋼筋，板材或型材，提高其承載能力。位置可在受拉區(qū)、受壓區(qū)或者兩者都放。在用板材或型材粘合到木材表面加固的情況下，使用鋼螺栓，螺柱或銷釘連接，用棒材插入加固時(shí)，使用環(huán)氧樹脂粘合。(a）受壓區(qū)，拉擠型材的機(jī)械連接（b）FRP筋在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（頂部和底部）上（c）FRP筋在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（橫向）上和用木材覆蓋筋的局部圖（d）FRP板在拉伸區(qū)內(nèi)（e）FRP板在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（頂部和底部）豎向放置（f）FRP板在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者橫向放置圖3FRP加強(qiáng)彎曲構(gòu)件1—FRP拉擠型材；2—FRP筋；3—FRP板FRP可以粘接在梁的各個(gè)位置或者內(nèi)部的切割槽。圖4托梁端部加強(qiáng)連接示意2置換木構(gòu)，即拆除再重新組裝或更換構(gòu)件，適用于以其他方式加固明顯不可行或有害的特殊情況，只要有可能，修理應(yīng)該優(yōu)先于替換。如果需要替換，替代物宜是原始部分的復(fù)制品，對于古建應(yīng)尊重整體相關(guān)的歷史和美學(xué)價(jià)值。3局部修接，即一個(gè)單一構(gòu)件的部分被切割并被一個(gè)代替它的功能的構(gòu)件所取代，可以使用木材，鋼材，F(xiàn)RP和環(huán)氧樹脂粘合劑進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)連續(xù)性。圖5木材、鋼材假體修復(fù)示意圖6FRP連接的假體修復(fù)示意3.3.3間接加固法的選擇，應(yīng)考慮以下內(nèi)容：增加構(gòu)件，即引入新構(gòu)件，增加構(gòu)件可適用于多種情況，特別是在由于新用途產(chǎn)生的更高負(fù)荷而需要加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)的情況下，如地板、屋頂系統(tǒng)等。3.3.43耐久性需求應(yīng)對每種加固材料耐久性判斷，必須考慮到材料對環(huán)境因素（濕度，溫度）的耐用性以及火災(zāi)等非常規(guī)行為，應(yīng)仔細(xì)評估個(gè)體材料性能和所創(chuàng)建的復(fù)合體系以及每種材料及其衰變對整個(gè)系統(tǒng)的影響。每種材料的應(yīng)變性能之間的差異可能會(huì)造成的后果分析。應(yīng)考慮以下內(nèi)容：1正確設(shè)計(jì)材料之間的連接，應(yīng)優(yōu)先考慮連接的實(shí)現(xiàn)，并考慮使用的材料的本構(gòu)行為。2考慮到溫度和濕度的變化，在使用條件下的應(yīng)力限制下確保所有涉及材料的可接受應(yīng)力狀態(tài)。3通過采用能夠輕松保護(hù)材料免受環(huán)境和意外因素影響的材料，避免使用額外的保護(hù)材料，從而保護(hù)加固的有效性。4必須特別注意施工階段執(zhí)行情況；5加措施必須允許木材與外部環(huán)境交換濕度，避免界面上的水分沉積。確保結(jié)構(gòu)的適當(dāng)通風(fēng)，主要是支撐在外墻和梁上部的梁，避免水停滯和凝結(jié)。

4材料4.1.1采用與原結(jié)構(gòu)材料接近的木材進(jìn)行加固有利于新舊材料協(xié)同工作，特別是在長期荷載下，相同或類似材料的工作性能較好。4.1.2木材及木產(chǎn)品的種類繁多，且產(chǎn)地各異，木結(jié)構(gòu)加固選擇的木材及木產(chǎn)品應(yīng)符合相關(guān)材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇材料設(shè)計(jì)值?？紤]到現(xiàn)在我國產(chǎn)品大量依賴進(jìn)口，故規(guī)定缺少國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以參考國外標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但需要經(jīng)過認(rèn)可。4.1.3木材含水率是指木材中所含水分的質(zhì)量占其烘干質(zhì)量的百分比。木材在含水率變化時(shí)有明顯的干縮濕脹變形，如果加固材料與原結(jié)構(gòu)材料含水率相差較大，在施工結(jié)束后，含水率變化可能會(huì)產(chǎn)生濕度應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致開裂或連接失效。4.2.1木材的強(qiáng)度和彈性模量遠(yuǎn)低于鋼材，在選擇鋼材及鋼連接件時(shí)要特別注意并非強(qiáng)度越高越好，要考慮鋼與木的協(xié)調(diào)工作，避免由于木材破壞而發(fā)生脆性破壞。