轻型木结构房屋的材料及其性能

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第36卷第12期山西建筑V01．36No．12·68·2010年4月SHANXIAIRCHITECTUREApt．2010文章编号：1009—6825(2010)12—006803轻型木结构房屋的材料及其性能梁恩虎摘要：分别介绍了规格材、工程木制品、木基结构板三种轻型木结构房屋中常用材料的特性，在此基础上具体阐述了轻型木结构住宅的抗震性能、防火性能、防潮性能、防蚁性能，以期进一步推广轻型木结构住宅的普及和应用。关键词：轻型木结构，材料，性能中图分类号：TU366．2文献标识码：A1概述应附有说明，并应符合我国商检规定，进口的热带木材，还应附有无活虫虫孔的证书，并按国别、等级、规格分批堆放，不得混淆，储纵观建筑历史，木结构因其结构性能及美学价值，留下了许存期间应防止木材霉变、腐朽。多不朽之作，我国古代建筑更以木结构为主体，形成了风格独特表1材质等级的建筑体系。近年，我国由于森林管理不善，滥砍滥伐，以致材源主要用途材质等级枯竭被限制使用，几乎不再建造木结构房屋，从而在这方面是个用于对强度Ic盲点。中国的木结构停顿了20年，而这正是国际上木结构发展、刚度和外观有较高要求的构件IIC最快的时期，从实木、原木结构到胶合木结构，再到复合木结构，用于对强度、刚度有较高要求而对外观只有一般要求的构件Ⅲc用于对强度、剐度有较高要求而对外观无要求的普通构件lVC直至更新型的木质材料，木结构已不是大家传统概念上的木结用于墙骨柱VC构，在建筑上已经达到可以替代钢材的程度。在欧美发达国家，除上述用途外的构件VIC已经实现了森林资源利用的良性循环，实现了科学采伐。ⅦC2材料特性2．2工程木制品轻型木结构的主要组成部分是规格锯材。它构成了封闭及除了规格材以外，各种工程木制品也被用于木结构房屋建筑分割房屋空间的结构外壳，同时也为装修材料提供了内衬。除锯中。这些产品的性能一般等同于或优于规格材，而且生产中所用材以外，其他木制品也经常用于建造结构外壳，以及内部和外部的木材(来自生长迅速的小径级木材)较少。工程木制品有多种，的装修。所有这些产品都有其特定的用途，并且是按特定的标准它包括工字形木格栅和结构复合材等产品。生产。框架通常用的是规格锯材，此外还有支承板、木板及装饰工字形木格栅是用结构复合材作翼缘，木基结构板作腹板，锯材等木材分类，分述如下。用耐水胶将翼缘和腹板粘合生产出的具有已知工程特性的、尺寸2．1规格材稳定的轻型产品。此产品的刚度和强度都比较均匀，且重量轻，规格材是按轻型木结构设计的要求，木材截面的宽度和高度这些特征使它广泛地应用在住宅和商业建筑的大跨度的格栅和按规定尺寸加工的规格化锯材，轻型木结构用规格材的材质等级椽木中。分为七级(见表1)。结构复合材可用于轻型木结构的楼盖主梁、屋脊梁，包括旋当采用进口规格材时，进口规格材应有中文标识，认证等级切板胶合木和旋切片胶合木。旋切板胶合木(LVL)是将旋切的厚锚固长度。如支座长度不够时，施工中采取钢筋弯折措施，弯折[1]熊丹安，鄢利华，熊海燕．建筑结构[M]．广州：华南理工大长度计入锚固长度内；也可以在钢筋端部焊接短钢筋、短角钢等学出版社，2003．方法加强钢筋与混凝土的粘结能力。[2]沈蒲生，梁兴文．混凝土结构设计原理[MJ．北京：高等教育4结语出版社，2002．[3]GB50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S]．在房屋建筑工程的混凝土构件施工中，特别要注意钢筋原材料、加工下料、安装绑扎位置和混凝土保护层厚度的施工质量控[4]蒋炳亮．钢筋工程施工监理质量控制[J]．山西建筑，2008，制，保证钢筋与混凝土的粘结力，从而达到钢筋混凝土结构使用34&o)：234—235．[5]李琛．锈蚀钢筋与混凝土粘结力的研究现状[J]．山西建安全的目标。筑，2008，34(16)：63—64．