木屋架節(jié)點(diǎn)不牢、桿件劈裂
現(xiàn)象
屋架桿件在施工和使用過(guò)程中產(chǎn)生端頭劈裂、剪面開(kāi)裂、斜斷裂、下弦接頭拉脫等現(xiàn)象,致使節(jié)點(diǎn)不牢,強(qiáng)度不足,危及屋架安全。
治理
(1) 木屋架應(yīng)建立檢查和維護(hù)的技術(shù)檔案,每隔1-2年作一次定期檢查,對(duì)局部缺陷應(yīng)預(yù)維護(hù),如擰緊松動(dòng)的螺母;銹蝕拉桿的涂油;滲漏木屋蓋的翻修;局部重涂防腐膏等。對(duì)影響使用安全的屋架,必須更換和加固,但應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1) 在更換或加固之前,對(duì)作用在結(jié)構(gòu)上的荷載應(yīng)局部或全部卸荷,并設(shè)置必要的臨時(shí)支撐。如采用千斤頂或臨時(shí)支承柱進(jìn)行卸荷,支承點(diǎn)宜設(shè)在上弦節(jié)點(diǎn)下面。卸荷時(shí)應(yīng)解除原支撐體系與屋架的連系,為防止受壓弦桿出平面,應(yīng)予以加固。
2) 臨時(shí)支柱向上抬起的高度應(yīng)與屋架的撓度相適應(yīng),不能抬起過(guò)高,防止桿件在更換或加固后產(chǎn)生附加應(yīng)力。由于增設(shè)支柱,將使連接處及各桿件內(nèi)力發(fā)生變化,必要時(shí)須作驗(yàn)算。
3) 各種補(bǔ)強(qiáng)加固措施應(yīng)預(yù)先制定方案,并進(jìn)行驗(yàn)算,以滿足原設(shè)計(jì)要求。
(2) 屋架弦桿的個(gè)別部位出現(xiàn)斷裂跡象,或具有過(guò)大的木節(jié)、斜紋等缺陷,而其它部分完好時(shí),可采用局部加木夾板并以螺栓連接的加固方法(上弦每側(cè)螺栓不少于4個(gè);下弦每側(cè)螺栓不少于6個(gè))。
(3) 屋架在制作過(guò)程中,如上下弦桿的端部發(fā)生輕度開(kāi)裂而又無(wú)條件更換,應(yīng)及時(shí)在開(kāi)裂處灌注乳膠,然后用8號(hào)鍍鋅鐵絲捆扎牢固(利用緊絲器捆扎),并在安裝時(shí)滿涂防腐劑;如弦桿接頭處開(kāi)裂,除灌膠鐵絲捆扎加固外,還要根據(jù)開(kāi)裂程度,將夾板適當(dāng)加長(zhǎng),并增加接頭螺栓數(shù)量,以確保接頭強(qiáng)度和剛度。
(4) 屋架在使用過(guò)程中,如下弦受拉木夾板斷裂或螺栓間剪面開(kāi)裂,可重?fù)Q木夾板處理(兩側(cè)夾板必須同時(shí)更換,即使另一側(cè)夾板未損壞)。如更換夾板有困難,可在原夾板兩端各加一塊木夾板,其截面和使用螺栓數(shù)量、直徑皆相同,然后通過(guò)抵承角鋼將圓鋼拉桿擰,使新加的木夾板受力工作。
(5) 屋架端節(jié)點(diǎn)受剪面出現(xiàn)危險(xiǎn)性的裂縫時(shí),可先按方法(3)架固(灌膠前要清除縫內(nèi)灰塵),然后在附近完好部位設(shè)木夾板,再用四根鋼拉桿與設(shè)在端部抵承角鋼連接。
(6) 若上弦截面強(qiáng)度不足,可在上弦脊節(jié)間內(nèi)設(shè)一橫撐,以減小上弦跨中彎矩,解決強(qiáng)度不足。
施工準(zhǔn)備
(1) 熟悉施工圖,了解結(jié)構(gòu)情況、幾何尺寸、各節(jié)點(diǎn)要求、起拱高度、桿件截面、吊桿和螺栓尺寸等。
(2) 在平地或木板上,放出半榀屋架大樣(指完全對(duì)稱時(shí)),各節(jié)點(diǎn)均按設(shè)計(jì)圖紙給出尺寸實(shí)樣。與設(shè)計(jì)尺寸的允許偏差按有關(guān)規(guī)定。
(3) 先用木紋平直、不易變形和干燥的木材做樣板,稱作套樣板。套樣板時(shí),先按各桿件的高度(或?qū)挾?分別將樣板開(kāi)好,兩邊刨光,然后放在大樣上,將桿件的榫齒、榫槽、螺栓孔等位置及形狀畫(huà)在樣板上,按形狀正確鋸割后再修光。要求樣板對(duì)大樣的允許偏差不應(yīng)大于±1mm,經(jīng)檢驗(yàn)合格后方準(zhǔn)使用。樣板須用油漆或墨水標(biāo)清名稱,依次編號(hào),專人保管,防止受潮或損壞。
(4) 選料。木結(jié)構(gòu)的用料,必須符合國(guó)家對(duì)各類木材缺陷的允許程度和各類構(gòu)件使用木材的等級(jí)范圍等各項(xiàng)規(guī)定,嚴(yán)格遵守制作承重木結(jié)構(gòu)用的木材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
