[發明專利]既有建筑在役木構件力學強度確定方法及裝置

有效

• 申請號: 202010190552.9
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111289618B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 周海賓;王雙永;鄧昊
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯;湯在彥

本發明公開了一種既有建筑在役木構件力學強度確定方法及裝置，該方法通過測量大量木材的力學性能數據，基于統計學構建彈性模量與木材各個力學強度設計指標之間的回歸關系，在獲取到既有建筑上在役木構件的彈性模量后，能夠根據預先構建的彈性模量與各個力學強度設計指標之間的回歸關系，確定木構件的各個力學強度設計指標，以便結合現場獲取得到的木構件的有效截面面積，確定木構件的力學強度。本發明能夠提供更加可靠的力學強度指標，進而更加準確地對既有建筑上整根在役木構件的力學強度進行預測，對既有建筑的科學維修和加固，具有實際指導意義。

技術領域

本發明涉及建筑木材檢測領域，尤其涉及一種既有建筑在役木構件力學強度確定方法及裝置。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明實施例提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

古建筑、民居作為既有建筑，是傳統文化的一部分，有著極其珍貴的文物價值和歷史記憶。在這些既有建筑中，都使用了梁、柱等各種類型的木構件。在役木構件均由木材制作而成，在經歷日光、雨水、氣溫等環境因素和生物因子等長期作用下，木構件會發生各種各樣殘損或病害，導致其承載能力的下降，可能危及到建筑結構安全。對在役木構件，尤其對處于嚴重殘損狀態的木構件，進行現場無損或微損檢測并確定其強度，對科學合理評估既有建筑的安全性有著十分重要的應用價值。

目前，木構件的無損或微損檢測方法很多，主要有超聲波法、應力波法、阻抗儀法、皮羅釘法等。下面對這幾種檢測方法分別進行說明：

①超聲波法：主要是通過超聲波速度與彈性模量相關關系，獲取木構件的彈性模量。該方法在應用過程中受限于超聲波發生器和接收器的形狀，無法準確獲取像圓柱這樣圓截面的木構件；此外，對于在役木構件，由于這種方法僅能獲取截面，截面彈性模量很難表征整根木構件的彈性模量，更難以確定其力學強度。

②應力波法：主要有一維、二維和三維三種，原理均相同，主要是獲取的維度有異。一維應力波主要通過波速確定材料的彈性模量。如果在應力波傳輸路徑上，有殘損或病害存在的話，可以在一定程度上反映材料的實際性能，但是彈性模量指標未能與其它力學指標建立關系，孤立使用彈性模量又難以確定木構件的力學強度。二維、三維應力波主要根據木構件測點間平面或空間關系上的波速分布來確定殘損或病害的位置和大概區域。

③阻抗儀法：主要通過探針機械方法鉆入木構件內部，根據探針前進阻力大小而產生的阻抗值，確定探測路徑上木材材質情況。通過阻抗值的變化，分析檢測路徑的材質情況，確定是否存在殘損或病害。該方法是當前最有效的殘損確定方法。近年來一些學者試圖通過試驗建立阻力值和部分力學強度之間的相互關系，來預測評估木構件的強度。這種方法，由于僅能判斷出檢測面或檢測路徑上的力學性能，無法準確反映整根木構件的強度性能。

④皮羅釘法：主要利用探針彈射刺入木構件內部，通過刺入深度來判斷木構件的病害程度。這種方法僅能用于確定木構件的表層(外部)病害。另外，由于木材密度與皮羅釘法的檢測結果呈負相關(木材密度大，則射入深度淺；反之，射入深度深)，無法有效判斷出病害部位和健康部位的界限，難以給出準確的有效截面積。這種方法也無法預測出整根木構件的力學強度。

由上述分析可知，現有木構件檢測方法對既有建筑在役木構件進行檢測得到的檢測結果，無法有效反映整根木構件的力學強度。

針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例中提供了一種既有建筑在役木構件力學強度確定方法，用以解決現有木構件檢測方法對既有建筑在役木構件進行檢測得到的檢測結果，無法有效反映整根木構件的力學強度的技術問題，該方法包括：獲取木構件的彈性模量，其中，木構件為既有建筑上的在役木構件；基于預先構建的彈性模量與各個力學強度設計指標之間的回歸關系，根據木構件的彈性模量，確定木構件的各個力學強度設計指標；獲取木構件的有效截面面積；根據木構件的各個力學強度設計指標和有效截面面積，確定木構件的力學強度。