《2019年二筑建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備精講班第33講第三章第五節(jié)木結(jié)構(gòu)（一）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年二筑建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)備精講班第33講第三章第五節(jié)木結(jié)構(gòu)（一）.pdf（7頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、1頁頁/共 7頁頁第五節(jié)木結(jié)構(gòu)第五節(jié)木結(jié)構(gòu)一、木結(jié)構(gòu)用木材（一）木結(jié)構(gòu)的特點和適用范圍由木材或主要由木材組成的承重結(jié)構(gòu)稱為木結(jié)構(gòu)。由于樹木分布普遍，易于取材，采伐加工方便，同時木材質(zhì)輕且強，所以很早就被廣泛地用來建造房屋和橋梁。木材是天然生成的建筑材料，它有以下一些缺點：各向異性、天然缺陷（木節(jié)、裂縫、斜紋等）、天然尺寸受限制、易腐、易蛀、易裂和翹曲。因此，木結(jié)構(gòu)要求采用合理的結(jié)構(gòu)形式和節(jié)點連接形式，施工時應(yīng)嚴格保證施工質(zhì)量，并在使用中經(jīng)常注意維護，以保證結(jié)構(gòu)具有足夠的可靠性和耐久性。由于木材生長速度緩慢，我國木材資源有限，因此目前在大、中城市的建設(shè)中已不準采用木結(jié)構(gòu)。但在木材產(chǎn)區(qū)的縣鎮(zhèn)，磚木

2、混合結(jié)構(gòu)的房屋還比較常見。近年來，膠合木結(jié)構(gòu)也正在積極研究推廣，速生樹種的應(yīng)用范圍也在不斷擴大，因此，木結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)還會得到利用和發(fā)展。承重木結(jié)構(gòu)應(yīng)在正常溫度和濕度環(huán)境中的房屋結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物中使用。凡處于下列生產(chǎn)、使用條件的房屋和構(gòu)筑物不應(yīng)采用木結(jié)構(gòu)：(1)極易引起火災(zāi)的；(2)受生產(chǎn)性高溫影響，木材表面溫度高于 50的；(3)經(jīng)常受潮且不易通風(fēng)的。（二）木結(jié)構(gòu)用材的種類及分類1木結(jié)構(gòu)用材的種類結(jié)構(gòu)用的木材分兩類：針葉材和闊葉材。主要承重構(gòu)件宜采用針葉材，如紅松、云杉、冷杉等；重要的木質(zhì)連接件應(yīng)采用細密、直紋、無節(jié)、無其他缺陷且耐腐的硬質(zhì)闊葉材，如榆樹材、槐樹材、樺樹材等。2木結(jié)構(gòu)用材的分類

3、木結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用木材根據(jù)使用前截面的不同，可分為原木、方木和板材三種。(1)原木原木又稱圓木，可分為整原木和半原木。原木根部直徑較粗，梢部直徑較細，其直徑變化一般取沿長度相差 1m 變化 9mm。原木梢部直徑為梢徑。原木直徑以梢徑來度量。(2)方材截面寬度與厚度之比小于 3 的稱為方材（方木），常用厚度為 60240mm。(3)板材2頁頁/共 7頁頁截面寬度與厚度之比大于 3 的為板材，常用厚度為 1580mm。（三）木材的力學(xué)性能1木材的受拉性能木材順紋抗拉強度最高，而橫紋抗拉強度很低，僅為順紋抗拉強度的1/101/40。木材在受拉破壞前變形很小，沒有顯著的塑性變形，因此屬于脆性破壞。2木材的

4、順紋受壓性能由木材順紋受壓時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（圖 3-91）可見，木材受壓時具有較好的塑性變形，它可以使應(yīng)力集中逐漸趨于緩和，所以局部削弱的影響比受拉時小得多。木節(jié)對受壓強度的影響也較小，斜紋和裂縫等缺陷和疵病也較受拉時的影響緩和，所以木材的受壓工作要比受拉工作可靠得多。3木材的受彎性能由木材橫向彎曲試驗得到試件中部（純彎曲段）截面的應(yīng)力分布（圖 3-92）。從圖中可以看出，截面的應(yīng)力只在加荷初期才呈直線分布。隨著荷載的增加，在截面的受壓區(qū)，壓應(yīng)力分布將逐漸成為曲線，而受拉區(qū)內(nèi)應(yīng)力的分布仍接近于直線，中和軸逐漸下移。當(dāng)受壓邊緣纖維應(yīng)力達到其強度極限值時將保持不變，此時的塑性區(qū)不斷向內(nèi)擴展，拉應(yīng)力

