木结构范文
时间：2023-03-13 20:15:52
导语：如何才能写好一篇木结构，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词 智能土木结构 概念 应用
一 智能土木结构提出的背景
建筑最初的目的是为了满足人类生活的舒适要求和安全要求。随着社会的不断进步，人类对建筑的要求也日益复杂和多样化，结构作为建筑的核心骨架，人们也对其提出了更高水平的要求。现代大型建筑物如高层建筑、大跨桥梁、大型水坝、地下建筑等都要求其土木结构能提供更高的强度，以及更好的可靠性、耐久性及安全性。同时，在现代社会中，这些大型建筑物在整个国民经济中所发挥的作用已日益重要，这也尤其要求它们应具有更强的防止灾害的能力。 传统的结构大多通过提高建筑材料的物理力学性能、采用合理的结构形式、加强施工管理以及定期结构评估与维护等传统手段来达到并满足这些要求。然而，这些传统的手段均属一种消极的、被动的方式：一旦建筑物被建成并投入使用，人们便失去了对结构的全面控制，结构失效、结构灾害的发生便不以其设计者、建造者、使用者的意志为转移了，人们对它的预测及防范工作都将是一件十分困难的事情。另外，若单纯地依靠以往那种要求保证结构具有足够的刚度、强度及延性的传统结构工程设计理念，当结构所处环境因素超越某种程度以后，就会将既不经济，又达不到预期的效果。
二 智能土木结构的内涵
人类社会进入了信息时代，现代材料技术的逐渐被广泛的应用，信息材料的生产业已实现设计制造一体化。各种具有信息采集及传输功能的材料及元器件正逐渐地进入土木工程师的视野。人们开始尝试将传感器、驱动材料紧密地融合于结构中，同时将各种控制电路、逻辑电路、信号放大器、功率放大器以及现代计算机集成于结构大系统中。通过力、热、光、化学、电磁等激励和控制，使结构不仅有承受建筑荷载的能力，还具有自感知、自分析计算、自推理及自我控制的能力。具体说来，结构将能进行参数检测及检测数据的传输，具有一定的数据实时计算处理能力，包括人工智能诊断推理，以及初步改变结构应力分布、强度、刚度、形状位置等能力，简言之，即使结构具有自诊断、自学习、自适应、自修复的能力。这就是智能土木结构概念的形成过程。 文献将智能结构定义为：“将具有仿生命功能的材料融合于基体材料中，使制成的构件（结构）具有人们期望的智能功能，这种结构称之为智能材料结构”。可见，智能结构是传统结构的功能的升华。智能结构在土木结构中的应用便称之为智能土木结构。
三智能土木结构的分类
1 按其材料智能土木结构可分为两种类型，分述如下：
（1）嵌入式智能土木结构：在基体材料如钢结构、钢筋混凝土结构中嵌入具有传感、动作和控制处理功能的材料或仪器，并集成进现代计算机硬件软件技术，由传感元件采集和 检测结构内部信息，由计算机对这些信息进行加工处理，并将处理结果通知控制处理器，由控制处理器指挥、激励驱动元件执行相应动作。
（2）基体、智能材料耦合结构：
某些结构材料本身就具有智能功能，它们能够随着自身力学、物理状态的改变而改变自身的一些其它性能。如碳纤维混凝土材料能随自身受力情况而改变其导电性能，只要探 测到这一改变，便可以间接获得结构的内部力学信息。
2 按照结构智能化目的的不同，可以分为以下几类：
（1）具有裂缝自诊断和自愈合功能的智能混凝土结构；
（2）具有应力应变状态自诊断功能的智能混凝土结构；
（3）具有变形、损伤自诊断功能的智能混凝土结构；
四 智能系统在土木工程结构中的应用
(1) 光导纤维的应用
光导纤维是利用光在两种介质面上的全反射原理制成的光导元件。光纤径细质轻、韧性好、埋人性佳、能耗低、频带宽、传输速率高、反应灵敏、抗电磁干扰能力强、耐高温、抗腐蚀，加之兼具信息感知与信息传输的双重功能，便于实现分布式和准分布式检测等特点，一直被认为是智能结构系统中的首选传感材料，并已经开始应用于土木工程结构中的“神经元”。在土木工程结构中(或在其表面)埋入(或粘贴)光纤传感器，通过分析光的传输特性，如光强、相位和波长等，即可获得光纤周围材料的应力、压强、电场、磁场、密度、温度、分和X射线等参数的变化，从而实现对土木工程结构的健康状态和安全可靠性进行实时、在线、动态监测与控制。
(2) 形状记忆合金的应用
是利用应力和温度诱发相变的机理来实现形状记忆功能，同时具有“感知”与“驱动”的功能材料。其特点是:将已在高温下定型的形状记忆合金，置于低温或常温下使其产生塑性变形，当环境温度升高到临界温度(相变温度)时，合金变形消失并可恢复到定型时的原始状
态。在此过程中，合金能产生与温度呈函数关系的位移或力(或二者兼有)。合金的这种升温后变形消失、形状复原的现象称为形状记忆效应阎。
(3) 电致伸缩材料的应用
从某种意义上说主要是指压电材料。压电材料强调的是利用正压电效应，电致伸缩材料强调的是利用逆压电效应。事实上，压电材料是一种同时兼具正逆电机械藕合特性的功能材料，若对其施加作用力，则在它的两个电极上将感应产生等量异号电荷;反之，当它受到外加电压的作用时，便会产生机械变形，因此压电材料在智能结构中被广泛地用作传感器和驱动器。这类传感器和驱动器比其他类型的传感器和驱动器具有更为优良的频率特性和可集成特性。若将它们与其他组元有效地组合起来，则可构成一个对结构控制极为有效的智能材料系统。这个系统几乎可以完全根据设计者的意图调整结构的阻尼与自振频率等动力学特性，同时还可对结构的位移、应变、应力、加速度和破坏情况进行自动监测。
(4) 磁致伸缩材料的应用
是一种同时兼具正逆磁机械祸合特性的功能材料。当它受到外加磁场作用时，便会产生弹性变形;若对其施加作用力，则其形成的磁场将会发生相应的变化。故磁致伸缩材料在智能系统或结构中，常被用作传感器和驱动器。
(5) 功能凝胶的应用
功能凝胶又称愈合材料，是一种状态可随环境条件(如温度、压力等)而变化，并能及时向结构供给能量与物质的强力粘合的高分子材料。若将它装在脆性管道中埋人结构内部，当结构严重超载或由地震、强台风等原因造成应力过大出现局部裂纹时，则脆性管道就自行断开，呈液态的“愈合剂”便会自动渗透到裂缝的各个部位并迅速凝固，将裂缝牢牢粘合，从而达到结构自修复与环境自适应的目的[3]。目前可供采用的功能凝胶有聚酸乙烯乳液、氯丁一酚醛、聚乙烯醇缩醛等。功能凝胶主要用于各类重要结构的新建、改建、维修与加固，尤其是国家重大工程结构。
总之，智能材料系统在土木工程结构中的应用已经展现出其独特的优越性能，智能材料是21世纪的新材料，已成为当今各国普遍关注的热点和焦点。在土木工程中广泛使用智能材料，不仅增强土木工程的抵抗力，还能够有效的降低突发事故和灾难性事故的发生。
参考文献
[1]肖纪美.智能材料的来龙去脉[[J].世界科技研究与发展，1996,9(3):120-125
[2] 杨大智.智能材料和智能系统[M].天津:天津大学出版社，2000,7-410
篇2
开设课程时，要先介绍国内技术支持和政府推广、国内施工市场，让学生认识到课程的重要性。木结构目前在国内发展很快，仅北京及周边地区的公司就有中国森林控股有限公司、北京澳林时代木屋销售有限公司、北京同聚祥投资有限公司、北京欧芬源木置业有限公司、塞纳华瑞北京新材料有限公司、北京境之谷生态峡谷走廊有限公司、天津华林木业科技有限公司、德州市好宜居木结构有限公司等。课程授课过程中，穿插介绍各单位的典型工程结构以及有关设计人员的联系方式，这样不仅给学生提供了木结构的实践案例，同时还提供了实习机会以及就业机会。学生的积极性很高，部分学生有意于毕业后自己创业。在充分调动学生积极性后，接下来即是木结构的技术达标情况教学。木结构的技术规范和实际工程，是教学主要内容，重点介绍使用标准尺寸的规格材建造木结构房屋的施工方法。课程内容主要包括木结构建筑的历史与演变、建筑材料选择、基础的建造、楼板设计、楼板搁栅选择、外墙构造、椽条—双坡及四坡屋面、桁架等建筑部件的连接方式和建筑方法。同时，课程教学过程中的木结构材料、连接件、施工工具等的实地讲解，提高了课程实际教学效果。新技术的教学内容，如防风防虫技术资料、呼吸纸的技术材料，加拿大木业协会网站教学视频，如木结构防火、60小时建造木结构房屋、如何利用木材打造绿色城市等[6]，为课堂丰富了教学知识。木结构课程施工项目管理、成本、工期、质量的相关内容，市场情况和各供货商的优势等也包括在课程内容之列。
