9.1 一般规定
9.1.1 轻型木结构的层数不宜超过3层。对于上部结构采用轻型木结构的组合建筑,木结构的层数不应超过3层,且该建筑总层数不应超过7层。
9.1.2 轻型木结构的平面布置宜规则,质量和刚度变化宜均匀。所有构件之间应有可靠的连接,必要的锚固、支撑,足够的承载力,保证结构正常使用的刚度,良好的整体性。
9.1.3 构件及连接应根据选用树种、材质等级、作用荷载、连接形式及相关尺寸,按本标准相关章节的规定进行设计。
9.1.4 在验算屋盖与下部结构连接部位的连接强度及局部承压时,应对风荷载引起的上拔力乘以1.2倍的放大系数。
9.1.5 轻型木结构的剪力墙应承受由地震作用或风荷载产生的全部剪力。各剪力墙承担的水平剪力可按面积分配法和刚度分配法进行分配。当按刚度分配法进行分配时,各墙体的水平剪力可按下式计算:
式中:Vj——第j面剪力墙承担的水平剪力;
V——楼层由地震作用或风荷载产生的X方向或Y方向的总水平剪力;
Kwi、Kwj——第i、j面剪力墙单位长度的抗剪刚度,按本标准附录N的规定采用;
Li、Lj——第i、j面剪力墙的长度;当墙上开孔尺寸小于900mm×900mm时,墙体可按一面墙计算;
n——X方向或y方向的剪力墙数。
9.1.6 对于3层及3层以下的轻型木结构建筑,当符合下列条件时,可按构造要求进行抗侧力设计:
1 建筑物每层面积不应超过600㎡,层高不应大于3.6m。
2 楼面活荷载标准值不应大于2.5kN/㎡;屋面活荷载标准值不应大于0.5kN/㎡。
3 建筑物屋面坡度不应小于1:12,也不应大于1:1;纵墙上檐口悬挑长度不应大于1.2m;山墙上檐口悬挑长度不应大于0.4m。
4 承重构件的净跨距不应大于12.0m。
9.1.7 当抗侧力设计按构造要求进行设计时,在不同抗震设防烈度的条件下,剪力墙最小长度应符合表9.1.7-1的规定;在不同风荷载作用时,剪力墙最小长度应符合表9.1.7-2的规定。
9.1.8 当抗侧力设计按构造要求进行设计时,剪力墙的设置应符合下列规定(图9.1.8):
1 单个墙段的墙肢长度不应小于0.6m,墙段的高宽比不应大于4:1;
2 同一轴线上相邻墙段之间的距离不应大于6.4m;
3 墙端与离墙端最近的垂直方向的墙段边的垂直距离不应大于2.4m;
4 一道墙中各墙段轴线错开距离不应大于1.2m。
9.1.9 当按构造要求进行抗侧力设计时,结构平面不规则与上下层墙体之间的错位应符合下列规定:
1 上下层构造剪力墙外墙之间的平面错位不应大于楼盖搁栅高度的4倍,且不应大于1.2m;
2 对于进出面没有墙体的单层车库两侧构造剪力墙,或顶层楼盖屋盖外伸的单肢构造剪力墙,其无侧向支撑的墙体端部外伸距离不应大于1.8m(图9.1.9-1);
3 相邻楼盖错层的高度不应大于楼盖搁栅的截面高度;
4 楼盖、屋盖平面内开洞面积不应大于四周支撑剪力墙所围合面积的30%,且洞口的尺寸不应大于剪力墙之间间距的50%(图9.1.9-2)。
9.1.10 各剪力墙承担的楼层水平作用力宜按剪力墙从属面积上重力荷载代表值的比例进行分配。当按面积分配法和刚度分配法得到的剪力墙水平作用力的差值超过15%时,剪力墙应按两者中最不利情况进行设计。
9.1.11 由2根~5根相同的规格材组成拼合柱时,拼合柱的抗压强度设计值应按下列规定取值:
1 当拼合柱采用钉连接时,拼合柱的抗压强度设计值应取相同截面面积的方木柱的抗压强度设计值的60%;
2 当拼合柱采用直径大于等于6.5mm的螺栓连接时,拼合柱的抗压强度设计值应取相同截面面积的方木柱的抗压强度设计值的75%。
