木结构设计标准 GB50005-2017
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7.7 支撑

7.7.1 在施工和使用期间,应设置保证结构空间稳定的支撑,并应设置防止桁架侧倾、保证受压弦杆侧向稳定和能够传递纵向水平力的支撑构件,以及应采取保证支撑系统正常工作的锚固措施。

7.7.2 上弦横向支撑的设置应符合下列规定:

    1 当采用上弦横向支撑,房屋端部为山墙时,应在端部第二开间内设置上弦横向支撑(图7.7.2);

    2 当房屋端部为轻型挡风板时,应在端开间内设置上弦横向支撑;

    3 当房屋纵向很长时,对于冷摊瓦屋面或跨度大的房屋,上弦横向支撑应沿纵向每20m~30m设置一道;

    4 上弦横向支撑的斜杆当采用圆钢,应设有调整松紧的装置。

7.7.3 下列部位均应设置垂直支撑:

    1 梯形屋架的支座竖杆处;

    2 下弦低于支座的下沉式屋架的折点处;

    3 设有悬挂吊车的吊轨处;

    4 杆系拱、框架结构的受压部位处;

    5 大跨度梁的支座处。

7.7.4 垂直支撑的设置应符合下列规定:

    1 应根据屋架跨度尺寸的大小,沿跨度方向设置一道或两道;

    2 除设有吊车的结构外,可仅在无山墙的房屋两端第一开间,或有山墙的房屋两端第二开间内设置,但均应在其他开间设置通长的水平系杆;

    3 设有吊车的结构应沿房屋纵向间隔设置,并在垂直支撑的下端设置通长的屋架下弦纵向水平系杆;

    4 对上弦设置横向支撑的屋盖,当加设垂直支撑时,可仅在有上弦横向支撑的开间中设置,但应在其他开间设置通长的下弦纵向水平系杆。

7.7.5 屋盖应根据结构的形式和跨度、屋面构造及荷载等情况选用上弦横向支撑或垂直支撑。但当房屋跨度较大或有锻锤、吊车等振动影响时,除应设置上弦横向支撑外,尚应设置垂直支撑。支撑构件的截面尺寸,可按构造要求确定。

7.7.6 木柱承重房屋中,若柱间无刚性墙或木基结构板剪力墙,除应在柱顶设置通长的水平系杆外,尚应在房屋两端及沿房屋纵向每隔20m~30m设置柱间支撑。木柱和桁架之间应设抗风斜撑,斜撑上端应连在桁架上弦节点处,斜撑与木柱的夹角不应小于30°。

7.7.7 对于下列情况的非开敞式房屋,可不设置支撑:

    1 有密铺屋面板和山墙,且跨度不大于9m时;

    2 房屋为四坡顶,且半屋架与主屋架有可靠连接时;

    3 屋盖两端与其他刚度较大的建筑物相连时;但对于房屋纵向很长的情况,此时应沿纵向每隔20m~30m设置一道支撑。

7.7.8 当屋架设有双面天窗时,应按本标准第7.7.3条和第7.7.5 条的规定设置天窗支撑。天窗架两边立柱处,应按本标准第7.7.6条的规定设置柱间支撑,且在天窗范围内沿主屋架的脊节点和支撑节点,应设置通长的纵向水平系杆。

7.7.9 在抗震地区,支撑的设置应符合下列规定:

    1 抗震设防烈度为6度和7度地区,支撑布置应按本节的规定设置;

    2 抗震设防烈度为8度地区,对屋面采用冷摊瓦或稀铺屋面板的木结构,不论是否设置垂直支撑,都应在房屋单元两端第二开间及每隔20m设置一道上弦横向支撑;

    3 抗震设防烈度为9度地区,对密铺屋面板的木结构,不论是否设置垂直支撑,都应在房屋单元两端第二开间设置一道上弦横向支撑;

    4 抗震设防烈度为9度地区,对于冷摊瓦或稀铺屋面板的木结构,除应在房屋单元两端第二开间及每隔20m同时设置一道上弦横向支撑和下弦横向支撑外,尚应隔间设置垂直支撑并加设下弦通长水平系杆。

7.7.10 地震区的木结构房屋的屋架与柱连接处应设置斜撑,当斜撑采用木夹板时,与木柱及屋架上、下弦连接处应采用螺栓连接;木柱柱顶应设暗榫插入屋架下弦并用U形扁钢连接(图7.7.10)。

条文说明

7.7.1、7.7.2 檩条的锚固主要是使屋面与桁架连成整体,以保证桁架上弦的侧向稳定及抵抗风吸力的作用。当采用上弦横向支撑时,檩条的锚固尤为重要,因为在无支撑的区间内,防止桁架的侧倾和保证上弦的侧向稳定,均需依靠参加支撑工作的通长檩条。

    本标准对保证木屋盖空间稳定所作的规定,是在总结工程实践、试验实测结果以及综合分析各方面意见的基础上制定的。从试验研究和理论分析结果来看,这些规定比较符合实际情况。

