隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量新建木結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)，同時(shí)我國(guó)保有大量傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑，木結(jié)構(gòu)建筑的檢測(cè)鑒定的需求日漸增長(zhǎng)，包括安全性鑒定、抗震鑒定和危險(xiǎn)性鑒定。

張雷明博士作為技術(shù)顧問參加了杭州某知名寺廟大雄寶殿和藏經(jīng)閣和五觀堂木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，約2010年建成。因?yàn)樾枰b修改造，2022年浙江省某單位對(duì)藏經(jīng)閣和五觀堂進(jìn)行安全性鑒定，遺憾的是鑒定報(bào)告中未對(duì)結(jié)構(gòu)整體做承載力分析，僅對(duì)特定構(gòu)件進(jìn)行了承載力驗(yàn)算，如此對(duì)房屋整體進(jìn)行鑒定評(píng)級(jí)的依據(jù)相對(duì)不足。

1. 木結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核的幾個(gè)基本問題

首先對(duì)木結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核涉及的幾個(gè)基本問題做一介紹。類似于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核中涉及主要規(guī)范、結(jié)構(gòu)材料、設(shè)計(jì)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)分析及驗(yàn)算復(fù)核。

木結(jié)構(gòu)的類型大致可分為輕型木結(jié)構(gòu)和重型木結(jié)構(gòu)，其中輕型木結(jié)構(gòu)是指主要由木構(gòu)架墻，木樓蓋和木屋蓋系統(tǒng)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系；相對(duì)而言，重型木結(jié)構(gòu)是使用大截面結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以替代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。相較于采用截面尺寸較小且層數(shù)不超3層的輕型木建筑來說，重型木結(jié)構(gòu)建筑具有可裝配、大跨度、高層數(shù)等特點(diǎn)。

1) 結(jié)構(gòu)材料

木結(jié)構(gòu)所用材料主要為木材，其本質(zhì)是一種生物有機(jī)材料，主要特點(diǎn)是有明顯的蠕變和松弛現(xiàn)象，存在結(jié)疤、蟲眼等缺陷，力學(xué)特性上橫紋和順紋存在顯著差異，表現(xiàn)為橫觀各向異性：橫向、徑向和弦向差異顯著。木材的強(qiáng)度和韌性受密度、含水率、溫度和缺陷影響，同時(shí)與荷載作用方向及持續(xù)時(shí)間有關(guān)

2) 木材的設(shè)計(jì)指標(biāo)

依據(jù)其加工深度不同，可以分為原木、鋸材、規(guī)格材及工程木，其強(qiáng)度等級(jí)與不同的加工深度有關(guān)。目前重木結(jié)構(gòu)中用得比較多的原木和工程木，源自同樣樹種的木材，原木與深度加工的膠合木(又稱工程木)的強(qiáng)度可能相差一倍以上，其原因主要是經(jīng)過工程組合后的膠合木分散了原木中的缺陷因此大幅度提高了強(qiáng)度的可預(yù)測(cè)性。

木材強(qiáng)度指標(biāo)的選用，還與荷載作用方向與木材紋路夾角、構(gòu)件截面尺寸有關(guān)。

2. 木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析首先要做模型簡(jiǎn)化，其中梁柱構(gòu)件可以簡(jiǎn)化為桿件，墻板可以簡(jiǎn)化為墻構(gòu)件，連接節(jié)點(diǎn)通常不能傳遞彎矩，只能簡(jiǎn)化為鉸接節(jié)點(diǎn)，除非節(jié)點(diǎn)構(gòu)造加強(qiáng)(比如傳統(tǒng)梁柱節(jié)點(diǎn)的雀替)，可以簡(jiǎn)化為剛接節(jié)點(diǎn)。必要時(shí)木結(jié)構(gòu)需要設(shè)置斜支撐，以解決其幾何穩(wěn)定性問題。

木結(jié)構(gòu)中的輕木結(jié)構(gòu)主要由木構(gòu)架墻、木樓蓋和木屋蓋系統(tǒng)組成，可以簡(jiǎn)化為剪力墻體系或者墻承重體系，因此其分析類似于砌體結(jié)構(gòu)。作地震作用計(jì)算時(shí)常采用底部剪力法。