2课程实践
带领学生通过参观施工现场，亲手完成木结构房屋部分墙体和地板的制造，是最直接的实践方法，通过完成木结构模型的建造，从而掌握授课中介绍的施工方法。我校培训部与加拿大木业协会合作，建设了培训基地和施工教学基地，该基地为课程教学提供了便利条件。图1是课程教学过程中的教学图片和内容。图1木结构房屋实践教学为了使每位学生都有动手机会，并保证安全和教学效果，加拿大木业协会为课程开设单位提供了教学模型(如图2所示)。通过一次教学，学生参观并完成一栋木结构房屋的建造，加深了对木结构房屋的认识。
3考试
考试是教学的一个重要环节。考试成绩与学生奖学金、升本等有直接关系，因而，受到学生的重视。我校学生综合成绩涵盖平时知识、平时考勤、回答问题、平时测验等评价，同时包括模型制作、施工考核成绩。同时，本课程结合我校建筑系举办的建模大赛，加入了参赛和获奖加分项等，获得学生与学校领导与教师的肯定。
4结束语
篇3
关键词：木结构；螺栓连接；抗火性能
Abstract: the design of any building, fire prevention design is indispensable important content, especially for the wood for, because lumber is flammable material, the fire prevention design is more important. In view of the nodes in the whole system of wood wood, the importance of fire resistance timberwork connected node properties become the most important, this paper introduces about timberwork bolt connection the mechanical properties and the research progress of fire resistance performance reviews, so that in future design of fire from the use of wood performance and safety performance, as well as reduce accidents, prolong service life a reference
Keywords: timberwork; Bolt connection; Fire resistance performance
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
引 言
木结构建筑在世界各地被广泛使用，但是因为木材是可燃材料，其防火设计尤为重要。在我国，由于对木材防火的认识和研究不足，使人们普遍认为木结构抗火性能很差，这对木结构建筑的应用和发展十分不利。连接节点设计是木结构中的最为关键设计内容，木结构节点分为榫卯连接、螺栓连接、钉连接等，其中螺栓连接因具有简洁、可靠、美观等特点而广泛应用于现代木结构，尤其是重型木结构中，但是我国木结构相关标准和研究对此类连接的结构性能只是简单提及，并未做深入阐述，尤其是该类型节点的抗火性能更是空白。
木结构螺栓连接性能研究概况
国内外研究表明，影响其木结构螺栓连接承载能力的主要因素有木材厚度、螺栓直径、木材含水率、螺栓排列等，樊承谋和黄绍胤等对木-木螺栓连接木结构节点进行了理论和试验研究，提出根据弹塑性工作假定来推导螺栓连接极限承载力，并给出了承载力计算公式，另外其还标定了螺栓连接中钢材塑性的利用系数，测定了木构件孔壁承压强度与顺纹受压强度的比值，提出了在试验的基础上进一步修正设计计算公式的建议[1-2]。徐德良等对木材-钢夹板螺栓连接和木材-钢填板螺栓连接木结构节点进行了抗拉试验研究，重点研究连接的承载能力和破坏模式，同时对木材厚度、螺栓直径、端距等承载力影响因素进行分析[3-4]。Gattesco等根据Johansen屈服理论给出了单剪和双剪螺栓连接顺纹承载力计算公式[5]。Xu等对内嵌单块钢板多销连接受拉节点进行了试验研究，采用木材强度等级GL24的胶合木，木材宽为75mm，钢板厚8mm，钢销直径16mm，并根据试验结果推导了承载力计算公式[6]。
木结构螺栓连接抗火性能研究概况
国外大型的木结构公用建筑多采用重型木结构，其本身具有较好的抗火性能，因为重型木结构构件燃烧时表面产生炭化层，碳化层在火灾的过程中扮演了“绝缘”的角色，这可以减缓火焰进一步向构件内部燃烧，降低了内部材质烧焦的几率，经过计算得出木构件在火灾后一般能保持原构件设计强度的85％～90％，而未经强化防火处理的金属构件导热系数高，遇高温时强度容易降低，在温度达到232℃以上时其强度迅速下降，温度达到750℃时，其强度仅是原来的10％，所以从另一个角度来看，木构件在火灾时比钢构件更安全。
加拿大和瑞典两国研究人员对木结构防火试验研究进行了较为深入研究。Carsten等为了完善钢-木多剪连接耐火极限计算模型，进行了标准火灾试验，并与有限元模拟的结果进行对比，对于钢紧固件、钢板和木材之间的相互作用有了一定的了解，其火灾试验中的构件剩余截面是由激光扫描确定的，这种方法已经成为替代人工计算的快速而又准确的方法，试验结果表明当试验温度达到250℃时，另外Carsten认为为了进一步发展防火设计模型，使螺栓连接耐火极限符合要求，还需对木材厚度、螺栓直径、螺栓端距、钢板端距等对其下火灾下性能的影响进行研究。通过试验和理论研究，人们发现木材有焰燃烧时先发生热解，然后发生炭化，称为有效燃烧热，有效燃烧热取决于木材中木质素的含量多少；在无焰燃烧时，主要是碳的氧化反应，其燃烧热值高。总之，木材的热释放速率取决于热辐射能量、温度、木材的含水率、厚度、木纹方向、木板背面的边界条件、周围空气中的氧气浓度等。火灾下木梁的截面面积和承载力降低一方面由于木材的炭化，炭化层不具有强度，减少有效截面面积；另一方面由于剩余截面木材强度随温度的升高而降低。炭化率是衡量木材抗火性能的一个重要参数，Mikkola依据木材密度、木材湿度、氧气密度和热传导性建立了木材炭化率计算公式，Njankouo推导出木材的炭化率与木材密度成线性降低关系，Yang等也给出炭化深度的计算公式。Firmanti对不同的荷载水平下简支木梁进行了抗火试验研究，试验表明木梁在火灾下承载力降低且荷载水平越高，抗火时间越短。Norén、Frangi等对钢材-木材螺栓连接木结构节点进行了多次抗火试验，并基于Johansen屈服准则给出了承载力与时间的相对关系等。Moss等对木-木螺栓连接、木-钢夹板和木-钢填板螺栓连接受拉节点进行了抗火试验研究，试验木材采用层板胶合木，研究表明内嵌钢板比外夹钢板的耐火极限高。
结 语
由于钢材和木材燃烧时具有不同的性能，木结构螺栓连接抗火性能有别于一般的纯木构件，但是目前我国对螺栓连接节点的抗火性能研究还处于起步阶段，因此还需更多研究人员对其对钢板、螺栓、木材各自的特性及共同作用的表现进行研究，确定火灾中连接节点各组成部分的温度传递和分布及力学性能变化等状况，为我国现代木结构的普及推广、加工、设计和应用提供参考。
参 考 文 献
[1]樊承谋.木结构螺栓联结的工作原理及计算公式:关于国际木结构设计规范第五稿螺栓联结计算公式的讨论[J].哈尔滨建筑工程学院学报,1982(1):18-36.
