8.2轻型木桁架

斜撑

连续边界杆件 木桁架

钉于桁架 上的面板

木桁架 连续边界杆件 钉于桁架上的覆面板

图 8.5.12

桁架与剪力墙连接详图

在楼、屋盖边缘，胶合板钉接于搁栅（或横撑）上，搁栅和剪力墙的顶梁板连接。搁栅和顶 梁板的连接可通过横撑或封边搁栅与墙体顶梁板斜向钉连接，或用金属锚接板连接实现（图 8.5.11） 。 楼、屋盖边界杆件应在角部连接。当墙体的顶梁板作为边界杆件时，可在交接处将顶梁板搭 接并用钉连接。

第六节

轻型木桁架

轻型木桁架的杆件采用各种尺寸的规格材。 杆件用金属齿板连接， 金属齿板由不同等级及不 同厚度的镀锌钢板制作。桁架中所用的术语见图 8.6.1.

节间长度 横向支撑 上弦杆 腹杆 节点 下弦杆 齿板

节间长度 净 跨 总 长 水平悬挑

（a）三角形桁架

节点 上弦杆 齿板 腹杆 下弦杆 支承点

节间长度 净 跨 总 长

（b）平行弦桁架

图 8.6.1 桁架中的术语 255

除了荷载布置与支座位置的限制外，桁架可以设计成各种形状。图 8.6.2 给出了在北美地区 常用的轻型木桁架形式。

立柱式

悬臂式

双斜撑式

屋脊式

芬克式

荷兰屋脊式

豪氏式

山墙顶式

普拉特式

单坡式

扇式

截头式（阿肯色/能量桁架）

多面板式/比利时式

截头式

WW 式/双芬克式

剪刀式

KK 式/双豪威式

拱式

拱状剪刀式 图 8.6.2 256 金属齿板连接木桁架典型轮廓图 反向式

阶梯式

斜平板式

断坡式

平板式（下弦支承）

复斜式

平板式（上弦支承）

阁楼式

弓弦式

双斜坡式 双坡度式

背负式 图 8.6.2 金属齿板连接木桁架典型轮廓图（续）

一、材料

用于轻型木桁架弦杆与腹杆的规格材应符合本手册表 2.6.8 中的分级要求。 用于上弦杆与下 弦杆的规格材的等级不应小于IIIc ，横截面不小于 40 × 65 mm。用作腹杆的规格材可以为任何等 级，但若腹杆截面为 40 × 65 mm时，规格材等级不应小于IIIc。 金属连接齿板应由镀锌钢板制成，钢板应在制作齿板前镀锌，镀锌量不应小于 275g/m2, 钢 板材质可以是Q235 炭素结构钢或Q345 底合金高强结构钢, 钢的质量应符合国家标准《炭素结构 钢》GB700 和《低合金高强度结构钢》 GB/T1591 的规定。当有可靠依据时，也可用其他型号 的钢材。

二、轻型木桁架的分析与设计

金属齿板连接的木桁架采用不同的分析假定对结构分析的结果有很大的影响。 每个国家对轻 型木桁架有各自的设计标准。例如，加拿大和美国的有关设计标准分别为《金属齿板连接轻型木 桁架的设计规程与规定》 TPIC-1996 和 《金属齿板连接轻型木桁架的设计规程》 ANSI/TPI 1-1995A。 轻型木桁架的设计包括： 通过结构分析确定桁架杆件的内力； 选择弦杆与腹杆用规格材的尺 寸与等级；确定连接齿板的大小。轻型木桁架通常采用结构分析软件来进行设计，这些软件是根 据特定的桁架设计程序开发的。 1．桁架节点设置

257

桁架的节点分为支座端节点、屋脊节点、对接节点、腹杆节点以及搭接节点，见图 8.6.3 所示。

图 8.6.3

轻型木桁架的节点示意图

（1）支座端节点 由模拟的上弦杆、下弦杆、腹杆和三个分节点构 成（见图 8.6.4） 。分节点定位方法是：在桁架下弦杆端 部作一垂线，该垂线与桁架上、下弦杆中心线较低者 的交点即为第 1 分节点；第 2 分节点位于下弦杆中心 线上，并与第 1 分节点的水平距离为 3s/4（s 取值见图 8.6.4） ，第 1、2 分节点的水平距离不应大于 600mm； 过第 2 分节点作一垂线与上弦杆中心线相交点即为第 3 分节点。当第 2、3 分节点与第 1 分节点的间距小于 50mm（即 3s/4＜50mm）时，则可将三个分节点简化 为一个节点，即仅设第 1 分节点。 （2）屋脊节点 屋脊节点分为竖切屋脊节点和斜切屋脊节点。 竖切屋脊节点的定位方法是： 过屋脊点作一垂 线，与两弦杆的中心线相交处即为竖切屋脊节点（图 8.6.3） 。当两弦杆截面高度或坡度不同时， 该垂线与两弦杆的中心线的交点之间距离的 1/2 处为竖切屋脊节点。 斜切屋脊节点定位于两弦杆中心线的交点。 如图 8.6.5 所示。 （3）对接节点 对接节点定位于两弦杆的对接线上（图 8.6.6a）或位于两弦杆中心线与该对接线交点间 距离的 1/2 处（图 8.6.6b 所示） 。

图 8.6.5 斜切屋脊节点 图 8.6.4 支座端节点示意图

（a） 图 8.6.6 对接节点

（b）

（4）腹杆节点 腹杆节点位于腹杆与弦杆接触面长度s0 的中点与弦杆 中心线垂直相交处，如图 8.6.7 所示。 （5）搭接节点

258 图 8.6.7 腹杆节点

位于两搭接杆中心线与该垂线交点间距离 的 1/2 处。如图 8.6.8 所示。

图 8.6.8 搭接节点

e/2

轻型木桁架变形限值参考表 用途 商业 荷载组合 农畜用房 楼盖

在搭接杆端部作一垂线，搭接节点定

2．桁架节点计算简图 桁架的屋脊节点、对接节点、腹杆节点以及仅有第 1 分节点的支座端节点为铰接节点。桁架 的其他节点为刚接节点。弦杆为多跨连续杆件。 3．桁架支座假定 桁架的左端支座设为固定铰支座， 其他支座为活动铰支座。 桁架两端支座应设在支座端节点 中的第 1 分节点处。 4．模拟杆件的尺寸与材料 支座端节点模拟的上、下弦杆其截面尺寸、材质与其相邻的上、下弦杆相同。其他模拟杆件 的截面尺寸取为 40×90mm，材质取Ⅲc 级。 5．节点设置次序与调整 桁架分析模型的节点设置次序按（1）屋脊节点； （2）腹杆节点，由杆件相交最多的腹杆节 点至杆件相交最少的腹杆节点。 （3）其他节点。 距离小于 50mm 的两个节点可简化为一个，简化节点可设于两个节点间距离的 1/2 处。 6．桁架各杆的轴力与弯矩 设计时， 轴力取杆件两端轴力的平均值； 作用于节点上的力应取与该节点相连杆件的杆端内 力。弦杆跨中弯矩取该节间弦杆所受最大正弯矩。对拉弯或压弯杆件，轴力取杆件两端轴力的平 均值，弯矩取杆件跨中弯矩与两端弯矩中较大者。 7．桁架构件承载力与变形限值 轻型木桁架弦杆和腹杆的顺纹抗拉、顺纹抗压、抗弯、抗剪、复合拉弯和复合压弯等承载力 应根据《木结构设计规范》GB 50005-2003 确定。 轻型木桁架变形限值参考见表 8.6.1。

