現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑體系的抗震性能.pdf

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1、木結(jié)構(gòu)專題WooDENSTRUCTUREOFTHETOPIC現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑體系的抗震性能朱光前莊曉峻(中國木材與木制品流通協(xié)會(huì)，北京100834)摘要：現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系因其輕質(zhì)的材料、傳統(tǒng)的靜定結(jié)構(gòu)體系以及較高的阻尼，抗震性能明顯優(yōu)于其它材料結(jié)構(gòu)體系。中國作為多地震國家，現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)房屋質(zhì)量差，因地震傷亡人數(shù)多。因此，在我國地震多發(fā)地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑顯得十分必要。從木結(jié)構(gòu)的發(fā)展和我國國情來看，現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系在我國的地震多發(fā)地區(qū)具有較大的應(yīng)用潛力。關(guān)鍵詞：輕型木結(jié)構(gòu)；建筑體系；抗震中圖分類號(hào)：TU366．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1

2、674—3024(2012)06—052—03汶川大地震由于大批房屋的倒塌，造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。面對這場慘劇，不得不使人們痛定思痛，對房屋的抗震功能給予新的關(guān)注。實(shí)際上，為了減少地震危害，人類長期以來在不斷探索地震成因的同時(shí)，也對房屋抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了反復(fù)的研究和改進(jìn)。雖然沒有一棟建筑可以做到完全防震，但良好的抗震建筑在遭遇地震時(shí)可以將房屋的結(jié)構(gòu)損壞減少到最低限度，最重要的是可以在強(qiáng)震發(fā)生時(shí)保護(hù)居住者的生命。研究和事實(shí)證明，作為一種結(jié)構(gòu)體系，在合理設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)條件下，現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系的抗震性能明顯優(yōu)于其它材料結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)之所以稱之為

3、“輕型木結(jié)構(gòu)體系”，是因?yàn)樗闹饕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件是采用斷面較小的結(jié)構(gòu)規(guī)格木材，與其他次要結(jié)構(gòu)構(gòu)件(木基的墻面板、樓面板和屋面板)共同作用來承受各種荷載的，這其中包括地震力。這些木結(jié)構(gòu)材料本身的自重較輕，同時(shí)具有相對較高的強(qiáng)度重量比。建筑物本身的重量輕，在地震中就是一種巨大的優(yōu)勢。從對房屋抗震的研究中我們發(fā)現(xiàn)，由地震引起的對建筑物產(chǎn)生破壞的地震力是與房屋本身的重量成正比的。也就是說，房屋本身的質(zhì)量越重，它所產(chǎn)生的地震破壞力也就越大，對房屋造成的損壞的可能性也就越大。相對鋼筋混凝土、磚混以及鋼結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)體系的自重?zé)o疑是所有體系中最輕的。但是材料上輕質(zhì)并不足以

4、體現(xiàn)木結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。從結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)上，現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)是一種高次超靜定的結(jié)構(gòu)體系，具有相對較高的冗余性。在房屋結(jié)構(gòu)中，冗余性通常是指房屋的傳力路徑多，這可以使整體結(jié)構(gòu)在地震作用下有較好的延性從而提高了建筑物的安52建筑建材裝飾全性。傳統(tǒng)的靜定結(jié)構(gòu)體系——梁柱式的框架由于依靠較少的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接，以至于在地震的過程中任何一個(gè)的構(gòu)件和連接破壞都可以造成整體結(jié)構(gòu)的破壞乃至垮塌。而現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系是由數(shù)以百計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和金屬連接件連接構(gòu)成的，這些金屬連接不僅僅是通常意義上的釘連接，而且還有專門抵抗地震水平力作用的抗震連接構(gòu)件。在可靠連接的條件下，即使

5、某一個(gè)傳力路徑受到破壞，他所承擔(dān)的荷載可以由相鄰的其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件予以承擔(dān)，不會(huì)對整體結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生影響。除了可靠的結(jié)構(gòu)體系外，建筑物在地震時(shí)吸收地震能量的能力也是建筑物抗震表現(xiàn)的關(guān)鍵。建筑物的阻尼是一種測量建筑物受到震動(dòng)時(shí)，可以吸收多少能量的方法。在遭受相同等級(jí)的地震時(shí)，阻尼較低的建筑物比阻尼較高的建筑物反應(yīng)更為強(qiáng)烈。一般鋼結(jié)構(gòu)的阻尼通常較低，混凝土和磚混結(jié)構(gòu)的阻尼較高，而木結(jié)構(gòu)的阻尼更高。也就使它在地震時(shí)吸收地震能量的能力更強(qiáng)?；谶@些特點(diǎn)，現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系在世界許多的地震多發(fā)地區(qū)得以大量的運(yùn)用，例如，日本和美國的西海岸。事實(shí)調(diào)查證明，在這些區(qū)域

6、所發(fā)生的強(qiáng)烈地震中，現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系都有良好的表現(xiàn)，特別是減少了由于強(qiáng)震導(dǎo)致的建筑物損壞對人員的傷亡。有資料顯示，發(fā)生同等破壞性地震時(shí)，美國的人員傷亡大體上是日本的1／10，中國的人員傷亡約是日本的l嘴。1995年日本神戶大地震時(shí)，有一個(gè)輕型木結(jié)構(gòu)的社區(qū)幾乎完好無損。中國是多地震國家，現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)房屋質(zhì)量差，因地震傷亡人數(shù)多。1900年至上世紀(jì)末，中國死于地震的人數(shù)達(dá)55萬之多2012年第6期．1_全球地震死廣人數(shù)的53"k；I：世紀(jì)全球Illi次造J茂死I。j20萬人以上的大地震都發(fā)生存我國．一次是1920年寧夏海原8．5級(jí)地震．死廣23．4萬

7、人；另一次是1976年唐山7．8級(jí)地震．死廣24．2萬人：2008年四川汶川地震死廣8．6萬人：中國至少有13個(gè)省會(huì)城市和京津兩市分布在地質(zhì)災(zāi)害集巾的l《域、其中32．5ck的聞土和45％的大巾城

8、f『均位于地震高烈度區(qū)(大于7度)兇此在中國地震多發(fā)地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑十分必要。目前．我國的現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系正處于起步階段。在借鑒同外經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)．我們也結(jié)合中國的同情在進(jìn)行積極的探索，一方面．國內(nèi)多所高校已開展抗震的研究．例如同濟(jì)大學(xué)與加拿大林產(chǎn)研究院的現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)抗震性能研究和震臺(tái)試驗(yàn)。另一方面．輕型木結(jié)構(gòu)的國家規(guī)范體系正在逐步建立完

9、善=由于術(shù)結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)主要適用于低密度的住宅建設(shè)．而我國廣大的農(nóng)村地區(qū)都是以低密度的住宅為主：閃此在這些地