多层CLT平台式木结构房屋的结构设计文献综述

 2022-03-11 09:03

多层CLT平台式木结构房屋的结构设计研究综述

1.1我国木结构建筑发展所面临困境和新蓝海

木材,这一古老而又年轻的可再生资源,在建筑工程的实际使用有几千年的历史。但是我国自建国以来保护森林的相关林业禁伐政策和大力发展城市化及高层建筑的政策极大压缩了近几十年木结构建筑的市场化应用空间,这也间接导致了我国对于现代木结构体系中代表胶合木结构、正交胶合木的理论研究和实际应用研究相对落后于西方发达国家。进入21世纪,尤其是党的十八大以后,社会经济水平不断提高,寻找新的增长空间和更加高效绿色的产业愈发成为重点。木结构建筑具有美观、低碳、绿色、可再生、装配化程度高等特点,越来越被利用在大型公共场所建筑、景观、民宿、酒店、公寓建造等领域。

但是,我国高昂的城市地价和现阶段木结构技术法规限高、进口原材料高昂造价、和严苛的高层住宅、写字楼防火设计的矛盾,导致木结构建筑在中国城市化进程中实际很难真正参与进核心市场;而乡村振兴计划方兴未艾,农民的购买力和思想程度导致木结构难以进入乡村市场,最终导致木结构产业虽然在我国已经发展几十年但是仍然非常小众。

上世纪80年代奥地利科学家研发的正交胶合木是一种新型的工程木产品,生产过程节能环保,比同材质胶合板和胶合木有更高的强度、极强的耐火性和极高的抗震性能【1】,这一材料的国产商业化应用有利于为木结构建筑在中国向城市核心发展,向高层发展,真正带动木结构产业升级。因此对于CLT建筑和以CLT和胶合木为主体结构的建筑的研究非常具有经济价值。

1.2木梁柱框架式结构抗侧力性能研究

梁柱框架式在中国起源非常早,中国古代官式建筑中抬梁式木结构建筑的结构主要受力特征和传力路径类似现代胶合木梁柱框架结构。但是两者在所使用材料,节点连接方式上完全不同。国内对于木梁柱框架结构抗震性能的研究还比较少。

2008年,张盛东、Karacabeyli-Erol等人【2】针对国内外建筑规范中估算木结构剪力墙结构的侧向变形模型均是针对有抗倾覆锚固的情况,基于Forintek钉节点试验得到新的无hold-down情况下的侧向荷载位移公式,并在此基础上将美国规范中的四种变形计算公式进行修正,来适应无HOLD-DOWN情况下的侧向变形计算,该公式与实际实验值非常接近。

2014年郑维、刘杏杏等人针对纯胶合木框架、纯轻型木结构剪力墙和胶合木框架-轻型木结构剪力墙三种工程结构进行低周反复加载实验。观测破坏位置、得到而上述三种结构抗侧力性能在墙体连接形式、轻体开洞位置、高宽比等参数的影响关系;进而分析了胶合木两主框架-轻型木结构剪力墙结构的受力机理【3】。他们得出:胶合木梁柱框架-轻型木结构剪力墙的破坏形式大多是剪力墙面板和骨架的钉连接破坏为主。如果胶合木框架和请木结构剪力墙之间的钉连接形式牢固,可以极大限制墙体端部墙骨柱的上拔;该结构的抗侧刚度可以大致认为是胶合木梁柱框架和轻木结构剪力墙的弹性段抗侧刚度之和,但是两者的组合结构极限承载力能力远大于胶合木框架和轻木结构剪力墙两者极限承载力的代数之和。

2014年熊海贝、刘应杨等人对10组单层单跨的胶合木梁柱框架进行水平单调加载和低周反复加载,并对交差支撑、耦撑、填充轻木剪力墙、人字撑四种框架抗侧加强结构进行比较。得到滞回曲线、恢复力模型、耗能、刚度退化等情况。得到结论:人字撑和交差支撑的加入体现了较好的抗侧刚度,但是框架延性较差。框架加入轻木结构剪力墙具有良好的抗侧刚度和延性。耦撑结构小幅度提高了单胶合木梁柱框架结构的抗侧刚度,但是延性表现好于其他几种【4】

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