木结构房屋主要结构部分

发布者: 发布时间:2017/12/13 13:02:47 阅读:次 【字体:

   木结构屋架的基本组成构件是木桁架。其主要部分是用镀锌钢连接板(屋架齿板)连接而成的三角形结构木材框架。木桁架强度高重量轻的特性使其适用于大跨度的屋面,给屋面平面设计提供了很大的灵活性。屋架可设计成几乎所有形状和尺寸,因此适用于独特的结构和屋顶形状设计。木屋架正被广泛用于各种商业和公共建筑以及几乎所有的住宅建筑形式中。制作木桁架所用的结构木材严格符合国家建筑设计标准,多年反复严格的测试保证了其强度能满足建筑结构设计的需要。

  今天,加拿大及美国大部分的住宅屋顶都采用了木桁架屋顶系统建造。木桁架屋顶也盛行于欧洲、日本和韩国等国家。在中国,开发商比如北京首创集团也将木桁架屋顶这一快速、经济、设计灵活的建筑系统运用到混凝土别墅的屋顶。而加拿大的木结构建筑专家和中国开发商建造商合作开发的在上海、青岛等地的木桁架平改坡项目也证明了木桁架屋架系统在市政旧房改造平改坡项目中运用前景广泛且优势明显。

  木桁架的另一个广泛应用便是市政平改坡工程项目。1999年,上海市政府率先展开了大规模市政旧房屋顶改造项目,通过在平顶的旧公房上加盖斜坡屋顶以改善原有房屋的漏水问题,同时美观建筑并提升其节能性能。自此之后,北京、青岛、天津等各大城市都相继开始了旧房平改坡工程,同时各地政府也在积极探索一种新型更优异的屋架系统来完善现有的轻钢平改坡体系。

  老式的平改坡采用了传统的钢结构设计建造。现在,一个新型的加拿大木桁架平改坡系统已经被反复试验论证成为平改坡工程另一个更佳选择。木桁架屋架结构重量轻,对地基承载小,短短10天即可完成屋架现场安装建造,施工期间对居民打扰极小,这些无与伦比的优势都吸引着各地政府和开发商的目光。而近期在上海和青岛完工的一系列平改坡试点项目更证明了木桁架平改坡是政府和开发商进行平改坡工程的明智选择。

  二、屋顶的建筑应用

  木材作为一种建筑材料在多种屋顶造型上应用是功不可没的。在住宅建筑中,屋顶可由椽子的每一端由梁和承重墙支撑,也可由系杆椽子搭在有支撑墙体侧限的外部墙上。

  桁架

  木桁架广泛地运用在单体或多单元住宅中,机关建筑,农业和工业建筑中。桁架是由梁腹和弦杆组成的三角形的结构框架用来将荷载传递到反作用力点。这种结构可增加强度重量比,能使传统的框架的跨度增长,还可给地板平面布置图提供更大的灵活性。 它们几乎上可以设计成任何形状和尺寸,仅仅受生产能力,运输条件和处理因素的限制而已。木桁架是通过镀锌钢齿板压制到事先锯好的且装有夹具的木构件中预制而成的。

  在加拿大,大多数新房子都采用木桁架。 难怪人们会考虑到以下因素:

  (1)强度: 桁架提供了坚实有效结构的木质系统,特别是针对每一个应用进行工程计算。

  (2)经济: 通过有效地使用木材,用事半倍功的效率组装传统的木框架的系统。木桁架提供了经济的框架解决方案。

  (3)多功能性: 复杂的形状和非同一般的设计易于用木桁架来实现。

  (4)环保: 木材是一种唯一可更新利用的框架材料,通过优化使用可达到具体的用途。

  (5)无中间支撑的长跨度产生大而开阔的空间,建筑师和设计者们可以完全不受限制地使用。在无需调整建筑物结构完整性的前提下,隔墙就可以移动。 和传统的椽子基础系统相比较,用木桁架制作成屋面需要一半的时间。 再者,灵活性和经济实用性的木桁架使人们有下列理由来使用它:

  ①木桁架的形状几乎有无限多的种类,因此可容许考虑具有鲜明特色的屋顶形状。

  ②很多餐厅的连锁店都选择把自己企业标识用预制的金属板和房屋的木桁架连接在显而易见的地方。

  ③用金属板连接的桁架可以创造出所有类型的拱形结构。

  ④用于如农业和工业建筑中的木桁架提供的跨度超过25米(80英尺)。

  ⑤作为其强度的一个证据,木桁架用于混凝土模板工程,脚手板和工业项目中的脚手架。

  ⑥屋面的空腹构造和地面的桁架使水管,电气, 机械以及卫生设施都容易安装。

  ⑦拱形吊顶容易制作。坡顶桁架的下弦可以有坡度或者平行弦杆坡顶桁架可以坐落在不同高度的支撑上。顶部桁架的设计目的是在屋面空间内可以提供居住区。

  ⑧木桁架具有多功能性和其它结构的产品相兼容的特性。可以和其它的桁架相连接(如:主梁桁架)或者与其它的部件连接,如:胶合木,单层板压材, 平行纤维材及钢梁。 在北美,木制桁架通常坐落在混凝土或砖石墙上,仅把屋面和墙体连接即可。

