木質(zhì)工程材料在木結(jié)構(gòu)建筑上的設(shè)計應(yīng)用.pdf

1、發(fā)達國家的木結(jié)構(gòu)建筑使用的是以工業(yè)速生林木為原料的現(xiàn)代重組型結(jié)構(gòu)用木質(zhì)材料，而我國的木結(jié)構(gòu)建筑卻仍然襲用傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)天然原木或以優(yōu)質(zhì)天然原木為原料的實木；為了迎合我國木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展需要，本文通過對現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑用木質(zhì)工程材料性能的分析，取萊特“流水別墅”的建筑外觀，對木結(jié)構(gòu)建筑局部結(jié)構(gòu)的屋蓋、樓蓋和外墻體系作出研究設(shè)計，同時提出了竹大片刨花板、木質(zhì)工字梁等現(xiàn)代主要建筑材料在木結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用模式。 木質(zhì)工程材料包括膠合木、結(jié)構(gòu)膠合板

2、、單板層積材、單板條層積材、定向刨花板、木質(zhì)工字梁、木桁架。這些材料屬于重組型木質(zhì)材料，剔除了木材原有缺陷，力學(xué)強度高，一般通用北美APA或CSA標(biāo)準(zhǔn)。今后木質(zhì)工程板材和預(yù)制件將成為木結(jié)構(gòu)建筑用材料的發(fā)展重點。 在采用木質(zhì)工程材料設(shè)計木結(jié)構(gòu)建筑的屋蓋、樓蓋和外墻時，具體設(shè)計與驗算參數(shù)如下： (1)屋架體系采用大木結(jié)構(gòu)、膠合木結(jié)構(gòu)和輕型木結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)類型，跨度分別為4．6m、4m和2．6m。大木結(jié)構(gòu)和膠合木結(jié)構(gòu)的掛瓦條、屋

3、面板和檁條都為紅皮云杉鋸材，其中前者的上弦與下弦材料使用梢徑8cm的杉木原木，后者則是型號為8-1／2x15—1／8英寸的16F-V2的北美南方松膠合木桿件。按照美國木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的方法對上、下弦膠合木構(gòu)件進行設(shè)計，將時間效應(yīng)系數(shù)、彎曲系數(shù)、尺寸系數(shù)的概念引入桿件設(shè)計中，通過強度校核得知滿足構(gòu)件強度極限狀態(tài)，可以接受該設(shè)計方案。輕型木結(jié)構(gòu)屋蓋由紅松規(guī)格材制作，頂棚擱柵間距600m，其他按照輕型木結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求進行。 (2)樓蓋體系

4、的樓板覆面板選用厚度15mm，彈性模量4500MPa的竹大片刨花板。擱柵材料為TJIJOIST的117／8‘TJI／25Joist型預(yù)制復(fù)合工字梁，其EI=285×106in2-1bs，中心間距600mm，跨長4．8m。在底層最不利位置驗算受彎曲限制、受撓度限制和受剪力限制的跨度，結(jié)果為5．44m，5．3m和5．4m，大于樓層跨度4．8m。震動校核時的撓度為0．94mm，小于震動許用撓度1．21mm。 (3)外墻體系的墻板覆面板

5、選用厚度15mm，彈性模量4500MPa的竹大片刨花板，內(nèi)層覆面板為10mm厚的防火石膏板。對在底層最不利位置進行墻骨柱設(shè)計與強度驗算，壓應(yīng)力為6．1N／mm2<[σa]=10N／mm2，所選10×10cm截面的紅松方木做墻骨柱是合適的。 以竹大片刨花板為例分析木質(zhì)工程板材在木結(jié)構(gòu)建筑上的應(yīng)用情況，主要用在木結(jié)構(gòu)建筑的地板覆面板、墻體覆面板和屋頂覆面板上。鋪裝時遵循板材長度方向與擱刪垂直、寬度方向與擱刪平行并相互錯開的原則進行鋪

6、設(shè)，符合構(gòu)造要求的擱刪間距為400mm、500mm、600mm，根據(jù)實驗確定12mm厚板材的最大擱柵間距為650mm。其它厚度的最大擱柵間距需要通過實驗確定。 將木質(zhì)工字梁的受力情況簡化為簡支梁進行考慮的設(shè)計思路符合實際使用情況，具體受力分析和設(shè)計探討的結(jié)果如下： (1)木質(zhì)工字梁的截面尺寸與跨長有線性關(guān)系，隨著工字梁高度增加其跨距變長，二者相關(guān)系數(shù)高達0．9916。工字型截面梁的最大受剪面為中性面，在高度為H/2處的腹