轻型木结构体系的研究
轻型木结构介绍

轻型木结构介绍美国林业及纸业协会许方简介中华人民共和国建设部和国家质量监督检验检疫总局于2002 年4 月25 日联合发布了关于国家标准《木结构工程施工质量验收规范》的发布通知。
该规范于2002 年7 月1 日正式实施。
在这本新出的施工质量验收规范以及今后将要出版的《木结构设计规范》中,都新增加了“轻型木结构”一章。
这样,作为一种较新的结构体系,轻型木结构从设计和施工质量验收上都有了规范体系的法律保障。
目前,轻型木结构在世界上不少国家地区的住宅以及商业和工业项目中获得了广泛地应用。
单在北美,约有85%的多层住宅和95%的低层住宅采用轻型木结构体系。
此外,还有约50%的低层商业建筑和公共建筑,如餐馆,学校,教堂,商店和办公楼等,都采用这种结构体系。
轻型木结构体系,是将小截面构件按一定的间距等距离平行排列形成框架,然后在框架外根据受力需要,包上结构面板,形成建筑物的墙体,楼盖和屋盖等基本构件。
整个结构体系就是由这些墙体,楼盖和屋盖构成的箱形建筑体系。
作为一种高次超静定的结构体系,轻型木结构的结构强度通过主要结构构件(框架)和次要结构构件(墙面板,楼面板和屋面板)的共同作用得到。
本文通过对北美的轻型木结构所用的材料以及建筑构造特点的介绍,使得读者对轻型木结构有进一步的了解。
轻型木结构的材料规格材(Dimension Lumber)轻型木结构的框架,或者说骨架,包括楼盖搁栅,屋盖椽条,天棚搁栅以及墙体中的墙骨柱等(见图1),一般采用规格材。
所谓规格材是指按一定尺寸和模数制成的实心锯材,截面宽度一般为38 mm(名义尺寸2”),64 mm(名义尺寸3”),89 mm(名义尺寸4”)。
截面高度分为从38mm 到286mm(名义尺寸12”)之间几种不同的规格。
规格材虽然有三种不同的宽度规格,但轻型木结图1 图2构框架最常用的是截面宽度为38 mm(名义宽度2”)的构件。
规格材的长度一般为600 mm 为进级单位。
浅析轻型木结构建筑优点及发展必要性

浅析轻型木结构建筑优点及发展必要性摘要:伴随着我国的经济高速腾飞,当前,建筑业已是我国支柱型产业,木结构建筑因其自身具有的良好保温性、抗震等特点,能够满足现在人们对高品质生活的追求,近些年在我国快速发展。
本文主要从木结构的建筑特点和我国的国情,探讨了大量运用木结构建筑的重要意义。
关键词:轻型木结构;建筑;重要性(一)轻型木结构建筑的优点:(1)轻型木结构建筑具有良好的保温性由于木材的蜂窝状结构具有数以百万计的小气孔,是一种天然隔热材料。
因为材料的导热系数随其相对密度的增加而增大,所以木材的保温性能优于密度高的材料。
虽然其保温性能仅是相同厚度玻璃纤维棉的1/2,但却是混凝土和砖石的10倍左右,是实心钢材的400倍。
(2)轻型木结构建筑具有优越抗震耐久性木材与其它建筑材料相比有较强的韧性,是较好的弹性材料,在震动时有很好的吸震作用;木框架结构有许多杆件和钉连接节点,其多杆件传力路径的多样性和钉连接节点的柔性,可以有效地消耗分散地震所产生的能量,同时由结构面板组成的侧向抗力系统,对冲击荷载和疲劳周期有很强的抵抗力,使房屋受到地震冲击波冲击时,它像盒子一样整体摇动,不易坍塌;即使发生强地震时,木结构建筑也不会像砖瓦建筑那样立刻坍塌,可为室内居住者获得更多的逃生机会、争取到更多的逃生时间;即便坍塌,由于木材料密度较小,及木结构框架的连接方式,也不会对人们造成较大的伤害。