5、不斷增大，一直到邊緣拉應(yīng)力到達抗拉強度極限時，試件即告破壞。木材的抗彎強度極限是從測得的破壞彎矩 M 按求得的（W試件截面抵抗矩），是假定法向應(yīng)力呈直線分布導(dǎo)出的，并不代表試件破壞時截面的實際應(yīng)力，它實際上是一個虛設(shè)的極限應(yīng)力，按這個公式求得的極限抗彎強度只是一個折算的指標。圖 3-92 木材受彎的應(yīng)力階段4木材的承壓性能兩個構(gòu)件利用表面互相接觸傳遞壓力叫作承壓；作用在接觸面上的應(yīng)力叫作承壓力。在構(gòu)件的接頭和連接中常遇到這種情況。木材承壓工作按外力與木紋所成角度的不同，可分為順紋承壓、橫紋承壓和斜紋承壓三種形式（圖3頁頁/共 7頁頁3-93）。木材的強度等級以抗彎強度設(shè)計值表示，如 TC17

6、的抗彎強度。根據(jù)木結(jié)構(gòu)規(guī)范 表 4.2.1-3，同一木材強度等級中，抗彎強度（）順紋抗壓及承壓(順紋抗拉()橫紋承壓(，90)順紋抗剪().當(dāng)采用原木，驗算部位未經(jīng)切削時，其順紋抗壓、抗彎強度設(shè)計值和彈性模量可提高 15%。當(dāng)構(gòu)件矩形截面的短邊尺寸150mm 時，其強度設(shè)計值可提高 10%;當(dāng)采用濕材時，各種木材的橫紋承壓強度設(shè)計值宜降低 10%。(1)順紋受壓木材的順紋承壓強度一般略低于順紋抗壓的強度，這是由于承壓面不可能完全平整，致使承壓力分布不均勻；又由于兩構(gòu)件的年輪不可能對準，一構(gòu)件晚材壓人另一構(gòu)件早材，也使變形增大。但兩者相差很小，所以，木結(jié)構(gòu)設(shè)計標準GB 50005-2017（以下

7、簡稱木結(jié)構(gòu)標準）將順紋承壓與順紋受壓強度取同一值。(2)橫紋承壓橫紋承壓分為局部長度承壓、局部長度和局部寬度承壓、全表面承壓三種情況(圖 3-94)。局部長度承壓的強度較高，因為局部長度承壓時，不承壓部分的纖維對其受壓部分的纖維的變形有阻止作用，實際上起到了支持和減載的作用。在局部長度承壓中，承壓面長度越小，承壓強度越高，但如構(gòu)件全長 與承壓面長度 之比3 時，承壓強度將不再提高。此外，如未承壓長度不小于構(gòu)件厚度時，兩端將出現(xiàn)開裂（圖 3-95），因此構(gòu)造上要求保證未承壓長度小于承壓面的長度和構(gòu)件的厚度。4頁頁/共 7頁頁圖 3-94 橫紋承壓圖 3-95 橫紋開裂在部分寬度上的局面承壓，因為

8、木材在橫紋方向彼此牽制作用很小，所以局部承壓中不考慮在寬度方向未受力部分的影響。木材全部表面橫紋承壓時變形較大，加荷至一定限度后，由于細胞壁逐漸破裂被壓扁，塑性變形發(fā)展很快，當(dāng)所有細胞壁被壓扁，木材被壓實，其變形逐漸減小直至纖維束失去穩(wěn)定而破壞。所以橫紋全部表面承壓的強度最低。(3)斜紋承壓斜紋承壓即外力與木紋成一定角度的局部承壓。斜紋承壓的強度介于順紋承壓和橫紋承壓之間。其值隨 a 角（圖 3-93）的增加而降低。5木材的受剪性能木材的受剪可分為截紋受剪、順紋受剪和橫紋受剪（圖 3-96）。截紋受剪是指剪切面垂直于木紋，木材對這種剪切的抵抗能力很大，一般不會發(fā)生這種破壞。順紋受剪是指作用力與

9、木板平行。橫紋受剪是指作用力與木紋垂直。橫紋剪切強度約為順紋剪切強度的一半，而截紋剪切則為順紋剪切強度的 8 倍。木結(jié)構(gòu)中通常多用順紋受剪。剪切破壞屬于脆性破壞。（四）影響木材力學(xué)性能的因素木材是由管狀細胞組成的天然有機材料，它的力學(xué)性能受著許多因素的影響。1木材的缺陷天然生長的木材不可避免地會存在一些缺陷，對木材影響最大的缺陷是腐朽、蟲蛀，這是任何等級5頁頁/共 7頁頁的木材絕對不允許的；此外，對木材影響較大的缺陷有木節(jié)、斜紋、裂縫以及髓心。木結(jié)構(gòu)標準將木材材質(zhì)按缺陷的多少和大小，以及承重結(jié)構(gòu)的受力要求，分 I、三個等級（I 級最好，級最差）。普通木結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件按受力方式及受力重要性分為

