
木结构建筑设计基础材料科学与艺术设计
木结构建筑设计基础 材料科学与艺术设计

目次第1章绪论1.1木结构建筑概述1.2木结构建筑材料,41.2.1木质材料的分类D1.2.2建筑用材的主要树种..81.2.3木材物性与缺陷91.3木结构建筑体系19第2章建筑环境设计基础222.1建筑物理环境2.1建筑外环境....222.1.2建筑室内环境.292.1.3湿热环境,..382.1.4光环境.412.1.5声环境.452.2住居环境...482.2.1人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础..482.2.2影响建筑环境健康标准的因素.....502.2.3住居环境的物理度量.512.2.4人体对热环境的反应描述....532.3建筑耗能与绿色建筑..56第3章建筑结构设计基础3.1木结构设计的基本方法.603.2木结构可靠度校准..603.2.1构件抗力的统计分析及基本统计参数....60.623.2.2荷载组合及荷载效应比值..623.3设计指标...623.3.1普通木结构用木材的设计指标3.3.2进口规格材的设计指标....643.3.3木材斜纹承压计算..66...63.3.4钢材设计指标及其使用规定-3-
- 3 - 目 次 第 1 章 绪论 1.1 木结构建筑概述. 1 1.2 木结构建筑材料. 4 1.2.1 木质材料的分类. 4 1.2.2 建筑用材的主要树种. 8 1.2.3 木材物性与缺陷. 9 1.3 木结构建筑体系. 19 第 2 章 建筑环境设计基础 2.1 建筑物理环境. 22 2.1.1 建筑外环境. 22 2.1.2 建筑室内环境. 29 2.1.3 湿热环境. 38 2.1.4 光环境. 41 2.1.5 声环境. 45 2.2 住居环境. 48 2.2.1 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础. 48 2.2.2 影响建筑环境健康标准的因素. 50 2.2.3 住居环境的物理度量. 51 2.2.4 人体对热环境的反应描述. 53 2.3 建筑耗能与绿色建筑. 56 第 3 章 建筑结构设计基础 3.1 木结构设计的基本方法. 60 3.2 木结构可靠度校准. 60 3.2.1 构件抗力的统计分析及基本统计参数. 60 3.2.2 荷载组合及荷载效应比值. 62 3.3 设计指标. 62 3.3.1 普通木结构用木材的设计指标 . 62 3.3.2 进口规格材的设计指标. 64 3.3.3 木材斜纹承压计算. 66 3.3.4 钢材设计指标及其使用规定. 66

3.4木材强度及弹性模量设计值的确定方法673.5挠度及长细比限值.693.6规格材机械分级70第4章木结构构件与连接的设计要点4.1木结构的承载要素774.2轴心受拉和轴心受压构件...784.2.1轴心受拉构件..784.2.2轴心受压构件...784.3受弯构件..804.3.1单向受弯构件.804.3.2双向受弯构件...814.4拉弯和压弯构件..824.4.1拉弯构件..824.4.2压弯构件.824.5木结构的连接....844.5.1齿连接.844.5.2齿板连接...85.894.5.3螺栓连接和钉连接4.5.4连接设计中的注意事项99第5章轻型木结构建筑设计5.1概述1045.2材料与结构设计...1105.2.1规格材1105.2.2木基结构板材...1115.2.3工程木产品.1115.2.4结构设计..1145.3木框架的构造设计..1155.3.1墙体骨架.1155.3.2楼盖体系,...1185.3.3屋盖骨架.1215.3.4柱.123-4-