发生地震灾害之后,木结构建筑比其他结构建筑更容易恢复重建。
木结构抗震的问题已经被众多科研机构反复研究。
中国传统的梁柱式木结构建筑、北美木结构建筑和日本的轴组工法木结构建筑等都以抗震性优越著称。
东京大学曾在能够模拟地震的测试仪上将木结构建筑、砖结构建筑、钢筋混凝土建筑1:1实物做模拟地震测试,结果证明木结构建筑的抗震性明显优于其他结构建筑。
加拿大全国木产品研究机构Forintek 研究了过去40余年世界上主要地震中将近50万栋木结构建筑的反应,研究表明,北美式木结构建筑在地震中表现良好,一般的木结构住宅的抗震性能大于8级。
轻型木结构房屋建筑的特点及优势

轻型木结构房屋建筑的特点及优势轻型木结构建筑建造方式和技术特点轻型木结构建筑一般可以分为两大部分,基础和上部结构。
基础一般采用钢筋混凝土结构形式,上部采用木结构形式,通过混凝土基础预埋的连接构件将上下结构连为一体。
上部结构部分有木结构框架、板壁填充料、框架覆面和装修材料三大部分组成。
木结构框架,是由小截面规格材构件按照一定的间距拼装成板型组合构件,如墙板、屋架等,每层墙体安装后,施工楼板结构,形成上层结构的施工操作平台。
在屋面部分的施工,屋架代替楼板梁,屋架上铺覆屋面板,形成整个房屋的木结构框架。
木结构框架形成后,在框架内布设水、电、气等管线,外墙面一侧采用OSB防水结构板材、透气防水膜等外墙材料包覆,根据设计要求填充保温隔热棉以及内墙面一侧包覆防火石膏板等,形成由墙体、楼盖和屋盖等基本构件构成的箱形结构体系。
作为一次超静定的结构体系,其结构强度主要通过结构构件(框架)和次要结构构件(墙面板、楼面板和屋面板)的共同作用得到。
轻型木结构使用的材料主要有,规格材、结构复合木材、胶合木、工字木搁栅、轻型木绗架、木基结构板材等。
规格材是按照一定的尺寸和模数制成的实心锯材,用于结构框架的组装,包括墙骨柱、楼盖搁栅、屋盖椽条等。
结构复合木材、胶合木、工字木搁栅主要用做结构梁构件,这些材料的共同特点是将木材用结构胶根据使用需要进行加工粘合,形成比原木材性能有显著提高的结构构件,如工字木搁栅梁单跨可以达到18米,是实木规格材难以作到的。
轻型木绗架是由规格材拼装用于楼盖和屋盖的绗架梁,绗架接点采用镀锌齿板连接。
木基结构板材(OSB板等)用作墙体、楼盖包覆板材,除包覆和承受压力作用外,还传递和承受风载、地震荷载等横向剪力。
轻型木结构建筑具有突出的技术特点,产品、构件工业化程度高、规格系列齐全,施工技术简单、施工质量易于控制、现场干法施工、建造速度快,结构整体性好,抗震优良,建筑造型容易实施,使建筑效果更加丰富多样,能源利用节约高效,建筑材料生态环保,可回收利用等。
谈轻型木结构形式及初步设计计算方法

Vo I _ 3 9 N o . 2 8
初步 设计时计算木结构各构件可 以采用的手算方法 , 为实际工程应用提供 了参考。 关键 词 : 轻型 木结构 , 结构形式 , 计算方法
中图分 类号 : T U 3 6 6 . 2 文献标识码 : A
木结构本 身具有 诸多 优点 , 例 如节 能环 保、 抗 震性 能 优越 等 结构 。
Wa s h i n g t o n . D C, U S A, 1 9 9 9 .