10、三類：受拉或拉彎構(gòu)件材質(zhì)等級選用 Ia 級；受彎或壓彎構(gòu)件材質(zhì)等級選用a 級；受壓構(gòu)件及次要受彎構(gòu)件（如吊頂小龍骨）材質(zhì)等級選用a 級，見木結(jié)構(gòu)標準表 3.1.3。輕型木結(jié)構(gòu)用材規(guī)格可分為目測分級規(guī)格材和機械應(yīng)力分級規(guī)格材。目測分級規(guī)格材的材質(zhì)等級分為七級，見木結(jié)構(gòu)標準表 3.1.8，機械分級規(guī)格材按強度等級分為八級，其等級應(yīng)符合木結(jié)構(gòu)標準表 3.1.6 的規(guī)定。木材強度等級是指不同樹種的木材，按抗彎強度設(shè)計值來劃分的等級。對木材材質(zhì)的要求排序為：受拉受彎受壓。6頁頁/共 7頁頁2含水率木材的含水率對木材強度有很大影響，木材強度一般隨含水率的增加而降低，當(dāng)含水率達到纖維飽和點時，含水率再增加，

11、木材強度也不再降低。含水率對受壓、受彎、受剪及承壓強度影響較大，而對受拉強度影響較小。按含水率的大小，木材可分為干材（含水率18%）、半干材（含水率=18%25%）和濕材（含水率25%）。在制作構(gòu)件時，木材的含水率應(yīng)符合下列要求：(1)板材、規(guī)格材和工廠加工的方木不應(yīng)大于 19%。(2)方木、原木受拉構(gòu)件的連接板不應(yīng)大于 18%；(3)作為連接件，不應(yīng)大于 15%；(4)膠合木層板和正交膠合木層板應(yīng)為 8%-15%，且同一構(gòu)件各層木板間的含水率差別不應(yīng)大于 5%；(5)井干式木結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用原木制作時不應(yīng)大于 25%；采用方木制作時不應(yīng)大于 20%；采用膠合原木木材制作時不應(yīng)大于 18%；(6)

12、現(xiàn)場制作的方木或原木構(gòu)件的木材含水率不應(yīng)大于 25%。當(dāng)受條件限制，使用含水率大于 25%木材制作方木或原木結(jié)構(gòu)時，應(yīng)符合木結(jié)構(gòu)標準第 3.1.13 條的要求。3木紋斜度木材是一種各向異性的材料，不同方向的受力性能相差很大，同一木材的順紋強度最高，橫紋強度最低。此外，木材的力學(xué)性能還與受荷載作用時間、溫度的高低、濕度等因素的影響有關(guān)。受荷載作用隨時間的增長，木材的強度和剛度下降。溫度升高、濕度增大，木材的強度和剛度下降。例題：1普通木結(jié)構(gòu)，受彎或壓彎構(gòu)件對材質(zhì)的最低等級要求為：(A)a 級(B)a 級(C)a 級(D)無要求【答案】B【說明】普通木結(jié)構(gòu)，受彎或壓彎構(gòu)件對應(yīng)的材質(zhì)等級為a 級。2

13、.關(guān)于承重和結(jié)構(gòu)用膠的下列敘述。何項錯誤?7頁頁/共 7頁頁(A)應(yīng)保證膠合強度不低于木材順紋抗剪強度(B)應(yīng)保證膠合強度不低于橫紋抗拉強度(C)應(yīng)保證膠連接的耐水性和耐久性(D)當(dāng)有出場質(zhì)量證明文件時，使用前可不再檢驗其膠結(jié)能力【答案】D【說明】承重結(jié)構(gòu)使用的膠，應(yīng)保證其膠合強度不低于木材順紋抗剪和橫紋抗拉的強度。膠連接的耐水性和耐久性，應(yīng)與結(jié)構(gòu)的用途和使用年限相適應(yīng)。3.某臨時倉庫，跨度為 9m，采用三角形木桁架屋蓋，當(dāng) h 為何值時，符合規(guī)范規(guī)定的最小值?(A)h=09m(B)h=1125m(C)h=15m(D)h=18m【答案】D【說明】三角形木桁架，桁架中央高度與跨度之比最小值為 15；所示結(jié)構(gòu)跨度為 9m，中央高度最小為 95=18m。