轻木结构介绍

前言
在加拿大和美国，几乎所有的低层住宅都是轻型木结构房屋，这种结构已经被成功地引进到其它一些国家，如日本和英国。

据估计，全世界每年大约建造200万栋木结构房屋。

多年来，加拿大在建造轻型木结构房屋方面积累了丰富的经验，并拥有全球公认的完整的房屋建筑体系。

用于建造轻型木结构房屋的加拿大木产品不仅质量高，而且满足严格的产品标准和检测要求，这些木产品包括：木材，板材以及各种工程木产品。

轻型木结构房屋能提供高质量的居住条件，且满足严格的性能指标，其特性包括：
●设计灵活
●建造简便快速
●结构完整性
●抗震抗风性能好
●耐久性
●节能
●舒适便利
概念
轻型木结构房屋主要是由木构架墙，木楼盖和木屋盖系统构成的结构体系，该结构体系是由各种木产品建造而成，承担并传递作用于结构上的各种荷载。

这些木产品主要包括那些用来建造结构框架的规格材（实心木）或工程木产品（再造木），以及用来覆盖在框架上作为覆面板之用的板材，如针叶木胶合板或定向木片板。

所有作为结构用的木产品都必须经过认证。

GB50005所指的轻型木结构亦称“平台式框架结构”，平台式框架结构是一种更精确的表达方式。

它描述了此种建筑结构的施工技术及方法。

就如以下所述。

轻型木结构房屋的基础通常为混凝土基础。

然后将由木材和覆面板（楼面板）制成的楼盖锚固在基础上。

这为墙体框架的建造提供了工作平台，墙体框架也是由木材和覆面板（墙面板）组成。

每个墙肢相互连接，同时与楼盖也连接在一起，连接后的墙肢在其顶部再用规格材连接紧固，此时，第一楼层的墙体就形成了。

对于二层楼的房屋，可将第二层楼的楼盖锚固在第一层楼的墙顶，从而为建
造第二层楼的墙体框架提供了工作平台。

对于三层楼的房屋，可重复二层楼的建造工序。

由木材和覆面板（屋面板）制成的屋盖应安装在顶楼的墙顶上，并与墙顶紧固在一起。

这是轻型木结构房屋的最后一道安装程序。

轻型木结构房屋通过螺栓锚固于混凝土基础上。

屋面板和墙面板通过钉子固定在规格材上。

楼面板用钉子或螺钉，通常也结合使用结构用胶加以固定。

房屋框架各构件之间通常用钉子以及各种规格的金属连接板连接。

同时使用规格材和覆面板能提供墙体、楼盖和屋盖所需的刚性。

大量结构构件及连接件的使用使得结构可以通过多种途径传递荷载，防止建筑物突然倒塌，并可有效地抵抗地震和强风。

建筑规范和产品标准
轻型木结构房屋由房屋建筑体系作支持，其中包括规范和产品标准。

房屋建筑体系还包括规矩房屋管理机构和当地房屋管理部门、研究和培训机构、技术和贸易协会以及产品供应商。

中华人民共和国建设部负责制定全国建筑质量管理的要求。

标准定额司标准规范处在由技术专家组成的委员会的共同协助下制定和颁布了有关设计和施工质量验收规范。

国家规范规定了中国工程建筑的最低要求，例如：
GB50005-2003 木结构设计规范
GB50206-2002 木结构工程施工质量验收规范
GBJ16-87 建筑设计防火规范
GB50011-2001 建筑抗震设计规范
除了国家规范，各级地方政府也颁发了地方性规范。

这些规范除了必须满足国家规范中制定的最低要求外，也加设了附加要求来反映地方的特殊和要求。

用于上海地区的规范有：
DGJ08-20-2001 住宅设计标准（上海市）
DGJ08-11-1999 地基基础设计规范（上海市）
DBJ08-10-1992 城市煤气管道工程技术规程（上海市）
GB5005《木结构设计规范》规定了轻型木结构房屋的设计和施工的最低要求。

GB50005给出了基本设计标准和框架的构造要求。

轻型木结构房屋可也根据下列标准进行设计和建造：（1）根据GB50005进行工程计算（2）若满足GB50005所规定的限制条件，可以根据GB50005中第9章的构造要求进行设计。

GB50005中第9章为轻型木结构房屋的设计和施工提供了全方位的指导。

该章节给出了一系列最基本的构造要求，只要设计的木结构房屋满足所规定的限制条件，那么就无需通过建筑师或结构工程师，而可直接根据第9章给出的构造要求进行设计。

第9章具有法律效应，其条文符合对住户的安全和健康要求。

该规范的制定是以北美多年来居住和建造成千上万栋木结构房屋的经验为基础。

同时也参照了大量的研究和实验所得出的结果，此规范还包括一些按性能要求计算的内容。

第9章适用于建筑物每层面积不超过600m2，楼层数不超过3层且楼层高度不超过3.6m的建筑。

第9章也给出了对构件间距、活载、抗震设防烈度、基本风压和剪力墙的限制条件。

如果超过了其中任何一个限制条件，则要进行工程计算。

楼盖
楼盖支承自重以及居住、设备和家具等活荷载。

来自其他楼层和屋顶的附加荷载常常也通过楼盖体统传至地基基础。

楼盖系统的构件包括梁，搁栅和楼面板材料，这些构件的选择是根据强度和刚度来确定的。

根据强度要求（受荷载与所用材料的强度所控制）来确定构件尺寸；刚度要求则为了避免发生过度变形，限制振动和避免吊顶开裂。

楼盖系统的性格受多种因素影响，包括木材种类、等级、构件尺寸、构件间距；楼面底板厚度及楼面底板与搁栅之间的连接方法，以及相邻构件间荷载分配程度。

轻型木结构房屋应根据GB50005中第9章的构造要求或者根据工程计算进行设计和建造。

对楼盖体系而言，规范第9章要求搁栅间隔不超过600mm（当面板尺寸为1220x2440mm时可为610mm），每层楼面面积不得超过600m2，楼盖所承受的活荷载不得超过2.5KN/m2。

