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【木结构抗震】轻型木结构四大抗震特点

1. 木框架房屋具有无数的小连接点,而非少数的几个关键的连接点,从而为地震力提供了附加的转力路径。地震发生时,一旦某连接点超载,其超载部分可由相邻的连接点分担;
 
2. 有较高的强度重量比,因而木结构一般比其它类型的结构重量轻。重量轻在地震是一大优势。
 
3. 采用钉接节点,因而使结构体系有很好的柔性,因此能够在地震中吸收和耗散能量。
 
4. 设计建造的木框架建筑,其结构用面板(胶合板或定向刨花板)与墙骨柱组成有效的抗侧向力的组件。


其实提到木结构,不得不说一下我国的传统木结构。中国的传统建筑以木材为主要建材,并发展繁衍出完整缜密的木结构建筑体系,有着悠久的历史和丰富的经验。我国现存着的很多名刹古迹,有不少都是木结构,它们历经百年风雨,多次地震而不倒。例如天津蓟县的独乐寺,作为我国现存最古老的木结构建筑之一,曾经经历了28次地震依然屹立不倒。再如山西应县木塔,建成已近千年,经历过多次大地震的考验。据史书记载,在木塔建成200多年的时候,当地曾发生过6.5级大地震,余震持续了7天,木塔附近的房屋全部倒塌,只有木塔岿然不动。这是因为传统木结构建筑采用了榫卯连接,构件与构件紧密的结合,又余有变动的空间,比如一把普通的木椅,构件之间也是榫卯连接的方式,你去用力地摇它,虽然会有明显变形,但木椅不会散架破坏。这种“以柔克刚”方法,是传统木结构建筑抗震思想的核心。类似的,现代轻型木结构体系,也是通过“以柔克刚”的方式来达到其良好的抗震性能,并且,现代木结构建筑在北美已是一种成熟到几乎完美的工业化建筑体系,设计需经过科学计算,造价更便宜,效率也更高,适合住宅产业化生产。
 
在汶川地震中,位于震区的轻型木结构就曾经经住了里氏8级的大震考验。都江堰青城山前山的中国青城项目中有部分别墅的结构采用了轻型木结构,在灾后的实地调查中发现,建筑面积约200平方米的轻型木结构房屋底层裂缝最多出现了6处,二层的裂缝最多出现了2处,多为门窗洞口等角部的细小裂缝以及厨房卫生转角和镜子周围的裂缝,经过专家的仔细分析,部分裂缝是墙体石膏板覆面在地震中发生错动而引起的表面装修层的开裂,并不影响结构的安全性以及正常的使用。和轻型木结构别墅相邻的混凝土框架和砌体填充墙结构虽然混凝土主体框架并没有发生严重的破坏,但其间的砌体填充墙却在地震中严重破坏,掉落的砌块和出现的明显裂缝严重影响了建筑物的使用和安全。
 
通过大量的实际震害调查结果以及这次汶川地震的震害比较,轻型木结构的房屋较相同体量的钢筋混凝土或砌体结构具有更好的抗震性能,没有明显和致命的破坏;另外,木结构墙体不会像砌体填充墙那样破坏并大面积的砸落引起伤害事故;根据中国抗震设计规范,轻型木结构的设计相对北美的设计更加保守偏安全,因为不考虑石膏板对抗侧力构件的贡献但北美的研究结果表明,石膏板在作为墙体覆面板时,是可以提高墙体抗侧能力的,这无疑是提高了轻型木结构的安全储备。
 
目前,在很多国家和地区,轻型木结构都得到了很多的应用和大力的推广,例如地震多发的美国加州地区、新西兰、台湾地区、土耳其以及日本。很多国家或地区都在大震中看到了轻型木结构的优势,所以积极的推广并鼓励人们采用轻型木结构建造房屋,提高建筑的抗震能力。2010年9月的新西兰7.1级地震为我们缔造了一个“零死亡”的神话,就得归功于他们近九成的民宅,都是抗震木结构。另外,很多实际工程还创新性地将轻型木结构与混凝土框架等不同的结构形式混合使用,既利用混凝土框架开较大洞口满足商业需要,又利用轻型木结构提高了结构整体的抗震性能。最好的例子当属木桁架屋架体系以及木骨架填充墙系统。
 
我们认为由于中国现有森林资源宝贵,大力发展木结构建筑一方面完全可以依靠利用国外林产丰富,科学管理,合法来源的森林资源,一方面又可进一步提升国内建筑行业可持续发展水平,提升建筑节能效率。
 
当然,任何结构都需要进行合理的设计和良好的施工才能发挥其特点和作用,轻型木结构也不例外。

文章来源:美国南方松防腐木

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