[发明专利]既有建筑在役木构件力学强度确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种既有建筑在役木构件力学强度确定方法及装置，该方法通过测量大量木材的力学性能数据，基于统计学构建弹性模量与木材各个力学强度设计指标之间的回归关系，在获取到既有建筑上在役木构件的弹性模量后，能够根据预先构建的弹性模量与各个力学强度设计指标之间的回归关系，确定木构件的各个力学强度设计指标，以便结合现场获取得到的木构件的有效截面面积，确定木构件的力学强度。本发明能够提供更加可靠的力学强度指标，进而更加准确地对既有建筑上整根在役木构件的力学强度进行预测，对既有建筑的科学维修和加固，具有实际指导意义。

技术领域

本发明涉及建筑木材检测领域，尤其涉及一种既有建筑在役木构件力学强度确定方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

古建筑、民居作为既有建筑，是传统文化的一部分，有着极其珍贵的文物价值和历史记忆。在这些既有建筑中，都使用了梁、柱等各种类型的木构件。在役木构件均由木材制作而成，在经历日光、雨水、气温等环境因素和生物因子等长期作用下，木构件会发生各种各样残损或病害，导致其承载能力的下降，可能危及到建筑结构安全。对在役木构件，尤其对处于严重残损状态的木构件，进行现场无损或微损检测并确定其强度，对科学合理评估既有建筑的安全性有着十分重要的应用价值。

目前，木构件的无损或微损检测方法很多，主要有超声波法、应力波法、阻抗仪法、皮罗钉法等。下面对这几种检测方法分别进行说明：

①超声波法：主要是通过超声波速度与弹性模量相关关系，获取木构件的弹性模量。该方法在应用过程中受限于超声波发生器和接收器的形状，无法准确获取像圆柱这样圆截面的木构件；此外，对于在役木构件，由于这种方法仅能获取截面，截面弹性模量很难表征整根木构件的弹性模量，更难以确定其力学强度。

②应力波法：主要有一维、二维和三维三种，原理均相同，主要是获取的维度有异。一维应力波主要通过波速确定材料的弹性模量。如果在应力波传输路径上，有残损或病害存在的话，可以在一定程度上反映材料的实际性能，但是弹性模量指标未能与其它力学指标建立关系，孤立使用弹性模量又难以确定木构件的力学强度。二维、三维应力波主要根据木构件测点间平面或空间关系上的波速分布来确定残损或病害的位置和大概区域。

③阻抗仪法：主要通过探针机械方法钻入木构件内部，根据探针前进阻力大小而产生的阻抗值，确定探测路径上木材材质情况。通过阻抗值的变化，分析检测路径的材质情况，确定是否存在残损或病害。该方法是当前最有效的残损确定方法。近年来一些学者试图通过试验建立阻力值和部分力学强度之间的相互关系，来预测评估木构件的强度。这种方法，由于仅能判断出检测面或检测路径上的力学性能，无法准确反映整根木构件的强度性能。

④皮罗钉法：主要利用探针弹射刺入木构件内部，通过刺入深度来判断木构件的病害程度。这种方法仅能用于确定木构件的表层(外部)病害。另外，由于木材密度与皮罗钉法的检测结果呈负相关(木材密度大，则射入深度浅；反之，射入深度深)，无法有效判断出病害部位和健康部位的界限，难以给出准确的有效截面积。这种方法也无法预测出整根木构件的力学强度。

由上述分析可知，现有木构件检测方法对既有建筑在役木构件进行检测得到的检测结果，无法有效反映整根木构件的力学强度。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供了一种既有建筑在役木构件力学强度确定方法，用以解决现有木构件检测方法对既有建筑在役木构件进行检测得到的检测结果，无法有效反映整根木构件的力学强度的技术问题，该方法包括：获取木构件的弹性模量，其中，木构件为既有建筑上的在役木构件；基于预先构建的弹性模量与各个力学强度设计指标之间的回归关系，根据木构件的弹性模量，确定木构件的各个力学强度设计指标；获取木构件的有效截面面积；根据木构件的各个力学强度设计指标和有效截面面积，确定木构件的力学强度。