8.1轻型木结构

第八章轻型木结构第一节概述轻型木结构是利用均匀密布的小木构件来承受房屋各种平面和空间作用的受力体系。轻型木结构建筑的抗力由主要结构构件（木构架）与次要结构构件（面板）的组合而得到。木构架通常由规格材或工字型木搁栅（在大跨或较大荷载情况下采用）组成。常用的面板有胶合板与定向刨花板等。轻型木结构有平台式和连续墙骨柱式两种基本结构形式。从图8.1.1㈠可见这两种结构形式的不同之处。平台式结构是先建造一个楼盖平台，在该平台上施工上层墙体，然后在该墙体顶上再建造上层楼盖。平台式轻型木结构由于结构简单和容易建造而被广泛使用。其主要优点是楼盖和墙体分开建造，因此已建成的楼盖可以作为上部墙体施工时的工作平台。通常墙体中的木构架可在工作平台上拼装，然后人工抬起就位。木构架也可在其他地方先拼装好，再运到施工现场就位。在平台式轻型木结构中，墙体中的木构架由顶梁板（双层或单层）、墙骨柱与底梁板组成。木构架可为墙面板与内装饰板提供支撑。同时，也可作为挡火构件以阻止火焰在墙体中的蔓延。a)平台式骨架建筑b)连续墙骨柱式骨架建筑二层搁栅防火挡桁架或椽木屋面覆面板肋板墙骨柱剪刀撑承重内墙一层搁栅楼盖覆面板组合梁墙骨柱防火挡钉板条搁栅地梁板锚固于基础墙封头梁底梁板墙体覆面板图8.1.1平台式与连续墙骨柱式轻型木结构注一：本章大多数插图由加拿大木材理事会（CanadianWoodCouncil）提供。221连续墙骨柱式结构因其在施工现场安装不方便，现在已很少应用。连续墙骨柱式结构与平台式结构的主要区别是连续墙骨柱式结构的外墙与某些内墙的墙骨柱从基础底梁板一直延伸到屋盖下的顶梁板。其底层楼盖搁栅锚固于靠近墙骨柱的底梁板上。楼盖搁栅在楼面处与墙骨柱搭接，并支承在凹入外墙墙骨柱内的20×90mm的肋板上。楼盖搁栅和外墙墙骨柱的连接采用垂直钉连接，和支承他的内墙或梁的连接采用斜向钉连接。由于墙中缺少梁板，为防止失火时火焰蔓延，在墙骨柱以及搁栅间要另加挡火构件（通常为40mm厚规格材横撑）。第二节材料一、规格材用于轻型木结构中的目测分级规格材应符合表2.6.8中的等级要求。对于进口的北美和欧洲的目测分级规格材，其规格材等级可以和《木结构设计规范》GB50005中的有关规格材等级建立起对应关系。表3.4.8和表3.4.9列出了目测分级规格材的对应关系。在国际上许多国家和地区对所有结构用材均须由产品质量认证机构进行等级划分并标记。附录八中列出了国外部分规格材产品商标式样。目前，我国也在逐步建立对结构木材的产品质量认证体系。目测分级规格材截面尺寸见表8.2.2a。机械分级的针叶材速生树种规格材截面尺寸见表8.2.2b。对于进口规格材，当其截面尺寸与表8.2.2a中的规格材尺寸相差不超2mm时，可与其相应规格材等同使用。但在计算时，应按进口规格材实际截面进行计算。表8.2.3为符合上述要求的按英制标准制作的规格材截面尺寸。为保证构件连接的匹配以及楼、屋盖和墙体的平整，不得将不同规格系列的规格材在同一建筑中混合使用。表8.2.2a目测分级结构规格材截面尺寸表截面宽度截面高度(mm)4040659011514018523528565－659011514018523528590－－90115140185235285表8.2.2b速生树种结构规格材截面尺寸表截面尺寸宽(mm)×高(mm)45×7545×9045×14045×19045×24045×290表8.2.3按英制标准制作的结构规格材截面尺寸表截面宽度截面高度(mm)3838648911414018423528664－648911414018423528689－－89114140184235286222在轻型木构架中也可以应用工程木产品，第八节中介绍了各种形式的工程木产品。二、木基结构板材用于屋盖、楼盖和墙体的木基结构板材须满足《木结构工程施工质量验收规范》GB50206中表6.2.3-1和表6.2.3-2所规定的性能要求。对于针叶材胶合板，还必须满足GB50206中表6.2.3-3有关单板缺陷限值的要求。