LY∕T 3141-2019 古建筑木构件安全性鉴定技术规范.pdf

ICS 91.080.20 P 23 LY 中 华 人 民 共 和 国 林 业 行 业 标 准 LY/T 31412019 古建筑木构件安全性鉴定技术规范 Technical code on appraisal rating for wooden member of ancient timber building （发布稿）2019-10-23 发布 2020-04-01 实施 国家林业和草原局 发 布 LY/T 31412019 I 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国木材标准化技术委员会结构用木材分技术委员会（SAC/TC41/SC4）提出并归口。本标准起草单位：中国林业科学研究院木材工业研究所、山西省古建筑维修质量监督站、中国文化遗产研究院、北京交通大学、北京古代建筑研究所、北京市建筑工程研究院有限责任公司、科学技术部火炬高技术产业开发中心、广东润成创展木业有限公司。本标准主要起草人：周海宾、王卫滨、永昕群、杨娜、张涛、宋慧杰、陈勇平、钟永、王双永、武国芳、娄万里、关润开。LY/T 31412019 1 古建筑木构件安全性鉴定技术规范 1 范围 本标准规定了古建筑木构件安全性鉴定的术语和定义、基本规定、残损勘查项目和承载能力验算项目的鉴定评级。本标准适用于以下建筑的木构件安全性检查与鉴定：a)被各级政府核定公布为文物保护单位的木结构古建筑；b)尚未核定公布为文物保护单位，但被区、县级政府文物行政部门登记公布为不可移动文物的木结构古建筑；c)尚未列为不可移动文物，但经各级政府确定公布为历史建筑的木结构古建筑；d)尚未确定公布为历史建筑，但确有保护价值的木结构古建筑。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 28990 古建筑木构件内部腐朽与弹性模量应力波无损检测规程 GB 50005 木结构设计标准 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50165 古建筑木结构维护与加固技术规范 GB 50292 民用建筑可靠性鉴定标准 LY/T 2146 古建筑木构件的非破坏性检测方法及腐朽分级 3 术语和定义 GB 50165界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 木结构古建筑 ancient timber building 以木构件为主要竖向承重构件的历代留传下来的对研究社会政治、经济、文化传承有价值的建筑物。3.2 木构件 wood unit 古建筑木构架中的单一或组合构件。3.3 主要构件 dominant member 其自身失效将导致相关构件失效，且危及结构系统安全的构件。3.4 一般构件 common member 其自身失效不会导致主要构件失效，且不危及结构系统安全的构件。LY/T 31412019 2 4 基本规定 4.1 鉴定对象 在下列情况下，应对古建筑木构件进行安全性鉴定：1)重点维修工程中的主要木构件；2)定期监测的木构件；3)改变用途或使用条件的木构件；4)使用过程中发现安全问题的木构件；5)遭受地震、风灾、水灾、火灾、雷击等较大灾害作用的木构件；6)有特殊使用要求的木构件。4.2 鉴定程序 4.2.1 古建筑木构件安全性鉴定应按下列程序进行：1)受理委托：根据委托人要求，确定木构件安全性鉴定目的、内容和范围。2)初步调查：收集分析古建筑原始资料，包括图纸资料、建筑物历史、以往修缮资料，并进行现 场踏查。3)检测验算：对古建筑木构件状态进行现场检测，包括：构件测量、变形测量、残损检查、树种鉴定、材料性能测试等，必要时，采用仪器测试和结构验算。4)等级判定：对调查和检测验算的数据资料进行全面分析，综合其安全性等级。5)处理建议：对被鉴定的古建筑木构件提出原则性的处理建议。6)出具报告。4.3 鉴定要求 4.3.1 古建筑木构件安全性鉴定分两个层次，每个层次的等级划分及评级标准见表 1。