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现代木结构材料

时间:2022-11-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:木结构的使用材料按加工方式一般分为三大类:原木、据材、胶合材。轻型木结构中墙体、屋面的面板、楼面面板的应用材料是胶合板,也可以称之为木基结构板材。这两种木基板材在轻型木结构建筑中起到主要承重构件的作用。因为在建筑上的大量应用,取代结构胶合板已经成为趋势。又称胶合层积材,如今已经广泛应用于木结构建筑之中,尤其是大型公共建筑。

木结构的使用材料按加工方式一般分为三大类:原木、据材、胶合材。原木是指树干经砍去枝、去除树皮的圆木,作为构件使用时要求很高,如要求直径变化小、外观好、缺陷少、整根木材长度大,这些要求造成建筑物最终造价很高。由于不能充分使用原材料,会造成材料的浪费。20世纪,中国农村常以原木作梁,并以拥有梁直径的大小作为财富的象征。

锯材是经过去皮处理后,割削成一定断面长度的材料。按截面尺度不同,可以分为板材、方材、规格材。随着科学技术的发展,通过电脑对锯材生产进行控制,可以最大限度地利用原材料,既能够提高生产效率,又可以根据需要生产出各种截面的银材。

胶合木是以面积较小的木料通过特定工序胶合而成,形成各种板材和矩形切面。在加工过程中由于所用材料较小,能够容易去除木材的缺陷,形成的强度、可靠度、均匀度都较高,材料的利用率也很高。

除以上三种结构用材外,还有一些木材制作而成的工程木制品,如“工”字木梁、轻型木桁架等。

1. 规格材

规格材是轻型木结构建筑中主体结构的主要用材,如楼面格栅、轻型木屋架的析架、墙骨柱、檩条等,如图2-8所示。规格材用“指接”的方式连接是针对长度较大的木构件。“指接”是指将两个规格材相接的端部用特定机器切成“齿形”,将特定的胶水均勾涂在“齿形”的断面上,然后将两个规格材对拼、加压连成一体。规格材具有笔直和规格稳定性两大优势,这是因为产品由稳定的短木材连接,所以具备笔直性能。

图2-8 规格材

2. 胶合板

通过特定工序以木材为原料胶压成的板材和矩形材统称为胶合材。主要分为以下三种:结构胶合材、胶合板、层板胶合木。

(1)结构胶合材。结构胶合材按生产加工所切薄片规格的不同,可以分为旋切胶合材和平行木片胶合材。

旋切胶合材是单板和粘合剂的层状复合物,薄片规格成板状,如图2-9所示。由于纹理、裂纹、木节等天然缺陷被完全去除或分散到整块木材。因此,旋切板胶合木可以被认为是一种规格统一、稳定性高、坚实的木材产品。

图2-9 旋切胶合材

图2-10 平行木片胶合材

平行木片胶合材是一种在压力下将几块木材粘合而成的高强度结构复合木产品,薄片规格成条状,如图2-10所示,该类产品承重力高、性能稳定。平行木片胶合材非常适合应用于轻型木结构建筑中的梁和横木,梁柱结构建筑中的梁和柱、商业建筑中的大、中型装配件。平行木片胶合木也比较适合在外观上要求较高的建筑,同样也适合用于外观要求不是很高或是隐蔽型结构的建筑。这种工程木制品不但纹理丰富,还可以进行防腐处理,处理过后的平行木片胶合木(PSL)可以直接应用于处在高湿度环境下裸露的组装件。

(2)胶合板。轻型木结构中墙体、屋面的面板、楼面面板的应用材料是胶合板,也可以称之为木基结构板材。按照制作方法不同,日常使用当中的胶合板分为两种:结构胶合板和定向木片板,定向木片板也叫定向刨花板(OSB)。这两种木基板材在轻型木结构建筑中起到主要承重构件的作用。

结构胶合板作为工程木制品,除了具有良好的抗震性、耐冲击性、耐气候性、耐老化性外,木结构所采用的结构胶合板是根据“结构胶合板每层单板的缺陷限值”,具体可见国家标准《木结构工程施工及质量验收规范》(GB50206),用耐水胶热压粘结的胶合板,专门用于承重结构。

