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    屋面伸縮縫在木材建筑系統的應用

    發布日期:2019-01-09|變形縫生產廠家小編
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      大規模木材建筑系統在北美越來越受歡迎,屋面伸縮縫作為混凝土和鋼鐵建筑的創造性和成本效益的替代品。雖然柱子和梁木框架建筑已經存在了幾個世紀,新的面板產品已經開始改變我們用木材建造的方式。

      “木結構”一詞通常與輕型木結構有關,這是一種經過試驗和試驗的方法,屋面伸縮縫可根據尺寸的木材和護套建造建筑物。然而,大量木材是一種根本不同的建筑類型。輕型木結構建筑通常是在現場建立的,而大量的木材建筑通常是作為一個組件的預制件,可以迅速和順利地建立起來。

      本文的目的是向實踐工程師介紹北美市場上大量可用的木材面板產品,并強調每種產品所特有的一些關鍵考慮因素。

      木材優勢

      大量的木材建筑系統有幾個優點,首先是施工速度快。在大型木材工程中,上層建筑比鋼、混凝土或輕型木結構框架的施工速度快25%是可能的。幾乎無一例外的是,減少工地時間會降低建筑成本。完全協調的車間和安裝圖紙可以創造一個順利和有效的流動現場,其中小的和大型的預制元件可以安裝在幾天之內。

      此外,與具體的替代方案相比,大規模木材項目場地通常只需要卡車數量的10%就能提供服務。由于這些項目中的大多數使用大型預制木板作為甲板系統,活動甲板上所需的勞動力可以減少到混凝土替代物的25%。在所有這些因素共同作用下,現場噪音大大減少,從而減少對當地社區的影響。

      青島變形縫除了這些建筑階段的優勢外,大量木材還可以成為建筑業關于可持續性的更廣泛敘述的一個重要部分,后者已經演變為一種基本的市場力量。結構工程師在塑造建筑環境中扮演著重要的角色-從創造建筑表現力的結構設計到選擇那些設計中使用的材料。木材是一種可再生資源,應在新建筑設計中考慮,因為它的低體現能源和碳儲存能力。它也是一個美麗的材料,讓它暴露,創造了一個機會來表達作為建筑的一部分的結構。

      普通窗格化產品

      在北美和歐洲,一些大規模木材面板產品正被用作混凝土、鋼、輕木框架和磚石建筑的替代品。圖1(從左到右,從上到下)顯示了以下內容:

      釘層木材(NLT)

      膠合層合木材(GLT)

      交叉層合木材(CLT)

      層合股材(LSL)

      層壓單板材(LVL)

      木材-混凝土復合材料(TCC)

      

    屋面伸縮縫

     

      圖1.大規模木材小組討論的產品。

      釘層木材(NLT)

      自20世紀初以來,NLT地板、屋頂和墻板一直在使用。這些面板通常是由云杉-松木或道格拉斯杉木2X木材,站在邊緣,并排釘在一起。然而,任何一種木材都可以用作疊層料。膠合板用于護板,提供平面內剛度和橫向隔膜的抗剪能力。這些面板可以在商店的環境中制造,也可以由任何知名的木匠在現場釘在一起。

      在制造和安裝過程中,堅固的防潮保護是NLT板必須的,因為它們容易出現垂直于晶粒的膨脹。為了緩解這些潛在的膨脹問題,每隔20英尺就應該有一層2X的疊層,并在面板適應后重新安裝。

      NLT是一個非標準化的單向面板系統.基本材料的標準以典型的尺寸木材分級規則的形式存在。

      典型的面板尺寸:

      厚度:2.5至11.5英寸

      長度:8,10,12,16英尺

      最大寬度(預制):4英尺

      如果跨度超過16英尺,則可使用聯鎖的手指連接木材,或可指定交錯對接連接模式。然而,與16英尺以下的簡單跨度板相比,這些較長的面板往往成本效益較低。此外,還可以創建凹槽輪廓以幫助聲學和材料的視覺外觀(例如,在一個面板中交替使用2x4s和2x6s)。

      最近一個在地板和屋頂系統中使用NLT面板的項目是位于加拿大溫哥華的山區設備合作總部(圖2)。面板以4英尺寬和40英尺長預制,采用對接疊層。

      

    Figure 2

     

      圖2.山地設備總公司。愛德·懷特的禮遇。

      膠合層合木材(GLT)

