轻型木结构介绍

轻型木结构介绍

美国林业及纸业协会许方

简介

中华人民共和国建设部和国家质量监督检验检疫总局于2002 年4 月25 日联合发布了关于国家

标准《木结构工程施工质量验收规范》的发布通知。该规范于2002 年7 月1 日正式实施。在这本新

出的施工质量验收规范以及今后将要出版的《木结构设计规范》中，都新增加了“轻型木结构”一

章。这样，作为一种较新的结构体系，轻型木结构从设计和施工质量验收上都有了规范体系的法律

保障。

目前，轻型木结构在世界上不少国家地区的住宅以及商业和工业项目中获得了广泛地应用。单

在北美，约有85%的多层住宅和95%的低层住宅采用轻型木结构体系。此外，还有约50%的低层商

业建筑和公共建筑，如餐馆，学校，教堂，商店和办公楼等，都采用这种结构体系。

轻型木结构体系，是将小截面构件按一定的间距等距离平行排列形成框架，然后在框架外根据

受力需要，包上结构面板，形成建筑物的墙体，楼盖和屋盖等基本构件。整个结构体系就是由这些

墙体，楼盖和屋盖构成的箱形建筑体系。作为一种高次超静定的结构体系，轻型木结构的结构强度

通过主要结构构件（框架）和次要结构构件（墙面板，楼面板和屋面板）的共同作用得到。本文通过对北美的轻型木结构所用的材料以及建筑构造特点的介绍，使得读者对轻型木结构有

进一步的了解。

轻型木结构的材料

规格材（Dimension Lumber）

轻型木结构的框架，或者说骨架，包括楼盖搁栅，屋盖椽条，天棚搁栅以及墙体中的墙骨柱等

（见图1），一般采用规格材。所谓规格材是指按一定尺寸和模数制成的实心锯材，截面宽度一般为

38 mm（名义尺寸2”），64 mm（名义尺寸3”），89 mm（名义尺寸4”）。截面高度分为从38mm 到

286mm（名义尺寸12”）之间几种不同的规格。规格材虽然有三种不同的宽度规格，但轻型木结

图1 图2

构框架最常用的是截面宽度为38 mm（名义宽度2”）的构件。规格材的长度一般为600 mm 为进级单位。

木材是天然材料，在生长过程中不免会产生种种天然缺陷，例如节子，腐朽，振裂和干裂，虫

眼，斜纹和扭曲等，此外，木材在加工过程中会产生加工缺陷，包括钝棱，漏刨等。所有这些缺陷，

都会影响到木材的强度。所以，在使用之前，必须对木材进行分等分级。在美国，规格材的分等分

为目测分等和机械分等。用于轻型木结构的规格材主要采用目测分等。对于规格材分等的标准称作

“分等分级标准”，由分等机构编写。规格材生产时，在锯木厂由分等员负责分等，由作为第三方的

分级机构进行不定期的质量抽检控制。经过分等的规格材，如符合质量要求，都会打上等级标识（见

图2），标识内容包括：

(a). 分级机构的名称或标识

(b). 生产厂家代号

(c). 规格材的等级。

(d). 树种或树种组合名称

(e). 干燥状态（19%含水率以下称干燥状态）

美国所有的建筑规范规定，用于轻型木结构的所有规格材必须有等级标识。

胶合木（Glulam）

胶合木是采用防水结构胶，将锯材粘接在一起形成的一种工程木产品。胶合木的截面尺寸包括

定尺和非定尺尺寸，定尺的胶合木大部分用于住宅。非定尺的胶合木主要用于商业和公共建筑中。

图3 图4

与规格材一样，符合胶合木产品标准生产出来的胶合木都附有由质量认证机构提供的标识（见

图4），表明产品经过一系列严格的检测和认证，符合相关的产品标准。图中所示标识是由美国APA-

工程木协会提供的认证标识。

结构复合木材（Structural Composite Lumber）

结构复合木材主要指两种产品，即单板层积材（LVL）（中国的《木结构施工质量验收规范》GB50206-2002 中也称旋切板胶合木）和旋切片胶合木（PSL）。单板层积材是将木材单板平行放置，

热压成型。而旋切片胶合木则将单板切成条状，然后采用结构胶沿构件长度方向粘接。结构复合木

材用的胶粘剂都是室外用防水胶。

结构复合材被广泛地用在轻型木结构中梁，柱，过梁以及重型木结构的构件中。结构复合材在

加工过程中，对原材料的缺陷进行了分离，提高了结构强度。验数据显示：结构复合材的抗弯强度

是标准强度等级的规格材的三倍。刚度高30%。

工字木搁栅（Wood I-joist）

工字木搁栅是一种可以有效代替实木规格材搁栅的工程木产品。工字木搁栅一般采用规格材或单板

层积材(LVL)作翼缘，结构胶合板或定向刨花板（OSB）作腹板。因为工字木搁栅采用了高强度的工

程木，所以与传统的实木规格材搁栅相比，它的跨度更大（单跨一般可以达到18 米）选。图5

轻型木桁架(Truss)

轻型木桁架可用于轻型木结构的屋盖和楼盖，代替屋盖椽条和楼盖搁栅。屋盖桁架根据屋面形状的

不同，有不同的坡度。而楼盖桁架为上下玄杆平行的桁架。生产时，桁架的杆件一般采用截面宽度

为38mm 的机械分等规格材。杆件在节点处，采用金属镀锌齿板从桁架两侧压入，将所有杆件连接

在一起（见图7）。目前在美国，约有75%的住宅的屋盖系统采用轻型桁架用

图6 图7

木基结构板材（Wood-based Structural Panels）

我们一般所说的木基结构板材包括结构胶合板（Plywood）和定向刨花板（OSB）。木基结构板

材在轻型木结构中用作楼盖，屋盖和墙体的面板。作为结构构件，面板除了承载竖向重力荷载外，

更主要起到传递和承载由风和地震荷载引起的侧向荷载。所以称作结构板材，以示与不承重的非结

构板材的区别。