LY T 3141-2019 古建筑木构件安全性鉴定技术规范.pdf

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1、ICS 91.080.20 P 23 LY 中 华 人 民 共 和 国 林业 行 业 标 准 LY/T 3141 2019 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 3141 2019 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

2、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 3141 2019 1 古建筑木构件 安全性 鉴定技术规范 1 范围 本标准规定

3、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（

4、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

5、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 3141 2019 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

6、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

7、) 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

8、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

9、/T 3141 2019 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

10、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

11、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

12、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 3141 2019 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

13、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/

14、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

15、弯曲变形 竖向挠度最大值 1或 1 当 h/L 1/14 时， 1 L2/2100h 当 h/L 1/14 时， 1 L/150 对 300年以上梁、枋，若无其他残损，可按 1 1+h/50 判定 侧向弯曲 矢高 2 2 L/200 LY/T 3141 2019 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

16、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

17、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 L 3m 时， 1 L/100 当 L 3m 时， 1 L/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

18、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：

19、 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。

20、 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 3141 2019 7 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

21、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

22、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

23、.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)-5.6 10-2(Fm)2+5.6 10-4(Fm)3 Fv=0.24(Fm)-5.2 10-5(Fm)2+5.0 10-3(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 3141 2019 8 附录 B （资料性附录） 木构件

24、 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

25、，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

26、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。 _