選料時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)因素:下弦比上弦重要;上弦的下段比上段重要,上弦的下面比上面重要;下弦的兩端比中間重要;下弦的下面比上面重要;端節(jié)點(diǎn)的上面比下面重要。重要的用材料好的木料。
(5) 不得將有缺陷的木料用于支座端節(jié)點(diǎn)的榫結(jié)合處。
(6) 必須選用優(yōu)等木材制作夾板。
(7) 使用濕材做屋架時(shí),選用在鋼木屋架。濕材應(yīng)進(jìn)行防腐處理。用濕材做屋架宜采用原木。采用濕方材作下弦時(shí),可將方料剖開(kāi)髓心向外,并用12螺栓接合。端節(jié)點(diǎn)處下弦髓心應(yīng)向下,避開(kāi)剪切面。端節(jié)點(diǎn)齒連接的剪面長(zhǎng)度比計(jì)算的加大5cm。屋架的受拉腹桿應(yīng)采用圓桿,以便于調(diào)整。
操作工藝
(1) 畫(huà)線、下料。采用樣板畫(huà)線時(shí),對(duì)方木桿件應(yīng)先彈出桿件軸線;對(duì)原木桿件,先砍平找正后彈十字線及中心線。將已套好樣板上的軸線與桿件上的軸線對(duì)準(zhǔn),然后按樣板畫(huà)出長(zhǎng)度、齒及齒槽等。
(2) 鋸榫、打眼。節(jié)點(diǎn)處的承壓面必須平整、嚴(yán)密;齒連接或構(gòu)件接處,不得采用凸凹榫。上、下弦桿之間在非承壓面支座節(jié)點(diǎn)處宜留空隙,一般留10mm;腹桿與上下弦桿結(jié)合處(非承壓面)宜留10mm空隙。鉆螺栓孔的鉆頭要直,其直徑應(yīng)比螺栓直徑大1mm。鉆孔時(shí),先將所要結(jié)合的桿件按正確位置疊合起來(lái),并加以臨時(shí)固定,然后用鉆一起鉆透。
(3) 屋架拼裝。在平整的地上先放好墊木,把下弦桿在墊木上放穩(wěn),然后按照起拱高度將中間墊起,兩端固定,而在接頭處用夾板和螺栓夾緊。下弦拼接好后安裝中柱,兩邊用臨時(shí)支撐固定,再安裝上弦桿。如無(wú)中柱而用鋼柱桿的,則先安裝上弦桿,而后安裝斜桿,最后裝拉桿。各桿件安裝完畢并檢查合格后,再擰緊螺母,釘扒釘?shù)辱F件。鋼木桁架的圓鋼下弦、主要受拉腹桿、受振動(dòng)荷載的拉桿、直徑大于20mm的拉桿,螺栓必須用雙螺帽。
預(yù)控措施
(1) 屋架必須經(jīng)設(shè)計(jì)或計(jì)算方可施工。
(2) 承重木結(jié)構(gòu)的用料,應(yīng)符合《木結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ206—83中規(guī)定的木材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
(3) 木屋架用的板、方材宜選用經(jīng)過(guò)干燥的成材。若供應(yīng)原木,應(yīng)盡可能提前備料,木材運(yùn)到工地后,按設(shè)計(jì)要求的尺寸預(yù)留干縮量立即鋸割,使木材有一段干燥時(shí)間。采用氣干法較為切實(shí)可行,將加工后的成材按規(guī)格加墊,合理堆放,在不受曝曬的條件下逐漸風(fēng)干。直接采用原木時(shí),應(yīng)剝掉樹(shù)皮,并砍平木節(jié),然后合理堆垛風(fēng)干。
原木或方木構(gòu)件的含水率(指構(gòu)件全截面的平均值)應(yīng)不大于25%;板材及受拉構(gòu)件的連接板應(yīng)不大于18%。
(4) 因屋架桿件各部受力不等,應(yīng)根據(jù)各部位受力情況選料。好料用在受力大的部位和受拉桿件。例如下弦是受拉桿件,應(yīng)用好料,而端節(jié)點(diǎn)受力大,好料應(yīng)用在端頭。對(duì)上弦來(lái)說(shuō),下段比上段受力大,好料應(yīng)用在下段。
(5) 上、下弦桿的接頭位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。下弦接頭應(yīng)設(shè)在中間節(jié)間內(nèi);上弦接頭設(shè)在節(jié)點(diǎn)附近,但不宜設(shè)在端節(jié)間和脊節(jié)間內(nèi)。原木大頭應(yīng)放在端節(jié)點(diǎn)處。接頭的相互抵承面要鋸平抵緊。
(6) 接頭夾板應(yīng)選用紋理平直、沒(méi)有木節(jié)和髓心的氣干材制作。任何情況下都不得采用濕材制作,否則應(yīng)改用鋼夾板連接。