表 8.6.1 住宅 变形部位

q /3 + g

上弦节间 下弦节间 悬臂 悬挑

q+g s /180 s /360 b /120 a /120

q+g

垂直变形允许值

e/2 q+g s /180 s /360 b /120

不适用 L/180 L/360（g） L/360（q） L/360（q） L/360（q） 25mm

s /180 s /360 b /120 a /120

s /180 s /360 b /120 a /120

L/180 L/360（g） L/360（q） L/240（q） L/240（q） 25mm

L/180 桁架下弦杆节点或节间 如下 L/360（g） （a）灰泥/石膏天花板 L/36 L/360（q） （b）其他天花板 L/240 L/240（q） （c）无天花板 L/180 L/240（q） 最大水平变形允许值 在活动铰支座 25mm 25mm 注：1. 表中 q 代表活荷载；g 代表恒载； 2. 上、下弦节间变形指相对于其节点的局部变形； 3. 表中几何尺寸 s、a、b、L 取值见图 8.6.9。

259

s

a

b

图 8.6.9

L

桁架几何尺寸取值示意图

a

8．节点设计 轻型木桁架一般采用齿板进行节点连接，齿板连接应按《木结构设计规范》GB50005-2003 条文 6.3 节规定进行验算。

三、轻型桁架构造要求

（一）对接接头位置 上弦对接接头应符合下列要求： 1、对接接头不应设置于桁架上弦节点处及桁架端部节间内； 2、对接接头不应设置于邻近周边的四分点处； 3、对接接头可设于内节间的四分点处，但该节间内只能设一个对接接头。 下弦对接应符合下列要求： 1、对接接头不应设于桁架端部节间内及邻近周边的四分点处； 2、对接接头可设于内节间的四分点处； 3、除邻近支座端节点的内节点外，其 他内节点均可设对接接头。对图 8.6.10 所示单柱桁架与双柱桁架， 其内节点可设对接接头。 对接位置可在节间长度的±10%内调整。 （二）短悬臂桁架 轻型木桁架两端悬臂长度之和不应超过桁架净跨的 1/4，且桁架每端最大悬臂长度不应超过 1400mm。最大悬臂长度“c”的计算见图 8.6.11。图 8.6.13b 中，S2 的最小值＝Lb＋102mm；S2 的最大值由楔块高度等于下弦杆截面高度定。

图 8.6.10 单柱与双柱桁架

（a）

（b）

（c）

图 8.6.11

最大悬臂长度

（d）

260

图 8.6.11a、b为标准端点，图 8.6.11c、d为梁式端点。S2的最小值取Lb＋100mm；S2的最大值 由楔块高度等于下弦杆截面高度确定。 图 8.6.11 中， 、 （a）（c）最大悬臂长度 c 按 c = s (Lb + 13mm ) 计算； （b）（d）最大悬臂长度 、 c 按 c = s1 + 89mm 计算。 对图 8.6.11c 所示支座端部构造，弦杆斜切面过长时宜设系板。对图 8.6.11b、d 所示支座端 部构造，应设连接三角木楔块的固定系板。固定系板面积取相应支座端节点齿板面积的 20%。 （三）端部高度 对图 8.6.11 所示端部构造，若端点高度小于或等于 6mm，则可取其为零。

四、桁架的运输与安装

单榀轻型木桁架在自身平面内刚度大、强度高，但平面外的工作性能非常薄弱，极易受损。 轻型木桁架只有在其支撑和面板全部安装就位后才能达到他的极限强度。 单榀轻型木桁架的运输、就位与支撑布置必须得当。图 8.6.12 给出了单榀桁架起吊与运输时 的正确方法。

单点吊

导向线

≤6m

≤6m

导向线 约 1/2 桁架跨长 ≤9m 约 1/2 桁架跨长 ≤9m

分配梁

约 1/2 至 2/3 桁架跨长 ≤18m 起吊梁 确保桁架安全

约 1/2 至 2/3 桁架跨长 ≤18m

约 2/3 至 3/4 桁架跨长 >18m

约 2/3 至 3/4 桁架跨长 >18m

图 8.6.12

桁架的运输与安装

261

如果桁架在施工前要存放， 则要布置足够的竖向支承和侧向支撑以避免桁架产生过大的侧向 弯曲或发生倾覆。 如果桁架的齿板与木杆件连接不牢或板齿钉钉入不当造成节点松动， 则不能将松动的齿板钉 回原位。因为松动的节点已影响到板齿的承载力和木材的完整。若要修复，必须有结构工程师参 与确定修复方案。

五、桁架的临时和永久支撑

轻型桁架尽管自重轻、强度高，但若没有永久支撑以及面板起侧向支撑的作用，则很容易发 生屈曲。 为了保证桁架的结构整体性， 桁架在吊装就位过程中以及就位结束后必须采用临时和永 久支撑。为了保证支撑的施工质量，须对支撑的施工过程进行检查。 （一）临时支撑 桁架在就位过程中必须及时安装临时支撑。 临时支撑的作用是保证桁架能承受自重、 施工时 的风荷载以及楼屋面材料等临时施工荷载。 如果临时支撑布置不当， 许多桁架在吊装就位过程中或刚就位后就可能发生破坏。 在施工过 程中桁架的主要破坏形式为： 1. 桁架与支承结构间没有足够锚固或桁架之间缺少充分拉结而造成桁架成片倒塌，这种破坏 类型称作桁架倾覆破坏。 2. 桁架在支撑或面板安装之前，其上弦在自重产生的压力下发生侧向压曲破坏。 第一榀桁架的临时支撑十分重要， 因为他可作为后续桁架的临时支撑。 第一榀桁架的临时支 撑可由一榀或多榀侧立的构架组成，如图 8.6.13 所示。若吊装设备允许，也可将几榀桁架和其支 撑全部拼装好后起吊就位，由他们为后续桁架提供临时支撑。

支撑构架（临时） 该支撑保证了第一榀桁架 的安全并为后续桁架的临 时支撑提供了依靠

上弦平面内的纵 向水平支撑（临时）

≤3m

图 8.6.13

临时支撑与永久支撑（一）

262

桁架上弦和下弦间的临时纵向水平支撑能避免桁架弦杆屈曲， 桁架间的临时纵向垂直交叉支 撑能避免桁架的倾覆。有了这些临时支撑的桁架才能形成整体的结构单元（见图 8.6.13 与 8.6.14） 。