表 1 木构件安全性鉴定评级的层次、等级及标准 层次 鉴定对象 等级 评级标准 一 勘查项目 a 未见残损点，或原有残损点已得到修复 b 仅发现有轻度残损点或疑似残损点，但尚不影响安全 c 有中度残损点，已影响该项目的安全 d 有重度残损点，将危及该项目的安全 二 单个构件 a 安全性符合本标准 a 级的要求，具有足够的承载能力 b 安全性略低于本标准 a 级的要求，尚不显著影响承载能力 c 安全性不符合本标准 a 级的要求，显著影响承载能力 d 安全性极不符合本标准 a 级的要求，已严重影响承载能力 4.3.2 当木构件的安全性按残损勘查项目的评级结果进行评定时，应按表 2 确定该构件的残损等级。表 2 承重构件残损等级评定标准 等级 分级标准 a 构件应勘查项目中全为 a级；或者无 c级和 d级，仅个别为 b级 b 构件应勘查项目中无 c级和 d级，且 b级多于 a级 c 构件应勘查项目中最低等级为 c级 d 构件应勘查项目中最低等级为 d级；或者无 d级，但 c级多于 50%4.3.3 当承重木构件及其连接的安全性按承载能力判定时，应按表 3 规定，分别判定每一验算项目的等级，并取其中最低一级作为构件承载能力的安全性等级。LY/T 31412019 3 表 3 按承载能力评定承重构件及其连接安全性等级 构件类别 R/0S a 级 b 级 c 级 d 级 主要构件及连接 1.0 0.95 0.90 0.90 一般构件 1.0 0.90 0.85 0.85 注：表中R和S分别为结构构件的抗力和作用效应，按照GB 50009和GB 50292确定；0为结构重要性系数，世界文化遗产地及全国重点文物保护单位的建筑取1.1，其它建筑取1.0。4.3.4 按残损勘查项目和承载能力验算项目，分别评定木构件的残损等级和承载能力等级，并取其中较低一级作为木构件最终的安全性等级。4.3.5 木构件的安全性等级，应作为该构件维修加固处理的判定依据。不同等级构件的处理要求见表 4。表 4 木构件基于安全性等级的处理要求 安全性等级 处理要求 a 不必采取措施 b 可不采取措施 c 可采取措施 d 必须立即采取措施 5 残损勘查项目的鉴定评级 5.1 古建筑木构件勘查项目的残损点，应按其对结构、构件安全性的影响程度划分为 a级、b 级、c 级和 d 级。对 a级和 b 级可由鉴定人员根据实际完好情况作出判断，c 级和 d 级宜由鉴定人员根据实际严重程度进行判定。5.2 古建筑承重木柱的残损点，应按表 5 进行判定。表 5 承重木柱残损点评定标准 项次 勘查项目 勘查内容 c 级或 d 级 1 材质情况 天然缺陷 在关键受力部位，木节、斜纹理或干缩裂缝中任一缺陷特征尺寸超出表 6 的限值，且有其它残损 2 腐朽 当仅有表层腐朽和老化变质时，1/5 或按剩余截面验算不合格 当仅有心腐时，1/7 或按剩余截面验算不合格 同时存在心腐、表层腐朽和老化 虫蛀 虫蛀孔洞；或未见孔洞，敲击有空鼓音 3 柱身损伤 裂纹 在柱长的范围内有断裂、劈裂或压皱迹象出现 4 柱身弯曲 侧向弯曲矢高 L0/250 5 柱脚与柱础抵承状况 底面与柱础间实际抵承面积与柱脚处柱的原截面面积之比 小于 3/5 偏心验算 若柱子为偏心受压构件，尚应确定实际抵承面中心对柱轴线的偏心距及其对原偏心距的影响，按偏心验算不合格。6 柱础错位 柱与柱础之间错位量与柱径（或柱截面）沿错位方向的尺寸之比 大于 1/6 LY/T 31412019 4 7 历次加固情况 原墩接的完好程度 柱身有新的变形或变位，或榫卯已脱胶、开裂，或铁箍已松脱 原灌浆效果 原灌浆浆体与木材粘结状况不良，浆体干缩，敲击有空鼓音；柱身有明显的压皱或变形现象 原挖补部位的完好程度 已松动，脱胶，或又发生新的腐朽 注：为在任一截面上，腐朽和老化变质（两者合计）所占面积与整截面面积之比；L0为柱的无支长度。表 6 天然缺陷评定标准 项次 天然缺陷 原木构件 方木构件 受弯构件或压弯构件 受压构件或次要受弯构件 受弯构件或压弯构件 受压构件或次要受弯构件 1 节子 在构件任一面（或沿周长）任何150mm长度所有木节尺寸的总和应不大于所在面宽（所在部位原木周长）的 2/5 2/3 1/3 2/5 每个木节的最大尺寸应不大于所测部位原木周长的 1/5 1/4 2 斜纹理 任何 1m 材长上平均倾斜高度应不大于 80mm 120mm 50mm 80mm 3 干缩裂缝 在连接部位的受剪面上 不允许 不允许 不允许 不允许 在连接部位的受剪面附近，其裂缝深度（有对面裂缝时用两者之和）应不大于 直径的 1/4 直径的 1/2 材宽的 1/4 材宽的 1/3 4 年轮宽度 应不大于 4mm 4mm 4mm 4mm 5.3 古建筑承重木梁、枋的残损点，应按表 7 进行判定。