木結(jié)構(gòu)木材知識
木結(jié)構(gòu)木材有:花旗松、樟子松、紅雪松、冷杉、鐵杉、云杉等;為什么會選擇它們呢,**它們的共性為強(qiáng)度高、表面硬度大、防腐性能好、紋理美觀、握釘力強(qiáng)、木材重量輕是木結(jié)構(gòu)房屋的上選材料;這些木材一般在國內(nèi)常用的有樟子松、紅雪松、花旗松;
這些木材的生長期周都比較快,在加拿大經(jīng)過科學(xué)種植,其每年砍伐數(shù)量還沒有生長周期快,可以說只要長期種植是用之不竭的,屬于綠色再生自然資源;
在中國通過政府做出的一系列政策:退耕還林、植樹造林等措施,其森林覆蓋面積從1950年的10%增長到2011年的25%;但是,中國的著一些列措施所培育的樹種不適合木結(jié)構(gòu)建筑使用;
木結(jié)構(gòu)用材的生產(chǎn)過程:
將砍伐后的原木制方;.2、所制方材表面/側(cè)面光滑沒有毛刺;3、把木方進(jìn)行烘干處理,木結(jié)構(gòu)木材的含水率**高不超過19%;4、防腐處理,將木方放入防腐真空灌進(jìn)行深度防腐處理;5、將防腐處理的木材進(jìn)行木結(jié)構(gòu)規(guī)格材加工;6、把加工好的規(guī)格材運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)進(jìn)行安裝;7、木結(jié)構(gòu)建造成型;
時,表面會形成炭化層,其低導(dǎo)熱性能可有效阻止外部火焰向內(nèi)蔓延,從而保證整個結(jié)構(gòu)在短時間內(nèi)不受破壞(鋼結(jié)構(gòu)遇火災(zāi)時鋼梁會迅速升溫軟化掉落,導(dǎo)致危險后果)。
•抗震性**佳:木結(jié)構(gòu)有很高的強(qiáng)度——重量比較輕,木結(jié)構(gòu)韌性大,對于瞬間沖擊荷載和周期性疲勞破壞有很強(qiáng)的抵抗能力,在所有結(jié)構(gòu)中具有**佳的抗震性,這一點(diǎn)在許多大震區(qū)已得到充分證明。1995年日本神戶大地震,木結(jié)構(gòu)因其自身的優(yōu)點(diǎn),造成的危害甚微,這也是木結(jié)構(gòu)在日本能得以迅猛發(fā)展的原因之一。
•防蟲防蛀:現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)房屋通過清理現(xiàn)場、使用屏障系統(tǒng)、在與土壤接觸部使用化學(xué)加壓防腐處理材等措施來避免建筑免受白蟻的侵害。實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)加壓防腐處理的建筑材料是可以較長時間地抵御白蟻的侵蝕。
•綠色環(huán)保、居住舒適:木材是**可再生的建筑材料,木結(jié)構(gòu)房屋在建造過程中不污染環(huán)境,木結(jié)構(gòu)房屋的自然親和力有益于居住者的健康,這是其他結(jié)構(gòu)房屋無法比擬的,也是中國及世界各國大力提倡的。由于木材為絕熱體,在同樣厚度的條件下,木材的隔熱值比標(biāo)準(zhǔn)的混凝土高16倍,比鋼材高400倍,比鋁材高1600倍。如果采取通常的隔熱方法,木結(jié)構(gòu)房的隔熱效果比空心磚墻房要高3倍。所以,木結(jié)構(gòu)房的取暖費(fèi)用較低,冬暖夏涼,空調(diào)幾乎成了擺設(shè)
木屋架按下弦所用材料分為木屋架和鋼木屋架。木屋架的形式主要有三角形、梯形和多邊形(見桁架)。屋架形式的選擇除考慮用料是否節(jié)省外,尚應(yīng)依據(jù)屋面的流水坡度。粘土平瓦、水泥平瓦或小青瓦要求較大的坡度,需選用三角形屋架;石棉水泥瓦要求的坡度較緩可選用梯形層架;卷材或鐵皮屋面宜選用梯形或多邊形屋架。為使木屋架在荷載長期作用下不產(chǎn)生明顯的撓度,應(yīng)在制作時預(yù)起拱度。