桁架间临时与永久的纵向垂 直交叉支撑 当面板起支撑作用时，该临 时支撑可以拆除或保留。

腹杆支撑（永久腹杆） 腹杆支撑可用来减少受压长 腹杆的计算长度。

图 8.6.14

临时支撑与永久支撑（二）

桁架纵向支撑（临时檩条）的间距为 1.8m 至 3m。桁架跨度越大，其纵向支撑的间距越小。 当桁架间距不大于 600mm 时，临时纵向垂直交叉支撑的截面尺寸为 20 x 90mm，在交叉处 用 2 枚 65mm 的钉钉接。当桁架间距大于 600mm 时，临时纵向垂直交叉支撑的截面尺寸不应 小于 40 x 90mm，在交叉处至少用 2 枚 75mm 的钉钉接。 在施工过程中应控制轻型桁架上临时堆放的建筑材料数量， 以避免他们所产生的荷载超过轻 型桁架的设计承载力。 （二）永久支撑 永久支撑的作用是保证桁架结构能承受规范规定的活载与恒载，将竖向荷载分配到相邻桁 架，以及将作用在桁架的水平荷载传递至楼屋盖、剪力墙或其他结构支承。 永久支撑应由桁架设计工程师在施工图上标明。 工程承包商应按图施工， 保证桁架设计图中 标明的所有永久支撑准确安装。 桁架的永久支撑主要有以下 4 类： 1．纵向垂直交叉支撑 对于平行弦桁架， 应在桁架间下弦端部设置纵向垂直交叉支撑以保持桁架的整齐排列以及将 作用在屋盖上的水平荷载传递至支承墙体。桁架间的纵向垂直交叉支撑的布置如图 8.6.14 所示。 当屋盖与吊顶有面板时，对于跨度小于或等于 12m 的坡面桁架，无需采用永久纵向垂直交 叉支撑。 2．腹杆支撑 桁架受压腹杆的纵向支撑布置如图 8.6.14 中所示。 有了这些支撑的受压腹杆能承受的荷载要 比没有支撑的受压腹杆大得多。

263

屋面均布荷载可能会使桁架中受压腹杆产生压屈， 从而造成由纵向支撑拉结的所有桁架腹杆 向同一方向侧移。 为保证桁架受压腹杆纵向支撑的稳定， 应在建筑物长度方向每隔一定间距布置 纵向垂直交叉支撑，将腹杆支撑和屋盖或吊顶连接起来。 3．桁架上弦平面内的纵向水平支撑 图 8.6.15 所示桁架上弦平面内的纵向水平支撑。 该支撑是为了避免桁架上弦的侧向移动。 当 屋盖有面板时，可不需要上弦纵向水平支撑，屋盖的水平承载力需经过设计计算。

上弦平面内的纵向水平支撑 (永久) 当有面板时，纵向水平支撑 可不需要。安装在桁架上弦 下侧的临时支撑可保留。

下弦平面内的纵向水平支 撑（永久） 在没有刚性吊顶处，应在 桁架下弦平面内布置纵向 水平支撑。

图 8.6.15 临时支撑与永久支撑（三）

4．桁架下弦平面内的纵向水平支撑 图 8.6.15 所示桁架下弦平面内的纵向水平支撑。 该支撑用于内部无刚性吊顶以及没有能将风 荷载传递至屋盖和基础的端墙的建筑。 桁架下弦平面内纵向水平支撑能使屋盖抵抗纵向水平力 。 这些支撑也可作为桁架下弦杆的侧向支座， 帮助下弦杆抵抗由于风的上拔力或楼盖不均匀荷 载所引起的反向弯曲应力。 当桁架下弦没有刚性吊顶时， 纵向水平支撑的间距须由桁架设计工程 师确定。

第七节 构件连接件

构架连接件与搁栅吊是轻型木结构中最常用的连接件（图 8.7.1） 。连接件一般由镀锌钢板制 造，钢板的厚度通常为 1.6mm、1.3mm 和 1.0mm。 构架连接件用途广泛，适用于各种节点形状。通常成对安装以避免偏心。绝大多数的构架连 接件都有左连接、右连接两种类型。 搁栅吊与梁吊可用于搁栅与梁的连接以及梁与梁的连接。 他们有两种类型： 顶部安装类型和 侧面安装类型。 顶部安装搁栅吊有一弯曲的翼片可以钉在梁的顶部。 侧面安装搁栅吊是钉在梁的

264

侧面。特制的搁栅吊也可用于木桁架和工字型搁栅。

用于构架连接件和搁栅吊的钉子直径较大，通长为3.2mm 或3.8mm 。为了满足钉子制造商确定的钉子安全工作荷载，必须采用适当类型与数量的钉子。

（a ）一般用途的构架连接件

（b ）用于抗拉或抗拔的构架连接件

（c ）三向连接构架连接件

（d ）搁栅与檩条吊

图 8.7.1

构架连接件

应用于构架中的其他连接件为柱和地梁板的连接件，见图8.7.2。

（a ）柱帽

（b ）柱锚固件

265

（c ）地梁板锚固件

（d ）金属板条

图 8.7.2 其他连接件

一、典型的连接构造

本节给出的连接构造经常应用在大型商业木结构建筑中，见图8.7.3、图8.7.4、图8.7.5。本节仅提供这些连接构造的概念，钉的实际数量和大小应根据结构图纸或根据木桁架和工字型搁栅生产商的要求来确定。

屋盖搁栅或桁架和支承墙或梁间应可靠锚固，这对抵抗上拔力非常重要。在搁栅和桁架支座处需设置斜撑或横撑，以避免他们产生转动。

当木屋盖或木楼盖作为混凝土或砌体墙的侧向支承时，应在整个建筑的长度方向每隔一段距离将墙体与骨架构件拉结。拉杆的间距沿墙的长度方向应不大于2m 。

拉杆可为金属板条或托架，拉杆和骨架构件及墙之间用螺栓锚固。拉杆和墙的锚固不能采用斜向钉连接。

横向支撑

（a ）砌体壁柱上的木桁架与工字型搁栅

墙体拉杆

工字型搁栅之间的横撑

墙体锚固托架 横挡与墙螺栓连接

（b ）木横挡上的木桁架与工字型搁栅

搁栅吊

（d ）搁栅吊上的工字型搁栅

（c）木横挡上的工字型搁栅

图 8.7.3 木桁架或工字型搁栅与砌体墙的连接

266

工字型搁

栅

腹板加劲肋抗拔锚固件

抗拔锚

（a ）人字形桁架

（b ）平屋顶搁栅

桁架间横撑抗拔锚固

工字型搁栅之间的横撑

腹板加劲肋

（c ）平行弦桁架– 上弦支承

（d ）连续搁栅

木桁架之间横向剪刀撑

腹板加劲斜角连接件

抗拔锚固

（e ）平行弦桁架– 下弦支承

（f ）斜屋盖搁栅

图 8.7.4 木桁架或工字型搁栅与墙体的连接

木桁架之间 横向剪刀撑

支承托架

角钢夹

胶合木或工程木梁

抗拔锚固件 胶合木或工程木梁

（a ）平行弦桁架与胶合木梁的连接

267

木桁架之间的横撑 抗拔锚固件

与梁用螺栓连接的钉接

木桁架之间 的横向剪刀撑

与梁用螺栓连接

钢梁

抗拔锚固件 钢梁

横向支撑

（b ）平行弦桁架与钢梁的连接

木钉接板 搁栅吊

腹板加劲肋

腹板加劲肋

金属吊

钢梁

（d ）I 型木搁栅与钢梁的连接

胶合木或

工程木梁

（c ）I 型木搁栅与胶合木梁的连接

图 8.7.5 木桁架或工字型搁栅与梁的连接

二、工字型木搁栅的连接要求

用来支承工字型木搁栅的搁栅吊和连接件应专门设计。用于规格材或胶合木梁的搁栅吊，由于钉子和钉间距的原因，会造成搁栅翼缘与腹板加劲肋劈裂。因此在选择工字型木搁栅的搁栅吊时应考虑钉的长度与直径、钉的位置、搁栅支承能力、支承构件的组成、搁栅吊尺寸以及承载力。例如用于工字型木搁栅和胶合木梁支承间的搁栅吊可能不能用作工字型木搁栅和工字型木搁栅的连接。