- 4 - 3.4 木材强度及弹性模量设计值的确定方法. 67 3.5 挠度及长细比限值. 69 3.6 规格材机械分级. 70 第 4 章 木结构构件与连接的设计要点 4.1 木结构的承载要素. 77 4.2 轴心受拉和轴心受压构件. 78 4.2.1 轴心受拉构件. 78 4.2.2 轴心受压构件. 78 4.3 受弯构件. 80 4.3.1 单向受弯构件 . 80 4.3.2 双向受弯构件. 81 4.4 拉弯和压弯构件. 82 4.4.1 拉弯构件. 82 4.4.2 压弯构件. 82 4.5 木结构的连接. 84 4.5.1 齿连接. 84 4.5.2 齿板连接. 85 4.5.3 螺栓连接和钉连接. 89 4.5.4 连接设计中的注意事项. 99 第 5 章 轻型木结构建筑设计 5.1 概述.104 5.2 材料与结构设计.110 5.2.1 规格材.110 5.2.2 木基结构板材.111 5.2.3 工程木产品 .111 5.2.4 结构设计 .114 5.3 木框架的构造设计.115 5.3.1 墙体骨架 .115 5.3.2 楼盖体系.118 5.3.3 屋盖骨架.121 5.3.4 柱.123

5.3.5梁1245.4构件设计.1255.4.1墙体设计..1255.4.2楼盖设计...1265.4.3屋盖设计1275.4.4柱的设计。....1275.4.5剪力墙...1275.4.6抗侧向力的楼、屋盖..1305.4.7构件连接..1325.5轻型木桁架..1445.4.1墙体设计...1365.4.2楼盖设计..1385.4.3屋盖设计.139第6章传统木结构建筑设计6.1概述..1416.1.1结构特点的形成.141..1436.1.2艺术形象与传统..1476.1.3建筑形式与特征6.2设计通则.150..1516.2.1建筑构造的尺度与换算6.2.2平面通则.1526.2.3立剖面通则.1536.2.4尺寸间的换算关系.1546.2.5上檐出、翼角曲线的确定...155..1586.3台基和台明,6.4屋身与屋顶..1616.4.1整体构架体系..163.1686.4.2柱、斗拱、梁6.4.3橡、擦、枋.....1746.4.4屋顶185-5-
- 5 - 5.3.5 梁.124 5.4 构件设计.125 5.4.1 墙体设计.125 5.4.2 楼盖设计.126 5.4.3 屋盖设计.127 5.4.4 柱的设计.127 5.4.5 剪力墙.127 5.4.6 抗侧向力的楼、屋盖.130 5.4.7 构件连接.132 5.5 轻型木桁架.144 5.4.1 墙体设计.136 5.4.2 楼盖设计.138 5.4.3 屋盖设计.139 第 6 章 传统木结构建筑设计 6.1 概述.141 6.1.1 结构特点的形成.141 6.1.2 艺术形象与传统.143 6.1.3 建筑形式与特征.147 6.2 设计通则.150 6.2.1 建筑构造的尺度与换算.151 6.2.2 平面通则.152 6.2.3 立剖面通则.153 6.2.4 尺寸间的换算关系.154 6.2.5 上檐出、翼角曲线的确定.155 6.3 台基和台明.158 6.4 屋身与屋顶.161 6.4.1 整体构架体系.163 6.4.2 柱、斗拱、梁.168 6.4.3 椽、檩、枋.174 6.4.4 屋顶 .185

基本符号187参考文献189附录1常用建筑用材树种名称对照表1902轻型木结构用规格材截面尺寸1953木结构检测相关1962024清式小式(或无斗拱大式)建筑木构权衡表-6-
- 6 - 基本符号 187 参考文献 189 附录 1 常用建筑用材树种名称对照表 190 2 轻型木结构用规格材截面尺寸 195 3 木结构检测相关 196 4 清式小式(或无斗拱大式)建筑木构权衡表 202