[2]黄绍胤,洪敬源,余培明. 木结构螺栓连接中销槽木材承压和钢销抗弯的强度[J].重庆建筑工程学院学报, 1986(1):11-17.
[3]徐德良,刘伟庆,倪庚东.木材一钢夹板螺栓连接的承载能力试验研究[J].江苏,建筑,2009,3:18-20.
[4]徐德良,刘伟庆,杨会峰,翁晓红.木材-钢填板螺栓连接的承载能力试验研究[J].江苏建筑,2008(4).
[5]Gattesco N, Toffolo. Experimental study on multiple-bolt steel-to-timber tension joints[J].Materials and Structures,2004,37:129-138.
篇4
[关键字]福建土楼木结构杉木损坏
福建土楼是世界独一无二的大型民居形式,被称为中国传统民居的瑰宝[1]。福建土楼中部分土楼是世界文化遗产,土楼是不可再生资源,保护好土楼具有非常重要的意义。如图1所示,土楼内的木结构材料是土楼的重要组成部分,也是土楼文化的重要载体,保护木结构材料同样具有重要的意义。目前部分木结构材料由于年代久远、自然损坏和人为损坏等多方面因素,已经产生一定程度的损坏,应该采取相应的保护措施,但在采取相应措施之前,应先研究清楚其木结构材料的现状。
图1玉成楼内景
1土楼木结构采用的木材
1.1 采用木材的种类
建土楼用的木材,过去一概用杉木[2]。列为世界文化遗产部分的土楼都具有一定的历史,建筑材料基本是就地取材,在福建省所处地理位置,杉木较适合作为建筑材料使用。经笔者实地调研,土楼木结构原用材确实是杉木。
1.2 杉木特征
杉木,别名杉树、建木等,主产于长江流域以南,福建盛产;木材纹理直,结构均匀,材质较轻,干缩小,易于干燥和加工;木材树干通直,易于制作板方材;杉木内含“杉脑”,能抗蚁蛀耐腐[3]。
1.3 杉木经过的保护处理
1.3.1烟熏法
建土楼之前,土楼人通过手工工具把杉木去皮,制成板方材后,通过烟熏法,把杉木含水率干燥到当地平衡含水率后才做木结构用材,干燥能防止杉木的变形和开裂,提高力学强度,改善使用性能,还能预防杉木腐朽变质,延长杉木的使用寿命。图示1可看出2楼以上木结构材料表面有碳黑色,实际是烟熏所致,烟熏法除了能干燥杉木外,同时能使杉木材表面碳化,形成保护层,可以增强杉木材的防腐和抗白蚁,还能使杉木材不易吸收水分,防止杉木材因干缩湿涨而破坏木结构,防止因含水而易腐朽变质[4]。杉木的烟熏法处理对于土楼至今仍能被正常居住起到关键性作用。
1.3.2 涂饰
涂饰可以在杉木表面涂以涂料,形成一层保护膜,能够阻止或延迟杉木被破坏现象的发生和发展,使杉木的使用寿命延长,同时因为涂料的色彩而起到一定装饰作用。
在土楼建成之后,部分土楼人家为了使土楼更加美观同时为了保护土楼的木结构,在局部采用了涂饰工艺,如图2所示,门窗的木结构上采用了彩色油漆。还有就是在后期的居民生活中及在土楼申请成为世界文化遗产成功后,对部分木结构做了油漆保护,如图一一楼门窗的油漆、图3的楼板白色油漆及柱子的黑色油漆。
图2福裕楼内景
图3振成楼内景
2土楼木结构连接材料
土楼木结构的连接除了采用自身榫铆结合外,都采用竹钉连接。竹材本为易虫蛀、腐朽的材料,但是制造土楼用竹钉用的是硬皮老竹头,于冬天砍伐,粗加工成竹钉之后,放在铁镬中加净生黄土及少许食盐炒至老干变黄,这种竹钉异常坚硬,而且几乎不朽,比铁钉更耐久[2]。这一点也是土楼永久长存的关键因素之一。
3土楼木结构材料的损坏现状及安全隐患
福建土楼木结构材料目前总体状况良好,但是土楼都具有一定的历史,特别是列为世界文化遗产的土楼更具有悠久的历史。由于年代久远,部分土楼的木结构材料有一定程度自然的损坏,同时居民的生产生活中的一些行为也造成了土楼木结构的受损,这几年,特别是土楼申遗成功后,旅游的大力开发也对土楼的木结构材料产生了一定的损坏。
3.1 杉木的生物损坏
3.1.1菌害
目前土楼木结构由菌害产生的损坏总体情况较轻微,但在木结构的某些局部,菌害还是严重威胁到了杉木的材质健康。
菌害主要是木腐菌引起的杉木的腐朽。腐朽会使杉木逐渐改变其颜色和结果,使胞壁受到破坏,物理、力学性质随之发生变化,最后变得松软易碎,呈筛孔状或者粉末状[5],这一点严重威胁到杉木的材质健康。木腐菌的生长条件是适宜的温度、氧气和适宜的含水率,木腐菌在土楼内有适宜的温度和足够的氧气,那么杉木中的含水率就成了木腐菌是否能破坏土楼杉木的决定因素。正常情况下,土楼中的杉木结构材料已经经过干燥处理,其含水率低于木腐菌生长的含水率,不易发生腐朽,但是在土楼居住过程中,局部木结构材料的含水率会发生变化,从而使杉木含水率符合木腐菌的生长,主要有以下三个部位:①阴暗潮湿处。主要是生活用水处、放置尿桶处的木地板,此类地方木地板常年处于潮湿状态,易受木腐菌侵蚀;②晾衣服处下方的木护栏及楼板,此处地方处于干干湿湿交替状态,也容易受木腐菌侵蚀;③屋瓦被破坏处下方的木结构,如图4的玉成楼内屋顶的檐椽及横梁产生了腐朽,此类地方主要是在雨天时候,雨水透过破坏的屋瓦而使木结构受潮,屋内又不易晒到太阳,而福建又是地处降水较多的省份,所以屋瓦破坏处的木结构材料常处于潮湿状态,特别容易引起腐朽。
图4玉成楼内的屋顶
3.2 木材的物理损坏
3.2.1光降解
太阳光中的紫外线与部分可以晒到太阳的杉木表面发生光化学的降解作用,从而导致颜色变暗[6]。在部分有悠久历史的土楼中,杉木材色变暗较明显,如图1所示,二楼楼板新换材料的材色与原杉木材色形成鲜明对比。
3.2.2开裂
土楼木结构木材受潮或者光照不均匀也会引起木材的变形、开裂,从而影响木构件的结构力,同时开裂的裂缝为菌虫提供了有利生存场所,存在受菌虫侵害的隐患,如在裂缝处发生菌虫的侵害,因其在木材内部,其危害程度及除害难度都将大大提高。
3.3 人为破损
3.3.1木结构松动和材料断裂
部分土楼一楼至二楼楼梯的扶手木结构有松动,致使某些杉木材断裂。主要原因是传统的土楼居住形式是二楼为谷仓等仓库,土楼人家在搬运谷物或其他东西上下楼时候,都会借助扶手,且此时用力较大,在时间的累积下,致使木扶手慢慢的出现松动和材料断裂。
3.3.2木楼板、楼梯踏板等的鞋印和磨损
生活在土楼内土楼人家,长期在杉木板上走动,对楼板及楼梯踏板会留下鞋印和磨损材料,如图5所示,楼梯木结构材料已经被严重磨损,特别是现代生活中,皮鞋等质地较硬的鞋底及女士穿的高跟鞋对板材的破坏更加严重,还有就是旅游开发之后,随着旅客数量的增加,对楼板及楼梯踏板的破坏就更加严重。
图5玉成楼内一楼至二楼楼梯
3.4 油漆脱落
在时间的作用下,原来部分木结构上做的涂饰保护和装饰都产生一定程度的破坏。如图2所示,木框及门板的油漆已经部分脱落,不但破坏图案而破坏了图案所显示的文化内涵,而且致使材料直接暴露在空气中,而易受侵害;图三所示,楼板及柱子的油漆已经部分脱落,致使材料直接暴露在空气中,易受侵害。
3.5 土楼荒废引起的损坏
部分土楼由于没人居住引起的破损有以下三个方面:①屋瓦破损、木结构破损因无人居住而无人修复,这一点加速了材料的破损;②无人打扫卫生,致使土楼内环境较适合菌类生存,更易产生腐朽;③无人居住就无人生活做饭,没有做饭就没有烟火,没有干燥的烟火就导致土楼内较潮湿,更易受菌虫侵害。
4材料的安全隐患
4.1火灾隐患
杉木木结构为木质材料,极易燃烧,而且土楼内使用的杉木数量众多,虽然部分土楼在申请世界遗产成功后有安装灭火器,但是没有自动消防警报及自动灭火装置,还是存在一定的火灾隐患,况且有的土楼内目前还没有装灭火器,火灾隐患就更大。
4.2 虫害隐患
虽然目前在土楼内很少受虫害侵蚀,但是木结构材质为木材,木材本身易受虫害,特别是白蚁的侵蚀。长期来说存在虫害隐患。
5结论
目前福建土楼木结构材料―杉木已经遭到一定程度的损坏,包含变色、腐朽、开裂、人为损坏、油漆脱落等损坏,同时又有火灾、虫害等潜在安全隐患,而且目前有些土楼无人居住而被荒废,易受损坏。为了世界文化遗产―土楼能够屹立不倒,应针对其已经产生的损坏采取相应的具体的补救措施,同时应做好各类损坏的预防。
参考文献:
[1] 黄汉民.福建土楼探秘[J].中国文化遗产,2005,(4):10-12.