通常，钉入翼缘的钉子直径不应大于3.8mm，长度不大于38mm。钉入腹板加劲肋的钉子直径不应超过4.2mm。

第八节 国外工程木产品

一、产品介绍

1．结构复合材

结构复合材是应用于建筑工程的所有复合木产品的总称。包括旋切板胶合木（或称单板成集材LVL–Laminated Veneer Lumber)、平行木片胶合木(PSL–Parallel Strand Lumber)、层叠木片胶合木(LSL–Laminated Strand Lumber)、定向木片胶合木(OSL–Oriented Strand Lumber)以及其他具有类似特征的复合木产品。旋切板胶合木的生产始于19世纪70年代早期，平行木片胶合木在19世纪80年代进入商业应用。

结构复合材通常用外用防水胶生产，强度高，含水率低，安装后收缩变形很小。目前结构复合材在国外被广泛用作轻型木构架以及普通建筑中的梁和柱。

结构复合材属专有产品，每一结构复合材都有各自独特的材料性能。到目前为止还没有结构复合材的统一生产标准，结构复合材的产品质量由各产品制造商自己负责。

268

一般结构复合材的长度可达20m 。出厂的结构复合材应在表面每隔一定距离盖有包括生产厂商、产品名称以及应力等级的产品标识印章。结构复合材的标准尺寸每个国家基本相同，见表8.8.1、表8.8.2。

表 8.8.1 北美常用结构复合材的标准尺寸

产品名称 旋切板胶合木

45 × 240 45 × 240

梁

平行木片胶合木

90 × 240 135 × 240 180 × 240 90 × 90

柱

135 × 135 180 × 180

45 × 355 45 × 290 90 × 290 135 × 290 180 × 290 90 × 135 135 × 180

－

标准尺寸（mm ） 45 × 405 45 × 320 90 × 320 135 × 320 180 × 320 90 × 180 － －

45 × 475 45 × 355 90 × 355 135 × 355 180 × 355

－ － －

－ － 90 × 405 135 × 405 180 × 405

－ － －

－ － 90 × 455 135 × 455 180 × 455

－ － －

表

8.8.2

新西兰常用旋切板胶合木的尺寸

标准尺寸（mm ）

36×150

90×150

45 ×170

36×200

45×××××400

63××××××××600

90×××××400

结构复合材通常用外用防水胶生产，他们强度高，含水率低，安装后收缩变形很小。目前结构复合材被广泛用作轻型木构架以及普通建筑中的梁和柱。 （1） 旋切板胶合木

旋切板胶合木是用结构粘合剂将交错叠放的多层平行单板粘合在一起而制成的长板材，可非 常灵活地切割成所需规格的板材。图 8.8.1是旋切板胶合木的制造流程。

图 8.8.1 旋切板胶合木制造流程示意图

涂胶机

269

旋切板胶合木（LVL ）是在一定温度和压力下用胶将旋切板热压而形成的工程木产品（图8.8.2）。生产中每一旋切板的纤维方向与产品的长边平行。通常旋切板胶合木的宽度为45mm ，高度由240mm 至475mm 不等。旋切板胶合木对木材种类没有特别要求。一般能制造胶合板的树种都能用来生产旋切板胶合木。旋切板胶合木一般用于制作建筑中的梁、桁架弦杆、屋脊梁、预制工字形搁栅的翼缘以及脚手架的铺板。旋切板胶合木也用作建筑中的柱以及剪力墙中的墙骨柱。

旋切板胶合木中的旋切板厚度通常为2.5mm–3.0mm，一般不超过6mm 。与胶合板的生产类似，刚旋切下来的板片通过机械干燥、平整，并根据原料的天然缺陷如木节、节孔和劈裂的数量和尺寸来分类。由于生产中对旋切板胶合木中的每一层旋切板的等级和质量有严格的控制，因此旋切板胶合木的材性变化较小。旋切板胶合木有良好的力学性能和尺寸准确性。 （2） 层叠木片胶合木和定向木片胶合木

层叠木片胶合木（LSL ）是定向木片板（OSB ）技术的扩展（图8.8.2）。层叠木片胶合木中所用的木片长度约300mm ，为定向木片板中木片长度的3－4倍。小直径原木以及生长中扭曲的原木如白杨、黄杨和其他一些速生林树种都能用来制造层叠木片胶合木。层叠木片胶合木中木片的定向要求较高，为获得较高的密实度，生产层叠木片胶合木需要较大的压力。

定向木片胶合木（OSL ）是层叠木片胶合木产品的形式之一。其制造过程与层叠木片胶合木类似，两者的主要不同在于他们所使用的木片长度。定向木片胶合木中的木片长度较短，一般不超过150mm 。定向木片胶合木的强度和刚度比层叠木片胶合木稍低。

一般层叠木片胶合木的强度和刚度稍低于旋切板胶合木和平行木片胶合木。一般层叠木片胶合木的尺寸稳定性不及旋切板胶合木和平行木片胶合木，当含水率变化时，层叠木片胶合木的厚度胀缩比旋切板胶合木和平行木片胶合木

的胀缩要大。

（3） 平行木片胶合木

平行木片胶合木（PSL）由沿产品长度方向的薄木片胶合而成（图8.8.3）。平行木片胶合木中的木片厚度通常小于6mm ，长度约为厚度的150倍。生产平行木片胶合木的木材一般没有严格限制。平行木片胶合木在其主轴方向的强度和刚度很高，可用作为结构中的梁、柱和墙骨柱。

图 8.8.3 平行木片胶合木(PSL) 图 8.8.2 层叠木片胶合木(LSL)

图 8.8.2 旋切板胶合木(LVL)

270

2． 工字形木搁栅

工字形木搁栅的翼缘通常为机械应力分级材或旋切板胶合木，腹板为胶合板或定向木片板。工字形木搁栅的长度可达20m ，通常用于跨度较大的建筑中。工字形木搁栅也属于专有产品。每个制造商生产的工字形木搁栅都有各自独特的强度和刚度。一般制造商的产品说明书中包含其产品的容许荷载表和安装指南。楼盖搁栅的腹板也

可开孔以安装电线或管道系统。工字形木搁栅腹

板上的开孔位置应严格按照制造商的建议进行，翼缘上严禁开孔。

工字形木搁栅的标准尺寸见表8.8.3。大多数产品供应商备有标准的连接件，这些连接件都经过特别设计并能与工字形木搁栅配套。

表 8.8.3 典型的预制工字形木搁栅的高度

常用预制工字形木搁栅的高度, mm

图 8.8.4 典型的工字形木搁栅

二、产品评估

由于工程木产品属专有产品，没有统一的生产标准，所以这些产品的产品质量和强度指标应由有关管理部门按有关程序进行产品评估并颁发产品认证报告。

在北美，结构复合材的评估以及他的物理和力学性能可根据ASTM D5456《结构复合材的评估技术标准》确定。工字形木搁栅的评估以及他的物理和力学性能可根据ASTM D5055《预制工字形木搁栅结构承载力的确定和监控技术标准》确定。和规格材相似，结构复合材和工字形木搁栅的主要强度指标也是通过足尺试验确定。结构复合材的试验包括构件的受弯、受拉、受压和受剪。工字形木搁栅的试验包括构件的受弯、受剪、翼缘端接点和局部支承的性能，以及开洞腹板的抗剪强度。

