上海市工程建設規(guī)范木結構加固技術規(guī)范條文說明DGJ-XXX-XXXX

目次1總則 702術語和符號 712.1術語 712.2符號 713基本規(guī)定 723.1一般規(guī)定 723.2設計計算原則 733.3加固方法及其選擇 734材料 785方木原木結構加固 806膠合木結構加固 817輕型木結構 821總則1.0.1本條主要闡明編制本標準的目的。我國木結構建筑歷史悠久，古代及近現(xiàn)代以來，建造了許多優(yōu)秀木結構建筑。隨時代變遷，這些建筑或多或少不同程度受損，其中大部分建筑主體完好且有重要的保留價值，因此需要對其進行加固修復，從而延長使用年限，延續(xù)文化傳承。通過制定本標準，達到以下目的：加強管理上海市木結構加固的技術與規(guī)范；提高木結構加固的施工水平；有效遏制不當加固對原結構的破壞。1.0.2本條主要闡明本標準的適用范圍。1本標準按木結構建筑風格劃分，適用于傳統(tǒng)木結構、現(xiàn)代木結構以及上海地區(qū)特有石庫門建筑中磚木混合結構的加固。2本標準按木結構承重構件采用的木材劃分，適用于方木原木結構、膠合木結構和輕型木結構的加固。3本標準僅適用于結構部分，不規(guī)定建筑附屬部分。1.0.3~1.0.4這兩條主要是對本標準在實施中與其他相關標準配套使用的關系作出規(guī)定。2術語和符號2.1術語2.1.2方木原木結構的結構形式包括傳統(tǒng)木結構使用的穿斗式結構、抬梁式結構、井干式結構；現(xiàn)代木結構使用的框架結構、框架剪力墻結構；以及方木原木屋蓋體系等。2.1.3膠合木結構的結構形式包括框架結構、空間桁架、拱、門架和空間薄殼等。2.1.6磚木混合結構，包括磚木結構立貼式和磚墻木屋架結構。2.2符號2.2.1～2.2.4本標準采用的符號及其意義，盡可能與現(xiàn)行國家標準《木結構設計規(guī)范》GB50005相一致，以便于在加固設計、計算中引用其公式，只有在遇到公式中必需給出加固設計專用的符號時，才另行制定，即使這樣，在制定過程中仍然遵循了下列原則：1對主體符號及其上、下標的選取，應符合現(xiàn)行國家標準《工程結構設計基本術語和通用符號》GB50132的符號用字及其構成規(guī)則；2當必須采用通用符號，但又必須與新建工程使用的該符號有所區(qū)別時，可在符號的釋義中加上定語。基本規(guī)定3.1一般規(guī)定3.1.1木結構是否需要加固，應經(jīng)結構可靠性鑒定確認。我國已發(fā)布的現(xiàn)行國家標準《工業(yè)廠房可靠性鑒定標準》GB50144和《民用建筑可靠性鑒定標準》GB50292，是通過實測、驗算并輔以專家評估才作出可靠性鑒定的結論，因而較為客觀、穩(wěn)健，可以作為木結構加固設計的基本依據(jù)；但須指出的是木結構加固設計所面臨的不確定因素遠比新建工程多而復雜，況且還要考慮委托方的種種要求；因而本條作出了：“應按本標準的規(guī)定并結合委托方的要求進行加固”的規(guī)定。此外，眾多的工程實踐經(jīng)驗表明，承重結構的加固效果，除了與其所采用的方法有關外，還與該建筑物現(xiàn)狀有著密切的關系。一般而言，結構經(jīng)局部加固后，雖然能提高被加固構件的安全性，但這并不意味著該承重結構的整體承載一定是安全的。因為就整個結構而言，其安全性還取決于原結構方案及其布置是否合理，結構構件之間的支撐連接、拉結錨固是否系統(tǒng)而可靠，其原有的構造措施是否得當與其有效等等；而這些就是結構整體牢固性的內涵；其所起到的綜合作用就是使結構具有足夠的延性和冗余度。