参考文献：OnreinforcedconcreteandconcretebondstrengthanditsconstructionmeasuresMAOQillgAbstract：Thepaperintroducesthedefinitionandcomponentsofthebondstrength，analyzesallkindsofbondstrengthofreinforcedconcreteandthefactorswhichinfluencethebondstress，andillustratestheconstructionmeasurestoensurethereliablebondstrength，SOastoensurethesafety，applicationanddurabilityoftheconcretestructuresystem．Keywords：reinforcedconcrete，concrete，bondstrength，constructionmeasures收稿日期：2009—12—22作者简介：梁恩虎(1985．)，男，同济大学土木学院硕士研究生，上海200092 2第0361卷0年第142期月梁恩虎：轻型木结构房屋的材料及其性能·69·单板(厚度2．5mm～6．4mm)顺木纹层叠胶合热压而成。旋切片以使火和烟雾隔问化。依据建筑物的用途，规范已明确了墙体、胶合木是由旋切木片(厚度2．5iTLrn～6．4mm，长度至少为厚度地板和天花板能抵抗火灾的时间长短。挡火板是为封锁这些孔的150倍)顺木纹胶合热压而成，它包括两种性能类同的产品：平隙作为输送路线而设置的建筑材料，火与烟雾也可以穿过向整个行木片胶合木(PSL)和层叠木片胶合木()。建筑物提供空气的管道设施，建筑物内的火警被触发，防火挡板由于跨度大且房屋服务性强，工程木制品为设计带来了巨大就会在管道中各就其位，阻挡火与烟雾的蔓延。的灵活性。此外，当用于屋顶结构时，这些产品能容纳更高的保轻型木结构建筑的防火设计，应遵照GB50016建筑设计防温程度。火规范和GB50005—2003木结构设计规范中相关章节的规定执2．3木基结构板行。轻型木结构房屋剖面如图1所示。木基结构板是以木材为原料(旋切材、木片、木屑等)通过胶合压制成的承重板材，包括结构胶合板和定向木片板。结构胶合板是按相邻层纤维方向互相垂直组坯胶合而成的板材，组成胶合板的单板通常为奇数层。胶合板按加工后胶合板上可见的材质缺陷和加工缺陷分成四个等级：特等、一等、二等、三等。结构胶合板厚度小，但强度、硬度较高，耐冲击性、耐久性较好，垂直于板面的握钉力较高，便于各种加工，因此用途广泛。图1轻型木结构房屋剖面图定向木片板(OSB)是将长度不小于30mm的薄木片施胶分层定向铺装加压制成的木片板，定向木片板中的木片以机械方式3．3防潮性能定向，外层薄木片的定向与板的长度方向平行、内层薄木片则随人们通常认为水是木材的敌人，其实不然。在多雨或潮湿地机铺设或相互交叉。定向木片板主要用于屋顶或墙覆面、楼面底方的木造建筑物可以有极好的性能表现。关键在于在设计和建板、护墙板以及木制工字格栅腹板。造以木材为基础的建筑产品时需懂得如何处理水分。用作屋面板、楼面板和墙面板的木基结构板材应满足GB50206-事实上，与其他常用建筑材料相比，如熟石膏板、干墙、非木20O2木结构工程施工质量验收规范以及相关产品标准的规定，进质地板覆盖材料、吸声天花板、瓷砖及室内陈设，木材更不容易偶口木基结构板材上应有经过认可的认证标识、板材厚度以及板材尔浸湿而受到永久损坏。一般来说，一栋建筑物中唯一需要完全的使用条件等说明。防潮的部分是建筑物外壳，特别是屋顶薄膜——它应尽可能排水，但在蓄水时需保持防水性能。如果建筑物面层可以很好地排3轻型木结构住宅的性能水，那么建筑物中的其他建筑部件则不一定需要防水。在建筑物3．1抗震性能外壳完好无损的建筑物中，木材可能遇到唯一一种潮湿是水蒸作为一种结构材料，木材在地震性能表现上明显优于其他材气。