轻型木结构住宅施工技术探讨

轻型木结构采用规格材、木基结构板材、胶合木、工字木搁栅等为代表的现代木构件制品,大大提高了原木利用率和结构物理力学性能;本文以河北石家庄某轻型木结构施工实践为例,拟对轻型木结构施工过程中木结构墙体制作安装、楼屋盖安装施工以及墙体装饰关键施工工艺进行探讨。     

落叶松结构用规格材分级研究

选取截面尺寸为40mm×90mm的兴安落叶松规格材为研究对象,参照GB 50005—2003对规格材进行目测分级及足尺弯曲测试,依据足尺弯曲性质设定落叶松规格材机械分级的等级边界条件,并对规格材进行机械分级.结果表明：目测分级中高等级规格材（Ⅰc~Ⅲc）的比例相对较高,落叶松规格材的主要降等缺陷为节子、轮裂/干裂和腐朽;以弹性模量为界限指标,可以将落叶松规格材划分为M14,M30和M40这3个强度等级;落叶松规格材等级强度从大到小的排列顺序为：M40,Ⅰc,M30,Ⅲc,Ⅱc,M14;机械分级后的规格材其强度性质更加稳定,规格材的价值得到明显提高.综合比较,中国商品林落叶松规格材更适合机械分级.     

规格材机械分级方法的研究

为适应轻型木结构技术在我国的应用需要,本文对规格材机械分级方法进行了研究,确定了我国机械分级等级及每一等级的设计强度,并对国外部分国家和地区的机械分级的设计值向我国的机械分级设计值作了转换。     

杉木目测等级规格材抗拉强度长度尺寸效应

以人工林杉木规格材作为研究对象,研究了不同目测等级下规格材测试长度与其抗拉强度之间的相互关系;通过斜率法和形状参数法求出了高、低目测等级组试件抗拉强度5%分位值和50%分位值的长度尺寸效应系数.结果表明:用非参数法求得的高、低目测等级组试件抗拉强度5%分位值的长度尺寸效应系数分别为0.12,0.25,50%分位值的长度尺寸效应系数分别为0.17,0.29,低目测等级组试件的长度尺寸效应系数大于高目测等级组试件;该长度尺寸效应系数可以在人工林杉木规格材的实际应用中使用;利用两参数威布尔分布拟合所测强度时,除高目测等级组试件抗拉强度5%分位值外,用形状参数法估计的参数与用非参数方法求得的参数的倒数近似.     

轻型木结构规格材应力等级的检验方法

针对如何正确理解GB50206-2002《木结构工程施工质量验收规范》关于规格材应力等级检验的强制性条文(6.2.1条),从木结构可靠指标要求出发,分析了规格材实测强度与GB50005-2003《木结构设计规范》规定的木材强度设计值之间的关系,根据抽样检验原理提出了规格材应力等级的评定方法。并以规格材的检验示例,以利质检部门的操作。     

国产结构用规格材的抗弯强度可靠度分析和设计值

我国现行木结构设计规范中缺乏国产规格材的强度设计值取值方法,其强度设计值仅参照方木与原木的设计方法确定。强度设计值取决于木材树种,而与规格材的材质等级、尺寸规格无关。为了合理确定国产规格材的强度设计值,开展了不同等级(Ⅰc、Ⅱc、Ⅲc、Ⅳc)的国产东北落叶松(兴安)规格材的足尺抗弯强度试验研究,并基于一次二阶矩验算点法对其进行了可靠度分析。建议采用前25%抗弯强度数据拟合结果确定的平均值和标准差准确拟合抗弯强度的尾部概率分布,规格材几何尺寸的统计平均值和变异系数设置为1.00和0.05。基于可靠度分析,计算得到了东北落叶松(兴安)规格材在不同数据拟合、短期抗弯强度概率分布、荷载组合类型、荷载比值等条件下的可靠度指标与抗力分项系数之间的变化规律。结合GB 50068—2001《建筑结构设计可靠度统一标准》规定的目标可靠度要求,给出了适于工程应用的规格材受弯构件的抗力分项系数及其对应抗弯强度设计值。     