  ⑨带铰链的齿板用在单坡桁架上使组合式房屋用传统的斜面屋顶安装,大大地增强了其美观性。

  形状

  下面是一些最常见的桁架形状及其术语:

  豪威式桁架, 芬克式桁架, 三角形桁架

  这些桁架跨度简单,多种承重或悬挑。当桁架高度超过约3米(10英尺)时,由于搬运的限制,附加有效载重系统(见下图)就有了需要。

  (高与宽的限制是随着搬运位置的变化而变化的。同样,成套装置会被设备所限制。安装一榀桁架就得采取护送搬运的办法。)

  单坡桁架

  这种形状的桁架跨度简单,多种承重或悬挑。上弦也能承重。

  仰桁架

  仰桁架是用于沿着跨距的一部分来制作拱形吊顶之用.

  截断桁架 (截尾桁架, 短截桁架)

  当三角桁架不适用时,可以采用这种形状的桁架。

  截断桁架通常是在拱形吊顶的对面粗糙面处截断或者在拱形吊顶的对面变化之处截断。

  双坡桁架

  这种桁架为屋面提供了不对称的斜坡。

  屋脊型桁架

  这种桁架创造了阶形屋顶外观。

  上肩型桁架 (三件套桁架)

  上肩型桁架是在坡面桁架顶部上山墙末端桁架的组合,它可以分成两个区间运输。当单个的三角桁架太大不便搬运时,则使用上肩型桁架。

  顶部桁架

  顶部桁架为在顶部空间内提供了可用的区域。

  下弦中部可设计为地面。

  平行弦杆桁架

  平行弦杆桁架用于屋面或地面。它可以设计成上弦或下弦承重,用以单跨或多跨,亦可以一端或两端悬挑。它们也可做成浅坡以抵销挠度或者做平屋顶时可以提供有用的排水系统。

  斜平行弦杆桁架

  这种形状的桁架是制作拱形吊顶之用的,上弦或者下弦用来承重。

  双斜弦桁架

  这种形状桁架用于提供建筑两端有用的排水,也称为高柱脚公用桁架。

  坡面桁架

  这种坡面桁架产生坡面屋顶,也称为阶升坡面桁架。

  折线形女儿墙式桁架

  这种形状的屋架是产生折线形屋顶的形状之用的。

  拼花桁架

  拼花桁架是沿着跨的一部分来制作拱形吊顶之用的。

  剪式桁架

  剪式桁架是沿着整个跨度来制作拱形吊顶之用的。下弦的斜率通常等于上弦斜率的1/2。大型的剪式桁架经常分成两部分搬运然后再在现场拼接。

  半剪式桁架

  这种形状的桁架跨度简单,多种承重或悬挑。上弦也能承重。

  斜折线桁架

  这种形状的桁架是用来产生一条斜折线或者产生粮仓状的屋顶形状。

  三、屋顶设计

  设计轻型木结构屋顶时,规格材椽木和屋顶搁栅通常用于普通负载和跨度,预制木制工字型搁栅或桁架则适用于更大的跨度和负重。指接搁栅和椽木制造时最长不超过12m (40Õ).

  覆层除了和这些承重构件一起支撑屋顶所承受的重力之外,还提高了这些承重构件的负重能力。

  轻型框架屋顶可以设计具有隔板作用,抵制风力和地震力产生的横向负重所带来的毁灭性影响。

  有了其他一些材料的辅助,轻木架屋顶可以是斜的或平的。如,平顶上的桁架可以预制成方便排水的恰当斜度。

  横椽和搁栅

  横椽和搁栅除了必须在垂直支撑之上接合之外应该是延续的。两边的开口处比两倍横椽或搁栅间距还宽,因此所用的横椽和搁栅数量应该加倍以应付额外强度。

  屋顶桁架

  屋顶桁架必须限制挠度。这对平顶尤为重要,因为平顶的挠度会导致积水,并进一步导致负重增加。

  一些北美建筑规范中列出了住宅类建筑中所用的一些更为普通的木桁架构件的跨度和尺寸。总的来说,这些表格仅适用于跨度为12m (40’),中心间距为600mm (2’) 的屋顶桁架。对更大的跨度和负重要进行特别的工程分析。

  屋顶覆层

  屋顶覆层可以支撑屋面,增加其刚性。屋顶覆层可以用锯材,胶合板或定向刨花板。下表中列出了初步规划中对于间距和材料厚度的大致要求。具体尺寸要根据实际情况中的雪载荷加以调整。

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