木結(jié)構(gòu)中的重木結(jié)構(gòu)，主要由木梁和木柱組成，因?yàn)槟窘Y(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)一般只能作為鉸接節(jié)點(diǎn)，因此需要配置適當(dāng)支撐或者節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)構(gòu)造，此時(shí)結(jié)構(gòu)體系可以簡(jiǎn)化為框架結(jié)構(gòu)體系(可能有支撐)。當(dāng)有層合板等作為豎向承重構(gòu)件并參與抗側(cè)力作用時(shí)，可以簡(jiǎn)化為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)通常建立空間模型進(jìn)行整體分析。因此常規(guī)的結(jié)構(gòu)分析軟件均能進(jìn)行木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。

3. 木結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)驗(yàn)算

木結(jié)構(gòu)不同的組成類型，可以采取不同的設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法。

1) 輕木結(jié)構(gòu)

輕木結(jié)構(gòu)類似砌體結(jié)構(gòu)，其平面布置宜規(guī)則、豎向質(zhì)量和剛度變化宜均勻；同時(shí)要有必要的錨固和支撐，主要是抗風(fēng)揭問題。

依據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50005-2017)第9.1.5條規(guī)定，“輕型木結(jié)構(gòu)的剪力墻應(yīng)承受由地震作用或風(fēng)荷載產(chǎn)生的全部剪力。各剪力墻承擔(dān)的水平剪力可按面積分配法和剛度分配法進(jìn)行分配?！钡?.1.10條規(guī)定，“各剪力墻承擔(dān)的樓層水平作用力宜按剪力墻從屬面積上重力荷載代表值的比例進(jìn)行分配。當(dāng)按面積分配法和剛度分配法得到的剪力墻水平作用力的差值超過15％時(shí)，剪力墻應(yīng)按兩者中最不利情況進(jìn)行設(shè)計(jì)?！边@種設(shè)計(jì)方法稱為抗側(cè)力的工程設(shè)計(jì)法。

對(duì)于3層及3層以下的輕型木結(jié)構(gòu)建筑，依據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50005-2017)第9.1.6條規(guī)定，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，可按構(gòu)造要求進(jìn)行抗側(cè)力設(shè)計(jì)，其規(guī)定如第9.1.6~9.1.9條。這種設(shè)計(jì)方法稱為抗側(cè)力的構(gòu)造設(shè)計(jì)法。

這里需要注意的是抗風(fēng)和抗震的構(gòu)造要求有所不同，對(duì)跨層墻、柱的驗(yàn)算，需要考慮其偏心和計(jì)算長(zhǎng)度變化的影響。

2) 重木結(jié)構(gòu)

重木結(jié)構(gòu)類似鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，因此對(duì)其總體布置和設(shè)計(jì)指標(biāo)都有一定要求。

《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51226-2017)第6.1.3條規(guī)定：“多高層木結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系”“應(yīng)防止部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)體系喪失承載能力”。第6.1.11條采用一個(gè)類似于剛重比的指標(biāo)控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51226-2017)第6.1.7條、《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50005-2017)第4.1.10條對(duì)結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和層間位移限值做出規(guī)定；《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51226-2017)第6.6.5條、《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50005-2017)第4.3.17條對(duì)受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比限值做出規(guī)定。

《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50005-2017)第4.3.15條對(duì)受彎構(gòu)件的撓度限值做出規(guī)定，其限值接近于鋼筋混凝土構(gòu)件的撓度限值。

其余構(gòu)件、連接節(jié)點(diǎn)包括地基基礎(chǔ)驗(yàn)算依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行即可。

4. 木結(jié)構(gòu)的檢測(cè)鑒定案例

上海鈞測(cè)承接的某項(xiàng)目三棟樓建設(shè)于2012年，建筑主要使用功能為兒保門診、親子活動(dòng)室、辦公室、員工活動(dòng)中心、會(huì)議室等，結(jié)構(gòu)形式均為輕型木結(jié)構(gòu)。

按上海市《輕型木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)規(guī)程》DG/TJ08-2059-2009第4.2.1條相關(guān)規(guī)定，本工程各單體平面布置條件滿足要求可以按構(gòu)造設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核，本次安全性鑒定按構(gòu)造設(shè)計(jì)法對(duì)承載力進(jìn)行評(píng)定。同時(shí)，與上海交通大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究所合作采用專業(yè)輕木結(jié)構(gòu)分析軟件做了對(duì)比分析，表明強(qiáng)度和變形各方面滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。