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屋面伸缩缝在木材建筑系统的应用

发布日期:2019-01-09|变形缝生产厂家小编
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  大规模木材建筑系统在北美越来越受欢迎,屋面伸缩缝作为混凝土和钢铁建筑的创造性和成本效益的替代品。虽然柱子和梁木框架建筑已经存在了几个世纪,新的面板产品已经开始改变我们用木材建造的方式。

  “木结构”一词通常与轻型木结构有关,这是一种经过试验和试验的方法,屋面伸缩缝可根据尺寸的木材和护套建造建筑物。然而,大量木材是一种根本不同的建筑类型。轻型木结构建筑通常是在现场建立的,而大量的木材建筑通常是作为一个组件的预制件,可以迅速和顺利地建立起来。

  本文的目的是向实践工程师介绍北美市场上大量可用的木材面板产品,并强调每种产品所特有的一些关键考虑因素。

  木材优势

  大量的木材建筑系统有几个优点,首先是施工速度快。在大型木材工程中,上层建筑比钢、混凝土或轻型木结构框架的施工速度快25%是可能的。几乎无一例外的是,减少工地时间会降低建筑成本。完全协调的车间和安装图纸可以创造一个顺利和有效的流动现场,其中小的和大型的预制元件可以安装在几天之内。

  此外,与具体的替代方案相比,大规模木材项目场地通常只需要卡车数量的10%就能提供服务。由于这些项目中的大多数使用大型预制木板作为甲板系统,活动甲板上所需的劳动力可以减少到混凝土替代物的25%。在所有这些因素共同作用下,现场噪音大大减少,从而减少对当地社区的影响。

  青岛变形缝除了这些建筑阶段的优势外,大量木材还可以成为建筑业关于可持续性的更广泛叙述的一个重要部分,后者已经演变为一种基本的市场力量。结构工程师在塑造建筑环境中扮演着重要的角色-从创造建筑表现力的结构设计到选择那些设计中使用的材料。木材是一种可再生资源,应在新建筑设计中考虑,因为它的低体现能源和碳储存能力。它也是一个美丽的材料,让它暴露,创造了一个机会来表达作为建筑的一部分的结构。

  普通窗格化产品

  在北美和欧洲,一些大规模木材面板产品正被用作混凝土、钢、轻木框架和砖石建筑的替代品。图1(从左到右,从上到下)显示了以下内容:

  钉层木材(NLT)

  胶合层合木材(GLT)

  交叉层合木材(CLT)

  层合股材(LSL)

  层压单板材(LVL)

  木材-混凝土复合材料(TCC)

  

屋面伸缩缝

 

  图1.大规模木材小组讨论的产品。

  钉层木材(NLT)

  自20世纪初以来,NLT地板、屋顶和墙板一直在使用。这些面板通常是由云杉-松木或道格拉斯杉木2X木材,站在边缘,并排钉在一起。然而,任何一种木材都可以用作叠层料。胶合板用于护板,提供平面内刚度和横向隔膜的抗剪能力。这些面板可以在商店的环境中制造,也可以由任何知名的木匠在现场钉在一起。

  在制造和安装过程中,坚固的防潮保护是NLT板必须的,因为它们容易出现垂直于晶粒的膨胀。为了缓解这些潜在的膨胀问题,每隔20英尺就应该有一层2X的叠层,并在面板适应后重新安装。

  NLT是一个非标准化的单向面板系统.基本材料的标准以典型的尺寸木材分级规则的形式存在。

  典型的面板尺寸:

  厚度:2.5至11.5英寸

  长度:8,10,12,16英尺

  最大宽度(预制):4英尺

  如果跨度超过16英尺,则可使用联锁的手指连接木材,或可指定交错对接连接模式。然而,与16英尺以下的简单跨度板相比,这些较长的面板往往成本效益较低。此外,还可以创建凹槽轮廓以帮助声学和材料的视觉外观(例如,在一个面板中交替使用2x4s和2x6s)。

  最近一个在地板和屋顶系统中使用NLT面板的项目是位于加拿大温哥华的山区设备合作总部(图2)。面板以4英尺宽和40英尺长预制,采用对接叠层。

  

Figure 2

 

  图2.山地设备总公司。爱德·怀特的礼遇。

  胶合层合木材(GLT)