三、结构设计和施工

结构复合材应在室内常温环境使用。在施工过程中结构复合材应尽量避免雨水或受潮。如果需要在结构复合材上开孔，其开孔位置和大小应严格按照制造商的建议进行。施工中严禁使用受到破损的结构复合材。

工字形木搁栅的设计与规格材的设计有显著不同。首先是挠度计算，在规格材的挠度计算中，剪力引起的挠度很小，一般通过调整弹性模量的设计值来间接考虑剪力的影响。对于工字形木搁栅，剪力引起的挠度对总挠度的影响较大，因此计算挠度时应单独考虑剪力所产生的挠度。在北美，工字形木搁栅制造商的产品说明书中都包含有用于计算因剪力所产生的挠度的剪力挠度系数K 。公式（8.8.1）和（8.8.2）可用来计算单跨均布荷载或中点集中荷载作用下工字形木搁栅的挠度。

5ql 4ql 2均布荷载 w =+ (8.8.1)

384EI K Pl 32Pl

+ (8.8.2) 中点集中荷载 w =

K 48EI

由于工字形木搁栅的腹板截面狭窄，腹板的剪力有可能使翼缘发生劈裂。因此，工字形木搁

271

要考虑搁栅中间和端部支承反力的影响。由于搁栅中间和端部支承反力的设计值是分别根据最小支承长度90mm 和45mm 的假设确定的，因此搁栅中间和端部支承反力的设计值有所不同。对于悬臂工字形木搁栅，如果靠近悬臂端的支承长度至少为90mm ，则该支承反力的设计值可采用搁栅中间支承反力的设计值。

用来支承工字型木搁栅的搁栅吊应专门设计。对于传统规格材或胶合木梁的搁栅吊，所用的钉子和钉间距可能会劈裂搁栅翼缘与腹板加劲肋。因此在选择工字型木搁栅的搁栅吊时应考虑搁栅吊尺寸以及承载力，钉的长度、直径与钉的位置、搁栅的支承能力和支承构件的组成。有关工字型木搁栅搁栅吊的详细信息可从工字形木搁栅制造商的产品说明书中得到。

若腹板加劲肋和搁栅吊两侧钉连接，则搁栅的最小支承长度可减少。腹板加劲肋可帮助将荷载直接从搁栅腹板传递到搁栅吊上，从而减少了传递到搁栅吊底部支承面的荷载。

绝大多数工字型木搁栅的抗扭能力较差，这在搁栅与搁栅的连接设计时应考虑。外加偏心荷载可能会造成搁栅扭转。当偏心荷载较大时，可在下翼缘通过斜撑、约束板条或顶棚系统来抵抗扭转。

搁栅吊应能为搁栅上翼缘提供横向支承（图8.8.5a），这通常通过与搁栅等高的搁栅吊翼缘来实现。搁栅吊应至少延伸至有腹板加劲肋的搁栅高度的中部。

当用搁栅吊在某一搁栅的上翼缘支承另一个工字型木搁栅时，作为支撑的搁栅从底部到上翼缘应用腹板加劲肋加强（图8.8.5b）以避免支撑搁栅上翼缘的出平面弯曲与转动。

当用搁栅吊在某一搁栅的下翼缘支承另一个工字型木搁栅时，钉入支承搁栅的钉子应穿过腹板钉入另一侧加劲肋（图8.8.5c），以提供对搁栅吊的支承。

最小D/2

上下翼缘应有横向约束以抵抗扭转与腹板屈曲

a) 工字型木搁栅与梁的连接

b) 顶部支承的连接

搁栅的上翼缘应有支承以避免横纹弯曲与扭转

搁栅吊的钉子应穿过搁栅腹板加劲肋钉入另一侧横撑上

c) 底部支承的连接

图 8.8.5 工字型木搁栅腹板的支承

第九节 设计算例

【例题8.9.1】某两层轻型木结构建筑，总建筑面积为 650 m 2，总高度为 10.30m。基本雪压为0.2 kN/ m2；基本风压为0.55 kN/ m2; 地面粗糙度A 类；抗震设防烈度为7 度第二组、设计基本

272

地震加速度为0.1g ，场地类别III 类。该建筑的立面及平面图分别见图8.9.1、8.9.2和 8.9.3。

(a) 南立面

273

274

图8.9.3 建筑物平面图

表8.9.1列出了该建筑采用材料及自重。

表 8.9.1 设计中使用的主要建筑材料

名称自重

屋面瓦 0.71 kN/m2

12 mm 胶合板或定向木片板 0.075 kN/m2

15 mm 胶合板或定向木片板 0.09 kN/m2屋架间距600 mm 0.10 kN/m2

12 mm 石膏天花板 0.10 kN/m2

保温材料 0.075 kN/m2

40 ×235 mm 间距@ 400 mm搁栅 0.120 kN/m2

40 ×140 mm 间距@ 400 mm 墙骨柱 0.070 kN/m2

12 mm 石膏板 0.125 kN/m2

8 mm石膏板 0.075 kN/m2

铝合金外墙面 0.075 kN/m2

加拿大花旗松 4.90 kN/m3胶合木 7.21 kN/m3

该建筑的外墙、C 轴、4轴和8轴的墙面板均采用胶合板或定向木片板加石膏板的组合

墙面，其余墙体的墙面板均采用石膏板墙面。 (一) 荷载计算 1．永久荷载

(1) 屋盖荷载标准值

屋面瓦

12mm 胶合板或定向木片板 屋架间距@600 mm

0.71 kN/m20.075 kN/m20.10 kN/m2

275

2 × 12.5 mm 石膏天花板 屋盖保温材料 总计： (2) 楼面荷载标准值

地毯

15 mm 胶合板或定向木片板 40 ×235 mm 间距@400 mm搁栅 2 × 12.5 mm 石膏天花板 地热取暖层 总计： (3) 外墙荷载标准值

12 mm 石膏板

12 mm 胶合板或定向木片板 40×140 mm 间距@ 400 mm墙骨柱 铝合金外墙面 墙体保温材料 其他 总计： (4)内墙荷载标准值

a ．12 mm 石膏板

12.5 mm 胶合板或定向木片板 7.5 mm 石膏板

40×140 mm 间距@ 400 mm墙骨柱 墙体保温材料 其他 总计：

b ．12 mm 石膏板(两层)

40×140 mm 间距@ 400 mm墙骨柱 墙体保温材料 其他 总计：

2．可变荷载

（1）雪荷载标准值： s k =

0.20 kN/m2

0.5 × 0.15 = 0.075 kN/m2

1.16 kN/m2

0.10 kN/m20.09 kN/m20.12 kN/m20.20 kN/m2

38 × 0.25 = 0.95 kN/m2

1.46 kN/m2

0.125 kN/m20.075 kN/m20.070 kN/m20.075 kN/m20.030 kN/m20.030 kN/m20.405 kN/m2

0.125 kN/m20.075 kN/m20.075 kN/m20.070 kN/m20.030 kN/m20.030 kN/m20.405 kN/m20.25 kN/m20.070 kN/m20.030 kN/m20.030 kN/m20.38 kN/m2