4.2.2本條規(guī)定了木結(jié)構(gòu)加固工程中所使用的鋼材及金屬連接件的材料要求，本規(guī)范主要對與木材共同工作的鋼材及金屬連接件進(jìn)行規(guī)定，對于其他可能用到的金屬材料，比如焊條、高強(qiáng)螺栓等不在本標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行規(guī)定，使用者可以參考《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017等其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇使用。4.3.2當(dāng)進(jìn)行材料性能檢驗(yàn)和加固設(shè)計(jì)時(shí)，纖維織物截面面積應(yīng)按纖維的凈截面面積計(jì)算。凈截面面積取纖維織物的計(jì)算厚度乘以寬度。纖維織物的計(jì)算厚度應(yīng)按其單位面積質(zhì)量除以纖維密度確定。纖維密度由廠商提供，并應(yīng)出具獨(dú)立檢驗(yàn)或鑒定機(jī)構(gòu)的抽樣檢測證明文件。單向纖維復(fù)合板應(yīng)按不扣除樹脂體積的板截面面積計(jì)算。4.4.2本條對于承重結(jié)構(gòu)加固用的膠粘劑進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，對于灌注填充等用的不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等材料，對其結(jié)構(gòu)性能不作規(guī)定。4.4.3GB50728對與承重木結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑的粘結(jié)性能和耐環(huán)境作用性能進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，木架構(gòu)加固所用材料應(yīng)滿足該標(biāo)準(zhǔn)要求。4.5.2本標(biāo)準(zhǔn)未包含所有木結(jié)構(gòu)加固工程可能用到的所有材料，其中一部分材料為常規(guī)材料，如混凝土、砂漿等，使用者應(yīng)參考現(xiàn)行國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用；另一部分為新材料，缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)開展必要的驗(yàn)證試驗(yàn)，并且要對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行論證，或提交相應(yīng)機(jī)構(gòu)認(rèn)可、備案。另外，考慮到木材的特性，在使用時(shí)要考慮木結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對材料的施工工藝或其他參數(shù)進(jìn)行必要調(diào)整，避免對木材造成二次損傷。5方木原木結(jié)構(gòu)加固5.1.1本章主要研究上海地區(qū)既有方木原木結(jié)構(gòu)的加固。就上海地區(qū)而言，承重構(gòu)件由方木（含板材）或原木制作和安裝的既有普通木結(jié)構(gòu)一般包括穿斗式、抬梁式和混合式，井干式較為少見。5.7.3榫卯采用碳纖維進(jìn)行加固。加固后節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力計(jì)算公式可按下式計(jì)算圖7碳纖維加固榫卯受力分析6膠合木結(jié)構(gòu)加固6.1.1依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50005，膠合木結(jié)構(gòu)分為層板膠合木結(jié)構(gòu)和正交膠合木結(jié)構(gòu)兩類。目前，正交膠合木結(jié)構(gòu)在上海地區(qū)乃至中國地域內(nèi)工程實(shí)例極少，故本標(biāo)準(zhǔn)暫不涉及。梁柱結(jié)構(gòu)和梁柱-支撐結(jié)構(gòu)作為層板膠合木結(jié)構(gòu)兩種主要結(jié)構(gòu)形式，納入到本標(biāo)準(zhǔn)中予以考慮。6.2.2對于使用膠粘劑或摻有其他聚合物的加固方法，不可避免存在老化問題，且在工程施工現(xiàn)場，很容易因錯(cuò)用劣質(zhì)材料或使用的工藝不當(dāng)，而過早發(fā)生破壞。為了防范這類隱患，即使在發(fā)達(dá)國家也同樣要求加強(qiáng)檢查，但檢查時(shí)間的間隔可由設(shè)計(jì)單位作出規(guī)定，不過第一次檢查時(shí)間宜定位投入使用后的6~8年，且至遲不應(yīng)晚于10年。7輕型木結(jié)構(gòu)7.1.4當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式變化或采用新材料進(jìn)行修換時(shí)，應(yīng)經(jīng)過設(shè)計(jì)論證或試驗(yàn)論證。7.2.2木材的強(qiáng)度、彈性模量的衰減是隨著時(shí)間、使用條件、木材的本身材質(zhì)等多種因素變化的，目前國內(nèi)的一些試驗(yàn)尚不足以定量反映。根據(jù)歷年修