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轻型木结构设计方法

轻型木结构设计方法
轻型木结构设计方法是指使用轻质木材为主要结构材料的建筑设计方法。
它根据木材
的特性和性能,结合工程力学和结构设计原理,采用合理的结构形式和构件连接方式,实现建筑结构的稳定、安全和经济。
下面是一些常用的轻型木结构设计方法:
1. 弗尔诺伊设计方法:根据成组力学理论,将建筑结构分解成多个组件,每个组件由
一根支点梁和连接梁组成,在整个结构中形成稳定的力学系统。
2. 立面剪力双面支点设计方法:将木结构设计为双面支点的形式,通过玻璃纤维和钢
材等材料增加支撑和连接,提高结构的稳定性。
3. 桁架设计方法:采用桁架结构,通过横向和纵向的桁架构件相互连接,形成协同工
作的结构系统。
4. 模块化设计方法:将建筑结构设计为模块化的形式,通过标准化的构件和连接方式,实现简单、快速、经济的建筑施工。
5. 构件预制设计方法:使用预制构件和现场拼装的方式,减少现场施工时间和人工成本,提高施工效率和质量。
6. 纤维增强复合材料设计方法:将木材与纤维增强材料(如碳纤维和玻璃纤维)相结合,提高结构的强度和刚度,同时减轻结构的重量。
7. 高性能连接技术设计方法:采用高性能连接技术,如金属板和木胶板连接、夹紧连
接等,提高连接强度和刚度,保证结构的稳定性和安全性。
总之,轻型木结构设计方法注重结构的灵活性、经济性和环保性,通过科学合理的设计和施工,实现高效、可持续的建筑结构。
8.1轻型木结构

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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。
4枚 60 mm 长或2枚 80 mm 长钉子 中心距 750 mm 长 80 mm 钉子 中心距600 mm 长80 mm 钉子 中心距 400 mm 长 80 mm 钉子 中心距600 mm 长80 mm 钉子 每端 2 枚 80mm 长钉子 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
桁架或椽木 屋面覆面板
剪刀撑
墙骨柱 钉板条 搁栅
承重内墙
楼盖覆面板 组合梁
地梁板 封头梁
底梁板 墙体覆面板
二层搁栅 防火挡 肋板
墙骨柱
一层搁栅
防火挡 锚固于基础墙
a) 平台式骨架建筑
b) 连续墙骨柱式骨架建筑
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(Canadian Wood Council)提供。 221
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
轻型木结构概述

轻型木结构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。
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。
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)。
木结构体系特点

木结构体系特点第一,具有很高的耐久性:只要合理建筑,轻型木结构可以说是现有房屋结构中最经久耐用的结构之一,轻型木结构抗沉降、抗干、抗老化,具有显著的稳定性。
如果使用得当,木材则是一种稳定、寿命长、耐久性强的材料。
第二,具有施工周期短的特性:轻型木结构所有结构构件和连接件都是标准化生产的。
因此,其施工安装速度远远快于混凝土和砖结构。
即使不使用预制构件,一般性的木结构住房由有经验的建筑工人建造,也比建筑同样规格的砖混住房要快得多。
使用预制构件,建造时间可以进一步缩短。
第三,具有抗震性强:砖混建筑在大地震中历来很难逃脱倒塌的命运。
而轻型木结构房屋则不同,因其自身质量轻,所以地震时吸收地震力少,在地震时的稳定性已经得到反复验证,即使强烈的地震使整个建筑物脱离其基础,而其结构却完整无损。
第四,具有设计布置灵活的特性:轻型木结构因其材料和结构的特点,使得平面布置更加灵活,为建筑师提供了更大的想象空间没有任何其他建筑体系能够提供如此天衣无缝的室内碗柜、隔板和衣橱,从而大幅度节省购买家具的费用。