µr s 0 = 1.0 × 0.2 = 0.2 kN/m2

（2）屋面活荷载标准值：不上人屋面，活荷载为 0.5 kN/m2（3）楼面活荷载标准值：楼面活荷载为2.0 kN/m2 （4）风荷载标准值：

276

w k =βz µs µz w 0

式中：βz 为风振系数，取1.0；

µs 为风荷载体型系数，具体数值右图；

µz 为风压高度变化系数，A 类地面粗糙

度，离地高度10米处，取 1.38；

w 0为基本风压，为 0.55 kN/m2；

w k =βz µs µz w 0= 1.0 × µs × 1.38 × 0.55 = 0.76µ

s kPa

图8.9.4 建筑物风荷载标准值

(a) 屋盖水平风荷载

横向：F 2-H =[ (0.61 +0.38)× (3.5/2+0.9)+ (0.38 - 0.21)× sin 230 ×2.5]×25.87 = 72.2 kN 纵向：F 2-Z = (0.61 +0.38) × [(3.5/2+0.9)+2.5/2]× 11.8 = 45.6 kN (b) 屋盖竖向风荷载

F 2-up = (0.38 × 7.48 + 0.21 × 6.69) × cos230 × 25.87 = 101.1 kN ↑ (c) 楼盖水平风荷载

横向：F 1-H = (0.61 +0.38) × (3.5/2+3.4/2)× 27.5 = 93.9 kN 纵向：F 1-Z = (0.61 +0.38) × (3.5/2+3.4/2) × 11.8 = 40.3 kN

（5） 地震作用 (采用底部剪力法计算)

F i =

G i Hi

j =1n

F EK (1−δn ) =

G i Hi

j =1

∑G j Hj ∑G j Hj

n

α1G eq (1−δn )

式中

α1——水平地震影响系数；α1 = (

其中T g = 0.55，η2 = 1.0

T g T

γη2αmax

T = 0. 05H 0. 75 = 0. 05×10. 30. 75= 0.29（见GB50005-2003 第9.2.2条）

由于 0.1

277

G eq —— 结构等效总重力荷载，多质点可取总重力荷载代表值的85%；

屋盖自重：G roof = Aroof × Droof = 470 × 1.16 = 545 kN 楼面自重：G floor = Afloor × Dfloor = 320 × 1.46 = 467 kN

二层外墙自重: G2-外 = (2×25.2×0.405+13.17×0.405+10.9×0.405)×3.5 = 105.56 kN 二层内墙自重: G2-内 = [2×6.48×(0.405+0.38)+(25.87+6.3)×0.405]×3.5 = 81.21 kN 二层墙体自重：G 2-wall = G2-外 + G2-内 = 105.56+81.21 = 186.77 kN 一层外墙自重: G1-外= (27.5+25.2+11.8+10.9)×0.405×3.4 = 103.83 kN

一层内墙自重: G1-内= [(2×6.48+2×3.6+25.2)×0.405+(5×6.48+2×3.6+25.2)×0.38]×3.4 = 146.18 kN 一层墙体自重：G 1-wall = G外 + G内 = 103.83 + 146.18 = 250.01 kN

屋盖质点自重：G 2-eq = Groof +0.5×Aroof ×0.5+0.5×G2-wall =545+0.5×470×0.5+0.5×186.77= 755.9 kN 楼盖质点自重：G 1-eq = Gfloor + 0.5×Afloor ×2.0+0.5×(G2-wall +G1-wall )

=467+0.5×320×2.0+0.5(186.77+250.01)= 1005.4 kN

结构等效总重力荷载:G eq = 0.85×(G2-eq +G1-eq ) = 1497 kN

F 2-eq = F 1-eq =

755. 9×9. 05

×0. 08×1497=79.9 kN

(755. 9×9. 05+1005. 4×3. 4)

㈠

1005. 4×3. 4

×0. 08×1497=39.9 kN

(755. 9×9. 05+1005. 4×3. 4)

由此可见，对于屋盖和楼盖水平荷载，本结构南北向由风荷载控制，东西向由地震荷载控制。 (二)

结构构件设计

为节省篇幅，本算例进仅对沿④轴线剖面的典型结构构架进行设计。其他轴线的结构构架，可用相似的方法设计。图8.9.5为沿④轴线剖面的结构构架计算简图。

278

注一：由于本结构门窗的单位长度自重与墙体的单位长度自重相似，为简化计算，假设门窗的单位长度自重与墙体相同。

对于轻型木结构，结构设计一般假定由规格材或工程木产品组成的木构架承受竖向荷载，由木基结构板材和木框架组成的楼/屋盖和剪力墙承受水平荷载。

1. 屋架设计

轻型木桁架通常采用结构分析软件来进行设计。对沿④轴线剖面屋架的分析，采用的是加拿大设计软件，该软件是根据加拿大轻型木桁架设计标准《金属齿板连接轻型木桁架的设计规程与规定》TPIC-1996开发的，本例的分析结果仅供参考。

屋面坡度为23°，屋架的间距为 600 mm ，采用云杉-松-冷杉类规格材，材质等级III c 。上弦杆选用40×140 mm 规格材，下弦杆及腹杆选用 40×90 mm 规格材，节点齿板为SK-20。上弦杆及跨中的腹杆上设有40×90 mm侧向支承 (见图8.9.6) ，以保证侧向稳定性。

279

作用于该桁架上弦的永久荷载标准值为0.885 kN/m2，下弦的永久荷载标准值为0.275 kN/m2；屋面的活荷载标准值为 0.5kN/m2。经计算，永久荷载加全跨可变活荷载的荷载组合为最不利荷

㈠

载组合。以下是部分计算结果：

表 8.9.2 桁架杆件内力分布

杆件名称 上 弦 杆 下 弦 杆 腹

材料/尺寸

杆件内力 (kN)

端弯矩1 (kN·m)

端弯矩2 (kN·m)

注一：实际活荷载为0.5 kN/m2，但按加拿大现行标准最小的屋面活荷载为1.0 kN/m2。桁架的荷载设计值及桁架杆件与齿板节点的设计根据加拿大木结构设计规范 CSA O86-01进行。

M-W -1.77 0.000 -0.589 W-S1 -0.13 0.589 0.000

S1-X 0.40 0.000 -0.515

X-B 3.12 0.515 0.000

B-Y 3.08 0.000 -0.663

Y-S2 -0.15 0.663 0.000

SPF IIIc /

S2-Z -0.67 0.000 -0.446

40× 140 mm

Z-AA -3.26 0.446 -0.315 AA-N -4.81 0.315 0.000 A-U 0.00 0.000 -0.069 U-T 1.74 0.069 -0.051

T-P -0.15 0.051 0.000

P-S 0.42 0.000 -0.059 SPF IIIc / S-R 3.02 0.059 -0.034 40 x 90 mm R-Q 4.49 0.034 -0.040

Q-C 0.00 0.040 0.000

SPF IIIc /

-4.84 - - O-M (W8)

40 ×185 mm

A-O 0.17 - - O-M (W7L) 0.17 - - M-U 1.93 - - -0.41 - - U-W

280

杆

W-T -2.75 - - T-X 2.37 - - X-P -4.98 - - P-B -4.59 - - SPF III / c P-Y -5.97 - - 40× 90 mm S-Y 3.17 - -

S-Z -3.80 - - R-Z 1.38 - - R-AA -1.82 - - Q-AA -0.89 - - Q-N 4.66 - - C-N -5.15 - -

经计算，表中所有上弦杆、下弦杆及腹杆均满足设计要求。

由桁架杆件内力分布表 8.9.2可以得到用于齿板节点设计的节点内力。表8.9.3 给出了齿板节点连接的尺寸。

表8.9.3 节点齿板及尺寸

节点编号 尺寸(mm×mm) 节点编号 尺寸(mm×mm)