我国装配式木结构建筑体系发展趋势

正装配式木结构建筑是指主要的木结构承重构件、木组件和部品在工厂预制生产,并通过现场安装而成的木结构建筑。装配式木结构建筑在建筑全寿命周期中应符合可持续性原则,且应满足装配式建筑标准化设计、工厂化制作、装配化施工、一体化装修、信息化管理和智能化应用的"六化"要求。装配式木结构建筑按承重构件选用的材料可分为轻型木结构、胶合木结构、方木原木结构以及木混合结构。     

国产速生杉木胶合木的抗弯性能

为进一步合理利用中国丰富的速生林资源，用国产速生杉木机械分级层板制备了胶合木，并研究了其抗弯性能.结果表明：基于横向振动法杉木层板强度等级中，M22和M18占比达80%以上；胶合木抗弯性能的变异系数较层板显著减小，杉木层板等级与组坯方式对胶合木抗弯性能影响显著；国产速生杉木胶合木最高强度等级可达TC_T40，大部分可达到TC_T32(TC_YD32)，其抗弯强度设计值均大于GB 50005—2017《木结构设计标准》中规定的相同等级胶合木的设计值.     

加拿大现代轻型木结构建筑在中国的运用

现代轻型木结构建筑是用规格材、木基结构板材、石膏板制作的木骨架墙体、楼盖和屋盖系统构成的单层或多层建筑体系。现代轻型木结构具有节能、环保、设计灵活、结构牢固、耐久性佳、舒适自然等优点,建筑形式涵盖独户式住宅、多层多户式住宅、公共建筑(休闲娱乐场所、学校等)、混合结构建筑等。     

轻型木结构房屋的主要建筑材料

针对轻型木结构房屋的建筑材料与我国传统梁柱体系的木结构房屋的不同,指出其主要以小尺寸的规格材和板材组合成的木剪力墙、楼盖、屋架作为主要受力构件,从而利于工业化生产和充分利用木材.     

分等方法对我国人工林杉木规格材等级的影响

选择了福建人工林杉木作为试验对象,将其锯截为470根截面尺寸为45 mm×90 mm的规格材,并干燥至目标含水率12%(质量分数).规格材先进行目测分等,然后依次利用超声波、纵向振动、横向振动和弯曲方法按照给定的机械强度等级表对规格材进行分等.结果表明,不同的分等方法对规格材的特征值、等级分布和产量都有明显的影响.虽然横向振动分等方法生产的人工林杉木规格材价值相对低,但它是一种较为精确的分等方法.各等级的大小顺序依次是C3,Ⅰc,C2,Ⅱc,Ⅲc,C1.对于我国人工林杉木来讲,规格材通过机械强度分等获取的价值高于目测分等材.     

落叶松目测等级规格材顺纹抗压强度尺寸效应

以落叶松规格材为试验对象,研究了不同目测等级下该规格材截面宽度与其顺纹抗压强度之间的依存性.试验选取1 630根目测等级规格材,分成高、低目测等级组.测试6.5,9.0,14.0cm三个宽度试件的顺纹抗压强度,并利用斜率法和形状参数法求得高、低目测等级组顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数.结果表明:用斜率法获得高、低目测等级组试件顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数分别为0.11,0.20;该宽度尺寸效应系数可以应用于落叶松规格材强度的宽度尺寸调整;对于低目测等级组试件,用形状参数法估计的参数与用斜率法求得的宽度尺寸效应系数的倒数近似.     

进口结构规格材的进场检验

轻型木结构住宅在我国已建成千余幢，随着经济进一步发展，北美木材商还将更多地向我国出口这种住宅，以满足新兴中产阶层提高居住条件的需求。轻型木结构的应用是木结构在我国停用二十来年后得到复兴的标志。这种房屋的楼盖主梁与搁栅、屋盖的脊梁与椽条、天棚搁栅及墙骨等主要承重构件皆采用规格材，因此确保规格材的安全可靠是轻型木结构施工质量的重中之重。所以，国家标准《木结构工程施工质量验收规范》GB50206-2002将规格材应力等级的检验列为主控项目，属强制性条文。     

轻型木结构房屋用杉木规格材机械应力分等研究

通过测试足尺试件的拉、压、弯力学性能,研究了机械应力分级等级边界条件设置及等级特征值.结果表明:划分MOE区间后建立的强度平均值与弹性模量平均值的回归关系决定系数明显提高,可用于建立强度关系,该关系对机械应力分级的实现具有重要的指导意义;按照GB50005—2003《木结构设计规范》及EN338:2008(E)《结构材强度等级》的规定,在不考虑密度、满足各等级对抗拉及抗压强度特征值要求的情况下,可以将杉木规格材划分为M10,M18,M26这3个等级.     

