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摘 要:本文从木结构材料建筑的优势性能出发,探讨了木结构剪力墙不同加载方案的抗侧性能影响、分析了钉节点荷载对木结构建筑的变形影响关系,并在理论分析的基础上拓展了木结构剪力墙变形公式的内涵,对我国建筑行业木结构的设计规范完善建立有积极有效的推动作用。
关键字:不规则木结构;剪力墙;抗侧性能
1、前言
轻型木结构的建筑材料因其具有较好的抗震性、节能环保性、造价低成本性等特点而被广泛的用于国外多层及低层建筑的设计中,并逐渐发展成为一种新型安全、环保、健康建筑的代名词。随着我国建筑行业的创新发展,建筑设计、管理人员逐渐认识到了轻型木结构房的诸多优势,并开始了对其设计规范的统一制定与完善,取得了一定的成绩。目前,我国少数沿海南方城市均作出了率先实践,在北京、苏州、上海等地建筑了数以万计的轻型木结构建筑,为我国木结构建筑的推广起到了一定的影响作用。木结构建筑设计的首要问题就是如何能限制地震、飓风对建筑的破坏性影响作用,因此估算建筑的刚性及侧向变形成为目前木结构设计的重中之重。轻型木结构建筑的剪力墙是用来抵抗风害、地震侵袭中侧向变力的最主要构造,虽然在国际上对规则性木结构剪力墙的设计规范较为明确、变形计算方法较为科学,但对于建筑设计实践中的不规则性木结构剪力墙抗侧性能的研究却并不深入,没有形成与之特性相适应的固定算法,因此本文意图通过对不规则木结构剪力墙中的变形关系研究找出其中的规律,并加快促进侧向变形公式的统一建立。
2、加载方案对剪力墙抗侧性能影响
木结构剪力墙的抗侧性能试验中采用的加载方案主要包括静力加载及循环往复加载两类。有些试验人员认为,静力加载与动力加载对剪力墙最大承载力的预测是相同的,然而事实证明,静力加载对剪力墙动态性能的预测并不十分理想,且在极限荷载的作用下两者对剪力墙加载破坏方式产生的效果也不尽相同。当静力加载时,剪力墙呈现出覆面板与骨架脱离、钉子与底梁板产生劈裂从而被拔出等特征,而动力加载时剪力墙墙体则呈现出因最终的疲劳度极限而造成断裂、覆面板钉子被拔出等特征。经过进一步深入细致的大量研究,人们还发现,加载方案的序列不同对剪力墙产生的影响就会有所差异。例如循环往复的加载方案会使钉因疲劳而断裂,从而导致剪力墙的变形力与极限承载力均不同程度的下降。在加载方案对剪力墙抗侧性能的研究发展中,可谓众说纷纭、百家争鸣,显而易见,不同的加载方案产生的抗侧性能影响必定不同,大量实践证明静力加载方案并不能明确的反应在地震作用下剪力墙的抗侧性能变化,其刚度、柔韧性、延展性、耗能等指标尤为不明确,那么如何能在众多的加载方案中找出统一的标准,得出最真实的剪力墙抗震反应,则成为当今我们研究的主要问题。
3、钉节点侧移性能研究
钉节点担负着木结构建筑中重要的连接作用,在众多的连接方式中,轻型木结构建筑最常用的连接方式为普通钉连接。对钉节点连接承载性能的影响因素很多,如木材的密度、强度、钉子的材料性能、尺寸结构、钉子的连接边、端钜,钉子的连接角度、墙板的荷载方向、墙骨的夹角等。而其中以钉子的连接性能最能体现出其抗侧移性能是否良好,而钉节点的侧移性则会对轻型木结构建筑的剪力墙整体抗侧性产生显著的影响。众所周知,木结构材料的力学性能以离散性大为主要特点,同时综合考虑试验过程中可能出现的误差,因此,为了使钉节点的侧移性最真实反应,我们需要采集大量的样本数据,并依存可靠理论及概率计算方法作为辅助支持,从而降低木材变异性对数据的不准确影响。钉节点侧移、变形对剪力墙造成的变形影响是木结构建筑总墙体侧向变形影响的最核心部分,因此为了明确这一作用,我们首先应对钉节点的侧移性能进行科学的分析,汲取国外建筑行业的成功经验,并总结出适应我国建筑体制及特色的钉节点侧移公式,才能有效的提高木结构建筑的抗震性能、抗侧移性能,从而使统一的木结构设计规范早日建立。