定向刨花板(OSB)对于原材料的要求不高,可以是扭曲或弯曲的树木,也可以是速生的小杆的树木或者是没有什么价值的树木,如图2-11所示。因为在生产过程中把木材有瑕疵的地方有选择的去掉,所以定向刨花板质量比较稳定,又由于在加工过程中采用了专用设备和特殊的工艺,因此它还具有抗弯强度高,握钉力强,易于进行表面装饰,尺寸稳定性好等特点。由于定向刨花板的生产过程能够充分合理利用林业资源,所以有利于降低生产成本,提高产品的经济性能,保护环境。因为在建筑上的大量应用,取代结构胶合板已经成为趋势。

图2-11 定向刨花板

(3)层板胶合木。又称胶合层积材,如今已经广泛应用于木结构建筑之中,尤其是大型公共建筑。作为一种工程木产品,层板胶合木是由规格材加工成一定的厚度,经过干燥、刨平等工序,加胶加压而成的较大断面的木材产品,如图2-12所示。在公共建筑中,经常见到跨度比较大并占据主要结构重要部位的木构件基本都是层板胶合木。

图2-12 层板胶合木

3. “工”字木梁

木工字梁,作为工程木的产品是一种可以替代实木规格材搁栅的木构件,如图2-13所示。它是采用规格材(实木板材的一种)或单板层积材作翼缘与胶合板或定向刨花板作梁腹制成的,是结构人造板与结构复合材胶合而成性能稳定的工程木产品,具备的硬度高、重量轻、强度好等卓越性能,适合大量应用于轻型木结构住宅及商业建筑中的托梁和椽等部分。预制木工字梁具有以下优点:

(1)由于在制作的过程中采用了高强度的工程木,所以比采用实木规格材为材料的木格栅跨度更大,一般可达到18m。

(2)在重量上,由于木工字梁具有较高的强度重量比率,例如:根据翼缘的规格,240mm深、8m高的木工梁重量仅为23~32kg。考虑到人工和成本优势,完全可以进行手工安装。

(3)在规格稳定性方面,用于翼缘的单板层积材湿度接近8%,用于木工字梁腹板的定向刨花板(OSB)板或胶合板的湿度约为5%。如果采用指接方式,则湿度通常低于16%。由此可以看出,木工字梁因为湿度较低,不易收缩,因此楼板的稳固性会比较好。

(4)在设施安装上,机械电力、卫生等设施安装时,木工字梁在梁腹上的打孔大小和位置提供了很大的选择性和可操作性。

(5)在性能上,木工字梁重量轻,规格稳定,能够承受长跨度,尺寸统一,并且没有外在木痕。

图2-13 木工字梁

4. 轻型木桁架

轻型木桁架是由齿状的连接板压入提前切割并且装配好的组装件预制而成,如图2-14所示。常用的作法是将优质木材与齿状连接板连接起来,根据房屋坡度的可制造出不同形状,例如:三角形、梯形、矩形等。该工程木制品可广泛运用于单户、多户住宅、农业和商业等建筑。在美国,目前大约有75%的住宅采用轻型木桁架作为屋盖系统。木桁架充分依靠呈三角状的梁腹和桁架节点来承重,由于这种结构是利用了断面较小的规格材来制作的,既提高了原材料的使用率,也提高了强度重量比率,使跨度的要求能够长于常规的框架;木桁架制作比较简单,造价较低,并能加快施工速度。所以轻型木桁架有如下优点:

(1) 因为强度较高,可与应用于混合建筑,也可以在工业建筑中用来制作脚手架使用。

(2)为在屋顶等闲置空间建造或铺设管道、电力、卫生、机械等设备的安装提供了便利性。

(3)木桁架用途广泛,能够与其他结构产品结合使用,能够与其他桁架相连接或与平行木片胶合材和旋切胶合材、胶合木等木构件连接。

图2-14 轻型木桁架

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