如果超过了这些规定，则需要进行工程设计。

规范也要求楼盖搁栅尺寸需根据木材种类、等级、荷载条件、跨度和间距按照GB50005要求通过工程计算来确定。

因考虑板材规格因素，规范允许构件间距
为305mm、406mm、490mm及610mm的尺寸可分别与规范条文中相应的间距300mm、400mm、500mm及600mm等尺寸等同使用。

规范亦设计用木基结构板材制成的楼面板，和使用木基结构板材或石膏板制成的顶棚。

规范也表明可以用符合设计要求的工程木产品来替代有规格材制作的梁和搁栅。

规范要求这些产品和材料必须符合GB50005中第3章要求，规格材尺寸必须符合附录N.1的规定。

木材尺寸误差在2mm之内可认为等同于N.1中尺寸。

最低厚度为40mm正负2mm。

要点：规范将最大搁栅间距规定为整数600mm，规则材最小厚度为40mm。

然而，规范也考虑到这些限值的变化，允许作为搁栅和其他结构构件使用的规格材的间距为610mm，厚度为38mm。

楼盖体系
楼盖体系一般包括以下结构构件：
·地梁板（经过防腐剂加压处理的规格材），通过螺栓锚固于基础顶部
·垫片和填缝剂，用来填补地梁板和混凝土基础的接逢
·楼盖搁栅（由规格材或工程木产产品制成），支承于地梁板和梁上，并横跨建筑物宽度
·组合梁（由规格材或工程木产品制成），在基础墙之间支承楼盖搁栅
·与楼盖搁栅垂直的封头搁栅（规格材或工程木产品制成），用来固定搁栅端部，并支承与地梁板上
·由规格材制成的木底撑，剪刀撑或搁栅横撑，在支座间将搁栅连接起来·由木基结构反材制成的楼面板，板材长度方向与搁栅垂直，宽度方向拼缝与搁栅平行并相互错开。

各构件之间的连接要求为：
1：楼盖搁栅与地梁板和梁斜向钉连接
2：木底撑与楼盖搁栅下侧用钉连接
3：剪刀撑与楼盖搁栅用钉连接
4：楼面板与楼盖搁栅用钉连接、螺栓连接或也可用胶连接
5：封头搁栅与搁栅末端垂直钉连接
6：封头搁栅与搁栅端部与地梁板斜向钉连接
此外，用符合GB50005标准的连接方式将梁和支承柱连接起来
屋盖
建筑物的屋盖可以保护房屋免受气候得影响。

屋盖可以承受雪载和风载、排走雨水，并有助于控制房屋内外热量的流动。

屋盖的强度和刚度是其重要特征。

建造屋盖的方法有两种。

一种是在工厂预制，现场安装的屋盖桁架。

另一种是将单个构件，例如椽条和搁栅、在现场组装构成屋盖。

后者称为传统屋盖。

大多数屋盖采用桁架建造，以便节约现场工作时间和材料。

桁架是工程木产品，可通过设计来满足雪载和屋盖自重等特定荷载。

屋盖桁架横跨两侧外承重墙，无需中间支撑，可适用于几乎任何形状的屋顶，也可用于屋面悬挑结构。

GB50005允许在轻型木结构建筑中使用木桁架，在屋盖系统中，通常用木桁架来替代椽条和搁栅。

桁架是一种结构构件形式，通过布置成三角形的腹杆和弦杆来传递荷载。

轻型木结构的木桁架是由不同尺寸的规格材制成的，腹杆和弦杆用镀锌钢板冲压而成的多齿的连接板进行连接。

在加拿大，轻型木结构的木桁架的设计和使用需符合加拿大国家建筑法规和CSA标准O86《木材工程设计》的规定。

齿板也必须遵循CSA标准O86－01《木材工程设计》的规定。

齿板的应用很广，可根据相关标准中规定的方法进行评估。

填块与连接件
作为一种优良的施工方式，建议在墙体顶梁板上方与桁架之间安放实心填块，在强风地区更是如此。

将填块与桁架下弦杆斜向钉连或垂直钉连接，以提供侧向支撑。

另外，将填块与墙体顶梁板斜向钉连接，以加强墙体和屋盖间的连接。

下图表示了这种连接方式，同时也介绍了一种金属连接件的使用方法。

桁架设计图中需注明是使用填块还是连接件。

屋面板
屋面板强度必须足以承受积雪、屋面材料以及在施工和维修时的荷载。

用作屋面板的木基结构板材可为针叶木胶合板或定向刨花板（OSB）。

这些面板在沿表层木纹或木片方向强度较高。

规范要求木基结构板材的尺寸不小于 1.2x2.4m。

在邻近边界处、开口和其他框架变化处，允许使用宽度不小于300mm的面板，但不得超过两块。