9.1.1 轻型木结构是一种将小尺寸木构件按不大于610mm的中心间距密置而成的结构形式。结构的承载力、刚度和整体性是通过主要结构构件(骨架构件)和次要结构构件(墙面板,楼面板和屋面板)共同作用得到的。轻型木结构亦称“平台式骨架结构”,这是因为施工时,每层楼面为一个平台,上一层结构的施工作业可在该平台上完成,其基本构造见图20。
本章的规定参考了《加拿大国家建筑规范》2010年版(National Building Code of Canada)(以下简称《加拿大建规-2010》)中住宅和小型建筑一章以及美国《国际建筑规范》2006年版(International Building Code)(以下简称《美国建规-2006》)中轻型木结构设计的有关内容。此外,还参考了《加拿大轻型木结构工程手册》2009年版(Canadian Engineering Guide for Wood Frame Construction)和美国林纸协会《木结构设计标准》2012年版(National Design Specification for Wood Construction)的有关规定。
9.1.2 与其他建筑材料的结构相比,轻型木结构质量相对较轻,因此在地震和风荷载作用下具有很好的延性。尽管如此,对于不规则建筑和有大开口的建筑,仍应注意结构设计的有关要求。所谓不规则建筑,除了指建筑物的形状不规则外,还包括结构本身的刚度和质量分布的不均匀。轻型木结构是一种具有高次超静定的结构体系,这个优点使得一些非结构构件也能起到抗侧向力的功能。但是这种高次超静定的结构使得结构分析非常复杂。所以,许多情况下,设计上往往采用经过长期工程实践证明的可靠构造。
9.1.3 轻型木结构的抗侧力设计按构造要求进行时,承受竖向荷载的构件(板、梁、柱及桁架等),仍应按本标准有关要求进行验算。
9.1.6 对于建设规模不大、体型和平面布置简单的住宅建筑,抗侧向力设计可根据经过长期工程实践证明的构造设计进行。
参考《加拿大建规-2010》和《美国建规-2006》中住宅和小型建筑设计的有关条文,本标准第9.1.6条至第9.1.9条规定了使用构造设计法的限制条件。超出这些范围,轻型木结构建筑仍可使用,但需采用工程设计法设计。
9.1.7 地震荷载和风荷载分别是建筑物重量和建筑物迎风面的函数,“原2003版规范”的表述和具体数值没有很好地反映这一特点。例如,虽然地震荷载在建筑物的横向和纵向的作用是相同的,按“原2003 版规范”的剪力墙最小长度在建筑物的横向和纵向并不相同。对风荷载而言,风荷载的大小是和风向垂直的建筑面积的函数,但“原2003版规范”的剪力墙最小长度是和风向平行的建筑面积的函数。本标准表9.1.7-1和表9.1.7-2分别考虑了地震荷载和风荷载的特点,弥补了“原2003版规范”的不足。
9.1.8 本条参考了《加拿大建规-2010》中住宅和小型建筑设计的有关条文。
9.1.9 本条参考了《美国建规-2006》的有关条文,对“原2003版规范”进行了补充。剪力墙外墙之间的平面错位示意见图21。相邻楼盖错层的高度不应大于楼盖搁栅的截面高度示意见图22。对于不满足本条规定的轻型木结构,应按工程设计法进行设计。
9.1.10 在北美地区,一般轻型木结构房屋均采用柔性楼盖假定进行侧向力作用分配,但是这一假定并不是总是正确的。如果轻型木楼盖表面有连续的混凝土面层(或厚度不大于38mm连续的非结构性混凝土面层),采用刚性楼盖假定进行侧向力作用分配更为合理。如果不能确定楼盖是柔性还是刚性楼盖,应按柔性和刚性楼盖假定计算剪力墙承担的侧向力,剪力墙应按两者中最不利情况进行设计。