    1 关于屋面刚度的作用

    实践和试验证明,不同构造方式的屋面有不同的刚度。普通单层密铺屋面板有相当大的刚度,即使是楞摊瓦屋面也有一定的刚度。编制组曾对一楞摊瓦屋面房屋进行了刚度试验,该房屋采用跨度为15m的原木屋架,下弦标高4m,屋架间距3.9m,240mm山墙(三根490mm×490mm壁柱),稀铺屋面板(空隙约60%)。当取掉垂直支撑后(无其他支撑),在房屋端部屋架节点的檩条上加纵向水平荷载。当每个节点水平荷载达2.8kN时,屋架脊节点的瞬时水平变位为:端起第1榀屋架为6.5mm;第6榀为4.9mm;第12榀为4.4mm。这说明楞摊瓦屋面也有一定的刚度,并且能将屋面的纵向水平力传递相当远的距离。

    由于屋面刚度对保证上弦出平面稳定、传递屋面的纵向水平力都起相当大的作用,因此,在考虑木屋盖的空间稳定时,屋面刚度是一个不可忽视的因素。

    2 关于支撑的作用

    支撑是保证平面结构空间稳定的一项措施,各种支撑的作用和效果因支撑的形式、构造和外力特点而异。根据试验实测和工程实践经验表明:

        1)垂直支撑能有效地防止屋架的侧倾,并有助于保持屋盖的整体性,因而也有助于保证屋盖刚度可靠地发挥作用,而不致遭到不应有的削弱。

        注:垂直支撑系指在两榀屋架的上、下弦间设置交叉腹杆(或人字腹杆),并在下弦平面设置纵向水平系杆,用螺栓连接,与上部锚固的檩条构成一个稳定的桁架体系。

        2)上弦横向支撑在参与支撑工作的檩条与屋架有可靠锚固的条件下,能起到空间桁架的作用。

        3)下弦横向支撑对承受下弦平面的纵向水平力比较直接有效。

    综上所述,说明任何一种支撑系统都不是保证屋盖空间稳定的唯一措施,但在“各得其所”的条件下,又都是重要而有效的措施。因此,在工程实践中,应从房屋的具体构造情况出发,考虑各种支撑的受力特点,合理地加以选用。而在复杂的情况下,还应把不同支撑系统配合起来使用,使之共同发挥各自应有的作用。

    例如,在一般房屋中,屋盖的纵向水平力主要是房屋两端的风力和屋架上弦出平面而产生的水平力。根据试验实测,后一种水平力,其数值不大,而且力的方向又不是一致的。因此在风力不大的情况下,需要支撑承担的纵向水平力亦不大,采用上弦横向支撑或垂直支撑均能达到保证屋盖空间稳定的要求;但若为圆钢下弦的钢木屋架,则宜选用上弦横向支撑,较容易解决构造问题。

    若房屋跨度较大,或有较大的风力和吊车振动影响时,则以选用上弦横向支撑和垂直支撑共同工作为好。对“跨度较大”的理解,有的认为指跨度大于或等于15m的房屋,有的认为若屋面荷载很大,跨度为12m的房屋就应算“跨度较大”。在执行中各地可根据本地区经验确定。

7.7.3 关于上弦横向支撑的设置方法,本标准侧重于房屋的两端,因为风力的作用主要在两端。当房屋跨度较大,或为楞摊瓦屋面时,为保证房屋中间部分的屋盖刚度,应在中间每隔20m~30m设置一道。在上弦横向支撑开间内设置垂直支撑,主要是为了施工和维修方便,以及加强屋盖的整体作用。

7.7.4 工程实测与试验结果表明,只有当垂直支撑能起到竖向桁架体系的作用时,才能收到应有的传力效果。因此,本标准规定,凡是垂直支撑均应加设通长的纵向水平系杆,使之与锚固的檩条、交叉的腹杆(或人字形腹杆)共同构成一个不变的桁架体系。仅有交叉腹杆的“剪刀撑”不算垂直支撑。

7.7.5 本条所述部位均需设置垂直支撑。其目的是为了保证这些部位的稳定或是为了传递纵向水平力。这些垂直支撑沿房屋纵向的布置间距可根据具体情况确定,但应有通长的系杆互相连系。

7.7.6 在执行本条文时,应注意下列两点:

    1 若房屋中同时有横向支撑与柱间支撑时,两种支撑应布置在同一开间内,使之更好地共同工作。

    2 在木柱与桁架之间设有抗风斜撑时,木柱与斜撑连接处的截面强度应按压弯构件验算。

7.7.7 明确规定屋盖中可不设置支撑的范围,其目的虽然是为了考虑屋面刚度和两端房屋刚度对屋盖空间稳定的作用,但也为了防止擅自扩大不设置支撑的范围。条文中有关界限值的规定,主要是根据实践经验和调查资料确定的。

7.7.8 有天窗时屋盖的空间稳定问题,主要是天窗架的稳定和天窗范围内主屋架上弦的侧向稳定问题。

    在实际调查中发现,有的工程在天窗范围内无保证屋架上弦侧向稳定的措施,致使屋架上弦向平面外鼓出。各地经验认为一般只要在主屋架的脊节点处设置通长的水平系杆,即可保证上弦的侧向稳定。但若天窗跨度较大,房屋两端刚度又较差时,则宜设置天窗范围内的主屋架上弦横向支撑(不论房屋有无上弦横向支撑,在天窗范围内均应设置)。

7.7.9 根据抗震设防烈度不同对木结构支撑的设置要求也不同,对8度和9度地区的木结构房屋支撑系统作了相应的加强。

7.7.10 由于木柱房屋在柱顶与屋架的连接处比较薄弱,因此,规定在地震区的木柱房屋中,应在屋架与木柱连接处加设斜撑并做好连接。

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