思南县木房屋安全评估研究

杨雪敏 齐西力 付焱 刘仕江 王代华

摘   要：本文研究的主要对象是思南农村木房屋安全性，为了科学严谨地对木房屋做出安全评估，本文从以下几个方面深入研究思南农村木方房屋。为分析木结构的受力特点，必须对木材料的各向受力做分析;由于思南木房屋没有斜撑，使用约束条件来分析木房屋的几何稳定，从而分析结构的变形特性;最后研究木结构隼接接头的破坏过程。综合上述研究分析深入了解木房屋的结构特点，对于脱贫攻坚木房屋安全鉴定提供借鉴。

关键词：木房屋  各向受力  几何稳定  隼接

中图分类号：TU52                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0029-02

木结构房屋是我国古代人民适应自然与追求舒适生活的产物，虽然现代建筑的发展为人类提供了更为舒适的居住条件，但由于发展的不平衡，在我国内陆地区仍就存在许多的木房屋且仍在住人，有些成为了文化遗产，如黔东南侗寨的风雨桥、西江千户苗寨等。但作为普通的居住的木房屋受到的关注较少，且这类建筑大多分布在经济相对落后的农村。在全面决战脱贫的大背景下，住房安全保障是脱贫攻坚“两不愁、三保障”的重要指标，由于历史原因，思南地区农村仍保留了大量的木房屋结构，而且这些木结构使用年限相当的长，对于其安全性的鉴定，是保障住房安全的基础，本文基于贵州思南农村木房屋安全性鉴定深入研究木结构的特点，助力思南脱贫攻坚。

1  木结构的材料特性

1.1 木材的湿涨干缩与变形

木材仅当细胞壁内吸附水的含量发生变化才会引起木材的变形，即湿涨干缩，对于作为房屋结构构件的木材含水率均低于纤维饱和点，又由于有屋顶的遮雨，使得木结构处于一个相对稳定的饱和点，使得结构的抗力性能非常稳定。

由于木材构造的不均匀性，木材的变形在各个方向上也不同，基本满足弦向>径向>顺纹方向，正因为这一特征，在木屋结构的立柱非常常见的是沿纵向裂纹较为明显，而横向裂纹几乎看不到。

1.2 木材的强度

木材按受力状态分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度，而抗拉和抗剪强度又有顺纹和横纹之分。所谓顺纹是指作用力方向与纤维方向平行;横纹是指作用力方向与纤维方向垂直，木材各种强度之间的比列如表1，以顺纹抗压强度为1。

从表1可以看出，木结构适合与顺纹方向受力，故可见木结构通过檩木将荷载直接传递给木柱结构可充分利用木材的材料属性。

2  结构几何稳定性分析

图1结构主体是通过竖向柱与横向梁交叉组成的体系，没有斜线构件如图2所示，由于木结构的节点主要是通过隼接，节点约束性不强，可认为仅有两个约束如图3.所示。使用刚体法计算简化后的榀架平面几何体系的稳定性，见公式1。

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

式中：S为自由度，m为刚体，g为刚节点，h为铰节点，b为链杆数。

本案例中将所有豎向构件视为刚体，则m=9;水平构件视为链杆，则b=32，短竖杆与水平链杆通过铰接计算结果 h=2。最后S=3×9-（3×0+2×4+32）=-13，从计算结果显示该结构榀架在平面上的约束有多余，但是因为结构刚体的约束链杆全部平行，故结构体系为瞬变体系，整个体系在平面上并非是一个稳定体系，即使在空间联系上也不能称之为静定结构，主体结构直接放置在基础上，虽有多余约束，但结构仍是瞬变体系，由该体系组成的木结构在空间上也不是稳定体系。但是结构一旦发生位移，水平与竖向结构就会形成斜向交叉，结构就会变成瞬态稳定体系。

3  结构位移变形分析

隼接接头使得结构的延性特别的好，接头隼接延性包含了两部分，u=ud+us。其中ud为隼接在水平方向上的滑移，ud为隼接接头的材料的延性。隼接接头的受力特点，隼接接头水平受力特点，在水平荷载作用下，当荷载较小时，结构未发生倾斜，隼接结构靠构件之间的相互摩擦力抵抗外力;当外力荷载超过构架之间摩擦抗力时，隼接结构会发生倾斜，此时水平构件与竖直构件形成角度，这个角度随着外力的增大而增大，但最终会形成一个“机械死角”，此时角度不会在发生变化;外力荷载继续增加，水平结构或竖向结构健在材料达到极限承载力时破坏。

4  结语

通过分析研究得出以下几个结论：（1）分析对比了木结构的各项受力情况对比，发现木结构的顺纹抗压强度比横纹抗压强度大3～10，这说明木结构使用顺纹竖向传递荷载可以充分利用材料属性。（2）对于隼接头简化为铰接，利用平面结构体系稳定性，经过计算得出结论，体系有多余的13个约束，但由于所有链杆都平行，故结构为瞬变体系，只有当结构发生瞬变，链杆才会出现交点，体系变成有多余约束的稳定体系。（3）分析了结构隼接接头的变形特性，可以很清楚理解木结构在变形时的破坏形态，证明了木结构具有极好的抗震性能。

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