谈现代木结构住宅的结构体系与发展前景

阐述了现代木结构住宅的分类方式,从普通木结构、轻型木结构、胶合木结构方面,介绍了木结构建筑的结构体系,并阐明了木结构住宅在我国的发展前景,指出木结构建筑可适应节能、减排、节材的市场发展要求,值得推广应用。     

轴心受压木构件稳定系数的统一算法

GB 50005—2003《木结构设计规范》中轴心受压木构件稳定系数的计算方法和计算公式仅适用于方木或原木制作的构件,不适用于层板胶合木、进口锯材等经应力分级的现代木产品制作的构件。鉴于此,对各国木结构设计规范中稳定系数的计算方法进行比较分析,在继承我国传统计算方法和特点的基础上,结合现代木产品的特点提出新的适用于各类木产品构件的稳定系数统一算式。通过回归分析确定稳定系数算式中所含各系数对应不同木产品的值,使稳定系数的计算偏差基本控制在10%以内。对云杉-松-冷杉(SPF)规格材轴心受压构件进行稳定荷载试验研究和构件的随机有限元分析,所得稳定系数的随机有限元分析结果与试验结果、回归分析结果吻合良好,验证了所建议的稳定系数计算式的正确性和适用性。所提出的受压木构件的稳定系数统一算式保持了我国设计计算方法的延续性,并能满足木结构设计的需要。     

兴安落叶松结构用规格材强度特征值的研究

以截面尺寸为40mm×65mm,40mm×90mm和40mm×140mm国产兴安落叶松结构用规格材为研究对象,参照GB 50005—2003《木结构设计规范》的目测分等规则,将其分为Ⅰc,Ⅱc,Ⅲc和Ⅳc这4个等级.根据ASTM D4761-02a对其进行抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度测试.参照ASTM D2915-03,利用非参数法估计得到国产兴安落叶松结构用规格材的不同强度特征值,结果表明,其强度特征值高于进口云杉松冷杉(S-P-F)结构用规格材.通过足尺测试获得结构用规格材强度特征值,改变了GB 50005—2003现有强度特征值由无疵小试样推导而得的历史,同时为获得其他国内树种结构用规格材强度特征值提供了科学方法.     

胶合木结构受火响应规律研究

采用剩余截面法计算分析了典型截面胶合木构件的耐火性能，并对平面尺寸7.2 m×7.0 m、高度4.5 m 的胶合木结构进行了实体火灾试验。结果表明，胶合木构件耐火性能受荷载比和升温曲线影响较大，在90%荷载比时，截面尺寸200 mm×400mm 的胶合木梁耐火极限约为50 min。ISO 834 标准升温曲线与大空间升温曲线下作用75 min，截面尺寸220 mm×280 mm 的构件截面炭化深度分别约40 mm 和30 mm。无外部火源时，胶合木结构难于延燃，火蔓延范围有限。从胶合木截面炭化深度计算、构件耐火极限计算到胶合木结构实体火灾试验得到的结果，可为工程中胶合木结构抗火性能分析提供参考。     

太原植物园进口胶合木材性试验及应用研究

太原植物园温室结构体系为胶合木网壳结构,胶合木构件全部采用欧洲胶合木,材质等级为GL-28h,与国内胶合木材性有差异,胶合木材料参数及设计强度均需要通过试验确定.对胶合木分别进行了顺纹抗拉、顺纹抗压和横纹抗压试验,得到试件的弹性模量、比例极限强度、极限强度;进一步计算得到规格材材料的强度标准值,最终确定胶合木的强度等级...     

新型玉米秸秆重组材抗压性能参数试验研究

玉米秸秆重组材是在保留玉米秸秆原有纤维组织,通过重组工艺过程生产的新型代木结构材料,具有强度高、耐腐蚀性、来源广泛、防虫防潮、环保节能等优点。通过对玉米秸杆重组材的顺纹抗压强度、横纹抗压强度以及顺纹抗压弹性模量的试验研究,得到玉米秸秆重组材3个方向的抗压强度均高于GB/T50329—2012《木结构试验方法标准》中方木和原木的最高抗压设计强度,且其具有一定的弹塑性,但总体属于脆性材料,可以代替木材充当结构材的新型代木材料。