第五,保温节能性非常好:轻型木结构的保温节能性能优于其他任何材料建成的结构形式。
木材本身就是出色的绝热体,在同样厚度的条件下,木材的隔热值比标准的混凝土高16倍,比钢材高400倍,比铝材高1600倍。
所以,轻型木结构住房的取暖费用比较低,冬暖夏凉。
第六,防火性能:防火性能主要取决于房屋中用于构成屋顶、墙壁和地板各部分的整体材料。
轻型木结构的各组成部分加上防火石膏墙板,很容易达到与砖石结构建筑相同的防火性能。
例如:在日本对一幢木结构房屋进行了一次火灾试验。
试验中模拟发生地震,摇晃房屋,然后用火将其点燃。
这时,该房屋表现出了极为出色的性能,展示了轻型木结构建筑的超级性能水平。
即使是建造经济型木结构房屋,其抗火灾能力也不低于两个小时。
第七,环保特性:粘土砖生产对环境的危害是众所周知的,其燃烧要耗费大量的能源,并且产生的废气造成空气污染、温室效应和酸雨。
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轻型木结构体系的研究
轻型木结构体系具有许多优点。
首先,木材是一种可再生资源,与混凝土等传统建筑材料相比,对环境的影响更小。
其次,轻型木结构体系的施工周期短,易于安装和拆卸,具有较好的经济效益。
此外,木材具有较好的抗震性能和抗疲劳性能,能够满足现代建筑对安全性的要求。
目前,国内外对于轻型木结构体系的研究主要集中在以下几个方面:1、实验研究:通过实验手段研究轻型木结构体系的力学性能、耐久性等方面的特征,分析其承载力和稳定性。
2、数值模拟:利用数值模拟方法对轻型木结构体系进行建模和分析,预测其性能指标和优化设计方案。
3、连接方式研究:针对轻型木结构体系的连接方式进行研究和改进,提高其整体性和稳定性。
4、材料选择与优化:研究不同种类和规格的木材对轻型木结构体系性能的影响,优化材料选择方案。
在实际应用中,轻型木结构体系已被广泛应用于各类建筑和桥梁工程
中,如多层住宅、别墅、商业建筑以及人行天桥等。
此外,轻型木结构体系在临时建筑、可拆卸建筑以及绿色建筑等领域也有着广阔的应用前景。
虽然轻型木结构体系具有很多优点和应用前景,但在其设计和应用过程中仍存在一些问题。
例如,轻型木结构体系的承载力相对较低,对材料的性能要求较高;同时,其耐火性能和防腐性能也需进一步提高。
因此,未来的研究方向应包括:
1、深入研究轻型木结构体系的性能指标和优化设计方法,提高其承载力和稳定性。
2、针对轻型木结构体系的耐火、防腐等问题,研究有效的防护措施和新型材料,提高其耐久性和安全性。
3、利用现代信息技术和数值模拟方法,对轻型木结构体系的设计和分析进行优化,减少试验成本和时间。
4、开展轻型木结构体系的绿色化和可循环利用方面的研究,以符合可持续发展的要求。
结论:本文对轻型木结构体系的研究现状、发展趋势以及未来研究方向进行了探讨。
轻型木结构体系作为一种环保、可持续的建筑材料,
在建筑、桥梁等领域有着广泛的应用前景。
然而,仍需对其性能和设计进行深入研究,解决现有问题,以推动其更好地发展和应用。
随着人们对自然环境的越来越和环保意识的不断提高,轻型木结构房屋逐渐成为了建筑领域中的一种新型、环保、节能的建筑形式。
轻型木结构房屋具有自重轻、施工速度快、节能环保等优点,因此在地震多发地区的建筑中,轻型木结构房屋也得到了广泛的应用。
本文将对轻型木结构房屋的抗震性能进行研究,为相关领域提供参考。
在建筑结构中,地震烈度是指地震对建筑物的影响程度,而抗震性能是指建筑结构在地震作用下的反应和表现。
在地震多发地区,建筑结构的抗震性能是评价其安全性能的重要指标之一。
轻型木结构房屋是一种采用木材作为主要材料的建筑结构,因此其抗震性能也与木材的力学性能和结构设计有关。
在搜集资料的过程中,我们发现,近年来,国内外学者已经对轻型木结构房屋的抗震性能进行了广泛的研究。
通过对大量实验数据的分析,一些学者发现,轻型木结构房屋在地震作用下的响应主要与木材的弹性模量、强度、重量、阻尼比等因素有关。
此外,房屋的结构形式和构造措施也会对轻型木结构房屋的抗震性能产生影响。
整理思路的过程中,我们将搜集到的资料进行分析和整理,发现轻型
