7.1.12
当采用两根圆钢共同受拉时,钢材的强度设计值宜乘以0.85的调整系数。对圆钢拉杆验算螺纹部分的净截面受拉,其强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017采用。
条文说明
7.1.12 两根圆钢共同受拉是钢木桁架常见的构造。考虑到其受力不均的影响,本标准根据有关单位的实测数据和长期的设计经验,作出了钢材的强度设计值应乘以0.85调整系数的补充规定。
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当采用两根圆钢共同受拉时,钢材的强度设计值宜乘以0.85的调整系数。对圆钢拉杆验算螺纹部分的净截面受拉,其强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017采用。
7.1.12 两根圆钢共同受拉是钢木桁架常见的构造。考虑到其受力不均的影响,本标准根据有关单位的实测数据和长期的设计经验,作出了钢材的强度设计值应乘以0.85调整系数的补充规定。
当剪力墙或木屋盖与砌体结构、钢筋混凝土结构或钢结构等下部结构连接时,应将作用在连接点的水平力和上拔力乘以1.2倍的放大系数。
7.1.13 对于方木原木结构与砌体结构、钢筋混凝土结构或钢结构组成的混合结构,在两种不同材料的结构连接处,连接点的设计是十分关键的,需要提高连接点处的作用力,保证连接的可靠性。
当木梁的两端由墙或梁支承时,应按两端简支的受弯构件计算,柱应按两端铰接计算。
7.2.1 方木原木结构中的柱一般按两端铰连接的受压构件设计,梁一般按单跨简支受弯构件设计。对于木框架剪力墙结构,虽然梁柱的连接基本采用特殊的金属连接件,但是,柱还是按两端铰连接的受压构件设计,梁还是按单跨简支梁设计。
矩形木柱截面尺寸不宜小于100mm×100mm,且不应小于柱支承的构件截面宽度。
7.2.2 在木框架剪力墙结构中,为了避免柱发生屈曲.其截面尺寸应不小于1OOmm×1OOmm 。木框架剪力墙结构中常用的截面尺寸为105mm×105mm、120mm×120mm、150mm×150mm等。
柱底与基础或与固定在基础上的地梁应有可靠锚固。木柱与混凝土基础接触面应采取防腐防潮措施。位于底层的木柱底面应高于室外地平面300mm。柱与基础的锚固可采用U形扁钢、角钢和柱靴。
7.2.3 柱底与基础,或与固定在基础上的地梁的锚固形式多种多样。图15所示是木框架剪力墙结构中,柱与基础、地梁锚固所采用的连接方式之一。
梁在支座上的最小支承长度不应小于90mm,梁与支座应紧密接触。
木梁在支座处应设置防止其侧倾的侧向支承和防止其侧向位移的可靠锚固。当梁采用方木制作时,其截面高宽比不宜大于4。对于高宽比大于4的木梁应根据稳定承载力的验算结果,采取必要的保证侧向稳定的措施。
木梁与木柱或钢柱在支座处,可采用U形连接件或连接钢板连接。木梁与砌体或混凝土连接时,木梁不应与砌体或混凝土构件直接接触,并应设置防潮层。
7.2.6 木柱与木梁的连接形式多种多样,没有统一的形式,在保证连接安全可靠的基础上,可以进行各种设计。对于木框架剪力墙结构中木柱与木梁的连接,除采用短榫和山型卡外,也采用如图16所示的连接件进行连接。图17所示是木框架剪力墙结构中木梁与木梁之间的连接方式。
7.3 墙体
方木原木结构的墙体应按下列构造类型选用:
1 墙体应采用轻质材料墙板作为填充墙,并应直接与木框架进行连接;
2 木骨架组合墙体应采用墙面板、规格材作为墙体材料,并应直接与木框架进行连接;