4、不规则木结构剪力墙侧向变形研究
4.1无抗倾覆锚固件剪力墙
在轻型木结构建筑设计中,为了避免水平荷载对剪力墙发生的倾覆或滑移作用,不规则的剪力墙通常用抗倾覆锚固件与锚栓进行基础层、下层与端墙骨柱连接。然而,有些工程为了控制投入成本则选用钉连接代替抗倾覆固件,从而导致了由钉传递的水平剪力能力部分无效、剪力墙抗侧变形能力下降的现象。
4.2双面钉接覆面板剪力墙
传统的轻型木结构房屋設计一般只考虑单侧钉连接覆面板的剪力墙,而忽略了在实际房屋建设中,为了提高木结构建筑的防火性能,往往会在剪力墙的另一侧钉接具有防火性能的石膏板情况。而依据石膏板的固有特性,其在静力加载的情况下会在一定程度上提高剪力墙的抗侧性能,而在动力往复循环的加载作用下,如地震来袭时,石膏板的钉连接部位则极易形成由钉穿透的破坏作用。由此可见,明确双面钉接的静力荷载作用下的覆面板剪力墙位移特性是十分必要的。
5 、结语
综上所述,不难看出,对不规则木结构剪力墙抗侧性能的研究是一项复杂而又艰巨的任务,我们只有依据国内外规则剪力墙抗侧性能的成功经验展开对不规则木结构建力墙荷载性能的探讨、侧向变形的研究,才能总结出统一适用的抗侧强度变形关系,从而为提高我国轻型木结构建筑的稳定性、抗变性作出重要的贡献。
参考文献:
[1]陈松来.轻型木结构房屋剪力墙和楼屋盖设计[J].低温建筑技术,2008 (1).
[2]张盛东,王焕定,樊承谋.轻型木结构房屋侧向变形机理的现场试验研究[J].同济大学学报,2008 (4).
关键字:不规则木结构;剪力墙;抗侧性能
1、前言
轻型木结构的建筑材料因其具有较好的抗震性、节能环保性、造价低成本性等特点而被广泛的用于国外多层及低层建筑的设计中,并逐渐发展成为一种新型安全、环保、健康建筑的代名词。随着我国建筑行业的创新发展,建筑设计、管理人员逐渐认识到了轻型木结构房的诸多优势,并开始了对其设计规范的统一制定与完善,取得了一定的成绩。目前,我国少数沿海南方城市均作出了率先实践,在北京、苏州、上海等地建筑了数以万计的轻型木结构建筑,为我国木结构建筑的推广起到了一定的影响作用。木结构建筑设计的首要问题就是如何能限制地震、飓风对建筑的破坏性影响作用,因此估算建筑的刚性及侧向变形成为目前木结构设计的重中之重。轻型木结构建筑的剪力墙是用来抵抗风害、地震侵袭中侧向变力的最主要构造,虽然在国际上对规则性木结构剪力墙的设计规范较为明确、变形计算方法较为科学,但对于建筑设计实践中的不规则性木结构剪力墙抗侧性能的研究却并不深入,没有形成与之特性相适应的固定算法,因此本文意图通过对不规则木结构剪力墙中的变形关系研究找出其中的规律,并加快促进侧向变形公式的统一建立。
2、加载方案对剪力墙抗侧性能影响
