·156· 工程科学学报，第39卷，第1期 构住宅较常用的填充墙体材料有砌体填充墙、轻型混 凝土等.国内外对传统填充墙钢框架体系的研究获得 的统一结论：两者组合使得填充墙对钢框架起到支撑 作用，框架也约束填充墙在一定程度的开裂，其体系的 侧向刚度和强度得到显著的提高).但其变形和耗能 能力劣化较为严重，较高的重强比也限制了其在高层 钢框架中的广泛应用 正交胶合木(cross laminated timber,CLT或X- lam)是20世纪90年代初起源于瑞典的新型木建筑材 料[)]，是云杉板材条正交叠放胶合挤压成的奇数层实 木板材，现在已经成为欧洲和北美发展最快的人造板 材之一·由于其极高的强度和耐火性，稳定的形状和 尺寸，良好的保温性能，精确的数控切割和快速的装配 图2七层正交胶合木建筑振动台试验 式安装，可直接代替混凝土作为重型木建筑的外墙、楼 Fig.2 Shaking table test of a 7-storey CLT building 板和屋顶.在地震频发地区，正交胶合木作为一种建 筑材料与其在建造中使用到的连接件和紧固件（如图 砖、轻型混凝土、生土填充墙等.本文对页岩模数多孔 1所示)一起保证了整体结构较强的抗震能力。一座 砖填充墙(90mm厚)、轻型混凝土填充墙(90mm厚)、 七层足尺的正交胶合木建筑在世界最大的振动台上进 生土填充墙(150mm厚)和三层正交胶合木墙体(30 行了振动台试验，见图2，在Kobe地震波（抗震等级 mm-34mm-30mm厚)进行比较，其材料性能列于表 7.2,地震加速度为0.8g~1.2g)作用下，顶层的最大侧1.在密度方面，正交胶合木墙板只有500kg·m3,其 移量仅为287mm,最大层间位移为40mm(1.3%)2-]. 次是页岩模数多孔砖1200kg·m3,混凝土和生土填充 以正交胶合木作为填充墙是否可以弥补传统填充 墙的密度在2000kg·m3左右，传统材料较大的密度 墙材料的不足（施工效率低，延性和耗能能力严重劣 限制其在高层中的应用，正交胶合木可至少减轻传统 化)，减少填充墙体的脆性破坏而引发的结构倒塌：如填充墙一半的重量.热阻系数是保温性能的重要衡量 何在实现有效的建筑布置和室内美观和快速的装配式 指标，正交胶合木墙板热阻系数达到了8.333m2,K· 安装基础上，提高结构的整体抗侧刚度和强度：该种填 W·,而页岩模数多孔砖、轻型混凝土、生土填充墙的 充墙与钢框架结合对结构的抗震性能有何影响，两者 热阻系数均小于1，正交胶合木卓越的保温性能，可以 的协同性能如何，两者之间的柔性连接如何设置，这些 降低能源消耗和对生态的负担.在抗压强度方面，轻 问题是本文研究的主要内容 型混凝土填充墙的抗压强度(27MPa)高于正交胶合 木填充墙(11.8MPa),最小是生土填充墙(4MPa),但 是太高的抗压强度经常会导致填充墙的开裂，正交胶 合木的抗压强度适于作为填充墙材料.在弹性模量方 面，轻型混凝土填充墙达到最大(32000MPa),页岩模 数多孔砖弹性模量为13060MPa,正交胶合木弹性模量 只有7700MPa,前两种材料作为填充墙使得填充体系 抗侧刚度大大增加，但其延性和耗能能力劣化严重. 在强重比上，正交胶合木在四种材料中达到最高 (2.41),高的强重比为正交胶合木填充墙结构向高层 发展提供了希望. 从整体性而言，页岩模数多孔砖以及轻型混凝土 砌块采用块体搭接，正交胶合木是正交叠放胶合挤压 图1正交胶合木连接件与紧固件 成的实木板材，其制作工艺有效地缩小了正交胶合木 Fig.1 CLT bracket connections and fasteners 实心木板的湿胀干缩变形，增强了形状和尺寸的稳定 性，整体性能更好.此外，正交胶合木精确的数控切割 1正交胶合木与传统填充墙材料性能的比较 和快速的装配式安装相比于其他填充墙材料，大大提 高施工效率 钢结构住宅中常用的填充墙材料有页岩模数多孔 防火导热性能方面，木材的导热系数为0.43~工程科学学报,第 39 卷,第 1 期 构住宅较常用的填充墙体材料有砌体填充墙、轻型混 凝土等. 