第1章绪论木结构是单纯由木材或主要由木材承受荷载的结构,木结构建筑是用木材构成承重构件的建筑物,是通过各种金属连接件或样卯手段进行连接和固定的木质结构体系为主的建筑。中国早在五于多年前的石器时代就已出现木构架支承屋顶的半穴居式建筑,以后在这个基础上逐步发展和形成具有中国特色的穿斗式和梁架式建筑。西方也从古希腊、罗马原始木支承结构发展到后来的架式木屋架建筑和具有西方特色的未框架填充墙建筑。至今这两种木结构体系仍在东西方的民居中被广泛采用。木材用于建筑具有独特的性能:木材是绿色、固碳的材料;木材是强重比最佳的材料,远远优于钢材与混凝土;木材是无公害的材料;木材是唯一可再生和重复利用的材料。因此,符合节能环保、绿色健康、低碳固碳的大趋势的木结构建筑愈被人们所重视近年许多住宅建筑、园林设计公司,已经开始将木结构建筑作为体现自然、增加商品附加值的首选。随着木质建材,建筑技术的不断发展以及新工艺和新的设计理念的革新,极大地促进了木结构建筑行业的发展。国内结构生产、经销商数量一直保持者上升趋势,术结构建筑已成为我国休闲地产、园林建筑的新宠。随着我国休闲城市园林绿化建设的快速推进,加上人们对回归自然、提高生活品质的要求越来越高,木结构需求量也将进一步增加。1.1木结构建筑概述木材具有密度小、强度高、弹性好、色调丰富、纹理美观和加工容易等优点,是一种丰富的可再生资源,因此得到广泛使用。在受力性能方面,木材能有效地抗压、抗弯和抗拉,特别是抗压和抗弯具有很好的塑性,所以在建筑结构中的应用历数千年而不衰。木结构对于承受瞬间冲击荷载和周期性荷载具有良好的韧性,受地震荷载作用时,传统的术结构仍可保持结构的稳定和完整,不易倒塌。由于木材细胞组织可容留空气,因此木结构建筑具有良好的保温隔热性能。木结构建筑形式多样,布局灵活,根据需要,建筑内部的结构易作改变。因此,木结构建筑具有抗震性能好、安全节能、有益于人体健康、容易建造、便于维修等显著优点和具有典型的绿色生态化特点。木节、变色及腐朽、虫蛀、斜纹和裂缝等天然缺陷对木材的力学性能有较大的影响。木材本身能燃烧,若长期在高温作用下木材会变质而使强度降低,大截面木材或制品耐火等级却较高。木材同时受含水率的影响,当含水率在纤维饱和点以下时,含水率越高则强度越低。因此在设计和施工中应采取有效措施克服木材的缺点,充分考虑上述因素的影响。我国历代建造的木结构建筑由于地域自然条件不同,以及受到所属历史阶段以及民族文化的影响,其建造技术和建筑风格都有极大的差别。传统木结构建筑历数千年的发展,保留下来的建筑类型丰富,结构及构造做法也各有千秋。我国木结构建筑历史悠久,在原始社会,人们为了居住需要,开始建筑浅穴未架并劵主筑墙形成木架结构,后发展成砖墙木质架。西周时期,重檐大型木结构宫室即能够建造。秦、汉时期,出现了规模庞大的木结构宫殿。唐代是术结构建筑的鼎盛时期,木结构建造技术载入了《唐六典》,而且还传播到国外。宋代制订了《营造法式》,促进了木结构建造技术发展。辽、金时期,建造了大量金碧辉煌的宫殿和富丽堂皇的园林。元朝建造了大都城。明代始建、清代重修的一些大型木结构建筑一直保留至今。清朝的工部颁布了《工程做法则例》,制订出了工程标准、统一了官式建筑的体制,规定了27种房屋的格局,使建造技术进一步规范化。我国地域辽阔,在建筑风格上表现出南北的区别,逐渐形成北方之雄伟和南方之秀丽的特色。我国古代木结构建筑保存近-1 -
- 1 - 第1章 绪 论 木结构是单纯由木材或主要由木材承受荷载的结构,木结构建筑是用木材构成承重构件 的建筑物,是通过各种金属连接件或榫卯手段进行连接和固定的木质结构体系为主的建筑。 中国早在五千多年前的石器时代就已出现木构架支承屋顶的半穴居式建筑,以后在这个 基础上逐步发展和形成具有中国特色的穿斗式和梁架式建筑。西方也从古希腊、罗马原始木 支承结构发展到后来的桁架式木屋架建筑和具有西方特色的木框架填充墙建筑。至今这两种 木结构体系仍在东西方的民居中被广泛采用。 木材用于建筑具有独特的性能:.木材是绿色、固碳的材料;木材是强重比最佳的材料, 远远优于钢材与混凝土;木材是无公害的材料;木材是唯一可再生和重复利用的材料。因此, 符合节能环保、绿色健康、低碳固碳的大趋势的木结构建筑愈被人们所重视 近年许多住宅建筑、园林设计公司,已经开始将木结构建筑作为体现自然、增加商品附 加值的首选。随着木质建材,建筑技术的不断发展以及新工艺和新的设计理念的革新,极大 地促进了木结构建筑行业的发展。国内木结构生产、经销商数量一直保持着上升趋势,木结 构建筑已成为我国休闲地产、园林建筑的新宠。随着我国休闲城市园林绿化建设的快速推进, 加上人们对回归自然、提高生活品质的要求越来越高,木结构需求量也将进一步增加。 