[2] 林嘉书.土楼-凝固的音乐和立体的诗篇[M].上海:上海人民出版社,2006.
[3] 李浈.杉木在古代建筑实践中的应用[J].建筑历史,2004,(1):117-118.
[4] 李浈.中国传统建筑形制与工艺[M].上海:同济大学出版社,2006.
篇5
【关键词】古建筑 木结构 保护 应用
中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
古建筑泛指通常作为文物保护的一类建筑。我国的古建筑以木结构体系为主，源于自然，利用自然，高于自然。它以灵活的风格，合理的布局，适宜的建筑体量和精巧的装饰取得了高度的艺术成就。在世界上享有极高的盛誉。中国的古建筑以木结构建筑为主而发展,是我国悠久文化遗产的重要组成部分。古建筑木结构历经几百年甚至上千年后,由于受所处环境的生物、物理和化学等外部因素的影响,经常会发生老化(如腐朽、虫蛀、开裂等) ,从而引起木材物理力学性能衰减,最终导致古建筑木结构的残损和力学强度降低。木材材性的变化与古建筑木结构的寿命息息相关,是影响木结构性能的内在因素,因此木材的老化问题是古建筑木结构研究中必须要考虑的方面。考虑木材老化问题,对木结构进行结构性能分析更具实际意义。
二、古建筑木结构问题探讨
我国古建筑木结构所用树种颇有讲究。对树种选择的考虑既有自然因素，又有社会人文因素，特别是封建等级制度的因素。通过对故宫建筑木结构树种的研究可以获得丰富的自然和历史信息。
随着岁月变迁，时光流逝，数百年前古建筑常用树种已不多，甚至绝迹。因此现代的修缮只能选用性质相近的树种代替。由于我国天然林禁伐，相近树种、成规格的木料也已经很难得到。这是问题之一。对此，应该开展木结构树种的系统研究，为扩展代用树种的选择范围提供科学依据。
原木砍伐后，当年材质较好，树皮完整，木腐菌尚未能侵入皮下感染木材，同时，树皮下的大量害虫暂时依靠皮下丰富营养生活，尚未钻入木材内危害。此时加工利用，可以保证材质优良。但是，高达80%（或以上）的木材含水率会造成加工木构件的严重开裂变形。这是一般常识，是任何专业人士都熟知的，也不会有人这样去做。原木经过贮存，含水率会有所降低，但是贮存期的原木会迅速降等变质。如果不采取任何保护措施，3～5 年后贮存原木会成为等外材而不堪使用。这是问题之二。为解决这一问题，一般规模较大的修缮工程都应该提前备料，并对木料采取专门的保护措施。当然，彻底的办法还是人工干燥，这就需要相应的技术和较高的投资，难度很大。
根据修缮现场施工经验，加工木构件的内部（10cm 以下）含水率多在40% 左右，有时更高，5cm 深处含水率多在30% 左右，这样的含水率在干燥过程中仍然会使木材开裂和变形。同时与我国2002 年颁布的“古建筑维修规范”提出的修缮更新木构件含水率须在20% 以下相差甚远。这是目前古建筑维修普遍存在的问题，也是历来难以解决的问题，使古建筑修缮面临一个尴尬局面。一些工程由于工期所限，仓促做了地仗、油饰，结果造成油饰木构件的迅速闷腐，而使这些古建筑4 ～ 5 年后便不得不进行修缮。这是问题之三。是材料问题，也是体制问题。市售含水率20％以下的合格木料，特别是原木，几乎没有。彻底解决办法便是对木构件做人工干燥和科学的化学防腐处理。木构件在相对较高的含水率下，极容易发生虫蛀和腐朽。一般来说，30％以上含水率木件在油饰情况下，干燥至20％以下含水率，需5 ～ 8 年，在此期间，有效的化学保护是绝对必要的。
三、古建筑木结构防护技术
木材是生物材料，所以它在潮湿的环境中，特别是在室外的环境中， 极易受到有害生物的侵袭（腐朽、虫蛀等）。同时，一些非生物因素（物力、化学等）也以不利于方式影响着木材，使其发生变化。
1.木结构防腐
木材防腐的历史可以追溯到约公元四世纪，晋朝葛洪《抱朴子》内篇“铜青涂木，入水不腐”，说明当时已经把铜的氧化物用于木材防腐。现阶段我国的森林资源已日趋匮乏， 许多古建筑木结构所用的防腐树种已无从寻觅，2006 年公布的第六次全国森林资源清查结果显示， 全国森林覆盖率为18.21%，人均森林占有面积仅0.08 公顷， 在全球排名134 位。所以将木材进行化学防腐已是大势所趋， 木材的化学防腐就是用有毒药剂（防腐剂）处理木材、杀死危害木材的各种生物或阻止其生长。防腐剂分为无机和有机两大类，无机药剂主要是一些水溶性的盐类，有机药剂又可分为油类和油溶性药剂两类。1957 年我国第一个木材防腐厂在武汉创办，时至今日，从事木材防腐的厂家已有一两百家， 虽然具体的木材防腐技术有很多种， 但具体到现场施工由于工期和现场条件的限制，已没有必要也不可能自己进行处理，材料采购时完全可以直接购买专业厂家已处理过的防腐木材，现场加工时再对锯切部位补刷桐油，钉接处均采用不锈钢钉， 并在钉眼处填嵌腻子和补刷桐油。木柱除采用了支撑在混凝土柱础上以隔断潮气上升的设计措施外，还在柱底开了十字槽口，以利通风和多余水分外渗。防腐剂要求厂家选用不影响油漆、可用于室外的材料，如铜铬硼（CCB）、氨溶砷酸铜（ACA）等。
2.木结构的防虫
木材防虫的历史可以追溯到约公元前500 年，孔子指出树木只有适时砍伐，才能很好的避免虫害，这和今天木材最好在冬天采伐的理念不谋而合。一般防腐木因为经有毒药剂处理过均有防虫功能，为保险起见， 在与木结构接触的地面又加做毒土处理措施，即将高浓度杀虫药剂喷洒在土壤中，与地基一起夯实，以隔断地下白蚁的来路。
3.木结构防火
对木构件的防火未严格要求，如果是房屋木结构，则首先要从构造上避免与高温、高热部位接触，必要时对木构件进行药剂处理，变易燃体为难燃体。
4.木结构防开裂
木材防开裂的历史最早， 可以追溯到几千年前燧人氏的钻木取火， 因为钻木取火必然是在干燥的木材上进行。木材的开裂与木材的含水率有着密切的关系， 木材的含水率是木材的一项重要的物理性质，对木材的防腐、防虫都有重要的影响。一般南方气干材的含水率为17%-18%，北方气干材的含水率为12%-13%。为防止木材开裂，要求厂家提供存放了2-3 年的木材， 使表面含水率能够降至25%以下， 或提供其他方法处理过含水率能够满足要求的木材。
四、古建筑木结构的修缮取材