(7) 木材裂縫處要避開(kāi)連接處的受剪面,并注意剔除一部分開(kāi)裂較嚴(yán)重的木材。
(8) 屋架端節(jié)點(diǎn)受剪面易撕裂,故受剪面長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,而且要避開(kāi)木材髓心(因髓心材易干裂),同理,螺栓排列位置也應(yīng)避開(kāi)木材髓心。
(9) 對(duì)斜紋要按照規(guī)范要求嚴(yán)格限制,因木材沿斜紋開(kāi)裂會(huì)使受拉桿件突然發(fā)生破壞,造成嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。
(10) 木材有癤疤的部位,應(yīng)避開(kāi)刻槽處。下弦中段內(nèi)的下面邊緣拉應(yīng)力校大,不應(yīng)有缺孔和木節(jié)。
(11) 對(duì)有微彎的木材,用在上弦時(shí),凸面應(yīng)向下;用在下弦時(shí),凸面應(yīng)向上。
(12) 下弦接頭每端的螺栓數(shù)目不宜少于6~8個(gè)。適當(dāng)增加螺栓數(shù)目而相應(yīng)地減少螺栓直徑,對(duì)連接的韌性和承載能力均有顯著改善,從而減少了木材因剪裂和劈開(kāi)而破壞的危害。螺栓應(yīng)布置成兩縱行齊列或錯(cuò)列,避免單列布置產(chǎn)生干縮裂縫而被拉脫的危害。
(13) 受拉、受剪以及系緊螺栓的鋼號(hào)和墊板尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,不得用兩塊或多塊墊板來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的厚度。墊板尺寸無(wú)設(shè)計(jì)時(shí),按照 規(guī)范GBJ206—83中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。屋架中央拉桿及直徑≥20mm的拉桿,必須戴雙螺母。鋼件的連接均應(yīng)用電焊,不應(yīng)用氣焊或鍛接。
(14) 提高操作質(zhì)量,防止人為裂縫的產(chǎn)生。
1) 鉆孔前,應(yīng)將所要連接的桿件按正確位置疊合起來(lái),臨時(shí)固定,然后一次鉆通,使孔眼順通。鉆孔時(shí),孔徑要比螺栓徑大0.5~1mm,鉆頭和孔位應(yīng)成一直線。鉆厚料時(shí),每鉆下50~60mm后,提起鉆頭清除木屑,再往下鉆,以免孔中塞有木屑造成鉆孔位移。當(dāng)采用鋼夾板或鋼填板而不能一次鉆通時(shí),應(yīng)采取可靠措施保證各部分的對(duì)應(yīng)孔位完全一致。拼裝時(shí)用木槌輕輕將螺栓打入孔中,防止孔周?chē)哪静呐选?/div>
2) 保險(xiǎn)螺栓孔必須與上弦垂直,位置在槽齒非受力面的1/3處。
3) 落葉松等脆硬性木材用釘子連接時(shí),必須先鉆孔,孔徑為釘徑的0.8~0.9倍,孔深不小于釘入深度的0.6倍。如釘徑大于6mm,不論何種木材,均應(yīng)預(yù)先鉆孔。用扒釘連接桿件時(shí),應(yīng)預(yù)先鉆孔,孔位要錯(cuò)開(kāi)剪力面,扒釘直徑宜取6mm。
4) 不得在桿件上鉆鑿非設(shè)計(jì)的孔洞;不得挖刻裝設(shè)擱板用的凹槽或裁口。
(15) 用濕材作屋架時(shí),應(yīng)采取以下防裂措施:
1) 方木屋架的下弦應(yīng)采用“破心下料”的方木,以消除因切向、徑向兩個(gè)方向收縮率不同而產(chǎn)生的環(huán)向拉力,減輕裂縫的開(kāi)展。
2) 端節(jié)點(diǎn)的剪力面長(zhǎng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)加長(zhǎng)50mm;被連接桿件的螺栓順紋端距s0,應(yīng)比設(shè)計(jì)加長(zhǎng)70mm。木夾板厚度應(yīng)取下弦寬度的2/3。
3) 為防止下弦端節(jié)點(diǎn)沿剪力面開(kāi)裂,可在端頭下面400mm長(zhǎng)度內(nèi)鋸開(kāi)一條深20mm的豎向鋸口,以減小材質(zhì)干縮應(yīng)力,然后綁扎8號(hào)鍍鋅鐵絲,阻止端頭裂縫及豎向鋸口的擴(kuò)展。
4) 應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行防腐、防蟲(chóng)處理,構(gòu)造上要注意通風(fēng)。
5) 采用下弦為鋼拉桿的鋼木屋架。制作鋼木屋架節(jié)點(diǎn)時(shí),要保證鋼、木接觸處的正確角度。