这种无色无味的气体总是少量地存在于空气之中，对木材来料，木材质硬且最轻，因而地面加速度在木建筑物上所产生的能说这并不是问题。只是当木材接触到液体水时，危险才会出现。量没有其他建筑物大。木框架系统的另外一个额外优势是其柔但即使在这种情况下，木材仍可以吸收大量的水分，而不会达到韧性优于其他材料，可以吸收并肖散能量。维持腐蚀菌生存的含水率。轻型木结构开始于100多年前的北美。长期以来，无论在建3．4防蚁性能筑物性能表现上还是在装配它的行业技艺上，其业绩已得到公白蚁是噬食纤维素的体小色淡的昆虫：它们的食物包括任何认。北美各地的许多20世纪初建造的木结构便是这种系统可靠由木材、纸张或纤维造成的东西。白蚁在百万年前就存在了，它性的有力证明。这种北美系统在其他地区也证明有同样好的表的历史比人类长，当然也比人类的建筑物长。然而，虽然白蚁在现。毁坏性最大的近代地震之一是1995年的日本神户地震。这数字上有优势，但人类却有大脑优势。我们不必将白蚁从地球上场里氏6．8级，财产损失超过1000亿美元的地震对所有受到严灭绝；只要采取预防措施，就可以智胜它们。重的横向和竖向地震力的建筑物来说都是一次残酷的考验。在传统对付白蚁的方法主要是依赖土壤化学品——在建筑物这场地震中，以传统日本式梁柱风格建造的较旧房屋都被摧毁。周围的一圈地上撒满对白蚁有长期毒性的物质。但是，随着管理以北美抗震标准建造的新房屋则几乎未受影响。环境的不断改变，“化学隔离”已不再是防白蚁的首选策略。当调查报告表明在地震中倒塌的北美式木建筑非常少。观察今，可以结合其他方法对建筑物进行防白蚁保护工作。物理屏障到的为数不多的几处倒塌一般是由于多层建筑中一楼脆弱所致。已取代过去的化学屏障。有两种选择：一种是称作Termi—Mesh许多现代房屋在其一层外墙上有很大的洞口(如大窗户、露台门、(TM)的纤细的不锈钢网眼，另一种是成为屏障砂粒的纤细的像车库门)，无论是什么样的建筑，洞口都会削弱这些墙的强度。砾石一样的材料。夏威夷和澳大利亚等白蚁活跃地区都在使用抗震设计时应注意以下几个方面：1)解决一层脆弱问题。2)这两种技术。屏障砂粒的大小为1．7nRYn~2．4mitt，大的使白蚁在稳定的地基上建造牢固的基础。3)墙体与基础需紧密结合。无法推开而小的又使白蚁无法挤身而过。4)其他木部件与墙骨问需恰当钉合。参考文献：3．2防火性能[1]CMHC．加拿大木框架房屋建筑[M]．北京：加拿大木业协建筑物防火规范规定了不同类型的建筑物可以使用不同的会．1995．防火安全材料。一种材料可能有防火性，但在火灾中却仍可能有[2]CMHC．房屋建筑术语汇编[G]．北京：加拿大木业协会，很大问题。1997．在防火方面，生活在木结构房屋中与生活在其他材料建造的[3]GB50005—2003，木结构设计规范1S]．房屋中是一样安全的。通过利用建筑物特点分离建筑物部件，可f4]GB／T50329—2002，木结构试验方法标准[S]． 第36卷第12期山西建筑Vo1．36No．12-70·2010年4月SHANXIARCHITECI'Ut~Apr．2010文章编号：1009．6825(2010)12—0070．02预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板的滑移杨巍赵天博摘要：针对预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板结构特点和实际受力分析，利用弹性分析理论，建立了预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板相对滑移微分方程，并求解简支组合楼板在均匀荷载作用下的变形，以期为这类新型结构的研究积累经验。关键词：预应力，压型钢板，组合楼板，FRP布，滑移中图分类号：TU378文献标识码：A在实际结构中，外荷载作用下，压型钢板与混凝土组合楼板帆一(+d)+dz+dz=0。