木结构房屋的抗震性能主要取决于以下几个方面:
1、木材的力学性能:木材的弹性模量、强度、重量、阻尼比等力学性能参数对抗震性能具有重要影响。
2、房屋的结构形式:轻型木结构房屋的结构形式包括传统的木框架结构和现代的木复合结构等。
不同的结构形式在地震作用下的响应也会有所不同。
3、构造措施:合理的构造措施可以有效地提高轻型木结构房屋的抗震性能。
例如,采用弹性连接件、消能器等可以有效地吸收地震能量,减少房屋的破坏程度。
基于以上分析,我们可以得出以下结论:
1、轻型木结构房屋具有较好的抗震性能。
在地震作用下,木材的力学性能和合理的结构设计可以有效地吸收和分散地震能量,减轻房屋的破坏程度。
2、不同的轻型木结构房屋结构形式在地震作用下的响应也会有所不同。
因此,在建筑设计中应根据实际情况选择适合的结构形式,以提高房屋的抗震性能。
3、合理的构造措施可以有效地提高轻型木结构房屋的抗震性能。
例如,采用弹性连接件、消能器等可以有效地吸收地震能量,减少房屋的破坏程度。
建议在建筑设计中应充分考虑地震烈度和抗震性能要求,采用适合的结构形式和构造措施,以提高轻型木结构房屋的安全性能和使用寿命。
在建筑过程中也应加强对施工质量的控制,确保构造措施的施工质量符合要求。
引言
轻型木结构房屋是一种以木材为主要材料,通过一定的结构设计,构成的房屋结构形式。
这种结构形式在国内外得到了广泛的应用,尤其是在别墅、度假屋、小型商业建筑等领域。
轻型木结构房屋具有许多优点,如施工速度快、环保性能好、抗震性能优越等,但也存在一些不足之处。
本文将介绍轻型木结构房屋的结构特点,并提出一些改进措施,以期为相关领域的读者提供一些参考。
结构特点
1、主要结构形式和特点
轻型木结构房屋的主要结构形式包括梁柱体系、墙板体系和桁架体系
等。
其中,梁柱体系是采用最多的结构形式,主要由主梁、次梁和楼板组成,具有较好的整体性和稳定性。
墙板体系则主要由外墙板、内墙板和楼板组成,具有较好的保温隔热性能和隔音效果。
桁架体系则主要由上下弦杆和腹杆组成,具有较好的承载能力和抗震性能。
2、优缺点分析
轻型木结构房屋的优点主要表现在以下几个方面:首先,木材是一种可再生资源,对环境影响小,有利于环保;其次,木材的保温隔热性能和隔音效果较好,可以提高居住舒适度;再次,轻型木结构房屋的施工速度快,可以缩短工期;这种结构的抗震性能优越,可以减少地震对房屋的损害。
然而,轻型木结构房屋也存在一些不足之处。
首先,木材的防腐、防火性能较差,需要进行相应的处理;其次,结构体系的整体性和稳定性有待提高;由于木材的易燃性,对施工质量和安全提出了更高的要求。
3、房屋结构强度要求和标准
为了保证轻型木结构房屋的结构安全性,需要对其结构强度进行一定的要求和标准。
一般来说,结构设计应满足国家相关规范和标准,如
《木结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》等。
同时,还应进行必要的承载力和稳定性计算,以确保房屋在使用过程中的安全性。
改进措施
1、针对现有问题的改进措施
针对轻型木结构房屋存在的不足之处,可以从以下几个方面进行改进:(1)提高木材的防腐、防火性能。
在进行木材处理时,可以采用浸渍、喷涂等方法,提高木材的防腐性能;同时,对木材进行防火处理,以提高其耐火极限。
(2)增强结构整体性和稳定性。
采用更合理的结构形式和连接方式,提高房屋的整体性和稳定性。
例如,可以采用新型的梁柱连接方式,以提高节点的传力性能和整体稳定性。
(3)提高施工质量和安全。
加强施工现场的质量管理和安全监管,
确保施工过程的规范性和安全性。
例如,对施工人员加强技术培训和质量意识教育,减少施工误差和质量问题。
2、改进后房屋结构的优势和效果
经过改进后的轻型木结构房屋将具有以下优势和效果:
(1)更加环保和可持续。
通过提高木材的防腐、防火性能和施工质量和安全,可以减少对环境的影响和资源浪费,更加符合可持续发展的要求。
(2)更加安全和舒适。
通过增强结构整体性和稳定性以及提高施工质量和安全,可以减少安全隐患和风险,提高居住者的安全感和舒适度。
(3)更加经济和高效。
通过优化结构设计、采用新型材料和施工方法,可以降低施工成本和提高施工效率,从而实现经济和高效的建设目标。