1.1 木结构建筑概述 木材具有密度小、强度高、弹性好、色调丰富、纹理美观和加工容易等优点,是一种丰 富的可再生资源,因此得到广泛使用。在受力性能方面,木材能有效地抗压、抗弯和抗拉, 特别是抗压和抗弯具有很好的塑性,所以在建筑结构中的应用历数千年而不衰。 木结构对于承受瞬间冲击荷载和周期性荷载具有良好的韧性,受地震荷载作用时,传统 的木结构仍可保持结构的稳定和完整,不易倒塌。由于木材细胞组织可容留空气,因此木结 构建筑具有良好的保温隔热性能。木结构建筑形式多样,布局灵活,根据需要,建筑内部的 结构易作改变。因此,木结构建筑具有抗震性能好、安全节能、有益于人体健康、容易建造、 便于维修等显著优点和具有典型的绿色生态化特点。木节、变色及腐朽、虫蛀、斜纹和裂缝 等天然缺陷对木材的力学性能有较大的影响。木材本身能燃烧,若长期在高温作用下木材会 变质而使强度降低,大截面木材或制品耐火等级却较高。木材同时受含水率的影响,当含水 率在纤维饱和点以下时,含水率越高则强度越低。因此在设计和施工中应采取有效措施克服 木材的缺点,充分考虑上述因素的影响。 我国历代建造的木结构建筑由于地域自然条件不同,以及受到所属历史阶段以及民族文 化的影响,其建造技术和建筑风格都有极大的差别。传统木结构建筑历数千年的发展,保留 下来的建筑类型丰富,结构及构造做法也各有千秋。我国木结构建筑历史悠久,在原始社会, 人们为了居住需要,开始建筑浅穴木架并夯土筑墙形成木架结构,后发展成砖墙木质架。西 周时期,重檐大型木结构宫室即能够建造。秦、汉时期,出现了规模庞大的木结构宫殿。唐 代是木结构建筑的鼎盛时期,木结构建造技术载入了《唐六典》,而且还传播到国外。宋代 制订了《营造法式》,促进了木结构建造技术发展。辽、金时期,建造了大量金碧辉煌的宫 殿和富丽堂皇的园林。元朝建造了大都城。明代始建、清代重修的一些大型木结构建筑一直 保留至今。清朝的工部颁布了《工程做法则例》,制订出了工程标准、统一了官式建筑的体 制,规定了 27 种房屋的格局,使建造技术进一步规范化。 我国地域辽阔,在建筑风格上 表现出南北的区别,逐渐形成北方之雄伟和南方之秀丽的特色。我国古代木结构建筑保存近

千年的有辽代的应县木塔(图1.1)及州南禅寺(图1.2)、五台佛光寺(图1.3)、蓟县独乐寺等一批古寺,另外还有北京故宫古建筑群、曲阜三孔等一批古建筑,这些古建筑是中华民族历史文化遗产的重要组成部分,在国际上久享盛名,具有极高的历史、艺术和科学价值,并誉为东方建筑之瑰宝。图1.2山西忻州南禅寺大殿图1.3山西五台山佛光寺图1.1山西应县木塔(佛宫寺释迦塔)由此,我国古代木结构建筑大致可归纳如下典型特征:1、以木材作为主要建筑材料,创造出独特的斗拱结构形式。2、以立柱和横梁组合成各种形式的梁柱构架,使建筑物上部荷载由梁柱构架传递到基础。墙壁只起围护、分隔作用,这种结构有“墙倒屋不塌”的特点。3、宋《营造法式》将单体建筑的各部分标准化、定型化,并遵照礼制规定,这种定型化的建筑方法加快了施工进度、节省了成本。4、在木结构建筑的木材表面运用色彩装饰手段,施加油漆等防腐措施,形成中国特有的建筑油饰、彩画,增加了建筑物的美感。木结构在当代的应用已有很大的突破,他打破了传统梁柱的结构体系,使木材的各种力学性质优势得到充分发挥,应用范围也不断扩大二十世纪中叶以来,由于我国建设需要,木结构除用于民用和公共建筑外,还大量应用于工业建筑。木材作为一种地方材料,取材容易,因此在不少地区,木结构建筑占有相当的比重。1952年我国颁发了第一本工程建设规范《建筑物设计暂行标准》(内含木结构部分),随后,在1955年颁发第一本《木结构设计规范》(规结1-55),为正确地使用木材,安全地设计建筑物结构,提供了基本条件。1964年至1965年,因三线建设需要,木结构在大、中型建筑中的应用有所回升,但由于工程技术人员不熟悉当地木材性能,出了一些质量问题,为适应经济建设和编制规范的需要,在此期间集中进行了一次较大规模的科研工作,从基本计算理论到扩大树种利用,取得了丰硕成果。在这些成果的基础上,完成了对规结1-55规范的修编,1968年有了初稿,但由于种种原因,一直未能顺利完成,木结构的应用在当时基本上处于混乱状态,一直到1973年才完成修编工作,颁布《木结构设计规范》(GBJ5-73)。-2