表 7 承重木梁、枋残损点评定标准 项次 勘查项目 勘查内容 c 级或 d 级 1 材质缺陷 腐朽 当仅有表层腐朽和老化变质时，对梁身1/8 或按剩余截面验算不合格 端部（支承范围内）有表层腐朽和老化变质时，不论大小，均视为残损点 存在心腐，不论大小，均视为残损点 虫蛀 虫蛀孔洞；或未见孔洞，敲击有空鼓音 天然缺陷 在关键受力部位，节子、斜纹理或干缩裂缝等任一缺陷超出表 6 的限值，且有其它残损 2 弯曲变形 竖向挠度最大值1或1 当 h/L1/14 时，1L2/2100h 当 h/L1/14 时，1L/150 对300年以上梁、枋，若无其他残损，可按11+h/50 判定 侧向弯曲矢高2 2 L/200 LY/T 31412019 5 3 梁身受损 跨中断纹开裂 有裂纹，或未见裂纹，但梁的上表面有压皱迹象 梁端劈裂（不包括干缩裂缝）有受力或过度挠度引起的端裂或斜裂 非原有的锯口、开槽或钻孔 按剩余截面验算不合格 4 历次加固情况 梁端原拼接加固完好程度 原拼接已变形，或已脱胶，或螺栓已松脱 原灌浆效果 原灌浆浆体干缩，敲击有空鼓音，或梁身挠度增大 注：为在任一截面上腐朽和老化变质（两者合计）所占面积与整截面面积之比；L为计算跨度；h为构件截面高度。5.4 斗栱有以下损坏，应视为残损点：a)整攒斗栱明显变形、错位或扭转；b）斗栱中受弯构件相对挠度已超过 1/120；c)栱翘折断，小斗脱落，且每一枋下连续两处发生；d）栱的扭曲超过 3mm，或斗的压陷超过 3mm；或有劈裂、偏斜、移位；e）整攒斗栱的木材发生腐朽、虫蛀或者老化变质，并已影响斗栱受力；f)柱头或转角处的斗栱有明显破坏迹象。5.5 屋顶木构件残损点，应按表 8 进行判定。表 8 屋顶构件残损点评定标准 项次 勘查项目 勘查内容 c 级或 d 级 1 椽条 材质 已成片腐朽或虫蛀，或者严重受潮 挠度 大于椽跨的 1/100，并已引起屋面明显变形 椽、檩间的连系 未钉钉，或者钉子已锈蚀 2 檩条 材质 按照表 7 评定 跨中最大挠度1 当 L3m 时，1L/100 当 L3m 时，1L/120 多数檩条挠度较大而导致漏雨，则不论1大小多少，均视为残损点 檩条支承长度 a 支承在木构件上，a60mm 支承在砌体上，aL/180，或体感颤动严重 侧向弯曲矢高2（原木搁栅不检查）2 L/200 端部榫卯状况 无可靠锚固，且支承长度小于 60mm 2 楼板 木材腐朽及板面破损状况 已不能起加强楼盖水平刚度作用 注：L为搁栅计算跨度。6 承载能力验算项目的鉴定评级 6.1 验算结构或构件的承载力时，应遵守下列规定：a)结构构件验算采用的结构分析方法应参照国家现行设计规范的规定；b)结构构件验算使用的计算模型，应符合其实际受力与构造状况；c)结构上的荷载应按 GB 50165 的规定执行；d)木材强度等级应按照附录 A 确定；e)结构或构件的几何参数应现场实测，含材质缺陷的木构件的有效截面面积应按照附录 B 确定。6.2 梁、柱构件应按GB 50005的有关规定验算其承载能力，并应遵守下列规定：a)当梁过度弯曲时，梁的有效跨度应按支座与梁的实际接触状况确定，并应考虑支座传力偏心对支承构件受力的影响；b)柱应按两端铰接计算，计算长度取侧向支承间的距离，对截面尺寸有变化的柱可按中间截面尺寸验算；c)若原有构件已部分缺损或腐朽，应按剩余的有效截面进行验算。6.3 验算古建筑木结构时，其木材设计强度和弹性模量应符合下列规定：a)应按 GB 50005 的规定执行，并乘以结构重要性系数 0.9；有特殊要求另定。b)对外观已显著变形或木质已老化的构件，还应乘以表 10 中规定的调整系数。c)对仅以恒载作用验算的构件，还应乘以 GB 50005 中规定的调整系数。表 10 考虑长期荷载作用和木质老化的调整系数 建筑物修建距今的时间（年）调整系数 顺纹抗压设计强度 抗弯和顺纹抗剪设计强度 弹性模量和横纹承压设计强度 100 0.95 0.9 0.9 300 0.85 0.8 0.85 500 0.75 0.7 0.75 注：当表中年数介于所列数值之间，可按线性内插法确定其调整系数取值。