因此，本標準要求專業(yè)技術人員在承擔結構加固設計時，應對該承重結構的整體牢固性進行檢查與評估，以確定是否需作相應的加強。3.1.2本標準木結構加固的分類，參照現(xiàn)行國家標準《木結構設計規(guī)范》GB50005木結構的分類，與之銜接，以便配套使用。3.1.33結構加固的設計使用年限，應與結構加固后的使用狀態(tài)及其維護制度相聯(lián)系，否則是無法確定的。因此，本標準給出的是在正常使用與定期維護條件下的設計使用年限。當結構加固使用的是傳統(tǒng)材料（如型鋼、鋼板和混凝土等），且其設計計算和構造符合本標準的規(guī)定時，可按委托方要求的年限，但不高于現(xiàn)行國家標準《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定進行確定。當使用的加固材料含有合成樹脂（如常用的結構膠）或其他聚合物成分時，其設計使用年限宜按30年確定，如要提高使用年限，所使用的合成材料的粘結性能，應通過耐長期應力作用能力的檢驗。檢驗方法應按現(xiàn)行國家標準《工程結構加固材料安全性鑒定技術規(guī)范》GB50728的規(guī)定執(zhí)行。當為局部加固時，尚應考慮原結構剩余設計使用年限對結構加固設計使用年限的影響。結構的定期檢查維護制度應由設計單位制定，由物管單位執(zhí)行。對使用膠粘方法或摻有聚合物材料加固的結構、構件，應定期檢查其工作狀態(tài)。檢查的時間間隔可由設計單位確定，但第一次檢查時間不應遲于10年。基于以上所做的工作，制定了本條確定設計使用年限的原則。3.1.38對各類影響因素引起的原結構損壞，應提出有效的防治對策。具體因素包含溫度驟變、強光照射、腐朽、蟲蛀、干縮濕脹、地基不均勻沉降、強振動等，且不限于此。在加固時，應從源頭上消除或限制其有害的作用。與此同時，尚應正確把握處理的時機，使之不致對加固后的結構重新造成損壞。通常應先治理后加固，但也有一些防治措施可能需在加固后采取。因此，在加固設計時，應合理地安排好治理與加固的工作順序，以使這些有害因素不至于復萌，從而保證加固后結構的安全和正常使用。3.2設計計算原則3.2.1考慮到線彈性分析方法是最成熟的結構分析方法，迄今為國外結構加固設計規(guī)范和指南所廣泛采用。因此，本標準作出了“在一般情況下，應采用線彈性分析方法計算被加固結構的作用效應”的規(guī)定。3.2.2本規(guī)定對木結構的加固驗算作了詳細而明確的規(guī)定。這里僅指出一點，即：其中大部分計算參數(shù)已在該結構加固前可靠性鑒定中通過實測或驗算予以確定。因此，在進行結構加固設計時，宜盡可能加以引用，這樣不僅節(jié)約時間和費用，而且在被加固結構日后萬一出現(xiàn)問題時，也便于分清責任。3.3加固方法及其選擇3.3.1根據(jù)結構加固方法的受力特點，本標準參照國內外有關文獻和現(xiàn)行國家標準《混凝土結構加固設計規(guī)范》GB50367將加固方法分為兩類。就一般情況而言，直接加固法較為靈活，便于處理各類加固問題，間接加固法較為簡便、可靠，且便于日后的拆卸、更換。加固時，可根據(jù)實際條件和使用要求進行選擇。3.3.2直接加固法的選擇，應考慮以下內容：1增強構件，即增大截面面積或增強構件強度，以提高結構承載力或滿足正常使用。包括使用木材、鋼材、纖維增強塑料等加固。可廣泛用于梁、柱、板等構件的加固。圖1增大截面法1—增強木材；2—螺栓；3—梁、柱或板使用木材構件加強截面，可通過在原始梁上添加新的木材構件實現(xiàn)，使用榫卯或鋼制連接件連接兩個構件。