9-轻型木结构设计方法与实例

楼盖、屋盖边界杆件在楼盖、屋盖长度范围内应连续 楼盖、屋盖的面板不得用作杆件的连接板
Shear load transfer through a shearwall and failure mechanisms of nail connectors
23
h b Vh/b Vh/b V
24
四、轻型木结构剪力墙抗侧力设计
直径 （mm）
打入深 度（mm）
抗剪承载力设计值
V fd B
f d f vd k1 k2
2.8
在其他情况下（1 型和 2 型） ， 面板边钉的间距（mm） 150 150 4.0 4.5 4.5 5.0 5.7 6.4 6.0 6.8 6.4 7.2 6.9 7.7 7.6 8.5 11.5 13.4 100 6.0 6.8 6.7 7.5 8.6 9.7 9.0 10.2 9.5 10.7 10.3 11.6 11.4 12.9 16.7 19.2
2
150
3
支撑
200
15
16
二、设计要点
剪力墙的最小长度
根据抗震设防烈度和基本风压的大小不同满足下表要求。
按构造要求设计时剪力墙的最小长度
基本风压 ( kN 抗震 设防 烈度 A 6 7 8 － 0.10g 0.15g 0.20g － － 0.35 0.40 B 0.30 0.35 0.45 0.55 C 0.40 0.50 0.60 0.75 D 0.50 0.60 0.70 0.80 7.6 7.6 5.3 5.3
无填块 面板边缘钉的最大间距为 150mm 荷载与面板 连续边垂直 的情况下 75 6.8 7.7 7.5 8.5 9.7 10.9 10.3 11.5 10.7 12.1 11.7 13.1 13.0 14.7 不允许 不允许 （1 型） 2.7 3.0 3.0 3.3 3.9 4.3 4.1 4.5 4.3 4.7 4.5 5.2 5.1 5.7 不允许 不允许 2.0 2.2 2.2 2.5 2.9 3.2 3.0 3.4 3.2 3.5 3.4 3.9 3.9 4.3 不允许 不允许 所有其他情况 下（2 型、3 型、4 型）
shear wall

Diaphragms:

In plane bending forces Shear forces
4
Typical shearwalls and diaphragms
Woodframe shearwall
5
6
Shear walls with panel sheathing

地面粗糙度
COMPRESSION
SHEAR TENSION
注： 1 2 3 4 5 6
建筑物长度 L 指平行于该剪力墙方向的建筑物长度； 当墙体用石膏板作面板时，墙体两侧均应采用；当墙体用木基结构板材作面板时，至少墙体一侧采用； 位于基础顶面和底层之间的架空层剪力墙的最小长度与底层要求相同； “*”号表示当楼面有混凝土面层时，面板不允许采用石膏版； 所有外墙均应采用木基结构板作面板；当建筑物为三层、平面长宽比大于 2.5 ： 1 时，所有横墙的面板应 采用木基结构板材的剪力墙最大间距：抗震设防烈度为 6 度、7 度（ 0.10g）时，不得大于 10.6m ；抗震设
三、轻型木结构楼盖、屋盖抗侧力设计
/ m2 )
剪力墙 最大间 距 (m)
最 大 允 许 层 数 3 3 3 2 单层、二层 或三层的顶层 木基结构 板材面板 0.25L 0.30 L 0.30 L 0.45 L 石膏板 面板 0.50 L 0.60 L* 0.60 L* 0.90 L
每到剪力墙的最小长度 二层的底层 三层的二层 木基结构 板材面板 0.40 L 0.45 L 0.45 L 0.70 L 石膏板 面板 0.75 L 0.90 L* 0.90 L* － 三层的底层 木基结构 板材面板 0.55 L 0.70 L 0.70 L － 石膏板 面板 － － － －
构造尺寸
剪力墙墙肢的高宽比不得大于3.5：1； 剪力墙的高度是指楼层内从剪力墙底梁板 底面到顶梁板的顶面之间的垂直距离。
） W ——作用于楼盖、屋盖的侧向均布荷载设计值（ kN / m L ——垂直于侧向荷载方向的楼盖、屋盖长度（m）
Wa 2 M2 8
a ——垂直于侧向荷载方向的开孔长度（m）
4、其他要求
0S R
正常使用极限状态，结构构件按荷载效应的标准组合设计：
S C
4、结构体系
竖向承载体系——隔板将竖向荷载（永久荷载和可变荷载）传递到 墙骨柱，再传递到基础； 水平承载体系——隔板将水平荷载（风荷载和地震作用）传递到支 撑隔板的剪力墙，再传递到基础。
11 12
二、设计要点
5、结构布置要求
构造尺寸
剪力墙墙肢的高宽比不得大于3.5：1； 剪力墙的高度是指楼层内从剪力墙底梁板的底面到顶梁板的顶面之 间的垂直距离。
构造尺寸 设计假定
普通圆钉
钉在骨 架构件 中最小
面板最小 名义厚度 （mm）
骨架构 件最小 宽度 （mm）
有填块 平行于荷载的面板边连续的情况下 （3 型 和 4 型） ，面板边缘钉的间距（mm） 150 100 65 50
楼盖、屋盖的每个单元的长宽比不得大于4:1 侧向荷载沿楼盖、屋盖宽度方向均匀分布
一、一般概念
轻型木结构设计
二、设计要点 三、轻型木结构楼盖、屋盖抗侧力设计 四、轻型木结构剪力墙抗侧力设计 五、算例
1
2
一、一般概念
轻型木结构的定义 轻型木结构――指主要由木构架墙，木楼盖和木屋盖 (wood frame) 系统构成的结构体系, 适用于三层 及三层以下的民用建筑。 剪力墙 ――以规格材构件覆以胶合板或定向刨花 （shearwalls） 板形成的墙体。 隔板 ――以规格材构件覆以胶合板或定向刨花 (draphragms) 板形成的楼盖板或屋面板