LY/T 31412019 7 附录附录 A（资料性附录）木材强度等级的确定 A.1 木材强度等级可按以下步骤确定：a)鉴定木构件所用木材的树种，按照 GB50005 中木材树种与强度等级对应表，确定其强度等级。b)按照 GB/T 28990 纵向应力波无损检测方法确定木构件的弹性模量，再推导确定其他力学指标，综合确定其强度等级。若木构件长度不足 1m 时，可不做应力波无损检测。c)取以上最低一级作为该构件所用木材的强度等级。A.2 木构件所用木材的树种鉴定取样应避免对木构件产生新的力学损伤，且取样大小在满足鉴定要求的基础上尽可能小。A.3 应力波无损检测木构件弹性模量 A.3.1 沿木构件顺纹方向布置探针测点，两探针与木构件表面呈 45夹角嵌入，嵌入方向相对且在同一轴面上。A.3.2 如木构件表面有地杖层，探针应嵌入地杖层以下。A.3.3 两个探针测点的间距应不小于 1m。A.3.4 每个木构件沿周身应至少检测 2 处测区位置，每个测区探针之间应无 c级或 d级的材质缺陷。A.3.5 通过应力波的传播速度计算确定木构件的弹性模量，取其中最低的弹性模量值作为该构件的弹性模量。A.3.6 应力波确定弹性模量用到的木材平均密度mean（g/cm3）可通过阻抗仪（推荐型号 RESISTOGRAPH 4453-S）测得的阻抗值来计算确定。阻抗仪应在木构件的非残损部位，按垂直于木构件打入，阻抗值应取整个检测路径的平均值。参考关系式：松木，mean=0.0066*RM-0.23；杨木，mean=0.0061*RM-0.27。A.3.6 其它力学设计指标参考以下公式确定：Fm=(MOE-4500)/300 Ft=0.64(Fm)Fc,0=2.1(Fm)-5.610-2(Fm)2+5.610-4(Fm)3 Fv=0.24(Fm)-5.210-5(Fm)2+5.010-3(Fm)3 Fc,90=25.5(mean)-5.61 式中：MOE，弹性模量，MPa；Ft，抗弯强度，MPa；Fc,0，顺纹承压强度，MPa；Fv，顺纹抗剪强度，MPa；Fc,90，横纹承压强度，MPa。LY/T 31412019 8 附录附录 B（资料性附录）木构件材质缺陷无损检测 B.1 木构件材质缺陷检测应按如下步骤进行：a)首先利用小锤敲击木构件表面，确定木构件是否存在疑似缺陷，并初步判断在木构件中的大致位置；b)如外部疑似缺陷，采用 Pilodyn 探针法对疑似缺陷进行确认；若内部疑似缺陷，利用超声波或应力波对木构件进行断面检测，对疑似缺陷进行确认；c)确认缺陷具体位置后，采用阻抗仪对缺陷进行边界确定。B.2 外部疑似缺陷检测 B.2.1 在疑似缺陷部位，按照 LY/T 2146 中的 Pilodyn 探针法检测，探针打入深度增加率不为零，即可判定为材质缺陷外围区域。B.2.2 确认缺陷后，应采用阻抗仪检测出缺陷最大深度。阻力值降低率不为零的区域，即可判定为缺陷深入区域。B.3 内部疑似缺陷检测 B.3.1 方木构件 B.3.1.1 在疑似缺陷部位附近，选取不同的断面依次进行超声波检测，每层断面间距宜在 50-100mm 之内。B.3.1.2 对于每一个断面，在木构件四面布置测点，测点上下和前后对称分布，同侧测点等距分布，间距不大于 50mm。将对称的测点连线即可实现木构件断面的虚拟网格化。B.3.1.3 检测对称测点之间的超声波波速值，将波速值绘制在网格化图上，形成波速分布图，初步确认材质缺陷类型及大概位置。B.3.1.4 确认缺陷后，应采用阻抗仪在超声波检测断面外围，根据检测目标选择不同检测点和方位，水平打入探针，反复多次检测出缺陷的最大轮廓。B.3.1.5 检测断面的数量应视检测结果而定。将不同断面的缺陷最大轮廓比较，取其中最大值作为有效截面计算的依据。B.3.2 原木构件 B.3.2.1 在疑似缺陷部位附近，选取不同的断面依次进行二维应力波检测，每层断面间距宜在 50-100mm之内。B.3.2.2 应力波探头数应不低于 6 个。B.3.2.3 在同一断面位置应检测 2 次以上，每次检测时应力波传感器的放置方位应不同。B.3.2.3 如多次应力波分布图中的缺陷图位均为重合或接近重合，即可判定该区域为材质缺陷区域。B.3.2.4 确认缺陷后，应采用阻抗仪在超声波检测断面外围，根据检测目标选择不同检测点和方位，水平打入探针，反复多次检测出缺陷的最大轮廓。B.3.2.5 检测断面的数量应视检测结果而定。将不同断面的缺陷最大轮廓比较，取其中最大值作为有效截面计算的依据。_