现代家具的生产,使用了大量的木工机械,对操作人员的技能要求不再全面。但在三十年以前,一个木匠除了要掌握全套的家具制作技能外,还要了解农具的制作方法。另外,我国农村的房屋建筑大多采用木结构,因此,木门窗和木屋架的制作安装,也是木匠们必须要会的技能。
木屋架属于建筑粗木工程,也能算是家具的一种,现在已不常用。目前凡是有条件的地方,大部分已经采用了优点更多、适应面更广的钢混屋架。年轻一代的木匠,有些可能还没有见过木屋架。木屋架是用来支承整个屋面的重量,并把它传递到墙壁和柱子的一种木质结构物,它的外形根据建筑物的需要,可以很多种类型,较常见的是三角形屋架。
三角形屋架也称为金字塔,由上弦、下弦和腹杆三个主要部分组成,结构简单,制造方便,取材容易,用途广泛,适合一般中小跨度(6到15米)的建筑和农村普通居民住宅的要求。如果应用在较大的截面或较长的长度时,三角形屋架的上弦、下弦等杆件,可用两根或两根以上的木材组合成为一个整体,共同负担重量。
上弦也称人字木,或八字木,即屋架上部两根倾斜的杆件(三角形的两条腰)。从受力分析来说,上弦属受压构件。也就是说,传递屋面的荷重时,形成对木材本身顺木纹方向的压力,而且各部分受力大小也不同。因此,制作上弦时,应把木材的大头朝下,梢头朝上。除了用整根圆木或方料来制作上弦之外,也可用板梢梁、胶合梁等形式,后者能克服木材缺点,充分发挥木材的作用,但制作比较复杂,很少在普通民用住宅使用。
下弦俗称天平大料,也叫打底,即屋架下方水平位置的杆件(三角形的底)。下弦属于受拉构件,沿木材顺木纹方向承受拉力。用木材制作下弦时,应把木材大头放在两端。为了防止屋架荷重之后向下弯曲过大而影响受力,可以将下弦预先做得拱起一些,称为“起拱”。下弦要起拱多少,由屋架的跨度大小来确定。一般按照屋架跨度的二百分之一来提起,比如20米跨度的屋架,可以起拱10厘米。这样,在屋架自重和屋面荷重的作用下,下弦的变形得以减少或消除,成为一条合理的直线。
腹杆就是上弦和下弦之间的杆件。斜向的叫斜杆或斜撑,竖直在中间的叫竖杆或中柱,两旁的叫边桐。腹杆的受力情况,根据其组合形式不同而各异,有受压的,也有受拉的。上弦、下弦、腹杆之间成角度交互结合的地方,称为节点。节点一般采用榫结合或螺栓结合,其中,榫结合传力明确,构造简单,辅助构件少,但浪费了一定的木材截面,制作要求高,费工而且不易准确,因此常用于屋架的支承节点和其他中间节点。
杉木虽然质轻(可减轻屋架自重),但有一定的强度,而且耐腐性强,不受白蚁蛀食,因此我国南方常用杉木制作木屋架。木屋架选料时,节点附近不要有大的裂缝或节子,特别是下弦端部,不允许有大的节子和水平裂缝,否则容易受剪切力而破坏。为了防止屋架的榫结合在使用过程中突然发生松动或脱落,还应在节点的位置附加安装一些铁件,比如蚂蟥钉等。如果木材有弯曲,使用在上弦的木材最好弯拱面朝下,下弦弯拱背朝上,腹杆斜撑的弯曲面朝下。
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