（a）、（b）橫向應用的截面;（c）應用于張力區(qū)的截面;（d）板材橫向應用;（e）張力區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（頂部和底部）應用;（f）壓縮區(qū)（橫向）應用的截面圖2鋼材加強彎曲構件可以在木梁的任何一側添加或插入鋼筋，板材或型材，提高其承載能力。位置可在受拉區(qū)、受壓區(qū)或者兩者都放。在用板材或型材粘合到木材表面加固的情況下，使用鋼螺栓，螺柱或銷釘連接，用棒材插入加固時，使用環(huán)氧樹脂粘合。(a）受壓區(qū)，拉擠型材的機械連接（b）FRP筋在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（頂部和底部）上（c）FRP筋在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（橫向）上和用木材覆蓋筋的局部圖（d）FRP板在拉伸區(qū)內（e）FRP板在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者（頂部和底部）豎向放置（f）FRP板在拉伸區(qū)、壓縮區(qū)或兩者橫向放置圖3FRP加強彎曲構件1—FRP拉擠型材；2—FRP筋；3—FRP板FRP可以粘接在梁的各個位置或者內部的切割槽。圖4托梁端部加強連接示意2置換木構，即拆除再重新組裝或更換構件，適用于以其他方式加固明顯不可行或有害的特殊情況，只要有可能，修理應該優(yōu)先于替換。如果需要替換，替代物宜是原始部分的復制品，對于古建應尊重整體相關的歷史和美學價值。3局部修接，即一個單一構件的部分被切割并被一個代替它的功能的構件所取代，可以使用木材，鋼材，F(xiàn)RP和環(huán)氧樹脂粘合劑進行連接，實現(xiàn)結構連續(xù)性。圖5木材、鋼材假體修復示意圖6FRP連接的假體修復示意3.3.3間接加固法的選擇，應考慮以下內容：增加構件，即引入新構件，增加構件可適用于多種情況，特別是在由于新用途產生的更高負荷而需要加強的結構的情況下，如地板、屋頂系統(tǒng)等。3.3.43耐久性需求應對每種加固材料耐久性判斷，必須考慮到材料對環(huán)境因素（濕度，溫度）的耐用性以及火災等非常規(guī)行為，應仔細評估個體材料性能和所創(chuàng)建的復合體系以及每種材料及其衰變對整個系統(tǒng)的影響。每種材料的應變性能之間的差異可能會造成的后果分析。應考慮以下內容：1正確設計材料之間的連接，應優(yōu)先考慮連接的實現(xiàn)，并考慮使用的材料的本構行為。2考慮到溫度和濕度的變化，在使用條件下的應力限制下確保所有涉及材料的可接受應力狀態(tài)。3通過采用能夠輕松保護材料免受環(huán)境和意外因素影響的材料，避免使用額外的保護材料，從而保護加固的有效性。4必須特別注意施工階段執(zhí)行情況；5加措施必須允許木材與外部環(huán)境交換濕度，避免界面上的水分沉積。確保結構的適當通風，主要是支撐在外墻和梁上部的梁，避免水停滯和凝結。

