木質工程材料在木結構建筑上的設計應用.pdf

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

2、、單板層積材、單板條層積材、定向刨花板、木質工字梁、木桁架。這些材料屬于重組型木質材料，剔除了木材原有缺陷，力學強度高，一般通用北美APA或CSA標準。今后木質工程板材和預制件將成為木結構建筑用材料的發(fā)展重點。 在采用木質工程材料設計木結構建筑的屋蓋、樓蓋和外墻時，具體設計與驗算參數(shù)如下： (1)屋架體系采用大木結構、膠合木結構和輕型木結構三種結構類型，跨度分別為4．6m、4m和2．6m。大木結構和膠合木結構的掛瓦條、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。按照美國木結構設計規(guī)范的方法對上、下弦膠合木構件進行設計，將時間效應系數(shù)、彎曲系數(shù)、尺寸系數(shù)的概念引入桿件設計中，通過強度校核得知滿足構件強度極限狀態(tài)，可以接受該設計方案。輕型木結構屋蓋由紅松規(guī)格材制作，頂棚擱柵間距600m，其他按照輕型木結構構造要求進行。 (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型預制復合工字梁，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計與強度驗算，壓應力為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工程板材在木結構建筑上的應用情況，主要用在木結構建筑的地板覆面板、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，符合構造要求的擱刪間距為400mm、500mm、600mm，根據實驗確定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。 將木質工字梁的受力情況簡化為簡支梁進行考慮的設計思路符合實際使用情況，具體受力分析和設計探討的結果如下： (1)木質工字梁的截面尺寸與跨長有線性關系，隨著工字梁高度增加其跨距變長，二者相關系數(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