木屋架
用原木或方木制作的豪式桁架多用齒連接。由于齒連接只能傳遞壓力,因此三角形屋架的斜腹桿從支座到跨中應(yīng)向下傾斜;梯形屋架的斜腹桿一般應(yīng)向上傾斜,但在中部節(jié)間尚應(yīng)設(shè)置反向斜桿,因?yàn)樵诓煌暮奢d組合下,反向斜桿可能受壓。受拉豎桿用圓鋼,以便拼裝時擰緊螺帽,消除節(jié)點(diǎn)處手工操作的偏差,并用以預(yù)起拱度。當(dāng)屋架的內(nèi)力較大,支座節(jié)點(diǎn)采用齒連接不足以傳遞內(nèi)力時,應(yīng)加強(qiáng)支座節(jié)點(diǎn)。近年來,采用齒板連接的木屋架(圖1),效果較好。
木屋架常用的跨度(l)為9~15米,按
3米間距布置屋架,節(jié)間長度取2~3米。
為了保證各種屋架的剛度,應(yīng)根據(jù)所用材料、制造條件以及連接方式,確定適當(dāng)?shù)母呖绫?h/l)。對于采用半干材手工制作的齒連接原木或方木屋架,三角形屋架的高跨比h/l≥1/5,梯形和多邊形屋架的高跨比h/l≥1/6時,可不必驗(yàn)算撓度。
鋼木屋架
常用的形式也是豪式桁架,僅將下弦換為鋼材;也有采用芬克式桁架和沃倫式桁架。按3米布置的屋架,下弦采用圓鋼比用型鋼能較充分地利用鋼材的強(qiáng)度。節(jié)間較大時,可加設(shè)吊桿,將圓鋼下弦的長細(xì)比控制在1000以內(nèi),防止過度下垂。型鋼下弦的剛度較大,有利于防震。
鋼木屋架下弦節(jié)點(diǎn)常因構(gòu)造需要而增加鋼板,所以下弦節(jié)點(diǎn)越多,則不受力或受力很小的鋼板增加越多;為了節(jié)約鋼材,應(yīng)盡量擴(kuò)大節(jié)間長度,減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目。若將上弦在節(jié)點(diǎn)處偏心抵承(圖2中的c)構(gòu)成反彎矩,以抵消部分正彎矩,可在常用的木材規(guī)格不增大截面的條件下,提高木構(gòu)件的承載力,達(dá)到擴(kuò)大節(jié)間,減少節(jié)點(diǎn),既節(jié)省鋼材、木材,又簡化了制造。
鋼木屋架常用的跨度為12~24米,節(jié)間長度可達(dá)4米。由于剛度比木屋架大,高跨比可適當(dāng)減小。三角形屋架h/l≥1/6、梯形及多邊形屋架h/l≥1/7時,可不必驗(yàn)算撓度。
椽架
是按椽條間距密置的屋架,常用芬克式桁架。節(jié)點(diǎn)用齒板或用結(jié)構(gòu)膠合板釘壓膠結(jié)。常用的跨度為6~9米。由于節(jié)點(diǎn)具有較大的剛性,高跨比h/l≥1/7時,可不必驗(yàn)算撓度。椽架的間距通常為60厘米,在其上面直接鋪屋面板,使屋面系統(tǒng)簡化,比一般木屋蓋能節(jié)約木材30%左右。可用于民用房屋以及小型工業(yè)車間。
木屋蓋的支撐系統(tǒng)
為了防止屋架側(cè)傾,保證屋架受壓弦桿平面外穩(wěn)定,承擔(dān)和傳遞房屋縱向水平力(風(fēng)力、懸掛吊車制動力及地震力),應(yīng)將屋架上弦節(jié)點(diǎn)處或其附近的檁條與屋架及山墻可靠地錨固,以構(gòu)成空間穩(wěn)定體系。對于梯形屋架尚需設(shè)置端部的垂直支撐,將屋面木骨架與山墻及屋架連成完整的空間穩(wěn)定體系。當(dāng)這個空間體系的縱向剛度不足時,應(yīng)在上弦平面設(shè)置橫向支撐。若屋架下弦懸掛吊車,應(yīng)在懸吊點(diǎn)的縱向平面內(nèi)設(shè)置中間垂直支撐,在未設(shè)中間垂直支撐的開間,應(yīng)設(shè)置縱向水平系桿使屋架連成一體,將吊車制動力傳遞到屋面。當(dāng)有天窗時,應(yīng)沿天窗側(cè)柱設(shè)置垂直支撐,將天窗范圍內(nèi)的縱向力傳遞到屋面。