现代木结构建筑抗震性能

浏览次数: 日期:2016-07-01 17:06:48

现代木结构建筑抗震性能

 地震是一种常见的自然现象,世界上每年发生地震要达一百万次以上,只是大部分都比较轻微,人们不易察觉。为了防止突如其来的地震给人类生活造成的破坏,在一些地震多发国家和地区,往往都采用了一种抗震性能极好的建筑形式 --- 现代木框架建筑体系。
 
    典型的现代木框架建筑包括混凝土地基,地基上方的平台则是由铺有胶合板或定向刨花板(OSB)的拖梁构成,以此形成房屋的地面层楼板。平台由底脚螺栓与地基连接,墙体则竖立在这平台之上。墙体包括一个水平基木及龙骨,龙骨的名义尺寸为2英寸X4英寸(38毫米X89 毫米)或者2英寸X6英寸(38 毫米X140 毫米),高度有一层楼高,标准间隔距离为40公分。胶合板或定向刨花板覆盖在这些墙骨外侧,内测的空间则填有填充材料,然后表面覆盖防潮层和室内装饰石膏板。屋顶结构由预制桁架组成,连接到墙体的顶板。防潮层和石膏板则加在屋顶桁架低弦的室内侧,构成天花板。隔热棉被放置在天花板顶端的屋顶桁架低弦之间。桁架上方的屋顶由钉在桁架上弦上的胶合板或定向刨花板构成,板的上方通常盖有木瓦或沥青瓦等屋面材料。在将窗户和门装入墙框后,再安装水电管线。屋面外墙面按照消费者喜好装饰。多层木框架建筑遵循同样的形式,只是后续楼层加到前一个楼层上而已。
 
    木结构建筑之所以拥有如此优异的抗震性能主要归功于以下几点:
 
    - 强度和刚度:地震产生的侧向力会使建筑物扭曲,使墙体变形(不再方正)。而木框架建筑的胶合板或定向刨花板剪力墙在地震时提供关键的抗变形能力。除此之外,一些“非结构”构件也有助于增强建筑物的侧向抗力。例如:内墙饰面,隔墙以及多种外墙覆层。
 
    - 延性:砌体和混凝土等建筑材料需要经过严格的设计和细部处理才能保证较好的抗震性能。与这些材料相比,木结构体系优势得天独厚。木结构具有很好的延性,延性是指建筑物可以屈服、变形或者不倒塌的能力。在经受地震这种突然荷载时,房屋具有一定的柔性是最为理想的。因为柔性可以允许房屋耗散部分能量。众多钉节点使木框架房屋具有十分有效的延性。
 
    - 重量:木框架建筑重量较轻。使用绝热混凝土模板建造的墙体差不多是一般木框架墙体的七倍重。由于地震力与结构的重量成正比,精心设计和施工的轻质木框架房屋在地震中可有上佳表现。
 
    - 冗余性:传力路径众多的房屋一般被认为在结构上具有冗余性。典型的木结构建筑是由数以百计的结构和数以千计的钉节点链接构成,这意味着,一旦某个传力路径遭到破坏,它所承担的荷载可由邻近的构件或节点予以承担。
 
    - 连接性:覆有木基面板的墙体除了能抗震外,房屋的设计和施工还应能防止房屋的滑动或颠覆。无论哪种情况,都应将房屋适当的连接在基础之上。墙体、楼盖和屋盖框架相互连接,使得房屋成为一个坚固的结构单元,这对于房屋在地震中保持完整性是十分重要的。

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