  GLT地板和屋顶的面板类似于胶合的木材或“胶合板”梁放置在他们的两侧,与层压线垂直运行。在Glulam中使用的典型树种是云杉-松木、道格拉斯杉木、黑云杉、阿拉斯加雪松或奥福德港雪松。与NLT类似,胶合板用于将面板缝合在一起,并充当隔膜。

  该面板可由任何供应商生产,并作为预制产品运往现场。一些Glulam供应商能够提供一个凹槽松软,这可以帮助声学和提供一个独特的视觉外观。

  GLT面板在安装过程中也需要强有力的防潮保护,因为它们容易出现垂直于谷物的膨胀。缓解这些潜在膨胀问题的方法之一是在每个2英尺的面板之间增加1/4英寸的间距,在整个施工阶段和最初几个干燥季节都留有膨胀和收缩的空间。

  GLT是一个标准化的单向面板系统,由美国国家标准协会(ANSI)a 190.1-2012覆盖。胶合层合材标准.

  典型的面板尺寸:

  厚度:3.125至8.5英寸

  最大长度:40至60英尺(取决于供应商)

  典型跨度:15至30英尺

  最大宽度:2英尺,或增加1.5英寸

  最近一个使用GLT面板作为二次屋顶框架的项目是位于加拿大乔治王子的Kin中心建筑群(图3)。

  

Figure 3

 

  图3.金中心建筑群。由JS摄影公司提供。

  交叉层合木材(CLT)

  CLT板于1990年代初在欧洲开发,现在被认为是用于大规模木材建筑的最通用和最坚固的产品。CLT可用于地板、屋顶和墙板。CLT面板是由2X的股票组成的,在一个交替的横向模式下层叠在一起,类似于胶合板。在CLT中使用的典型物种是云杉-松材-杉木、道格拉斯杉木或黑云杉.由于CLT的交叉层合板,板具有显著的平面内抗剪能力,可用作建筑横向体系中的隔板或剪力墙。在这种情况下,面板到面板的连接需要仔细详细的平面内剪切传递.然而,目前的美国建筑规范和材料标准不承认使用CLT的横向能力。特别规定可与具有管辖权的当局谈判。

  CLT面板目前只在北美的少数几家加工厂生产,但在欧洲有更多的工厂。面内板的尺寸是相当稳定的,因为交叉层合板,但厚度仍然容易膨胀和收缩。对于在多层建筑上承受垂直于谷物的CLT的建筑物,重要的是要考虑通过面板的深度而产生的收缩和压缩,因为它们累积在建筑物的高度上。

  CLT是一种标准化的产品,通常用于单向装配式。然而,屋面伸缩缝它也可以用作双向弯曲构件.在北美,该产品由工程木材协会(APA)的PRG 320覆盖。性能标准.额定交叉层合木材.

  典型的面板尺寸:

  厚度:4.125英寸(3层)到12.375英寸(9层)

  最大长度:30至60英尺(取决于供应商)

  典型跨度:10至35英尺

  最大宽度:8英尺和10英尺取决于供应商。欧洲供应商提供更宽的面板。

  目前,一座18层的学生住宅建筑正在不列颠哥伦比亚省大学温哥华作为CLT混合动力车建造(图4)。这栋建筑有16层双向的、5层的CLT面板,安装在Glulam柱上.在这座建筑中没有梁,创造了一个平面,点支撑的表面,便于使用分布,类似于混凝土平板结构。

  

Figure 4

 

  图4.BBCBROCK共用学生住宅渲染。由UBC和Acton Ostry建筑师提供。

  层合股材(LSL)

  LSL板是一种单程系统,由片状木股制成,长度与厚度之比约为150。与粘合剂结合,这些股定向形成一个大的垫子或小方坯,并压在一起。通常情况下,小方坯被撕裂成较小的梁和边缘板,用于轻木框架结构,但它们也可以留在其更大的面板形式。

  大多数较大的北美供应商将ASPEN用作LSL面板的首选纤维。胶合板通常用于护板,为横向隔膜载荷提供平面内刚度和抗剪能力。虽然由于薄片的半随机取向存在一些平面内构件刚度,但膜片应用的材料标准不推荐也不承认。

  由于纤维的取向,平面内面板尺寸是稳定的.然而,与CLT一样,面板的厚度仍然容易膨胀和收缩。

  典型的面板尺寸:

  厚度:1.5英寸和3.5英寸

  最大长度:64英尺

  典型跨度:10至20英尺

  最大宽度:4英尺

  虽然大量木材产品经常用于地板和屋顶面板,但更大规模的LSL小方坯提供了独特的机会,可以将大型结构部件从一块中加工出来,从而使连接最小化。最近建成的吉尔福德娱乐中心在萨里,公元前,使用机械的LSL小方坯,创造在预制屋顶桁架跨越90英尺的网(图5)。

  

Figure 5

 

  图5.吉尔福德娱乐中心。

  层压单板材(LVL)

  LVL面板是由平行堆叠的胶合板组成的单向系统,本质上是一种更厚、更单向的胶合板。通常情况下,小方坯被撕裂成较小的梁,用于轻型木结构,但是,类似于LSL,它们也可以留在更大的面板形式中。

  道格拉斯FIR被用作LVL面板的单板。北美的许多供应商可以供应LVL横梁和钢坯。胶合板通常用于护板,为横向隔膜载荷提供平面内刚度.不建议在隔膜应用中使用LVL面板,因为产品不是交叉层合的。

  与LSL相似,面内板的尺寸是稳定的,但是面板的厚度仍然容易膨胀和收缩。

  一些加拿大和欧洲的供应商也将LVL梁在边缘上叠层成面板,在一个典型的暴露的LVL小方坯中暴露出贴面的末端和边缘颗粒,而不是表面纹理。这种技术提供了一种干净的,视觉的美学,并可用于生产更大范围的厚度。

  典型面板尺寸-LVL小方坯:

  厚度:1.75英寸和3.5英寸

  最大长度:66英尺

  典型跨度:10至20英尺

  最大宽度:4英尺

  典型面板尺寸-二级LVL:

  厚度:3.125至11.5英寸

  最大长度:60英尺

  典型跨度:10至40英尺

  最大宽度:4英尺

  木材-混凝土复合材料(TCC)

  木-混凝土复合板由顶部较厚的混凝土层和底部的大量木材板组成。混凝土作为压缩单元,木材作为拉力单元,赋予弯曲刚度。有几种方法可以设计混凝土和木材之间的连接,产生所需的剪切流。他们的范围从胶合穿孔钢板到全螺纹螺钉安装在一个角度。

  TCC地板系统效率很高,可以实现高跨深比.混凝土浇筑的深度也允许电气管道和地板内的暖气线隐藏在地板系统中。任何前面提到的大量木材板都可以作为TCC地板系统中的张力层压。

  通常情况下,混凝土直接浇筑在木材面板上,将它们连接在一起.然而,预制版本的混凝土压缩元件是可能的,通过安装专有的螺丝套在混凝土内。此外,木-混凝土复合T梁是有可能的木梁,而不是一个木板.

  建筑规范+材料标准

  上面列出的所有产品都包含在国际建筑规范(巴塞尔公约2015年)。属于第三类、第四类(重型木材)和第五类的项目可能是大规模木材替代方案的候选项目。根据入住率分类,这些建筑类型的允许高度可达85英尺。虽然I型和II型建筑仅限于非易燃材料,但允许使用大量木材屋顶.此外,纽约和俄勒冈州还有更高的大规模木材项目,它们正在与当地建筑当局谈判司法审批。

  所有产品都包含在国家设计规范(NDS 2015)木材设计。NLT、GLT和CLT可以分别按照第4章、第5章和第10章设计。LSL、LVL和二级LVL应按照第8章设计。在2015年NDS中没有为LSL或LVL提供参考值,因为它们是每个供应商的APA产品报告所特有的。

  用Kreuzinger剪切类比法计算单个CLT板的承载力是可能的。然而,NDS 2015还要求从单个供应商的APA产品报告中提取阻力值,然后用第10章的因素进一步修改。

  根据现行的美国规范和材料标准,所有的大量木材面板产品都要求胶合板护套的平面内隔膜刚度和抗剪能力。屋面伸缩缝在没有胶合板的情况下使用CLT确实是一个可行的解决办法,但必须与拥有管辖权的当局谈判。当详细介绍2015年NDS时,大量木材面板上的胶合板隔膜可以被认为是“完全阻塞”。关于风和地震的特殊设计规定(SDPWS)。

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