用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑旧木材缺乏的弊端。一方面,在考虑腐朽条件下,对古建筑木结构大构件进行试验研究成为可能;另一方面,在加速腐朽前,可以确保新木材材质的一致性,使得腐朽后的木材和新木材具有可比性。通过试验研究,可以得出在不同老化程度下,各种性能指标的衰变规律,以及老化对整体性能的影响,从而可以模拟古建筑木结构在使用数百年后的实际力学性能。
中国古代木结构,在中国传统文化中占有很重要的位置,它们代表着中国古代科技发展水平。珍惜和保护这些文物古迹意义重大,本文针对古建筑木结构研究中存在的问题,把生物化学的研究方法应用到建筑结构分析中,用加速腐朽来解决古建筑木结构研究中的老化问题。用加速腐朽获得的木材,代替古建筑木结构中的旧木材,可以解决古建筑研究中旧木材缺乏的问题,同时确保新、旧木材材质的一致性,使腐朽后的木材和新木材具有可比性。从而使古代木结构研究能更深入、系统、完整的进行,为今后古建筑木结构状况勘查、维修方案制定和加固等保护性工程的实施,提供科学依据。
【参考文献】
[1] 古建筑木结构维护与加固技术规范 GB 50 165—92。
[2] 刘秀英、陈允适 . 从兴国寺防腐防虫技术处理探讨木结构保护问题，2003 年第4 期。
篇6
关键词：承重木结构；设计与分析软件；木材密度；最小二乘
1 概述
在参加第三届国际青少年创新设计大赛（IC）的承重木结构比赛时，为了达到木结构重量≤4.9g而承重40kg的设计目标，制作了大量的桐木结构，分别如图1所示。由于采用的是纯粹的实际制作再实验、失败后再制作的摸索尝试方法，不仅耗时长且由于缺少科学的设计与分析，试验结果均失败了。
同时，通过对失败的试验结果分析发现（如图2所示），关键节点的受力分析也显得极为重要。
经查阅文献，承重木结构设计与分析有两类方法：一种是数值仿真的方法[1]，需要熟练掌握PROE和ANSYS专业软件，不适合高中生；另一种是用工程力学中的公式计算方法[2]，将相应参数代入即可求解得出，但使用起来不够方便。因此，文章借助C++编程设计一个承重木结构设计分析软件，将工程力学计算、力学分析、密度测定和总重量计算功能集成在一起，结合实际的设计要求和设计结构，可以快速地得出设计的木结构承重截面积、节点受力分析和木结构总重量，进而避免很多的弯路，为轻木承重结构设计与分析提供一种新的方法和手段。
2 总体方案设计
根据承重木结构设计与分析的需求分析，文章的总体方案如图3所示。
承重木结构设计与分析方法由PROE三维模型建模、密度测量试验以及承重木结构设计与分析软件三部分组成。
首先由木材密度测量试验得到抽检的木材多批次不同体积、重量数据，将记录的体积、重量数据输入承重木结构设计与分析软件的密度测定模块，经最小二乘拟合得出木材的密度；其次用PROE建立三维结构实体模型（如图4所示）并产生各部件长度数据，将长度数据输入结构总重量计算模块可以得出结构总重量；然后根据单根立柱承重的临界压力、立柱长度和弹性模量由立柱截面积计算模块得出立柱截面积的下限；通过输入关键节点所有受力的大小和方向，可由节点受力分析模块给出该关键节点受力分解与合成结果。
3 承重木结构设计与分析软件的设计
3.1 结构总重量计算模块
结构总重量计算模块首先读入PROE得出的各部件面积与长度，然后经公式（1）计算出结构的总体积，最后再乘以木材密度即得出结构的总重量。
3.2 立柱截面积计算模块
立柱截面积计算模块由如式（2）的欧拉公式[2]通过临界压力计算得出最小的立柱截面积。
3.3 节点受力分析模块
节点受力分析模块由输入的节点各受力大小和方向（与x轴的夹角），将各受力分解到x-y平面的对应轴上（式（3）），并将x轴和y轴上的各分解力分别
3.4 密度测定模块
密度测定模块输入密度测量试验（遵照“GB/T 1933-2009木材密度测定方法”中的游标卡尺测量木材试样尺寸）得到的多个体积、重量数据，将记录的体积、重量数据经最小二乘法拟合得出木材的密度。密度表达式如式（4）所示
4 承重木结构设计与分析方法的验证
4.1 结构总重量估计
经承重木结构设计与分析软件估计的结构总重量为6.14g，经实测的结构总重量为6.08g，估计的结构总重量很好地吻合了实际总重量。实测结果如图6所示。
4.2 立柱截面积计算
由图1可以看到，在文章的承重木结构设计与分析软件研制之前，承重木结构制作无法平衡重量和承重量之间的矛盾，现经承重木结构设计与分析软件分析后得出了单根立柱截面积应≥13.3mm2的结果，为实际的承重木结构制作有理论指导作用，并成功地制作出图6所示的承重木结构撑起了40Kg杠铃，如图7所示。
4.3 节点受力分析
应用承重木结构设计与分析软件中的节点受力分析模块对图2中加深线所示节点进行受力分析，得出其失败的必然性和需提供摩擦力不足的4Kg拉力的结论，并将结构改进成图4的结构，如图7所示成功支撑起了40Kg重量。
4.4 密度测定
经密度测定试验和密度测定模块对密度测定试验数据的最小二乘处理，使估计的结构总重量很好地吻合了实际总重量，远远高于没有承重木结构设计与分析软件之前的总重量估算精度（之前的估算精度经常大于0.2g，且离散度较大）。
5 结束语
文章提出了一种承重木结构设计与分析方法，由PROE三维模型建模、密度测量试验以及承重木结构设计与分析软件三部分组成。此方法有别于传统的专业数值仿真分析（需要熟练掌握PROE和ANSYS）和用工程力学中公式手工计算分析的方法，通过承重木结构设计与分析软件，可以避免盲目地摸索并较准确地定量给出承重木结构关键指标的设计结果，对承重木结构的实际制作提供了一种简便有效的设计与分析方法，尤其适合高中学生使用。
承重木结构设计与分析软件包含结构总重量计算、立柱截面积计算、节点受力分析和密度测定四部分功能模块组成。其中密度测量模块提出将最小二乘算法应用于木材密度的估算，估算结果可以大大提高承重木结构总重量的估计精度。
参考文献
[1]战丽，董路平，林伟芬，等. 基于 Proe5.0与Ansys-Workbench板材起重运输三工位上料机机架主梁的有限元分析[J]. 林业机械与木工设备，2012（12）：40-43.