B 76×152 U 76×95 C 51×114 W 76×114 M 152×381 X 102×114 N 76×114 Y 102×114 O 102×267 Z 76×114 P 127×191 AA 76×114 Q 76×95 S1

102×114 R 76×95 S2 102×114

2．主梁ML1设计

该梁两端由6根40×140 mm规格材拼接而成的组合柱支承，支座之间的中心距为10287 mm，支承长度为 140 mm ，其计算简图及节点图见图8.9.7。根据估算，初步选定材料为180 × 500mm 胶合木梁，胶合木梁采用北美花旗松，其性能如下： f m = 15MPa

f v = 1.6 MPa

f c, 90 = 3.1 MPa

ρ = 5.0 kN/ m3

E = 10000 MPa

桁架在该梁上产生的均布荷载设计值为： (1.2 × 1.16 + 1.4 × 0.5) × (0.5×5.32+1.37) = 8.43 kN/m 梁自重荷载设计值为: 1.2 × 5.0 × 0.2 × 0.55 = 0.66 kN/m 故 g+q = 8.43 + 0.66 = 9.09kN/m

设计荷载 g+q = 9.09 kN/m

281

2

2

=(1) 弯曲强度验算：

M 120. 24×106×6== 11.92 N/mm2

VS

= 0.43 N/mm2

(3) 变形验算：

桁架在该梁上产生的均布荷载标准值为：(1.16 + 0.5)× (0.5×5.32+1.37) = 6.69 kN/m 自重荷载标准值为： 5.0× 0.2 × 0.55 = 0.55 kN/m 故 g +q = 6.69 + 0.55 = 7.24 kN/m

5(g +q )L 45×7. 24×102874

= 38.07 mm

384EI 384×10000××200×550312

(4) 支承处局部受压验算：

局部受压面积：140×200 = 28000 mm2局部压应力f c = 3．屋盖设计

屋盖结构单元由12.5mm 的木基结构板材和屋架组成，面板边缘钉的间距为150mm 。由于东西立面的屋盖长度较短，所以屋盖的设计由作用在南北向的荷载控制。假设所产生的侧向力均匀分布，则作用在屋盖上横向的水平荷载设计值为w f = 1.4×72.2/(6.3+18.9+0.67) = 3.91 kN/m。根据建筑物平面图，屋盖的边界杆件位于①轴线、⑧轴线和11轴线。 (1) 屋盖抗剪承载力验算：

282

V f A c

=

246. 75×1000= 1.67 N/mm2

c, 90= 3.1 N/mm

28000

由《木结构设计规范》GB50005-2003附录P 知楼盖的设计抗剪承载力为：

V =f d ⋅B =f vd ⋅k 1⋅k 2⋅B

式中 k 1= 1.0，k 2= 0.8 （云杉-松-冷杉），B ≈11.8 m ；

由规范GB50005-2003附表P.0.1查得 f vd = 6.4 kN/m, 所以沿⑧轴线的设计抗剪承载力为

V =f d ⋅B = 6.4 × 1.0 × 0.8×11.8 = 60.4 kN > 0.5×3.91×25.78 = 50.4 kN

(2) 屋盖边界杆件承载力验算：

屋盖边界杆件由二层外墙的双层顶梁板2×40×140mm IIc/IIIc 级花旗松规格材组成。沿①～⑧轴线间的边界杆件承受的轴向力设计值为：

2

M 1w f L 13. 91×(18. 9+0. 67) 2

N f ====15. 86 kN

B 08B 08×11. 8

由于杆件的抗拉承载力低于抗压承载力，故边界杆件的轴向承载力由抗拉承载力控制

N t = 2×40×140×5.4 = 60.48 kN > N f = 15.86 kN

4．二层外墙墙骨柱设计

二层外墙墙骨柱为40×140mm IIc /IIIc 级花旗松，墙骨柱间距为400 mm 。墙骨柱的计算长度为 l 0=3.5 m，其计算简图及节点图见图8.9.8。由规范GB50005-2003附表J.0.1-1查得墙骨柱的各强度设计值。

wL 20. 342×3. 52

M = = = 0.52 kN-m

88

按强度验算:

283

N M 3. 54×1030. 52×106×6

=++=0. 48

A n f c W n f m 40×140×1540×140×9. 1

按稳定验算:

N

ϕϕm A 0

式中 ϕm =1.0，λ=l 0

I

≤f c

= 86.60, 所以 ϕ=

11+(

65

2

=0. 36

故该墙骨柱的稳定性

N

ϕϕm A 0

5．二层剪力墙SW1设计

=

3. 54×1000

= 1.76 N/mm2

0. 36×1. 0×5600

剪力墙由墙骨柱、顶梁板和底梁板以及墙面板组成。剪力墙SW1长 为5.58 m，墙骨柱为40×140mm IIc /IIIc 级花旗松，墙面板为12mm 的木基结构板材，面板边缘钉的间距为150mm 。经计算，风荷载作用下墙承受的剪力设计值为 23.0 kN 。 (1) 剪力墙抗剪承载力验算

由规范GB50005-2003附录Q 知剪力墙的设计抗剪承载力为：

V =f d l =(f vd k 1k 2k 3) l

式中 k 1= 1.0，k 2= 1.0，k 3= 1.0。

由规范GB50005-2003附表Q.0.1-1查得 f vd =5.5 kN/m, 所以

f d =f vd k 1k 2k 3=5.5 × 1.0 × 1.0 × 1.0 = 5.5kN/m V r =f d l =5.5×5.58 = 30.69 kN > V f = 23.0 kN

(2) 剪力墙边界杆件承载力验算

剪力墙的边界杆件为剪力墙边界墙骨柱，为两根 40×140mm IIc/IIIc 级花旗松规格材。 边界杆件承受的设计轴向力为：

N f = 23.0 × 3.5 / 5.58 = 14.43 kN

由于杆件的抗拉承载力低于抗压承载力，故边界杆件的轴向承载力由抗拉承载力控制

N t = 2×40×140×5.4 = 60.48 kN > N f = 14.43 kN (3) 剪力墙连接件验算 a ．连接件与楼盖的连接

连接件与楼盖的连接由一个M16 C 级普通螺栓承受。根据钢结构设计规范GB50017-2003，普通螺栓的抗拉极限为 f t = 170 N/mm2，故螺栓承载力：

N r =

b

πd 2

4

3. 14×16f t b =

4

2

14.43 kN ×170=34.16 kN >N f =

b ． 连接件与墙骨柱的连接

连接件与墙骨柱的连接由6个M10 C 级普通螺栓传递。

N v =k v d 2

284

f c

式中k v =7.5, 所以

N v =k v d 2

f c =7.5 × 102×= 2.90 kN > N f /6 = 2.41 kN

c ．墙骨柱螺栓连接处偏心受拉验算

偏心弯矩M =N f e = 14.43 ×40 = 577.2 kN-mm，由规范GB50005-2003式 5.3.1

N M 14. 43×1000577. 2×1000

+== 0.71

6

6. 楼盖搁栅ML10 设计

搁栅的间距为400 mm，支承在剪力墙上，见图8.9.9。作用在楼面的竖向荷载设计值为：

S = 1.2×1.46 + 1.4×2.0 = 4.55 kN/m2

搁栅为40×235mm IIc/IIIc 级花旗松。搁栅的自重设计值为1.2×4.9×0.04×0.235 = 0.055 kN/m。 故 搁栅承受的均布荷载设计值为：g+q = 0.4×4.55+0.055 = 1.88 kN/m。

