摘要
木材具有不均匀性，易受到腐蚀，导致木结构构件的力学强度减弱，特别是受火状态下，极易燃烧，载荷力下降，最终导致建筑的失稳倒塌。本文以木结构建筑中主要的承重构件木梁与木柱为研究对象，通过耐火试验和抗压抗弯试验，研究其耐火特性与燃烧后的力学性能的变化规律，掌握构件的受火特性，为木结构建筑防火设计提供理论与技术支撑。主要研究研究内容及结论如下： （1）木构件耐火特性试验研究。根据贵州常用树种以及建筑使用木材，本文选择了当地杉木分别进行了截面尺寸分别为100mm*100mm和120mm*120mm的木构件耐火特性试验研究。分析了木构件在不同燃烧时间下的温度变化情况，结果表明，越靠近火焰中心处，升温速率越快；燃烧时间不同截面相同的木构件，燃烧时间越短升温速率越快，截面尺寸越大，耐火性能显著提高；火焰在构件高度方向的蔓延速度快于宽度方向。 （2）木构件炭化速率试验研究。对耐火特性试验后的构件进行了炭化速率的研究，结果表明，相同测点，不论是水平炭化速率、竖向炭化速率还是平均炭化速率，构件截面尺寸为100*100mm的炭化速率均大于截面尺寸为120*120mm；竖向炭化速率最大值为1.1mm/min，水平炭化速率最大值为0.35mm/min，竖向炭化速率大于水平炭化速率。随着受火时间的增加，炭化向截面内部推进，试件炭化速度有所降低；由于角部遭受两个方向的热传递，使得构件下角部炭化后变为弧形，该处炭化深度明显大于其他位置。 （3）木构件抗压性能特性试验研究。对耐火特性试验后的构件进行了抗压性能试验研究，结果表明，不同截面尺寸构件的抗压强度不同，且截面尺寸大的抗压强度大；在剩余承载能力方面，截面尺寸越小，抗压强度系数相对较小，截面尺寸为100*100的构件的平均抗压强度系数为0.958，截面尺寸为120*120的构件的平均抗压强度系数为0.973，截面尺寸小的变异系数相对较大，变异系数达到2.92%。拟合后的相关系数R2几乎都大于0.99。 （4）木构件抗弯性能特性试验研究。对燃烧后的构件进行了抗弯性能的研究，在抗弯强度方面，通过荷载与位移曲线，得出了木构件随着受火时间的不断增加，位移不断增大；截面尺寸的变大，构件所承受的荷载变大；在剩余承载力方面，截面尺寸越小，抗弯强度系数越小，截面尺寸为100*100的构件的平均抗弯强度系数为0.562，截面尺寸为120*120的构件的平均抗弯强度系数为0.896，截面尺寸小的变异系数变大，变异系数达到4.27%。
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