3 木框架剪力墙应采用墙面板、间柱和方木构件作为墙体材料,并与木框架的梁柱进行连接,木框架剪力墙应分为隐柱墙和明柱墙两种(图7.3.1);
1-与框架柱截面高度相同的间柱;2-截面高度小于框架柱的间柱;3-墙面板
4 井干式木结构墙体应采用截面经过适当加工后的方木、原木和胶合原木作为墙体基本构件,水平向上层层咬合叠加组成。
7.3.1 木框架剪力墙结构中的墙因构造不同可分为隐柱墙和明柱墙。隐柱墙即在柱、梁等结构构件外侧固定胶合板等面板而构成的剪力墙,该类墙的柱、梁等结构构件隐蔽在墙内而不外露于墙面板外,施工简单,墙的性能稳定。明柱墙则是在柱、梁等结构构件内侧用钉固定横撑材后将胶合板等面板再固定在横撑材所构成的墙,该类墙的柱、梁等结构构件外露于墙面板外,施工虽然相对隐柱墙而言稍微麻烦,由于柱、梁等木材构件外露于室内
而令人感受到木结构住宅中木材的存在,同时由于木材对室内湿气的调节功能等更能发挥,让居住者更能感受到木结构住宅的舒适性和健康性。
轻质材料墙体按构造要求设计,可不进行结构计算。
木骨架组合墙体应分为承重墙体或非承重墙体。墙体的墙骨柱宽度不应小于40mm,最大间距应为610mm。当承重墙的墙面板采用木基结构板时,其厚度不应小于11mm;当非承重墙的墙面板采用木基结构板时,其厚度不应小于9mm;墙体构造应符合现行国家标准《木骨架组合墙体技术规范》GB/T 50361中规定的相关构造要求。
当木骨架组合墙体作为承重墙体时,墙骨柱应按两端铰接的轴心受压构件计算,构件在平面外的计算长度应为墙骨柱长度。当墙骨柱两侧布置墙面板时,平面内应进行强度验算;外墙墙骨柱应考虑风荷载影响,按两端铰接的压弯构件计算。
木框架剪力墙结构的墙体作为剪力墙时,剪力墙受剪承载力设计值Vd应按下式进行计算:
7.3.5 木框架剪力墙结构的剪力墙的受剪承载力设计值应按公式(7.3.5)计算。在参照日本相关规范时,木框架剪力墙结构的剪力墙设计与本标准规定的轻型木结构剪力墙设计有所不同。经过编制组研究,将两种墙体的抗剪设计验算进行了协调统一,并按轻型木结构剪力墙的形式进行了换算。本标准附录N规定了剪力墙的抗剪强度设计值。
木框架剪力墙结构的剪力墙应符合下列规定:
1 墙体两端连接部应设置截面不小于105mm×105mm的端柱;
2 当墙体采用的木基结构板厚度不小于24mm、墙体长度不小于1000mm时,应在墙体中间设置柱子或间柱;
3 当采用的木基结构板厚度小于24mm、墙体长度不小于600mm时,应在墙体中间设置间柱;
4 墙体面板宜采用竖向铺设,当采用横向铺设时,面板拼接缝部位应设置横撑;墙体面板应采用钉子将面板与横撑、间柱或柱子连接;
5 间柱截面尺寸应大于30mm×60mm,墙体端部用于连接的间柱截面尺寸应大于45mm×60mm。
7.3.6 本条对木框架剪力墙结构的剪力墙构造要求给出了规定。剪力墙两端的端柱截面要求不小于105mm×105mm,是为了防止柱子的弯曲变形和确保钉连接部位的连接性能。当墙面板采用横向铺设时,为了传递剪力需要在墙面板相连接部位设置横撑,并用钉将横撑的两端固定在端柱或间柱之上。
当木框架剪力墙结构采用明柱剪力墙时,剪力墙的间柱和端部连接柱截面尺寸应大于30mm×60mm。端部连接柱应采用直径大于3.40mm、长度大于75mm和间距应小于200mm的钉子与柱和梁连接。当面板厚度不小于24mm时,固定端部连接柱的钉子直径应大于3.8mm,长度应大于90mm,间距应小于100mm。