- 2 - 千年的有辽代的应县木塔(图 1.1)及忻州南禅寺( 图 1.2) 、五台佛光寺( 图 1.3)、蓟县独乐寺 等一批古寺,另外还有北京故宫古建筑群、曲阜三孔等一批古建筑,这些古建筑是中华民族 历史文化遗产的重要组成部分,在国际上久享盛名,具有极高的历史、艺术和科学价值,并 誉为东方建筑之瑰宝。 由此,我国古代木结构建筑大致可归纳如下典型特征: 1、以木材作为主要建筑材料,创造出独特的斗拱结构形式。 2、以立柱和横梁枋组合成各种形式的梁柱构架,使建筑物上部荷载由梁柱构架传递到 基础。墙壁只起围护、分隔作用,这种结构有“墙倒屋不塌”的特点。 3、宋《营造法式》将单体建筑的各部分标准化、定型化,并遵照礼制规定,这种定型 化的建筑方法加快了施工进度、节省了成本。 4、在木结构建筑的木材表面运用色彩装饰手段,施加油漆等防腐措施,形成中国特有 的建筑油饰、彩画,增加了建筑物的美感。 木结构在当代的应用已有很大的突破,他打破了传统梁柱的结构体系,使木材的各种力 学性质优势得到充分发挥,应用范围也不断扩大。 二十世纪中叶以来,由于我国建设需要,木结构除用于民用和公共建筑外,还大量应用 于工业建筑。木材作为一种地方材料,取材容易,因此在不少地区,木结构建筑占有相当的 比重。1952 年我国颁发了第一本工程建设规范《建筑物设计暂行标准》(内含木结构部分), 随后,在 1955 年颁发第一本《木结构设计规范》(规结 1-55),为正确地使用木材,安全地 设计建筑物结构,提供了基本条件。1964 年至 1965 年,因三线建设需要,木结构在大、 中型建筑中的应用有所回升,但由于工程技术人员不熟悉当地木材性能,出了一些质量问题, 为适应经济建设和编制规范的需要,在此期间集中进行了一次较大规模的科研工作,从基本 计算理论到扩大树种利用,取得了丰硕成果。在这些成果的基础上,完成了对规结 1-55 规 范的修编,1968 年有了初稿,但由于种种原因,一直未能顺利完成,木结构的应用在当时 基本上处于混乱状态,一直到 1973 年才完成修编工作,颁布《木结构设计规范》(GBJ5-73)

GBJ5-73规范为合理利用材料,将板、方材选材标准分开;在含水率规定中,补充了使用含水率大于25%的木材的技术措施;根据试验结果,修改了受压构件纵向弯曲系数计算公式和齿连接计算公式;另外,为加强木结构空间刚度、整体性和抗震能力,增加了支撑和锚固的内容。一套符合我国具体情况的木结构设计体系至此已基本形成。由于当时我国木材工业化水平不高,木结构的应用还仅限于采用方木或原木结构。为了不受天然原木尺寸限制的束缚,胶合木结构逐渐在工程中得到采用,这也是合理和优化使用木材、发展现代木结构的重要方向。胶合木结构具有下列优点:1、不受天然原木尺寸的限制。2、可以剔除木节等缺陷,提高强度,也可以合理级配、量材使用。3、由于板材易干燥,制成的胶合木结构无干裂、扭曲之虞。4、可以扩大结构用材树种的利用。5、可以减少原木、方木结构构件连接的削弱,整体刚度好。6、大截面的层板胶合构件耐燃性较高。7、可以工业化生产,提高生产效率和产品质量。由于胶合木结构提高了木结构的质量,扩大了木结构的应用范围,并能节约木材,因此为积极推广应用,80年代修订的《木结构设计规范》(GBJ5-88)增加了胶合木结构内容。另外,结合《建筑结构安全度及荷载组合》课题和《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84),木结构领域亦对概率计算基本理论和计算参数、安全度校准等一系列课题进行了大规模研究,所有成果均用于《木结构设计规范》(GBJ5-88)。