第三节结构设计轻型木结构建筑应进行结构设计。但当满足下述条件时，也可以根据《木结构设计规范》GB50005-2003中9.2及9.3节给定的构造要求进行结构设计：1．建筑物每层面积不超过600m2以及层高不超过3.6m；2．抗震设防烈度为6度和7度(0.10g)时，建筑物的高宽比不大于1.2；抗震设防烈度为7度(0.15g)和8度(0.2g)时，建筑物的高宽比不大于1.0；建筑物高度指室外地面到建筑物坡屋顶二分之一处的高度。当室外地面高度不同时，建筑物高度取平均建筑物高度（如图8.3.1所示）；3．楼面活荷载标准值不大于2.5kN/m2；屋面活荷载标准值不大于0.5kN/m2；雪荷载按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009有关规定取值；4．不同抗震设防烈度和风荷载时，木构架剪力墙的昀小长度符合表8.3.1的要求；图8.3.1平均建筑高度平均建筑高度5．木构架剪力墙的设置应符合下列规定（图8.3.2）：a)单个墙段的高宽比不大于2︰1；b)同一轴线上各墙段的中心距不大于7.6m；c)相邻墙之间横向间距与纵向间距的比值不大于2.5︰1；d)墙端到与其垂直方向相邻墙段轴线的距离不大于2.4m；e)同一轴线上各墙段的错开距离不大于1.2m；6．构件的净跨距不大于12.0m；7．除专门设置的梁和柱外，轻型木结构各承重构件之间的水平中心距不大于600mm；8．建筑物屋面坡度不小于1︰12，也不大于1︰1，纵墙上的檐口悬挑长度不大于1.2m；山墙上的檐口悬挑长度不大于0.4m。223表8.3.1剪力墙的最小长度基本风压(kPa)每道剪力墙的昀小长度地面粗糙度单层房屋二层或三层房屋中的顶层二层房屋中的底层三层房屋中的第二层三层房屋中的底层抗震设防烈度ABCD剪力墙昀大间距(m)昀大允许层数木基结构面板石膏板面板木基结构面板石膏板面板木基结构面板石膏板面板6--0.30.40.57.630.25L0.50L0.40L0.75L0.55L-0.10g-0.350.50.67.630.30L0.60L*0.45L0.90L*0.70L-70.15g0.350.450.60.75.330.30L0.60L*0.45L0.90L*0.70L-80.20g0.40.550.750.85.320.45L0.90L0.70L---注:1．表中建筑物长度L指平行于该剪力墙方向的建筑物长度；2．当用石膏板作墙体面板时，墙体两侧均需布置；当用木基结构板材作墙体面板时，至少墙体一侧需布置；3．位于基础顶面和底层之间的架空层剪力墙其构造要求与底层剪力墙相同；　4．*号表示当楼面用混凝土做面层时，墙体面板不允许采用石膏板；　5．采用木基结构板材的剪力墙之间的昀大间距：抗震设防烈度为6度和7度(0.10g)时，不得大于10.6m；抗震设防烈度为7度(0.15g)和8度(0.20g)时，不得大于7.6m；　6．所有外墙均应采用木基结构板材作面板；当建筑物为三层、平面长宽比大于2.5:1时，所有横墙的两侧面板均应采用木基结构板材；当建筑物为二层、平面长宽比大于2.5:1时，至少横向外墙的两侧面板应采用木基结构板材。图8.3.2剪力墙平面布置要求224当房屋满足《木结构设计规范》GB50005-2003中9.3节的构造要求时，可认为该房屋的所有结构构件与节点均能满足现行规范规定的结构功能要求，不须另作结构设计。第四节提供了该种建筑物的构造要求。当建筑物不满足构造要求的规定时，轻型木结构应由专业工程师进行结构设计。设计得到的构件尺寸和节点还应满足第四节中的构造要求。第五节给出了轻型木结构构件设计的原则。第四节木构架构造要求本节的构造要求适用于不需要进行结构设计计算的房屋，对需进行结构设计的房屋其构件尺寸和节点除按所受荷载确定外，也应满足本节中的构造要求。一、墙体骨架墙体骨架由墙骨柱、顶梁板、底梁板以及承受开孔洞口上部荷载的过梁组成（图8.4.1）。