7.3.7 隐柱墙的横撑材的截面尺寸也应大于30mm×60mm。在墙体安装时,固定横撑材的钉子尺寸应根据墙面板的厚度不同而不同,在施工中应加以注意。
钉连接的单面覆板剪力墙顶部的水平位移应按下式计算:
井干式木结构墙体构件的截面形式可按表7.3.9的规定选用,并且,矩形构件的截面宽度尺寸不宜小于70mm,高度尺寸不宜小于95mm;圆形构件的截面直径不宜小于130mm。
7.3.9 井干式木结构建筑越来越受用户欢迎,目前在我国已形成由北向南发展的趋势。井干式木结构的墙体构件一般采用方木和原木制作,由于方木原木干燥比较困难,使用过程中墙体容易变形,因此,许多井干式木结构建筑的墙体构件也采用胶合木材制作。
井干式木结构的墙体除山墙外,每层的高度不宜大于3.6m。墙体水平构件上下层之间应采用木销或其他连接方式进行连接,边部连接点距离墙体端部不应大于700mm,同一层的连接点间距不应大于2.0m,且上下相邻两层的连接点应错位布置。
当采用木销进行水平构件的上下连接时,应采用截面尺寸不小于25mm×25mm的方形木销。连接点处应在构件上预留圆孔,圆孔直径应小于木销截面对角线尺寸3mm~5mm。
井干式木结构在墙体转角和交叉处,相交的水平构件应采用凹凸榫相互搭接,凹凸榫搭接位置距构件端部的尺寸不应小于木墙体的厚度,并不应小于150mm。外墙上凹凸榫搭接处的端部,应采用墙体通高并可调节松紧的锚固螺栓进行加固(图7.3.12)。在抗震设防烈度等于6度的地区,锚固螺栓的直径不应小于12mm;在抗震设防烈度大于6度的地区,锚固螺栓的直径不应小于20mm。
井干式木结构每一块墙体宜在墙体长度方向上设置通高的并可调节松紧的拉结螺栓,拉结螺栓与墙体转角的距离不应大于800mm,拉结螺栓之间的间距不应大于2.0m,直径不应小于12mm。
井干式木结构的山墙或长度大于6.0m的墙体,宜在中间位置设置方木加强件(图7.3.14)或采取其他加强措施进行加强。方木加强件应在墙体的两边对称布置,其截面尺寸不应小于120mm×120mm。加强件之间应采用螺栓连接,并应采用允许上下变形的螺栓孔。
井干式木结构应在长度大于800mm的悬臂墙末端和大开口洞的周边墙端设置墙体加强措施。
井干式木结构墙体构件与构件之间应采取防水和保温隔热措施。构件与混凝土基础接触面之间应设置防潮层,并应在防潮层上设置经防腐防虫处理的垫木。与混凝土基础直接接触的其他木构件应采用经防腐防虫处理的木材。
井干式木结构墙体垫木的设置应符合下列规定:
1 垫木的宽度不应小于墙体厚度。
2 垫木应采用直径不小于12mm、间距不大于2.0m的锚栓与基础锚固。在抗震设防和需要考虑抗风能力的地区,锚栓的直径和间距应满足承受水平作用的要求。
3 锚栓埋人基础深度不应小于300mm,每根垫木两端应各有一根锚栓,端距应为100mm~300mm。
井干式木结构墙体在门窗洞口切断处,宜采用防止墙体沉降造成门窗变形或损坏的有效措施。对于墙体在无门窗的洞口切断处,在墙体端部应采用防止墙体变形的加固措施。
井干式木结构中承重的立柱应设置能调节高度的设施。屋顶构件与墙体结构之间应有可靠的连接,并且连接处应具有调节滑动的功能。
在抗震设防烈度为8度、9度或强风暴地区,井干式木结构墙体通高的拉结螺栓和锚固螺栓应与混凝土基础牢固锚接。
木屋面木基层宜由挂瓦条、屋面板、椽条、檩条等构件组成。设计时应根据所用屋面防水材料、房屋使用要求和当地气象条件,选用不同的木基层的组成形式。
屋面木基层中的受弯构件的验算应符合下列规定:
1 强度应按恒荷载和活荷载,或恒荷载和雪荷载组合,以及恒荷载和施工集中荷载组合进行验算;