4材料4.1.1采用與原結構材料接近的木材進行加固有利于新舊材料協(xié)同工作，特別是在長期荷載下，相同或類似材料的工作性能較好。4.1.2木材及木產品的種類繁多，且產地各異，木結構加固選擇的木材及木產品應符合相關材料產品標準，設計驗算時應按相關標準選擇材料設計值?？紤]到現(xiàn)在我國產品大量依賴進口，故規(guī)定缺少國內標準時，可以參考國外標準或相關標準，但需要經(jīng)過認可。4.1.3木材含水率是指木材中所含水分的質量占其烘干質量的百分比。木材在含水率變化時有明顯的干縮濕脹變形，如果加固材料與原結構材料含水率相差較大，在施工結束后，含水率變化可能會產生濕度應力，嚴重時會導致開裂或連接失效。4.2.1木材的強度和彈性模量遠低于鋼材，在選擇鋼材及鋼連接件時要特別注意并非強度越高越好，要考慮鋼與木的協(xié)調工作，避免由于木材破壞而發(fā)生脆性破壞。4.2.2本條規(guī)定了木結構加固工程中所使用的鋼材及金屬連接件的材料要求，本規(guī)范主要對與木材共同工作的鋼材及金屬連接件進行規(guī)定，對于其他可能用到的金屬材料，比如焊條、高強螺栓等不在本標準中進行規(guī)定，使用者可以參考《鋼結構設計規(guī)范》GB50017等其他標準進行選擇使用。4.3.2當進行材料性能檢驗和加固設計時，纖維織物截面面積應按纖維的凈截面面積計算。凈截面面積取纖維織物的計算厚度乘以寬度。纖維織物的計算厚度應按其單位面積質量除以纖維密度確定。纖維密度由廠商提供，并應出具獨立檢驗或鑒定機構的抽樣檢測證明文件。單向纖維復合板應按不扣除樹脂體積的板截面面積計算。4.4.2本條對于承重結構加固用的膠粘劑進行了相關規(guī)定，對于灌注填充等用的不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等材料，對其結構性能不作規(guī)定。4.4.3GB50728對與承重木結構加固用膠粘劑的粘結性能和耐環(huán)境作用性能進行了相關規(guī)定，木架構加固所用材料應滿足該標準要求。4.5.2本標準未包含所有木結構加固工程可能用到的所有材料，其中一部分材料為常規(guī)材料，如混凝土、砂漿等，使用者應參考現(xiàn)行國家或行業(yè)標準進行選用；另一部分為新材料，缺乏相關標準，應開展必要的驗證試驗，并且要對試驗結果進行論證，或提交相應機構認可、備案。另外，考慮到木材的特性，在使用時要考慮木結構的特點對材料的施工工藝或其他參數(shù)進行必要調整，避免對木材造成二次損傷。5方木原木結構加固5.1.1本章主要研究上海地區(qū)既有方木原木結構的加固。就上海地區(qū)而言，承重構件由方木（含板材）或原木制作和安裝的既有普通木結構一般包括穿斗式、抬梁式和混合式，井干式較為少見。5.7.3榫卯采用碳纖維進行加固。加固后節(jié)點的抗彎承載力計算公式可按下式計算圖7碳纖維加固榫卯受力分析6膠合木結構加固6.1.1依據(jù)現(xiàn)行國家標準《木結構設計標準》GB50005，膠合木結構分為層板膠合木結構和正交膠合木結構兩類。目前，正交膠合木結構在上海地區(qū)乃至中國地域內工程實例極少，故本標準暫不涉及。梁柱結構和梁柱-支撐結構作為層板膠合木結構兩種主要結構形式，納入到本標準中予以考慮。6.2.2對于使用膠粘劑或摻有其他聚合物的加固方法，不可避免存在老化問題，且在工程施工現(xiàn)場，很容易因錯用劣質材料或使用的工藝不當，而過早發(fā)生破壞。為了防范這類隱患，即使在發(fā)達國家也同樣要求加強檢查，但檢查時間的間隔可由設計單位作出規(guī)定，不過第一次檢查時間宜定位投入使用后的6~8年，且至遲不應晚于10年。7輕型木結構7.1.4當進行結構形式變化或采用新材料進行修換時，應經(jīng)過設計論證或試驗論證。7.2.2木材的強度、彈性模量的衰減是隨著時間、使用條件、木材的本身材質等多種因素變化的，目前國內的一些試驗尚不足以定量反映。根據(jù)歷年修