国内外对传统填充墙钢框架体系的研究获得 的统一结论:两者组合使得填充墙对钢框架起到支撑 作用,框架也约束填充墙在一定程度的开裂,其体系的 侧向刚度和强度得到显著的提高[1] . 但其变形和耗能 能力劣化较为严重,较高的重强比也限制了其在高层 钢框架中的广泛应用. 正交 胶 合 木 ( cross laminated timber, CLT 或 X鄄 lam)是 20 世纪 90 年代初起源于瑞典的新型木建筑材 料[2] ,是云杉板材条正交叠放胶合挤压成的奇数层实 木板材,现在已经成为欧洲和北美发展最快的人造板 材之一. 由于其极高的强度和耐火性,稳定的形状和 尺寸,良好的保温性能,精确的数控切割和快速的装配 式安装,可直接代替混凝土作为重型木建筑的外墙、楼 板和屋顶. 在地震频发地区,正交胶合木作为一种建 筑材料与其在建造中使用到的连接件和紧固件(如图 1 所示)一起保证了整体结构较强的抗震能力。 一座 七层足尺的正交胶合木建筑在世界最大的振动台上进 行了振动台试验,见图 2,在 Kobe 地震波(抗震等级 7郾 2,地震加速度为 0郾 8g ~ 1郾 2g)作用下,顶层的最大侧 移量仅为 287 mm,最大层间位移为 40 mm (1郾 3% ) [2鄄鄄3] . 以正交胶合木作为填充墙是否可以弥补传统填充 墙材料的不足(施工效率低,延性和耗能能力严重劣 化),减少填充墙体的脆性破坏而引发的结构倒塌;如 何在实现有效的建筑布置和室内美观和快速的装配式 安装基础上,提高结构的整体抗侧刚度和强度;该种填 充墙与钢框架结合对结构的抗震性能有何影响,两者 的协同性能如何,两者之间的柔性连接如何设置,这些 问题是本文研究的主要内容. 图1 正交胶合木连接件与紧固件 Fig. 1 CLT bracket connections and fasteners 1 正交胶合木与传统填充墙材料性能的比较 钢结构住宅中常用的填充墙材料有页岩模数多孔 图2 七层正交胶合木建筑振动台试验 Fig. 2 Shaking table test of a 7鄄storey CLT building 砖、轻型混凝土、生土填充墙等. 本文对页岩模数多孔 砖填充墙(90 mm 厚)、轻型混凝土填充墙(90 mm 厚)、 生土填充墙(150 mm 厚) 和三层正交胶合木墙体(30 mm鄄鄄34 mm鄄鄄30 mm 厚) 进行比较,其材料性能列于表 1. 在密度方面,正交胶合木墙板只有 500 kg·m - 3 ,其 次是页岩模数多孔砖 1200 kg·m - 3 ,混凝土和生土填充 墙的密度在 2000 kg·m - 3左右, 传统材料较大的密度 限制其在高层中的应用,正交胶合木可至少减轻传统 填充墙一半的重量. 热阻系数是保温性能的重要衡量 指标,正交胶合木墙板热阻系数达到了 8郾 333 m 2·K· W - 1 ,而页岩模数多孔砖、轻型混凝土、生土填充墙的 热阻系数均小于 1,正交胶合木卓越的保温性能,可以 降低能源消耗和对生态的负担. 在抗压强度方面,轻 型混凝土填充墙的抗压强度(27 MPa) 高于正交胶合 木填充墙(11郾 8 MPa), 最小是生土填充墙(4 MPa),但 是太高的抗压强度经常会导致填充墙的开裂,正交胶 合木的抗压强度适于作为填充墙材料. 在弹性模量方 面,轻型混凝土填充墙达到最大(32000 MPa), 页岩模 数多孔砖弹性模量为 13060 MPa,正交胶合木弹性模量 只有 7700 MPa,前两种材料作为填充墙使得填充体系 抗侧刚度大大增加,但其延性和耗能能力劣化严重. 在强重 比 上, 正 交 胶 合 木 在 四 种 材 料 中 达 到 最 高 (2郾 41),高的强重比为正交胶合木填充墙结构向高层 发展提供了希望. 从整体性而言,页岩模数多孔砖以及轻型混凝土 砌块采用块体搭接,正交胶合木是正交叠放胶合挤压 成的实木板材,其制作工艺有效地缩小了正交胶合木 实心木板的湿胀干缩变形,增强了形状和尺寸的稳定 性,整体性能更好. 此外,正交胶合木精确的数控切割 和快速的装配式安装相比于其他填充墙材料,大大提 高施工效率. 防火导热性能方面,木材的导热系数为 0郾 43 ~ ·156·