图8.9.9 楼板搁栅 ML10

设计荷载g+q= 1.88kN/m

M =

(g +q )L 2

8

1. 88×3. 152

= = 2.33 kN-m

8

V =

(1) 弯曲强度验算

(g +q )L =1. 88×3. 15 = 2.96 kN

2

2

M

= 6.33 N/mm2

(2) 剪切强度验算

VS

= 0.32 N/mm2

(3) 变形验算

荷载标准值 S = 1.46 +2.0 = 3.46 kN/mm2

g+q = 0.4 × 3.46 + 4.9 × 0.04 × 0.235 = 1.43 kN/m

4

w = 5(g +q )L =

384EI

5×1. 43×31504

= 3.85 mm

384×11000××40×2353

12

285

(4) 支承处局部受压验算

f c =

7．楼盖设计

楼盖由搁栅以及15 mm 厚的胶合板楼面板组成，面板边缘钉的间距为150mm 。由于东西立面的楼盖长度较短，所以楼盖的设计由作用在横向的荷载控制。假设所产生的侧向力均匀分布，则作用在楼盖上横向的水平荷载设计值为w f = 1.4 × 93.9 / 27.5 = 4.78 kN/m。根据屋盖的边界杆件布置，楼盖的边界杆件为①轴线、⑧轴线和11轴线。 (1) 楼盖侧向抗剪承载力验算

由规范GB50005-2003附录P 知楼盖的设计抗剪承载力为： V =f d ⋅B =f vd ⋅k 1⋅k 2⋅B ，B= 11.8m 。 式中k 1= 1.0，k 2= 1.0 （花旗松）

V A c

=

2. 96×1000

= 0.53 N/mm2

40×140

由规范GB50005-2003附表P.0.1查得 f vd = 7.6 kN/m, 所以沿⑧轴线的设计抗剪承载力为

V =f d ⋅B = (7.6 × 1.0 × 1.0) ×11.8= 89.7 kN > 0.5×4.78× (21.2+2×3.15) = 65.7 kN

(2) 楼盖边界杆件承载力验算

楼盖的边界杆件由一层外墙的顶梁板组成。顶梁板为双层 40×140mm IIc/IIIc 级花旗松规格材。沿①～⑧轴线间的边界杆件承受的轴向力设计值为：

2w f L 1M +N 1f =+N 1f N f =

8B 0B 0

式中 L 1为①轴线和⑧轴线之间的距离；N 1f 为由上层剪力墙传递到楼盖边界杆件的侧向力，该侧向力的大小与屋盖边界杆件的侧向力相同。所以，

4. 78×21. 22M 1

N f =+N 1f =+15. 86=38.62 kN

8×11. 8B 0

由于杆件的抗拉承载力低于抗压承载力，故边界杆件的轴向承载力由抗拉承载力控制

N t = 2×40×140×5.4 = 60.48 kN > N f = 38.62 kN

8．一层内墙SW3墙骨柱设计

一层内墙墙骨柱为40×140mm IIc /IIIc 级花旗松，墙骨柱间距为400 mm 。墙骨柱的计算长度为 l 0=3.4-0.25=3.15 m。作用在一层墙体上的竖向荷载设计值为：

二层内墙 楼盖 总计：

故每根墙骨柱承受的荷载设计值为：N = 0.4×15.01 = 6.0 kN

查本设计手册第十三章第十七节表13.17.1, 可知40×140mmIIc/IIIc 级花旗松满足设计要求。 9．一层外墙墙骨柱设计

一层外墙墙骨柱为40×140mm IIc /IIIc 级花旗松，墙骨柱间距为400 mm 。墙骨柱的计算长度为 l 0=3.15 m。作用在一层外墙上的荷载设计值为：

屋盖 二层外墙

(1.2 × 1.16 + 1.4 × 0.5) × (5.32× 0.5+1.37) = 8.43kN/m

1.2 × 3.5 × 0.405 = 1.70 kN/m 1.2 × 3.5 × 0.405 = 1.70 kN/m

(1.2 × 1.46 + 1.4 × 2.0) × (3.15+2.7) /2 = 13.31 kN/m

15.01 kN/m

286

楼盖 总计：

0.5 × (1.2 × 1.46 + 1.4 × 2.0) × 3.6 = 8.19 kN/m

18.32 kN/m

故 每根墙骨柱承受的竖向荷载设计值为：N = 0.4 × 18.32 = 7.33 kN

风荷载设计值为： w =1.4 × 0.61 × 0.4 = 0.342 kN/m

查本设计手册第十三章第十八节表13.18.1, 可知40×140mmIIc/IIIc 级花旗松满足设计要求。 10. 一层剪力墙SW2及SW3设计

沿④轴线剖面的一层剪力墙由内墙SW2 与SW3组成，长度分别为3.6 m和6.48 m。构成剪力墙SW2及SW3的墙骨柱、顶梁板和底梁板以及墙面板与SW1相同。经计算，风荷载作用下墙承受的总剪力设计值为 26.0 kN 。假设剪力墙的刚度与长度成正比，则每片剪力墙所承受的剪力为：

V sw2 = 3.6 × V sw3 = 6.48 ×

26. 0

= 9.3 kN

6. 48+3. 6

26. 0

= 16.7 kN

6. 48+3. 6

f

由剪力墙SW1设计可知剪力墙的设计抗剪承载力为：f d = 4.4 kN/m >故一层剪力墙SW2及SW3满足设计要求。 11．连接设计

f

=

26. 0

= 2.58 kN/m，

6. 48+3. 6

由直径为 3.66 mm 、长 82 mm 的普通钢钉形成的钉节点的设计承载力为：

N v =k v d 2f c =10. 2×3. 662××10−3=0. 53 kN

由屋盖传来的横向水平风荷载设计值为：1.4 × 72.2= 101.1 kN

287

所需的钉子个数为：

101. 1

=190. 8（颗） 0. 53

55780

=292mm 取钉子间距为250mm 。 190. 8

二层横向墙体总长为：13.17 + 2×6.48 + 13.17 +5.58 + 10.9 = 55.78 m 故钉子的间距应为：

纵向钉子的间距可用相同的方法求出。

b ．楼盖与一层墙体的连接

由楼盖传来的横向水平风荷载设计值为：1.4 × (72.2 + 93.9) = 232.54 kN 所需的钉子个数为：

232. 54

=438. 8（颗） 0. 53

81560

=186mm 取钉子间距为150mm 。 439

一层横向墙体总长为：11.8 + 6 × 6.48 + 5.58 + 10.9 + 4 × 3.6 = 81.56 m 故钉子的间距应为：

纵向钉子的间距可用相同的方法求出。 (3) 墙体与基础的连接

选取M14 锚固螺栓将一层墙体与基础连接。单个螺栓的侧向设计承载力为：

N v =k v d 2f c =5. 5×142××10−3=4. 18 kN

由楼盖传来的横向水平风荷载设计值为：1.4 × (72.2 + 93.9) = 232.54 kN 所需的螺栓个数为：

232. 54

=55. 6（颗） 4. 18

一层横向基础总长为81.56 m 故螺栓的间距应

81560

=1456mm 取螺栓间距为1200mm 。 56

纵向基础的螺栓间距可用相同的方法求出。

288