篇7
关键词: 木结构房屋; 建筑; 住宅
中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：
最近几年, 由于经济的发展和生活水平的提高, 人们更加注重居住环境, 对木结构房屋的需求增加。随着改革开放的深入, 大量外国机构的工作人员进入中国, 他们对木结构房屋的需求也刺激了木结构住宅建设的发展。目前出现了外国企业争先开发中国木结构房屋市场的现象, 成都、杭州和曲阜等地已建有木制结构房屋，北京橘郡和光明公寓二期等项目为木制结构房屋，位于小汤山附近的好莱坞第一农庄和香山某项目也正在建造木制结构房屋。国家建设部已颁布了《木结构设计规范》和《木结构验收规范》，这无疑为木制结构房屋在我国的推广应用创造了有利条件，必将冲击现在的住宅市场，掀起一股建造木制结构房屋的旋风。
1、北美木结构房屋在我国住宅市场的机遇
中国建筑市场给木结构建筑的发展提供了良好机遇目前, 我国建筑行业和房地产业发展火暴，而目前新建住房大部分是混凝土结构,砌体结构,木结构应用不到总量的1 % ,不能满足不同层次人群的需要。据了解,目前在中国上海、北京、深圳、大连、广州等大城市, 对于别墅型木结构房屋具有一定的需求。另外,由于居住的习惯,工作于大陆的外籍人士对木结构房屋也情有独钟, 但就全国范围讲木结构房屋基木上还是空白,因此发展空间很大【1】。
2、北美轻型木结构住宅的特点
2.1、木结构本身优势
除土地配套设施外，木结构施工现场没有成堆的砖石、钢筋和水泥等建筑材料，开发商或建筑商只需少量投资从工厂运来成套木制构房屋半成品，稍加拼装即可建成一幢美观的木制结构房屋。据悉，成都、杭州和曲阜等地已建有木制结构房屋，北京橘郡和光明公寓二期等项目为木制结构房屋，位于小汤山附近的好莱坞第一农庄和香山某项目也正在建造木制结构房屋。国家建设部已于2003年6月底颁布了《木结构设计规范》和《木结构验收规范》，这无疑为木制结构房屋在我国的推广应用创造了有利条件，必将冲击现在的住宅市场，掀起一股建造木制结构房屋的旋风。2.2、与砖石结构房屋或钢筋混凝土结构房屋相比，美式轻型木制结构房屋具有以下几个鲜明的特点：
冬暖夏凉―――由于木材为绝热体，在同样厚度的条件下，木材的隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。如果采用通常的隔热方法，木制结构房屋的隔热效果比空心砖墙房屋要高3倍。所以，木制结构房屋的取暖费用较低，冬暖夏凉，空调几乎成为摆设。不怕地震―――木制结构房屋由于自身重量轻，地震时吸收的地震力也相对较少。由墙体和楼板体系组成的空间箱形结构使木构件之间能相互作用，所以在地震时木制结构房屋大多纹丝不动，或整体稍微变形却不会散架。防潮透气―――有关专家认为，木材的平均含水率在19％以下时，虫子就不能存活。而用来建造木制结构房屋的木材平均含水率只有17％，再加上严格独特的施工技术，能保证木制结构房屋的干燥。木制结构中还加入了一种室内的空能释放出去和室外的水气却进不来的单向呼吸纸，以及一旦木制结构进水也能使其干燥的3项防潮技术措施，使木制结构房屋成为既能有效防潮、透气性能又十分优异的房屋。阻燃防火―――木制结构房屋的防火就像给可燃的木构件包括墙体和楼板等穿上一件难燃或不燃的防火外套，一般采用防火石膏板来阻断火焰与木构件的接触，同时满足有关规范规定的耐火极限要求。实验证明，即使是经济型的木制结构房屋，抗火能力也不低于2小时左右。混凝土结构虽然难以燃烧，但是在高温情况下内部钢筋会瞬间破坏造成房屋的烈性坍塌。北美国家历史上许多火灾的经验证明，火灾造成的人员伤亡木结构房屋比混凝土房屋要安全的多。安装便捷―――施工周期短、使用寿命长、易安装易迁移。木制结构房屋所采用的木构件和连接件都是在工厂标准化生产的，所以安装速度远远快于砖石结构房屋或钢筋混凝土结构房屋，施工质量也得以保证。由于事先了解建筑物的精确尺寸，几乎所有的预制件都能在施工现场以外的场所完成，建造木制结构房屋就像搭积木一样容易。随意设计―――木制结构房屋的隔板由于很少承重，使得室内设计完全可依据个人的喜好采用开放式或传统式，门窗可安装在任何实用和方便的地方，隔板、衣橱和碗柜等在室内可做得天衣无缝，是其他建筑材料结构房屋所无法比拟的，同时还能大量节省购置家具的费用。寿命长久―――据了解，已有百年历史的木制结构房屋在美国随处可见，因为美国有一套经过长期实践总结出来的严格建筑标准作保证。如果使用得当，木材应是一种非常稳定、寿命长和耐久性强的建筑材料，开发商或建筑商承诺客户的使用期长达70年。造价适中―――现阶段市场上北美轻型木结构房屋的造价在3000---4000元/平米左右，与其他结构别墅价格相比很有竞争优势。
3、木结构房屋对我国其他产业的推动作用
木结构建筑的发展,扩大了木材的用途,可促使林业产业的良性循环, 使木结构房屋材料的研究和开发等技术问题能在近期内有较大突破, 住宅建设领域能够大量使用人工林木材, 木材需求量的增加和丰厚的利润则将促使人工林的经营者和个体林农积极种树, 以至形成一个可持续发展的良性循环。另一方面,也可以带动化工、机械等相关行业的发展,形成一个新的增长点,也将会使利用人工林木材(杨树、马尾树、落叶松、桉树、甚至竹材等) 生产的结构人造板(OSB ,LVL ,glulam, PSL ,l - beam等) ,用量大大增加,从而促进我国木质人造板工业的发展。。如美国, 人造板用于建筑的比例为40%～ 60% , 加拿大为40%～45% , 日本为30%～ 50% , 我国木质人造板在建筑上的应用比例则很低, 仅为26% , 其中大部分还用作了装修材料【2】 , 因此, 木结构房屋的开发必将促进我国林业产业的发展。
4、木结构房屋的市场需求情况
提高生活品质的需求木结构房屋在保温、节能、环保、舒适、结构灵活性等方面有着传统砖混结构无可比拟的优越性, 正好满足人们日益追求的与环境相和谐的愿望。据了解,目前在我国的上海、北京、深圳、大连、广州等大城市,对于别墅型木结构房屋具有一定的需求。另外, 由于居住的习惯, 一些外籍人士对于木结构房屋也情有独钟, 这些都是潜在的消费群体, 作为住宅建设重要形式之一的小型独立式木结构住宅正好满足此部分消费群体的要求。
5、我国发展木结构房屋遇到的问题和解决方案
篇8
关键词：木结构房屋；发展趋势；结构特点
Abstract: according to the environmental protection, timberwork building of low cost, short during the advantages. With the continuous development of society, the living standard of people is increasing day by day, the people to the requirements of the housing conditions more and more is also high, therefore, housing conditions return to the nature of the concept of being identified and accept gradually, and the emergence of wood house is in line with the modern residential architectural concept, because of its unique style and the environmental protection characteristics, this kind of house structure more and more attention by people.