Framing forms the skeleton Load is applied to framing Shear load is transferred to panels through nail connections Panels carry shear load
Nail connections typically are the most critical elements in a shear wall
31
7
40 65
3.0 3.4 3.3 3.7 4.3 4.8 4.5 5.1 4.8 5.4 5.2 5.8 5.7 6.4 不允许 不允许
式中：B —— 楼盖、屋盖平行于荷载方向的有效宽度（m）； k1 —— 木基结构板材含水率调整系数： 当木基结构板材含水率MC<16%时，取 k1 1.0 当木基结构板材含水率16%<MC<20%时，取 k1 0.75 —— 骨架构件材料树种的调整系数： 花旗松－落叶松类及南方松，取 k2 1.0 铁－－冷杉类，取 k 2 0.9 云杉－－松－－冷杉类，取 k2 0.8 其它北美树种，取 k 2 0.7 —— 采用木基结构板材的楼盖、屋盖抗剪强度设计值（kN/m）
7 8
二、设计要点（荷载、材料、设计原则、结构体系、结构布置、设计指标
结构分析方法、构造要求）
1、荷载
一般荷载按《建筑结构荷载规范》GB 50009取用； 水平地震作用计算可采用底部剪力法，结构基本自振周期估算:
T 0.05H 0.75
2、材料
H为基础顶面到建筑物最高点的高度（m）
抗震验算按《建筑抗震设计规范》GB 50011执行，取承载力抗震调整 系数 RE 0.80，阻尼比ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0.05。 S R /
采用两面木基结构板；当建筑物为二层、平面长宽比大于 2.5 ： 1 时，至少横墙的面板应采用两面木基结构板； 防烈度为 7 度（ 0.15g） 、 8 度（ 0.20g ）时，不得大于 7.6m 。
17
18
抗剪承载力设计值
三、轻型木结构楼盖、屋盖抗侧力设计
采用木基结构板材的楼、屋盖抗剪强度设计值
f vd ( kN / m )
l 3.3m l 3.3m
1/200 1/250 1/150 1/250 1/250
l ――受弯构件的计算跨度
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二、设计要点
受压构件长细比限值
长细比 限值
二、设计要点
8、结构计算分析方法
竖向荷载作用下――按一般的结构力学分析方法 计算构件的响应； 水平荷载作用下： 满足构造条件时 ――按构造要求设计； 不满足构造条件时――按楼（屋）盖和剪力墙的计算抗剪承载力设计。
平面布置宜规则，质量、刚度变化宜均匀； 所有构件之间应有可靠的连接和必要的锚固、支撑，保证结构的强度、刚 度和良好的整体性。
二、设计要点
7、验算允许值 受弯构件挠度限值
项次 1 2 3 4 备注
13
构件类别 檩条 椽条 吊顶中的受弯构件 楼板梁和搁栅
挠度限值
6、设计指标
按树种划分的强度等级； 木材的强度设计值和弹性模量； 不同使用条件下木材的强度设计值和弹性模量的调整系数； 不同使用年限时木材的强度设计值和弹性模量的调整系数； 根据构件外形和截面尺寸以及含水状况采用的调整系数。