2 挠度应按恒荷载和活荷载,或恒荷载和雪荷载组合进行验算;
3 在恒荷载和施工集中荷载作用下,进行施工或维修阶段承载能力验算时,构件材料强度设计值应乘以本标准表4.3.9-1中规定的调整系数。
7.4.2 设计屋面板或挂瓦条时,是否需要计算,可根据屋面具体情况和当地长期使用的实践经验决定。
对设有锻锤或其他较大振动设备的木结构房屋,屋面宜设置由木基结构板材构成的屋面结构层。
7.4.3 有锻锤或其他较大振动设备的房屋需设置屋面板的规定,主要是针对过去某些工程,由于厂房振动较大,造成屋面瓦材滑移或掉落的事故而采取的措施。
木框架剪力墙结构的楼盖、屋盖受剪承载力设计值应按下式进行计算:
7.4.4 在木框架剪力墙结构的楼盖、屋盖的设计时,可按本标准第9章有关轻型木结构的楼盖、屋盖设计的规定进行。木框架剪力墙结构的混合结构设计也可参照本标准第9.5节的相关规定执行。
在木框架剪力墙结构中,当屋盖位于空旷的房间上时,应在屋盖的椽条之间或斜撑梁之间设置加固挡块。加固挡块应设置在檩条处,并应采用结构胶合板及圆钉将加固挡块与檩条连接(图7.4.5)。
7.4.5 为了提高位于客厅、会议厅等空旷房间处屋盖的受剪承载力,在屋盖椽条或斜撑梁之间设置加固挡块,能有效地传递水平剪力并防止椽条或斜撑梁的位移。如本标准图7.4.5所示,宜在椽条或斜撑梁与檩条(或小屋架梁)的连接部分附近设置加固挡块。采用结构胶合板制作的连接板将加固挡块固定在檩条(或小屋架梁)上,能保证屋盖整体抗剪强度的提高。若无法使用加固挡块时,可在椽条或斜撑梁的端部处设置具有同样作用的封檐板。例如,在本标准附录P第P.0.2条中,采用了加固挡块的2型和5型结构形式的屋盖,其抗剪强度较高。
木框架剪力墙结构采用的剪力墙直接与屋盖构件连接时,应采取保证屋盖构件与剪力墙之间牢固连接的有效措施。
与椽条或檩条垂直的挂瓦条、屋面板的长度至少应跨越三根椽条或檩条,挂瓦条、椽条和屋面板等构件接长时,接头应设置在下层支承构件上,且接头应错开布置。
方木檩条宜正放,其截面高宽比不宜大于2.5。当方木檩条斜放时,其截面高宽比不宜大于2,并应按双向受弯构件进行计算。若有可靠措施以消除或减少檩条沿屋面方向的弯矩和挠度时,可根据采取措施后的情况进行计算。
7.4.8~7.4.10 对这些规定需作如下几点说明:
1 木檩条截面高宽比的规定,是根据调查实测结果提出的。其目的是为了从构造上防止檩条沿屋面方向的变形过大,以保证其正常工作。这对楞摊瓦的屋面尤为重要,应在设计中予以重视。
2 正放檩条可节约木材,其构造也比较简单,故推荐采用。
3 钢木檩条受拉钢筋下折处的节点容易摆动,应采取措施保证其侧向稳定。有些工程用一根钢筋(或木条)将同开间的钢木檩条下折处连牢,以增加侧向稳定,使用效果较好,也不费事,故在条文中提出这一要求。
当采用钢木檩条时,应采取措施保证受拉钢筋下弦折点处的侧向稳定。
7.4.8~7.4.10 对这些规定需作如下几点说明:
1 木檩条截面高宽比的规定,是根据调查实测结果提出的。其目的是为了从构造上防止檩条沿屋面方向的变形过大,以保证其正常工作。这对楞摊瓦的屋面尤为重要,应在设计中予以重视。
2 正放檩条可节约木材,其构造也比较简单,故推荐采用。
3 钢木檩条受拉钢筋下折处的节点容易摆动,应采取措施保证其侧向稳定。有些工程用一根钢筋(或木条)将同开间的钢木檩条下折处连牢,以增加侧向稳定,使用效果较好,也不费事,故在条文中提出这一要求。
双坡屋面的椽条在屋脊处应相互连接牢固。
7.4.8~7.4.10 对这些规定需作如下几点说明:
1 木檩条截面高宽比的规定,是根据调查实测结果提出的。其目的是为了从构造上防止檩条沿屋面方向的变形过大,以保证其正常工作。这对楞摊瓦的屋面尤为重要,应在设计中予以重视。
2 正放檩条可节约木材,其构造也比较简单,故推荐采用。
3 钢木檩条受拉钢筋下折处的节点容易摆动,应采取措施保证其侧向稳定。有些工程用一根钢筋(或木条)将同开间的钢木檩条下折处连牢,以增加侧向稳定,使用效果较好,也不费事,故在条文中提出这一要求。
抗震设防烈度为8度和9度地区屋面木基层抗震设计,应符合下列规定:
1 采用斜放檩条应设置木基结构板或密铺屋面板,檐口瓦应固定在挂瓦条上;
2 檩条应与屋架连接牢固,双脊檩应相互拉结,上弦节点处的檩条应与屋架上弦用螺栓连接;
3 支承在砌体山墙上的檩条,其搁置长度不应小于120mm,节点处檩条应与山墙卧梁用螺栓锚固。
7.4.11 对8度和9度抗震设防地区的屋面木基层设计,提出了必要的加强措施,以利于抗震。
井干式木结构屋面构件应采用螺栓、钉或连接件与木墙体构件固定。
下列部位的檩条应与桁架上弦锚固,当有山墙时尚应与山墙卧梁锚固:
1 支撑的节点处,包括参加工作的檩条见本标准图7.7.2;
2 为保证桁架上弦侧向稳定所需的支承点;
3 屋架的脊节点处。
7.4.13 檩条与屋架上弦的连接各地做法不同,多数地区采用钉连接。有的地区当屋架跨度较大时,则将节点檩条用螺栓锚固。
檩条的锚固可根据房屋跨度、支撑方式及使用条件选用螺栓、卡板(图7.4.14)、暗销或其他可靠方法。上弦横向支撑的斜杆应采用螺栓与桁架上弦锚固。
7.4.14 檩条锚固方法,除应考虑是否需要承受风吸力外,还应考虑屋盖所采用的支撑形式。当采用垂直支撑时,由于每榀屋架均与支撑有连系,檩条的锚固一般采用钉连接即能满足要求。当有振动影响或在较大跨度房屋中采用上弦横向支撑时,支撑节点处的檩条应用螺栓、暗销或卡板等锚固,以加强屋面的整体性。
采用方木原木制作木桁架时,选型可根据具体条件确定,并宜采用静定的结构体系。当桁架跨度较大或使用湿材时,应采用钢木桁架;对跨度较大的三角形原木桁架,宜采用不等节间的桁架形式。
7.5.1 桁架的选型主要取决于屋面材料、木材的材质与规格。本标准作了如下考虑:
1 钢木桁架具有构造合理,能避免斜纹、木节、裂缝等缺陷的不利影响,解决下弦选材困难和易于保证工程质量等优点,故推荐在桁架跨度较大或采用湿材或采用新利用树种时应用。
2 三角形原木桁架采用不等节间的结构形式比较经济。根据设计经验,当跨度在15m~18m之间,开间在3m~4m的相同条件下,可比等节间桁架节约木材10%~18%。故推荐在跨度较大的原木桁架中应用。
当木桁架采用木檩条时,桁架间距不宜大于4m;当采用钢木檩条或胶合木檩条时,桁架间距不宜大于6m。
桁架中央高度与跨度之比不应小于表7.5.3规定的最小高跨比。
7.5.3 桁架的高跨比过小,将使桁架的变形过大,过去在工程中曾发生过高跨比过小引起的质量事故。因此,根据国内外长期使用经验,对各类型木桁架的最小高跨比作出具体规定。经过系统的验算表明,如将高跨比放宽一档,将使桁架的相对挠度增加13.2%-27.7%,桁架上弦应力增大12.8% ~32.2%。这不仅使得桁架的刚度大为削弱,而且使得木材的用量增加7.7%~12.5%。
桁架制作应按其跨度的1/200起拱。
7.5.4 为了保证屋架不产生影响人安全感的挠度,不论木屋架和钢木屋架,在制作时均应加以起拱。对于起拱的数值,是根据长期使用经验确定的,并应在起拱的同时调整上下弦,以保证屋架的高跨比不变。