Keywords: timberwork building; Development tendency; Structure characteristics
中图分类号：TU113.5+41文献标识码：A 文章编号：
0引言
随着经济的发展，人们的生活水平在不断的提高，人们对住房条件的要求越来越高，由此木结构房屋越来越得到重视。在某些大城市中，这种住房建构得到了快速发展，特别是国外大量的先进的木结构房屋建造技术的引进以及很多开发商对这一领域的重视，使得建造木结构房屋逐渐成为一个热门的话题。从其发展趋势来看，我国的市场容量非常大，因此这种结构的房屋具有很大的发展空间。
1我国生态建筑发展现状
据《中国林业“九五”计划和2010年远景目标纲要》数据分析显示，目前以及今后的一个时期内，森林公园建设和特色旅游将成为发展重点。据国家旅游局的统计：“我国1996年已建成的森林公园有313处；至1997年底，全国已建立932个各种类型的自然保护区；到2010年，我国森林公园将发展到2000处”[1]。由此可见，在未来的一段时间内国内的生态旅游市场具有很大的发展潜力，而其中一项很有发展前景的项目就是发展森林生态旅游业，这位木结构房屋的发展提供了很好的条件。
然而从目前传统结构的建筑来看，其耗费材料数量大，而且要求的材料数量多，对环境造成很大的影响，根据相关研究资料显示，传统结构的建筑对环境的影响有：“消耗能源50%，消耗原材料40%，消耗破坏臭氧层的化学原料50%，占农业用地损失80%，消耗水资源50%”[2]。
从国家颁布的一系列保证生态住房建筑技术的法律法规来看，可以看出我国主要是从能源节约和资源耗费方面对生态建筑展开研究的。建设部1986年颁发的《民用建筑节能设计标准》有这么一项要求：在1980年到1981年这一年内，建筑使用耗能节约应当占当地通用设计用能的30%，其中建筑采暖节能10%，建筑建设节能20%；建设部1996 年又颁发第二阶段建筑节能标准，其要求实现50%的节能标准。建设部1993年颁布《旅游旅馆建筑热工与空气调节,节能设计标准》。这些标准要求建筑使用材料应该采用多种的节能建筑材料，而木结构房屋正符合了这一要求，以促进生态建筑的推广和发展。
同时，从环保角度来看，目前，国家强令要求不能在自然保护区内大兴土木，这限制了传统钢筋混凝土建筑材料的使用，但是却给木结构房屋的推行和发展提供了有利的条件。因此，森林公园和森林生态保护区的建立给木结构房屋的发展提供了很大的发展前景。
2木结构房屋的发展趋势
木结构房屋具有很多优点，比如：房屋与环境能很好的融合；居住舒适；构建美观；组装方便，成本低，施工期短等特点。现代木结构房屋与传统的木房结构不同，现代木结构房屋已经形成了一个产业化的服务，其构建都能由工厂直接产生出来，所以建筑构件标准比较统一，因此这种房屋的建筑构件和连接件也具有统一的标准，所以，施工方便简单，构建安装速度要比混凝土结构房屋的建筑快，而且容易实现，并且其经济效益非常的可观。
现代的住宅建设理念要求在建设房屋时更加关注人居环境的循环系统，注重个人需求的同时也注重环保节能的状况，同时也非常注重传统设计方法和现代先进技术的更好融合。因此，木结构房屋的很多特点如结构造型美观、个性化、建筑材料环保等，都体现了现代的建筑理念的要求。
在我国，房地产产业是我国经济的支柱性产业。据“中国别墅网”报道：“到2005年低，我国建筑业的总产值将达到26700亿元，年平均增长率达7.5%，占国民生产总值的6.7%”[3]。目前，全世界范围内都在提倡可持续发展，这样的一个发展战略要求房地产产业应该合理的利用资源的同时又要保护资源。而木结构房屋正体现了这样的一种价值理念，这将给我国的木结构发展提供一个很好的发展空间。
3木结构房屋的特点
3.1与环境协调
与环境协调主要是从住房建筑材料的能源消耗最少以及对周围的生态环境影响非常小、材料的回收利用率高、可降解等角度来考虑的。现在人们越来越重视绿色建材在房屋建造中的使用，尤其是ISO14000体系的建立与实行，绿色的理念被运用到了很多不同的层面上，这个体系要求人与环境要融合、协调发展。其中木制材料的使用更是绿色环保的建筑体系的重要体现，木质材料的以下特征便体现了房屋与环境协调与融合的性质。
（1）木质材料需要的生产能耗少，体现了节能理念；（2）生产木质材料对环境造成较小的污染；（3）木质材料所使用的原材料是可再生资源（4）木质材料如果能进行合理的开发利用造成的资源浪费非常少；（5）解体的废材或建筑年寿到期后所产生的废材可回收利用，对环境造成很小的污染；（6）不会影响使用者的健康。
篇9
关键词：土坯房；主拉应力；层间位移；抗震措施；宁洱64级地震
中图分类号：P31592文献标识码：A文章编号：1000-0666（2012）02-0276-06
0引言
我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。1949年以来，我国因地震死亡的人数占全国各种自然灾害死亡人数的一半。地震后，房屋倒塌引起的损失是最严重的（何超，罗奇峰，2010）。对于云南高烈度地震区，地震活动的频度和强度都比较大，每次地震都会有很多房屋受损或遭受破坏（杨向东，安晓文，2001），遭受破坏最严重的是农村建筑。农村建筑主要是指农民的自建房，由于农村经济条件较落后，农民缺乏抗震相关的建筑知识，一般不按照国家的规范进行建设和管理，造成此类房屋的综合抗震能力低。为了减小地震灾害，高惠瑛等（2010），陈伟等（2005），曾耀辉（2010）研究农村建筑的综合抗震能力，建议采取相应措施提高其抗震性能。
云南农村未经抗震设防的农村建筑所占比例很大（卢永坤等，2007）。甚至还有一部分农村房屋为土坯房，修建时基本没有考虑抗震设防，构造措施不合理，抗震能力较弱①。大部分房屋的生土墙体无抗震拉结措施，墙体的整体性很差。因此土坯墙承重的房屋抗震能力较差（郭阳照等，2006；王俊特，2009）。
2007年6月3日5时34分，云南省普洱市宁洱县发生了64级强烈地震。震中位于宁洱镇新平小河村（344°N、1011°E），震源深度5 km，震中烈度达Ⅷ度。
宁洱64级地震波及宁洱县城及全县各乡（镇），给当地人民造成很大的经济财产损失，受灾人数达18万，农村民房倒塌也比较严重。
通过调查发现：地震造成的破坏比较严重的有宁洱镇新平小河村、宁洱镇太平寨、宁洱县新民街等。其中，农村土木结构房屋破坏最严重。
1土坯结构特点及破坏情况[*3]11土坯结构特点生土墙体承重型房屋一般呈硬山搁檩型，即全部墙体用土坯或夯土建成，前面留有门窗，墙厚04～08 m，墙顶上搁檩，檩上铺椽建顶（大多为“人”字顶），房间高35～40 m，深60～80 m，宽30～35 m。
据调查，这种结构的墙体有以下3种形式：① 直接用生土夯实；② 在土中加一些稻草，然后夯实；③ 将生土和稻草混合后，用一定的模具将泥巴做成土坯砌块，然后像普通砖砌体一样进行砌筑，粘结材料为泥浆。这三种墙体，其厚度为都在400～800 mm之间。
该类房屋建筑层数一般在两层（包括两层）以下，多为毛石或独立石基础，少数在开挖的沟中砌筑一定高度的土坯然后再夯实墙体。
12土坯房屋破坏情况
宁洱镇新平小河村地处震源区内，地基较软，地下水位较高，地基面以下1 m就有地下水，地基下沉。在现场调查中发现地裂现象也比较普遍。
该村房屋的破坏情况主要表现为震后少数房屋倒塌、倾斜或墙体局部倒塌，多数房屋墙体变形、开裂、错位，普遍棱瓦、掉瓦。
土坯房中的墙抬梁结构房屋，墙体倒塌；砖木结构梁下墙体开裂。
宁洱县新民街：带有木圈梁、木柱较高的单层土坯房破坏严重，墙体出现拦腰裂缝。
在宁洱镇太平寨，单层土坯房破坏严重。从现场土坯房破坏情况可以看出：山墙尖部分容易发生裂缝。另外在墙基部位也容易发生裂缝，图1为此次地震土坯墙承重结构破坏图。图1宁洱64级地震土坯墙承重结构破坏图
Fig1Loadbearing structure damage of adobe