      GLT地板和屋頂的面板類似于膠合的木材或“膠合板”梁放置在他們的兩側,與層壓線垂直運行。在Glulam中使用的典型樹種是云杉-松木、道格拉斯杉木、黑云杉、阿拉斯加雪松或奧福德港雪松。與NLT類似,膠合板用于將面板縫合在一起,并充當隔膜。

      該面板可由任何供應商生產,并作為預制產品運往現場。一些Glulam供應商能夠提供一個凹槽松軟,這可以幫助聲學和提供一個獨特的視覺外觀。

      GLT面板在安裝過程中也需要強有力的防潮保護,因為它們容易出現垂直于谷物的膨脹。緩解這些潛在膨脹問題的方法之一是在每個2英尺的面板之間增加1/4英寸的間距,在整個施工階段和最初幾個干燥季節都留有膨脹和收縮的空間。

      GLT是一個標準化的單向面板系統,由美國國家標準協會(ANSI)a 190.1-2012覆蓋。膠合層合材標準.

      典型的面板尺寸:

      厚度:3.125至8.5英寸

      最大長度:40至60英尺(取決于供應商)

      典型跨度:15至30英尺

      最大寬度:2英尺,或增加1.5英寸

      最近一個使用GLT面板作為二次屋頂框架的項目是位于加拿大喬治王子的Kin中心建筑群(圖3)。

      

    Figure 3

     

      圖3.金中心建筑群。由JS攝影公司提供。

      交叉層合木材(CLT)

      CLT板于1990年代初在歐洲開發,現在被認為是用于大規模木材建筑的最通用和最堅固的產品。CLT可用于地板、屋頂和墻板。CLT面板是由2X的股票組成的,在一個交替的橫向模式下層疊在一起,類似于膠合板。在CLT中使用的典型物種是云杉-松材-杉木、道格拉斯杉木或黑云杉.由于CLT的交叉層合板,板具有顯著的平面內抗剪能力,可用作建筑橫向體系中的隔板或剪力墻。在這種情況下,面板到面板的連接需要仔細詳細的平面內剪切傳遞.然而,目前的美國建筑規范和材料標準不承認使用CLT的橫向能力。特別規定可與具有管轄權的當局談判。

      CLT面板目前只在北美的少數幾家加工廠生產,但在歐洲有更多的工廠。面內板的尺寸是相當穩定的,因為交叉層合板,但厚度仍然容易膨脹和收縮。對于在多層建筑上承受垂直于谷物的CLT的建筑物,重要的是要考慮通過面板的深度而產生的收縮和壓縮,因為它們累積在建筑物的高度上。

      CLT是一種標準化的產品,通常用于單向裝配式。然而,屋面伸縮縫它也可以用作雙向彎曲構件.在北美,該產品由工程木材協會(APA)的PRG 320覆蓋。性能標準.額定交叉層合木材.

      典型的面板尺寸:

      厚度:4.125英寸(3層)到12.375英寸(9層)

      最大長度:30至60英尺(取決于供應商)

      典型跨度:10至35英尺

      最大寬度:8英尺和10英尺取決于供應商。歐洲供應商提供更寬的面板。

      目前,一座18層的學生住宅建筑正在不列顛哥倫比亞省大學溫哥華作為CLT混合動力車建造(圖4)。這棟建筑有16層雙向的、5層的CLT面板,安裝在Glulam柱上.在這座建筑中沒有梁,創造了一個平面,點支撐的表面,便于使用分布,類似于混凝土平板結構。

      

    Figure 4

     

      圖4.BBCBROCK共用學生住宅渲染。由UBC和Acton Ostry建筑師提供。

      層合股材(LSL)

      LSL板是一種單程系統,由片狀木股制成,長度與厚度之比約為150。與粘合劑結合,這些股定向形成一個大的墊子或小方坯,并壓在一起。通常情況下,小方坯被撕裂成較小的梁和邊緣板,用于輕木框架結構,但它們也可以留在其更大的面板形式。

      大多數較大的北美供應商將ASPEN用作LSL面板的首選纖維。膠合板通常用于護板,為橫向隔膜載荷提供平面內剛度和抗剪能力。雖然由于薄片的半隨機取向存在一些平面內構件剛度,但膜片應用的材料標準不推薦也不承認。

      由于纖維的取向,平面內面板尺寸是穩定的.然而,與CLT一樣,面板的厚度仍然容易膨脹和收縮。

      典型的面板尺寸:

      厚度:1.5英寸和3.5英寸

      最大長度:64英尺

      典型跨度:10至20英尺

      最大寬度:4英尺

      雖然大量木材產品經常用于地板和屋頂面板,但更大規模的LSL小方坯提供了獨特的機會,可以將大型結構部件從一塊中加工出來,從而使連接最小化。最近建成的吉爾福德娛樂中心在薩里,公元前,使用機械的LSL小方坯,創造在預制屋頂桁架跨越90英尺的網(圖5)。

      

    Figure 5

     

      圖5.吉爾福德娛樂中心。

      層壓單板材(LVL)

      LVL面板是由平行堆疊的膠合板組成的單向系統,本質上是一種更厚、更單向的膠合板。通常情況下,小方坯被撕裂成較小的梁,用于輕型木結構,但是,類似于LSL,它們也可以留在更大的面板形式中。

      道格拉斯FIR被用作LVL面板的單板。北美的許多供應商可以供應LVL橫梁和鋼坯。膠合板通常用于護板,為橫向隔膜載荷提供平面內剛度.不建議在隔膜應用中使用LVL面板,因為產品不是交叉層合的。

      與LSL相似,面內板的尺寸是穩定的,但是面板的厚度仍然容易膨脹和收縮。

      一些加拿大和歐洲的供應商也將LVL梁在邊緣上疊層成面板,在一個典型的暴露的LVL小方坯中暴露出貼面的末端和邊緣顆粒,而不是表面紋理。這種技術提供了一種干凈的,視覺的美學,并可用于生產更大范圍的厚度。

      典型面板尺寸-LVL小方坯:

      厚度:1.75英寸和3.5英寸

      最大長度:66英尺

      典型跨度:10至20英尺

      最大寬度:4英尺

      典型面板尺寸-二級LVL:

      厚度:3.125至11.5英寸

      最大長度:60英尺

      典型跨度:10至40英尺

      最大寬度:4英尺

      木材-混凝土復合材料(TCC)

      木-混凝土復合板由頂部較厚的混凝土層和底部的大量木材板組成?;炷磷鳛閴嚎s單元,木材作為拉力單元,賦予彎曲剛度。有幾種方法可以設計混凝土和木材之間的連接,產生所需的剪切流。他們的范圍從膠合穿孔鋼板到全螺紋螺釘安裝在一個角度。

      TCC地板系統效率很高,可以實現高跨深比.混凝土澆筑的深度也允許電氣管道和地板內的暖氣線隱藏在地板系統中。任何前面提到的大量木材板都可以作為TCC地板系統中的張力層壓。

      通常情況下,混凝土直接澆筑在木材面板上,將它們連接在一起.然而,預制版本的混凝土壓縮元件是可能的,通過安裝專有的螺絲套在混凝土內。此外,木-混凝土復合T梁是有可能的木梁,而不是一個木板.

      建筑規范+材料標準

      上面列出的所有產品都包含在國際建筑規范(巴塞爾公約2015年)。屬于第三類、第四類(重型木材)和第五類的項目可能是大規模木材替代方案的候選項目。根據入住率分類,這些建筑類型的允許高度可達85英尺。雖然I型和II型建筑僅限于非易燃材料,但允許使用大量木材屋頂.此外,紐約和俄勒岡州還有更高的大規模木材項目,它們正在與當地建筑當局談判司法審批。

      所有產品都包含在國家設計規范(NDS 2015)木材設計。NLT、GLT和CLT可以分別按照第4章、第5章和第10章設計。LSL、LVL和二級LVL應按照第8章設計。在2015年NDS中沒有為LSL或LVL提供參考值,因為它們是每個供應商的APA產品報告所特有的。

      用Kreuzinger剪切類比法計算單個CLT板的承載力是可能的。然而,NDS 2015還要求從單個供應商的APA產品報告中提取阻力值,然后用第10章的因素進一步修改。

      根據現行的美國規范和材料標準,所有的大量木材面板產品都要求膠合板護套的平面內隔膜剛度和抗剪能力。屋面伸縮縫在沒有膠合板的情況下使用CLT確實是一個可行的解決辦法,但必須與擁有管轄權的當局談判。當詳細介紹2015年NDS時,大量木材面板上的膠合板隔膜可以被認為是“完全阻塞”。關于風和地震的特殊設計規定(SDPWS)。

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