在制作建設木結構建筑時,對木材的含水率有嚴格的要求,太干不行、太濕也不行,要保持在一定范圍內,尤其是承重木結構。
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一、承重木結構木材的含水率
制作構件時,木材含水率應符合下列要求:
1.現場制作的原木或方木結構不應大于25%;
2.板材和規(guī)格材不應大于20%;
3.受拉構件的連接板不應大于18%;
4.作為連接件不應大于15%;
5.層板膠合木結構不應大于15%,且同一構件各層木板間的含水率差別不應大于 5%。
采用高含水率木材制作構件時,木材的開裂和干縮將對構件和結構產生不利影響。例如:當裂縫與聯結處的受剪面貼近甚至重合時,將降低結構的安全度,甚至導致破壞。對于我國常用的齒聯結,試驗表明,即使裂縫未與受剪面重合,也會降低結構的承載能力。嚴重的水平裂縫還將使受彎構件承載能力降低。另外高含水率引起的木材干縮會導致結構的連接松馳,從而產生過大的變形。因此,在制作木結構時,應嚴格控制木材的含水率。
對于現場制作的普通木結構:
1.木結構若采用較干的木材制作,在相當程度上減少了因木材干縮而造成的松馳變形和裂縫的危害,對保證工程質量作用很大。因此,原則上應要求木材經過干燥??紤]到普通木結構用材的截面尺寸較大,只有氣干法較為切實可行,故只能要求盡量提前備料,使木材在合理堆放和不受曝曬的條件下逐漸風干。根據調查,這一工序即使時間很短,也能收到一定的效果。
2.原木和方木的含水率沿截面內外分布很不均勻。原西南建筑科學研究所對 30 余根云南松木材的實測表明,在料棚氣干的條件下,當木材表層 20mm 深處的含水率降到 16.2~16.9%時。其截面平均含水率仍為 24.7~27.3%。但應說明的是,上述試驗是以 120mm×160mm 中等規(guī)格的方木進行測定的。若木材截面很大,按上述關系估計其平均含水率就會偏低很多;這是因為大截面的木材內部水份很難蒸發(fā)之故。
3.使用含水率>25%的木材制作原木或方木結構時,即直接使用濕材的情況,只能在確認受條件限制不得不用濕材時,方可使用,濕材對結構的危害主要是:在結構的關鍵部位,可能引起危險性的裂縫、促使木材腐朽、易遭蟲蛀、使節(jié)點松動和結構變形增大等。針對這幾方面問題,規(guī)范采取了下列措施:
1)防止裂縫的危害方面:除首先推薦采用鋼木結構外,在選材上加嚴了斜紋的限值,以便減少斜裂縫的危害;要求受剪面避開髓心,以免裂縫與受剪面重合;在制材上,要求盡可能采用“破心下料”的方法以保證方木的重要受力部位不受干縮裂縫的危害;在構造上,對齒連接的受剪面長度和螺栓連接的端距均予以適當加大,以減小木材開裂的影響等。
2)減小構件變形和節(jié)點松動方面,將木材的彈性模量和橫紋承壓的計算指標予以適當降低,以減小濕材干縮變形的影響,并要求桁架受拉腹桿采用圓鋼,以便于調整。此外,還根據濕材在使用過程中容易出現的問題,規(guī)范在檢查和維護方面作了具體的規(guī)定。
3)防腐防蟲方面,給出防潮、通風構造示意圖。
承重木結構對木材含水率的要求
對上述的“破心下料”制作方法作如下說明:
因為含髓心的方木,其截面上的年輪層大部分完整,內外含水率梯度又很大,以致干縮時,弦向變形受到徑向約束,邊材的變形受到心材約束,從而使內應力過大,造成木材嚴重開裂。為了解除這種約束,可沿髓心剖開原木,然后再鋸成方材,就能使木材干縮時變形較為自由,明顯減小了開裂程度。原西南建筑科學研究所進行的近百根木材的試驗和三個試點工程,wq證明了其防裂效果。但“破心下料”也有其局限性,要求原木的徑級至少在 320mm 以上,才能鋸出屋架
規(guī)格的方木,同時制材要在髓心位置下鋸,對制材速度稍有影響。因此規(guī)范建議僅用于受裂縫危害{zd0}的桁架受拉下弦,盡量減小采用“破心下料”構件的數量,以便于推廣。
以上措施,即使是使用干材、半干材時,也是適用的。
4.規(guī)格材及層板膠合材均系工廠生產,應嚴格執(zhí)行標準對含水率的要求,在進行出廠檢驗和施工現場驗收時,含水率均系重要的檢驗指標,應予以特別重視,不合格者嚴禁使用。
所以,制作木結構的木材在出廠前一定要經過嚴格的干濕處理,這樣才能保證木屋的堅固、持久性。