GBJ5-88规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法:全面校准了可靠度指标值,改进了材料强度分级方法:修改了轴心受压构件稳定系数公式,稳定系数改用两条曲线:改进了压弯构件承载能力的计算公式:修改了齿连接计算系数值;增加了木结构设计对施工质量要求的内容,以及完善了木结构防腐、防虫药剂和增加木结构防火措施等内容,本次规范修订使木结构整个设计体系变得更加全面也更加完善。为保护森林资源,我国政府实施天然森林保护工程,从1998年开始大幅度调减木材总量,为了维持木材供需平衡,国家采取了一系列鼓励木材进口的措施,大量进口木材,规格材、工程木在工程建设中广泛使用,轻型木结构(图1.5)相继在我国也得到应用。所谓轻型木结构是指:由间距较密的规格材相互连接形成轻型框架,外覆盖墙面板,共同组合形成受力构件,以承担各种荷载的作用。轻型木结构具有施工简便、材料成本低、抗震性能好等优点。图1.4轻型木结构住宅为了吸收国外木结构的先进技术和成熟经验,2003年颁布的《木结构设计规范》-3-
- 3 - GBJ5-73 规范为合理利用材料,将板、方材选材标准分开;在含水率规定中,补充了使用 含水率大于 25%的木材的技术措施;根据试验结果,修改了受压构件纵向弯曲系数计算公 式和齿连接计算公式;另外,为加强木结构空间刚度、整体性和抗震能力,增加了支撑和锚 固的内容。一套符合我国具体情况的木结构设计体系至此已基本形成。由于当时我国木材工 业化水平不高,木结构的应用还仅限于采用方木或原木结构。 为了不受天然原木尺寸限制的束缚,胶合木结构逐渐在工程中得到采用,这也是合理和 优化使用木材、发展现代木结构的重要方向。胶合木结构具有下列优点: 1、不受天然原木尺寸的限制。 2、可以剔除木节等缺陷,提高强度,也可以合理级配、量材使用。 3、由于板材易干燥,制成的胶合木结构无干裂、扭曲之虞。 4、可以扩大结构用材树种的利用。 5、可以减少原木、方木结构构件连接的削弱,整体刚度好。 6、大截面的层板胶合构件耐燃性较高。 7、可以工业化生产,提高生产效率和产品质量。 由于胶合木结构提高了木结构的质量,扩大了木结构的应用范围,并能节约木材,因此 为积极推广应用,80 年代修订的《木结构设计规范》(GBJ5-88)增加了胶合木结构内容。 另外,结合《建筑结构安全度及荷载组合》课题和《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84), 木结构领域亦对概率计算基本理论和计算参数、安全度校准等一系列课题进行了大规模 研究,所有成果均用于《木结构设计规范》(GBJ5-88)。GBJ5-88 规范采用以概率理论为基 础的极限状态设计方法;全面校准了可靠度指标β 值,改进了材料强度分级方法;修改了轴 心受压构件稳定系数公式,稳定系数改用两条曲线;改进了压弯构件承载能力的计算公式; 修改了齿连接计算系数φ v 值;增加了木结构设计对施工质量要求的内容,以及完善了木结 构防腐、防虫药剂和增加木结构防火措施等内容,本次规范修订使木结构整个设计体系变得 更加全面也更加完善。 为保护森林资源,我国政府实施天然森林保护工程,从 1998 年开始大幅度调减木材总 量,为了维持木材供需平衡,国家采取了一系列鼓励木材进口的措施,大量进口木材,规格 材、工程木在工程建设中广泛使用,轻型木结构(图 1.5)相继在我国也得到应用。所谓轻型 木结构是指:由间距较密的规格材相互连接形成轻型框架,外覆盖墙面板,共同组合形成受 力构件,以承担各种荷载的作用。轻型木结构具有施工简便、材料成本低、抗震性能好等优 点。 为了吸收国外木结构的先进技术和成熟经验, 2003 年颁布的《木结构设计规范》