M 2——楼盖、屋盖上开孔长度内的弯矩设计值（ kN m） B0 ——平行于荷载方向的边界杆件中心距（m） b ——沿平行于荷载方向的开孔尺寸（m）,不得小于0.6m
21
22
四、轻型木结构剪力墙抗侧力设计
楼盖、屋盖边界杆件计算
M 2计算 3、均布荷载作用下简支楼盖、屋盖的弯矩设计值 M 1 、
M1 WL2 8
楼盖、屋盖边界杆件计算
1、假定
与荷载方向垂直的边界杆件用来抵抗楼盖、屋盖平面内的最大弯矩。
2、楼盖、屋盖边界杆件的轴向力计算
Nr M1 M 2 B0 b
/ d2 )2
，式中
d1
为非标准钉的直径，
d2
为表中标准钉的直径。
式中： N r——边界杆件的轴向压力或轴向拉力设计值（ kN） M1 ——楼盖、屋盖全长平面内的弯矩设计值（ kN m）
RE
按《木结构设计规范》GB 50005－2003（2005年版） 材质等级； 强度等级； 规格材的截面尺寸； 钉连接材料：按构造设计的轻型木结构的钉连接要求
墙面板、楼（屋）面板与支承构件的钉连接要求。 9 10
Shearwall and diaphragm action
二、设计要点
3、设计原则
设计基准期 —— 50年； 设计使用年限 —— 5年、25年、50年、100年以上； 结构安全等级 —— 一级、二级、三级； 承载能力极限状态，结构构件按荷载效应的基本组合设计：
项次
构件类别 结构的主要构件（包括桁 架的弦杆、支座处的竖杆 以及承重柱等） 一般构件
1
120
9、满足构造设计的基本条件
建筑尺度――建筑物每层面积不超过600m2，层高不大于3.6米 建筑物屋面坡度不宜小于1:12，也不宜大于1:1 纵墙上檐口悬挑长度不大于1.2m 横墙上檐口悬挑长度不大于0.4m。 抗震设防烈度――抗震设防烈度为6度、7度时，建筑物高宽比不大于1.2； 抗震设防烈度为7度、8度（0.2g）时，建筑物高宽比 不大于1.0。
3
Shearwalls and Diaphragms


Flat or curved plate type elements that transmit forces in their plane Shearwalls: diaphragm

Shear forces Axial (vertical) forces
3.1 35
9
40 65
9
40 65
k2
11
40 65
12
40 65
3.7
38
12
40 65
f vd
15
40 65
19
18
65 90
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抗剪承载力设计值
注：1 表中数值用于钉连接的木基结构板材的楼、屋面板，在干燥使用条件下，标准荷载持续时间； 2 当钉的间距小于 50mm 时，位于面板拼缝处的骨架构件的宽度不得小于 65mm（可用两根 40mm 宽的构件组合在一 起传递剪力） ，钉应错开布置； 3 当直径为 3.7mm 的钉的间距小于 75mm 时， 位于面板拼缝处的骨架构件宽度不得小于 65mm(可用两根 40mm 宽的构 件组合在一起传递剪力)，钉应错开布置； 4 当钉的直径为 3.7mm，面板最小名义厚度为 18mm 时，需布置两排钉； ，抗剪承载力应按以下方法计算：将表中承载力乘以折 5 当楼、屋盖所用的钉的直径不是表中规定数值时（采用射钉） 算系数 ( d1