的交接面必然产生相对滑移，这种滑移降低组合楼板的刚度和承略去二阶小量并整理得：载能力，增加组合楼板的变形。如果不考虑交接面的相对滑移效应就不能真实的反映组合楼板的实际变形情况。针对预应力d—一号砒d-z=0。FRP布压型钢板与混凝土组合楼板结构特点和实际受力情况，利用弹性分析理论，建立一个预应力FI布压型钢板与混凝土组d—一号d=o。合楼板相对滑移计算方程，并得出滑移影响均布荷载作用下的变则有n+一v：(1)形方程。zdZ1交接面滑移计算基本假设其中，=+；矗=(^+)；，分别为压型钢板和根据预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板的结构特混凝土板所受的剪力；帆为压型钢板所受的弯矩；其他符号见图1。点，考虑研究问题方便，现做以下假设：1)组合楼板受荷载作用后，压型钢板与混凝土应变分别沿截面高度呈线性分布；2)混凝土板和压型钢板交接面处的弯曲相同，即压型钢板和混凝土板间没有竖向掀起现象；3)建立连接件在组合楼板中处于弹性工作状态；4)压型钢板与FRP布之间没有相对滑移，把压型钢板和FRP看为一个整体，按完全交互状态计算；5)连接件沿板长呈连续均匀布置，每个连接件的剪力一滑移关系为Q=ks，单位板长的剪力一滑移关系为=kLs。其中，Lk为连接件的滑移刚度；k￡，为单位板长的滑移刚度，k￡=旦，“图1卑兀体受力分析图由假设条件可以得到曲率与弯矩及变形的关系为：为连接件的间距；S为组合板交接面的相对滑移。2微分方程的建立=蕞=一蹇(2)取预应力FRP布压型钢板与混凝土组合板的一个单元体，见图1。并将压型钢板和混凝土板分离开来，根据单元体受力平可得：+：(剧)(3)衡条件知：其中，E1=EcJ十EJ。一(M十dM3+d一1伽()dX2+1d0。与式(1)联立得：(E，)=^+。[5]GBJ16—87，建筑设计防火规范[S]．[8]樊承谋．木结构工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，1996．[6]GB50206—2002，木结构工程施工质量验收规范[S]．[9]中国建筑西南建筑设计院．木结构设计手册[M]．北京：中[7]靳百川，黎钟．轻型房屋钢结构构造图集[M]．北京：中国国建筑_r-,_lk出版社，1993．建筑工业出版社，2002．[10]中华人民共和国国家标准，木结构设计规范[S]．Materialsoflightwood—flramestructuresandtheirperformancesLIANGEn-huAbstract：Thecharacteristicsofthreecommonmaterials：dimensionlumber，engineeringproductsandwood—basedpanelusedin1ightwood-framestructuresarerespectivelyintroduced．Baseduponthis，theseismicperformance，fireresistance，humidityresistance，termiteresistanceoflightwood-framehousesareelaboratedindetail，inordertofurtherpromotetheapplicationofthehouseswithlightwood-framestructure．Keywords：lightwood-framestructure，material，performance收稿日期：2010一O1—07作者简介：杨巍(1981一)，女，助理工程师，中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁沈阳110100赵天博(1982一)，男，助理工程师，中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁沈阳110100