(GB50005-2003)增加了轻型木结构的内容,增加了对进口木材和速生林材用于工程的若干规定,对轻型木结构所用的规格材分级作出了规定:木结构连接中增加了齿板连接:对胶合木结构作了修改和补充;另外补充了木结构防火和防护的内容。GB50005-2003规范以现代木结构观点,给出了木结构的使用条件,进一步扩大了木结构的适用范围。木结构能有效地用于宿舍、学校、办公楼、仓库、食堂、影剧院、市场、体育馆及展览馆等民用和公共建筑,以及温湿度正常的工业厂房。此外,木结构还用于塔架、榄杆、栈桥、桥梁及一些辅助性或临时性的建筑中。为了保证木结构的耐久性,承重木结构宜在正常温度和湿度环境下的房屋结构中使用。未经防火处理的木结构不应用于极易引起火灾的建筑中;未经防潮、防腐处理的木结构不应用于经常受潮且不易通风的场所。我国传统木结构在长期发展演变过程中,总结出了一套适应当地气候、地形、资源等自然条件的建设经验,积累了丰富的技术手段,随着国外先进技术和成熟经验的进一步吸收,我国木结构步入了一个新的发展时期。1.2木结构建筑材料建材是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料。结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等。装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等:专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等功能性材料及复合材料。在木结构建筑中也同样会使用到诸如木材,金属,砖瓦,混凝土等多种材料。以下仅针对木结构建筑中的木质材料进行阐述。1.2.1木质材料的分类木材作为传统的材料,一直为人类所利用。随着自然资源和人类需求发生变化和科学技术的进步,木材利用方式从原始的原木逐渐发展到锯材、单板、刨花、纤维和化学成分的利用,形成了一个庞大的木质材料系列,如胶合板、刨花板、纤维板、单板层积材、集成材、重组木、定向刨花板、重组装饰薄木等木质重组材料,以及石膏刨花板、水泥刨花板、木/塑复合材料、木材/金属复合材料、木质导电材料和木材陶瓷等木基复合材料。按照材料加工工艺和性质进行区分,可以分为:(一)木材木材即实木材料。是由裸子植物和被子植物的树木产生,具有丰富的生物多样性。树木生长是一个复杂而协调的生物化学过程,通过光能利用二氧化碳、水分和矿物等使自身发育成一个粗大的有机体,木材就是树木营养生长的主要产物。1)原木。原木是原条长向按尺寸、形状、质量的标准规定或特殊规定截成一定长度的木段,这个木段称为原木,即原条经造材后形成的圆木段(图1.5)。2)锯材。伐倒木经打枝和剥皮后的原木或原条,按一定的规格要求加工后的成材称为锯材(图1.5)。(二)人造板材木材经一定机械加工分离成各种单元材料后,施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品。主要有,1)胶合板。胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木后,再胶合而成(图1.6)。特点是相邻层单板间纤维方向互相垂直,也可以与铁,铝等金属材料复合,从而提高复合材料的强度,刚度以及表面硬度等性质。变形小,收缩率小,表面平整可以近似模拟实木板材-4 -
- 4 - (GB50005-2003)增加了轻型木结构的内容,增加了对进口木材和速生林材用于工程的若 干规定,对轻型木结构所用的规格材分级作出了规定;木结构连接中增加了齿板连接;对胶 合木结构作了修改和补充;另外补充了木结构防火和防护的内容。GB50005-2003 规范以现 代木结构观点,给出了木结构的使用条件,进一步扩大了木结构的适用范围。 木结构能有效地用于宿舍、学校、办公楼、仓库、食堂、影剧院、市场、体育馆及展览 馆等民用和公共建筑,以及温湿度正常的工业厂房。此外,木结构还用于塔架、桅杆、栈桥、 桥梁及一些辅助性或临时性的建筑中。 为了保证木结构的耐久性,承重木结构宜在正常温度和湿度环境下的房屋结构中使用。 未经防火处理的木结构不应用于极易引起火灾的建筑中;未经防潮、防腐处理的木结构不应 用于经常受潮且不易通风的场所。 我国传统木结构在长期发展演变过程中,总结出了一套适应当地气候、地形、资源等自 然条件的建设经验,积累了丰富的技术手段,随着国外先进技术和成熟经验的进一步吸收, 我国木结构步入了一个新的发展时期。 