图8.4.1典型墙体骨架的构造示意图13楼面板过梁双层顶梁板临时支撑576底梁板24表8.4.1墙体骨架各构件之间钉连接构造要求连接构件名称钉连接要求1墙骨柱与墙体顶梁板及底梁板采用斜向钉连接或垂直钉连接4枚60mm长或2枚80mm长钉子2开孔两侧双根墙骨柱或在墙体交接或转角处的墙骨柱中心距750mm长80mm钉子3双层顶梁板中心距600mm长80mm钉子4墙体底梁板或地梁板与搁栅或封头块（用于外墙）中心距400mm长80mm钉子5内隔墙与骨架或楼面板中心距600mm长80mm钉子6过梁和墙骨柱每端2枚80mm长钉子7墙体相交处搭接的顶梁板2枚80mm长钉子（一）墙骨柱墙骨柱通常由40×90mm或40×140mm的规格材组成。承重墙的墙骨柱目测等级应不小于Vc，非承重墙的墙骨柱可用任何目测等级的规格材制作。墙骨柱间距不应超过600mm。墙骨柱的尺寸应通过计算来确定。常用的墙骨柱选用表见第十三章第十七、十八节。除了在开孔处墙骨柱截短以支承过梁外，墙骨柱在楼层内应连续。指接规格材可用作墙骨柱，但用连接板拼接的规格材不得用作墙骨柱。墙骨柱截面的长边一般应与墙面板垂直。墙骨柱截面的长边与墙面板平行时，该墙仅可用于无阁楼的屋顶山墙部分或非承重内墙。所有承重墙的墙骨柱至少应有一侧有墙面板。当梁搁置在墙骨柱顶上时，梁的正下方应有用墙骨柱组成的组合柱，且该组合柱应根据所受225荷载来设计（图8.4.2）。若梁降至墙中即顶梁板以下时，墙骨柱可按图8.4.2b所示制作。a)支承在墙顶的梁b)低于顶梁板的梁拉结条梁双层顶梁板胶合木梁双层顶梁板墙骨柱与梁固定防止转动组合柱组合柱胶合木隔板图8.4.2墙骨架中的组合柱（二）顶梁板与底梁板顶梁板与底梁板的规格材尺寸与等级通常和墙骨柱的规格材尺寸与等级相同。考虑搁栅或桁架和墙骨柱可能对中不准，在承重墙中通常应用双层顶梁板。在隔墙中可采用单层顶梁板。所有承重墙和非承重墙都采用单层底梁板。底梁板或地梁板凸出支座部分不应超过板宽的1/3（图8.4.3）。在承重墙中，双层顶梁板的接头应错开至少一个墙骨柱间距（图8.4.4）。在墙体相交与转角处的顶梁板应搭接和钉接。隔墙的单层顶梁板也应与承重墙充分拉结（图8.4.5）。图8.4.3底梁板的挑出图8.4.4顶梁板或底梁板的构造要求墙骨柱宽a过梁双层顶梁板，其厚度昀少40mm并与墙骨柱同宽底梁板挑出≤3a顶梁板的接头应错开至少一个墙骨柱间距承重墙搭接的顶梁板搭接的顶梁板承重墙至少2枚80mm长钉非承重墙至少2枚80mm长钉墙转角处骨架注:可用75×150×0.9mm镀锌薄钢板将墙体拉结，钢板与每片墙体用3枚60mm长的钉子钉接。图8.4.5墙体顶梁板的拉结226（三）外墙转角处和墙体相交处的墙骨柱位于外墙转角处和墙体相交处的墙骨柱应为该处墙面板的垂直边缘提供充分的支承，并为相邻墙体间提供良好拉结（图8.4.6）。a)外墙转角处b)内隔墙相交处横撑间隔热层转角处墙骨柱底梁板间隔横撑楼面板端搁栅地梁板基础用于墙体装饰的38×38mm钉板条横撑间隔热层隔墙墙骨柱间隔横撑图8.4.6外墙转角处及墙体相交处各种墙骨柱布置在隔墙相交处，墙骨柱间的横撑也可为石膏墙板边缘提供支承（图8.4.7）。如果墙面石膏板厚为12.5mm，横撑间距为600mm；如果墙面石膏板厚为9.5mm，横撑间距为400mm。（四）墙体开孔处的骨架承重墙中开孔尺寸大于墙骨柱间距时应采用过梁，过梁要通过结构设计确定。开孔两侧至少应采用双根墙骨柱。内侧墙骨柱长度为过梁至底梁板，外侧墙骨柱长度为顶梁板至底梁板（图8.4.8）。当开孔宽度小于墙骨柱间距并位于相邻墙骨柱间时，开孔两侧可采用单根墙骨柱。相邻墙骨柱间不应同时开有宽度等于墙骨柱间距的孔洞（图8.4.9）。图8.4.7隔墙相交处石膏墙板的支承石膏墙板的横撑隔墙隔墙横撑间距227a)小开孔b)大开孔顶梁板过梁内侧墙骨柱外侧墙骨柱顶梁板过梁外侧墙骨柱至少需要3根墙骨柱底梁板底梁板注当过梁由两根或两根以上杆件制成时，杆件应用两排中心距450mm长80mm的钉子