wall in Ninger MS64 earthquake房屋破坏现象为墙体出现墙体分块，整体性差，也有水平裂缝，阶梯型裂缝。
地震研究35卷第2期肖梅玲等：云南农村土木结构房屋有限元抗震分析2计算模型及参数
对于宁洱地区典型的土坯墙承重房屋，按照不同墙厚及檐口高的房屋分别输入了超越概率为63%（众值烈度）及超越概率为3%（大震）的地震波，用SAP2000进行了有限元抗震计算。墙体用壳单元模拟，与地面接触的约束取为固定端。
21计算参数
土坯干容重γ=165 kN/m3，弹性模量根据不同土坯标号是不同的，对应的弹性模量200R，R为土坯的抗压强度。本文中取土坯标号为25，砌筑泥浆标号为10，其对应R为105 kN/m2，因此对应的弹性模量E为2×107 kN/m2。
荷载计算：屋面均布荷载（考虑民房的槽瓦及檩条自重）为14 kN/m2，活荷载为03 kN/m2；根据民房实际情况，在28 m处（墙高较高时在3 m处）考虑了楼面荷载，楼面均布荷载为3 kN/m2，活荷载为14 kN/m2。
在建筑抗震设计规范中，一般建筑的设计基准期（设计使用期）为50年，采用了三水准设防标准，相应的超越概率分别为63%、10%、3%。根据宁洱地震现场调查的情况，场地类别有3类。因此假定民房的使用期为50年，分别进行了小震—强度验算和大震—抗倒塌验算，依次输入3类场地超越概率为63%、3%的地震波，地震波数据点数1 024。因普洱地区的基本设防烈度为Ⅶ度，超越概率为63%和3%的地震波分别对应的烈度为55度和8度。
22破坏程度判别标准
篇10
关键词：园林工程；古建筑；木结构；保护
中图分类号：TU986文献标识码： A 文章编号：
一、现代园林具有重要的作用。
（1）滞尘降尘作用。绿化植物枝繁叶茂对烟尘和粉尘有明显的阻挡、吸附、过滤的作用，特别是叶面粗糙带有分泌物的叶片和枝条，很容易吸附空气中的尘埃，经过雨水冲刷又能恢复吸滞能力。高大乔木枝繁叶茂，总叶面积大、粗糙，滞尘能力最强。
（2）降低噪音。噪音是一种环境污染，直接影响居民的身心健康。植物可以降低噪音，当噪音投射到树叶枝条上时，能被反射到各个方向，使声波发生偏转和折射，从而减弱声能。
（3）调节和改善城市气候。随着家用电器和汽车等燃油交通工具的增多，加上高层建筑物的竞相出现，现代城市的热岛效应越来越明显。就北京来看，其夏季的城区平均气温比郊区高出4℃左右。众所周知，园林植物的叶片表面的蒸腾作用可以改善气温，研究表明，一个城市若绿化覆盖率达到40~50％时，该城市夏季的摘要：城市化进程伴随着社会经济科技发展影响也越来越快，人们赖以生存的生态环境和经济发展之间的问题比较突出，提高环境质量的呼声不绝于耳，现代园林作为影响城市生态居住环境的一个主要因素，在提高人们生活质量，改善环境质量等方面是任何其他因素无法比拟的。这些年来现代园林景观的建设正在繁荣发展。
（4）其中木结构占有极其大的比重，在现代园林中的保护至关重要。园林植物的核心和主体就是木结构，发展越快，出现的问题就会越多。如果保护技术不够完善，那么对现代园林的消极影响是极其巨大的。
二、古建筑木结构维修技术在现代园林工程中的应用
1.木结构损坏构件的维修
轻微腐朽（虫蚀）构件的处理：对油漆脱落、轻微腐朽（虫蚀）构件，先将构件表面原油漆铲掉、对腐朽部分根据腐朽程度采用削除或砂纸砂除，基层清理干净后，再批腻子，用喷雾器将桐油喷涂6遍（一般2-3遍，考虑到该木构件临水易腐，且喷淋法药液损失大，增加到6 遍，局部再人工涂刷）。每遍喷涂后均用塑料薄膜覆盖，避免药液蒸发，每次喷涂均要待木构件表面稍干后进行，最后刷本色树脂清漆4遍。
中度腐朽（虫蚀）构件的处理：一般较轻的按轻微腐朽（虫蚀）构件处理，较严重的采用挖补法和包镶法。挖补法是先将腐朽部分剔除干净，剔除成规则的几何形状，将洞内木屑杂物清理干净，用防腐剂涂刷4 遍，每次涂刷均要待木构件表面稍干后才能进行，再制作一块与挖除形状吻合的木块，用防腐剂处理后用胶黏结或用钉钉牢。包镶法一般用于构件周围全部腐朽，而深度不超过构件直径的1/4 时。包镶法先将腐朽部分沿构件周边截一锯口，剔除腐朽部分，再将周围贴补新材料，剔除腐朽部分后的槽口和嵌补的新木料均应做防腐处理。嵌补木块较短时，可以胶黏或钉牢，较长时需加铁箍1-2 道，箍的宽窄、厚薄根据具体情况决定，铁箍要嵌入构件内，以便油饰。
重度腐朽（虫蚀）构件的处理：此类构件，一般均予以更换，对于白蚁危害的心腐构件，如果确有必要，可参照古建筑木结构维修技术采用高分子材料进行浇铸加固。先在构件的受损部位锯开约10CM 的槽口，将锯下的木条保留，待内部处理完毕后贴回原处。将构件内部所有朽烂木或蛀屑清理干净，用环氧树脂将木条贴回，并用环氧腻子封堵贴缝及构件上的裂缝、孔眼。浇注部位上端开浇筑孔，间隔1M，分段浇注，灌入高分子材料，每次约4KG,并间隔半小时，直至灌满为止。
三、古建筑木结构防护技术在现代园林工程中的应用
木材是生物材料，所以它在潮湿的环境中，特别是在室外的环境中，极易受到有害生物的侵袭（腐朽、虫蛀等）。同时，一些非生物因素（物力、化学等）也以不利于方式影响着木材，使其发生变化。由于有一期园林工程木结构损坏的前车之鉴，二期园林工程施工时加强了这方面的预防工作。具体如下：
1.木结构防腐
木材防腐的历史可以追溯到约公元四世纪，晋朝葛洪《抱朴子》内篇“铜青涂木，入水不腐”，说明当时已经把铜的氧化物用于木材防腐。现阶段我国的森林资源已日趋匮乏，许多古建筑木结构所用的防腐树种已无从寻觅，2006 年公布的第六次全国森林资源清查结果显示，全国森林覆盖率为18.21%，人均森林占有面积仅0.08 公顷，在全球排名134 位。所以将木材进行化学防腐已是大势所趋，木材的化学防腐就是用有毒药剂（防腐剂）处理木材、杀死危害木材的各种生物或阻止其生长。防腐剂分为无机和有机两大类，无机药剂主要是一些水溶性的盐类，有机药剂又可分为油类和油溶性药剂两类。1957 年我国第一个木材防腐厂在武汉创办，时至今日，从事木材防腐的厂家已有一两百家，虽然具体的木材防腐技术有很多种，但具体到现场施工由于工期和现场条件的限制，已没有必要也不可能自己进行处理，材料采购时完全可以直接购买专业厂家已处理过的防腐木材，现场加工时再对锯切部位补刷桐油，钉接处均采用不锈钢钉，并在钉眼处填嵌腻子和补刷桐油。木柱除采用了支撑在混凝土柱础上以隔断潮气上升的设计措施外，还在柱底开了十字槽口，以利通风和多余水分外渗。防腐剂要求厂家选用不影响油漆、可用于室外的材料，如铜铬硼（CCB）、氨溶砷酸铜（ACA）等。
2.木结构的防虫
木材防虫的历史可以追溯到约公元前500 年，孔子指出树木只有适时砍伐，才能很好的避免虫害，这和今天木材最好在冬天采伐的理念不谋而合。一般防腐木因为经有毒药剂处理过均有防虫功能，为保险起见，在与木结构接触的地面又加做毒土处理措施，即将高浓度杀虫药剂喷洒在土壤中，与地基一起夯实，以隔断地下白蚁的来路。
3.木结构防火
房屋木结构，首先要从构造上避免与高温、高热部位接触，必要时对木构件进行药剂处理，变易燃体为难燃体。
4.木结构防开裂
木材防开裂的历史最早，可以追溯到几千年前燧人氏的钻木取火，因为钻木取火必然是在干燥的木材上进行。木材的开裂与木材的含水率有着密切的关系，木材的含水率是木材的一项重要的物理性质，对木材的防腐、防虫都有重要的影响。一般南方气干材的含水率为17%-18%，北方气干材的含水率为12%-13%。为防止木材开裂，要求厂家提供存放了2-3 年的木材，使表面含水率能够降至25%以下，或提供其他方法处理过含水率能够满足要求的木材。
四、总结
综上所述，古建筑木构件的保护技术并不是每一项都适合现代园林工程，具体选用时要根据现场情况、多方案经济比较加以选择，但是总体说来，用古建筑木结构保护技术来处理现代园林工程的木结构，是牛刀杀鸡、绰绰有余的。现代园林的发展离不开木结构的保护，进一步的完善保护的技术，有着深远的意义。
参考文献：