1.2 木结构建筑材料 建材是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。可分为结构材料、装饰材料和某些专 用材料。结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程 塑料、复合材料等。装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果 的玻璃等;专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等功 能性材料及复合材料。在木结构建筑中也同样会使用到诸如木材,金属,砖瓦,混凝土等多 种材料。以下仅针对木结构建筑中的木质材料进行阐述。 1.2.1 木质材料的分类 木材作为传统的材料,一直为人类所利用。随着自然资源和人类需求发生变化和科学技 术的进步,木材利用方式从原始的原木逐渐发展到锯材、单板、刨花、纤维和化学成分的利 用,形成了一个庞大的木质材料系列,如胶合板、刨花板、纤维板、单板层积材、集成材、 重组木、定向刨花板、重组装饰薄木等木质重组材料,以及石膏刨花板、水泥刨花板、木/ 塑复合材料、木材/金属复合材料、木质导电材料和木材陶瓷等木基复合材料。 按照材料加工工艺和性质进行区分,可以分为: (一)木材 木材即实木材料。是由裸子植物和被子植物的树木产生,具有丰富的生物多样性。树木 生长是一个复杂而协凋的生物化学过程,通过光能利用二氧化碳、水分和矿物等使自身发育 成一个粗大的有机体,木材就是树木营养生长的主要产物。 1)原木。原木是原条长向按尺寸、形状、质量的标准规定或特殊规定截成一定长度的 木段,这个木段称为原木,即原条经造材后形成的圆木段(图 1.5)。 2)锯材。伐倒木经打枝和剥皮后的原木或原条,按一定的规格要求加工后的成材称为 锯材(图 1.5)。 (二)人造板材 木材经一定机械加工分离成各种单元材料后,施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而 成的板材或模压制品。主要有, 1)胶合板。胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木后,再胶合而成(图 1.6)。 特点是相邻层单板间纤维方向互相垂直,也可以与铁,铝等金属材料复合,从而提高复合材 料的强度,刚度以及表面硬度等性质。变形小,收缩率小,表面平整可以近似模拟实木板材

的性质。2)纤维板。纤维板也称密度板,是由木质纤维素/纤维交织成型并利用其固有胶粘性能制成的人造板(图1.6)。特点是结构均匀致密、强度较大,边部可以铣削,可以替代薄木板使用且易加工。表面不美观,易吸湿变形,多用于建筑装饰,家具方面。其性能直接和施胶量有关。锯解示意原木锯材图1.5原木锯解与锯材纤维板细木工板胶合板图1.6人造板材示例3)刨花板。刨花板是由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料,施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板(图1.7)。特点是结构比较均匀,加工性能好,可以根据需要加工成大幅面的板材:但边缘粗糙,容易吸湿,使用需封边处理。其中,定向刨花板(OSB)-5-
- 5 - 的性质。 2)纤维板。纤维板也称密度板,是由木质纤维素/纤维交织成型并利用其固有胶粘性能 制成的人造板(图 1.6)。特点是结构均匀致密、强度较大,边部可以铣削,可以替代薄木板 使用且易加工。表面不美观,易吸湿变形,多用于建筑装饰,家具方面。其性能直接和施胶 量有关。 3)刨花板。刨花板是由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料,施加胶粘剂后在热力 和压力作用下胶合成的人造板(图 1.7)。特点是结构比较均匀,加工性能好,可以根据需要 加工成大幅面的板材;但边缘粗糙,容易吸湿,使用需封边处理。其中,定向刨花板(OSB)