思南縣木房屋安全評估研究

楊雪敏 齊西力 付焱 劉仕江 王代華

摘 ? 要：本文研究的主要對象是思南農村木房屋安全性，為了科學嚴謹地對木房屋做出安全評估，本文從以下幾個方面深入研究思南農村木方房屋。為分析木結構的受力特點，必須對木材料的各向受力做分析;由于思南木房屋沒有斜撐，使用約束條件來分析木房屋的幾何穩定，從而分析結構的變形特性;最后研究木結構隼接接頭的破壞過程。綜合上述研究分析深入了解木房屋的結構特點，對于脫貧攻堅木房屋安全鑒定提供借鑒。

關鍵詞：木房屋 ?各向受力 ?幾何穩定 ?隼接

中圖分類號：TU52 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0029-02

木結構房屋是我國古代人民適應自然與追求舒適生活的產物，雖然現代建筑的發展為人類提供了更為舒適的居住條件，但由于發展的不平衡，在我國內陸地區仍就存在許多的木房屋且仍在住人，有些成為了文化遺產，如黔東南侗寨的風雨橋、西江千戶苗寨等。但作為普通的居住的木房屋受到的關注較少，且這類建筑大多分布在經濟相對落后的農村。在全面決戰脫貧的大背景下，住房安全保障是脫貧攻堅“兩不愁、三保障”的重要指標，由于歷史原因，思南地區農村仍保留了大量的木房屋結構，而且這些木結構使用年限相當的長，對于其安全性的鑒定，是保障住房安全的基礎，本文基于貴州思南農村木房屋安全性鑒定深入研究木結構的特點，助力思南脫貧攻堅。

1 ?木結構的材料特性

1.1 木材的濕漲干縮與變形

木材僅當細胞壁內吸附水的含量發生變化才會引起木材的變形，即濕漲干縮，對于作為房屋結構構件的木材含水率均低于纖維飽和點，又由于有屋頂的遮雨，使得木結構處于一個相對穩定的飽和點，使得結構的抗力性能非常穩定。

由于木材構造的不均勻性，木材的變形在各個方向上也不同，基本滿足弦向>徑向>順紋方向，正因為這一特征，在木屋結構的立柱非常常見的是沿縱向裂紋較為明顯，而橫向裂紋幾乎看不到。

1.2 木材的強度

木材按受力狀態分為抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強度，而抗拉和抗剪強度又有順紋和橫紋之分。所謂順紋是指作用力方向與纖維方向平行;橫紋是指作用力方向與纖維方向垂直，木材各種強度之間的比列如表1，以順紋抗壓強度為1。

從表1可以看出，木結構適合與順紋方向受力，故可見木結構通過檁木將荷載直接傳遞給木柱結構可充分利用木材的材料屬性。

2 ?結構幾何穩定性分析

圖1結構主體是通過豎向柱與橫向梁交叉組成的體系，沒有斜線構件如圖2所示，由于木結構的節點主要是通過隼接，節點約束性不強，可認為僅有兩個約束如圖3.所示。使用剛體法計算簡化后的榀架平面幾何體系的穩定性，見公式1。

S=3m-（3g+2h+b） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：S為自由度，m為剛體，g為剛節點，h為鉸節點，b為鏈桿數。

本案例中將所有豎向構件視為剛體，則m=9;水平構件視為鏈桿，則b=32，短豎桿與水平鏈桿通過鉸接計算結果 h=2。最后S=3×9-（3×0+2×4+32）=-13，從計算結果顯示該結構榀架在平面上的約束有多余，但是因為結構剛體的約束鏈桿全部平行，故結構體系為瞬變體系，整個體系在平面上并非是一個穩定體系，即使在空間聯系上也不能稱之為靜定結構，主體結構直接放置在基礎上，雖有多余約束，但結構仍是瞬變體系，由該體系組成的木結構在空間上也不是穩定體系。但是結構一旦發生位移，水平與豎向結構就會形成斜向交叉，結構就會變成瞬態穩定體系。

3 ?結構位移變形分析

隼接接頭使得結構的延性特別的好，接頭隼接延性包含了兩部分，u=ud+us。其中ud為隼接在水平方向上的滑移，ud為隼接接頭的材料的延性。隼接接頭的受力特點，隼接接頭水平受力特點，在水平荷載作用下，當荷載較小時，結構未發生傾斜，隼接結構靠構件之間的相互摩擦力抵抗外力;當外力荷載超過構架之間摩擦抗力時，隼接結構會發生傾斜，此時水平構件與豎直構件形成角度，這個角度隨著外力的增大而增大，但最終會形成一個“機械死角”，此時角度不會在發生變化;外力荷載繼續增加，水平結構或豎向結構健在材料達到極限承載力時破壞。

4 ?結語

通過分析研究得出以下幾個結論：（1）分析對比了木結構的各項受力情況對比，發現木結構的順紋抗壓強度比橫紋抗壓強度大3～10，這說明木結構使用順紋豎向傳遞荷載可以充分利用材料屬性。（2）對于隼接頭簡化為鉸接，利用平面結構體系穩定性，經過計算得出結論，體系有多余的13個約束，但由于所有鏈桿都平行，故結構為瞬變體系，只有當結構發生瞬變，鏈桿才會出現交點，體系變成有多余約束的穩定體系。（3）分析了結構隼接接頭的變形特性，可以很清楚理解木結構在變形時的破壞形態，證明了木結構具有極好的抗震性能。

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