木结构剪力墙的抗侧性能试验中采用的加载方案主要包括静力加载及循环往复加载两类。有些试验人员认为,静力加载与动力加载对剪力墙最大承载力的预测是相同的,然而事实证明,静力加载对剪力墙动态性能的预测并不十分理想,且在极限荷载的作用下两者对剪力墙加载破坏方式产生的效果也不尽相同。当静力加载时,剪力墙呈现出覆面板与骨架脱离、钉子与底梁板产生劈裂从而被拔出等特征,而动力加载时剪力墙墙体则呈现出因最终的疲劳度极限而造成断裂、覆面板钉子被拔出等特征。经过进一步深入细致的大量研究,人们还发现,加载方案的序列不同对剪力墙产生的影响就会有所差异。例如循环往复的加载方案会使钉因疲劳而断裂,从而导致剪力墙的变形力与极限承载力均不同程度的下降。在加载方案对剪力墙抗侧性能的研究发展中,可谓众说纷纭、百家争鸣,显而易见,不同的加载方案产生的抗侧性能影响必定不同,大量实践证明静力加载方案并不能明确的反应在地震作用下剪力墙的抗侧性能变化,其刚度、柔韧性、延展性、耗能等指标尤为不明确,那么如何能在众多的加载方案中找出统一的标准,得出最真实的剪力墙抗震反应,则成为当今我们研究的主要问题。
3、钉节点侧移性能研究
钉节点担负着木结构建筑中重要的连接作用,在众多的连接方式中,轻型木结构建筑最常用的连接方式为普通钉连接。对钉节点连接承载性能的影响因素很多,如木材的密度、强度、钉子的材料性能、尺寸结构、钉子的连接边、端钜,钉子的连接角度、墙板的荷载方向、墙骨的夹角等。而其中以钉子的连接性能最能体现出其抗侧移性能是否良好,而钉节点的侧移性则会对轻型木结构建筑的剪力墙整体抗侧性产生显著的影响。众所周知,木结构材料的力学性能以离散性大为主要特点,同时综合考虑试验过程中可能出现的误差,因此,为了使钉节点的侧移性最真实反应,我们需要采集大量的样本数据,并依存可靠理论及概率计算方法作为辅助支持,从而降低木材变异性对数据的不准确影响。钉节点侧移、变形对剪力墙造成的变形影响是木结构建筑总墙体侧向变形影响的最核心部分,因此为了明确这一作用,我们首先应对钉节点的侧移性能进行科学的分析,汲取国外建筑行业的成功经验,并总结出适应我国建筑体制及特色的钉节点侧移公式,才能有效的提高木结构建筑的抗震性能、抗侧移性能,从而使统一的木结构设计规范早日建立。
4、不规则木结构剪力墙侧向变形研究
4.1无抗倾覆锚固件剪力墙
在轻型木结构建筑设计中,为了避免水平荷载对剪力墙发生的倾覆或滑移作用,不规则的剪力墙通常用抗倾覆锚固件与锚栓进行基础层、下层与端墙骨柱连接。然而,有些工程为了控制投入成本则选用钉连接代替抗倾覆固件,从而导致了由钉传递的水平剪力能力部分无效、剪力墙抗侧变形能力下降的现象。
4.2双面钉接覆面板剪力墙
传统的轻型木结构房屋設计一般只考虑单侧钉连接覆面板的剪力墙,而忽略了在实际房屋建设中,为了提高木结构建筑的防火性能,往往会在剪力墙的另一侧钉接具有防火性能的石膏板情况。而依据石膏板的固有特性,其在静力加载的情况下会在一定程度上提高剪力墙的抗侧性能,而在动力往复循环的加载作用下,如地震来袭时,石膏板的钉连接部位则极易形成由钉穿透的破坏作用。由此可见,明确双面钉接的静力荷载作用下的覆面板剪力墙位移特性是十分必要的。
5 、结语
综上所述,不难看出,对不规则木结构剪力墙抗侧性能的研究是一项复杂而又艰巨的任务,我们只有依据国内外规则剪力墙抗侧性能的成功经验展开对不规则木结构建力墙荷载性能的探讨、侧向变形的研究,才能总结出统一适用的抗侧强度变形关系,从而为提高我国轻型木结构建筑的稳定性、抗变性作出重要的贡献。
参考文献:
[1]陈松来.轻型木结构房屋剪力墙和楼屋盖设计[J].低温建筑技术,2008 (1).
[2]张盛东,王焕定,樊承谋.轻型木结构房屋侧向变形机理的现场试验研究[J].同济大学学报,2008 (4).