第33卷第9期Vo1.33No.
9
建筑施工
BUILDING CONSTRUCTION
大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究
Study on Key Construction Technology for Long-Span Space Heavy Wood Structure
□黄武军
(江苏省苏中建设集团股份有限公司上海200072)
【摘要】造型新颖美观的世博会英国家国馆主展馆外形酷似" 蒲公英" ,是由60000根等长的亚克力组合杆形成,向空间发散。由于每根杆都有特有的角度方向,支撑众多杆件的结构系统是由15m ×15m ×10m 具有蒙皮效应的大跨度格构式重型木结构体系组成,其独特的结构造型给施工带来重重难题。为此,着重介绍英国馆项目重型木结构中高精度CNC (数控加工)机床的应用研究、试验和计算的梁板抗剪连接方案的确定, 以及基于英国馆特殊结构形式的验收标准制定。
【关键词】世博会英国馆重型木结构CNC 加工抗剪螺栓高精度施工控制流程【中图分类号】TU755
/文献标识码
B
【文章编号】1004-1001(2011)09-0808-04
0引言
世博会英国馆位于上海世博会园区C 片区内,整个展“蒲公馆由一个折纸状的开放景观步道和中心区域的形状如英”的主展馆组成,寓意“英国馆是英国政府送给世界的礼物”。
整个展馆的造型是由60000多根亚克力组合刺杆通过空间特定角度排列而成,通长的亚克力杆会在白天将室外的光线引入室内,晚上会将内部的光线传导到外面,形成独特的光影效果(图1)。
外覆结构胶合板的大跨度重型木结构;(4)钢结构平台由宽约6m 的钢桥连接到裙房混凝土结构;而亚克力组合刺杆就是分别分布于木结构屋面于墙体以及钢结构平台上,由内而外,穿透结构。因此,在施工过程中需要着重解决3个方面的问题:
(1)高精度加工的实现方法:60000根穿透结构的组合刺杆所形成的特殊建筑造型,需要对木结构以及钢结构进行高精度的加工来保证其效果。
(2)解决木结构中胶合板与格构梁之间抗剪效果的连接问题。
(3)针对英国馆特殊的结构形式以及建筑效果,制定一套有效的验收规范来指导工程的施工与质量控制。
1现状简介
1.1木结构建筑现状
木结构以其低能耗、绿色环保等独特优势在北美、欧洲
图1世博会英国国家馆造型效果
以及日本等地都有着广泛的应用,据有关资料统计:在2009年美国木结构的比例占到90%,加拿大为76%~85%,北欧在85%以上。到2006年我国各地的木结构建筑已达2000多幢。
从2002年起,我国陆续出台了G B 50206—2002《木结构工程施工质量验收规范》、G B 50005—2003《木结构设计规范》和G B 50329—2002《木结构试验方法》等相关设计、施工和检测规范,木结构的建造技术正不断完善。1.21.2.1
工程简介木结构特点简介
如此特殊的建筑造型,结构形式非常复杂:(1)换填处理后的天然地基上浇厚0.65m 的筏板基础;(2)8根350m m ×350m m 截面的斜向钢柱支撑由8根钢梁及网架组成的钢结构平台;(3)钢结构平台上支撑900m m 宽由木结构格构梁
【作者简介】黄武军(1970-),高级工程师,项目总监,同济大上海市闸北区和田路394号(200072)。学博士。联系地址:
【收稿日期】2011-08-02
·808·
9/2011黄武军:大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究第9期
英国馆主展馆木结构是由胶合梁纵横连接组成结构的而形成了一个具有整体蒙骨架,内外各封2层结构胶合板,皮效应的结构体系。该木结构跨度达到15m ,可以定义为大跨度重型木结构;整个木结构工程由四面墙体、屋面和底面围合构成展馆空间,每一面墙体以及屋面都由若干个木格构梁外覆胶合板的蒙皮结构体系组成。胶合板作为整个结构体系的第一道结构单元首先承担了亚克力杆的自重以及杆件根部的荷载和局部弯矩。然后将荷载传递给L V L 格构梁,与格构梁作为一个整体承担起整个球体的荷载(图2)。
标则平行于工件装夹平面的水平坐标。在孔的四个角会有钻头的倒角路径存在,但由于刺杆刺身的倒角具有一致性,完全满足设计对孔的要求。1.2.3梁板间节点抗剪连接简介
通常木结构的连接方式有钉、螺栓和齿板等连接方式,本工程中“工”字型结构腹板是由45m m 宽单板层积材L )组成,翼缘板由2层厚22m m 的结构防水胶合板组成,(L V
要达到翼缘与腹板之间抗剪承载力,必须考虑诸多因素:
(1)可以达到抗剪承载力设计值的连接方式;)可以实现的连接方法;(2
(3)必须考虑到单板层积材(L V L )厚度有限,胶层部位握钉力的薄弱因素。
经过对多种连接件的测试和效果对比,选择了一种具有可实施意义的抗剪斜钉配合固定的施工工艺来实现(见2.2.2)。
1.2.4特殊造型要求下的特殊结构验收标准
国内现行的木结构验收规范G B 50206—2002《木结构工程施工质量验收规范》,主要指导施工过程满足结构设计要在本工程中,结构胶合板的开孔,安装定位以及钉连接的求。
图2木结构体系示意在施施工误差都会对建筑的最终效果造成直接影响。因此,工前,必须在结构验收的标准中还需加入建筑方面的精度要求来保证最终建筑效果。
1.2.2木结构开孔简介
在结构外侧的胶合板上为满足建筑装饰刺杆的安装要求,需要对胶合板进行定向开孔,由于装饰刺杆向空间各方向发散,没有固定的规律可循,主要包含了3个方面的信息:(1)水平方向倾斜;(2)竖直方向倾斜;
(3)孔自身的旋转效果(图3)。
2解决方案的制定与实施
2.1五轴CNC 数控加工机床的特殊应用2.1.1建模
具有1/8对称特性的杆子无特定规律的分布在结构胶合板上而“形成”的孔,通过以下步骤形成数据文件(图4)。
图4建模流程
图3木结构中典型孔示意
过程中使用了R hino 4.0进行线条处理,N X 6.0将线条转化为实体并进行运算和数据处理。2.1.2设备选择及加工
花旗松防水胶合板(D ouglas Fir Plyw ood )原材选用密度较大的北美花旗松,其质地坚硬,是建筑中常用的结构板材(表1)。同时胶合板实木层之间有防水性能的胶层,故必须使用大功率的机床,同时必须使用合金钻头来保证施工质量。
屋面与4个墙面都是由内外四层胶合板组成,开孔数量
要在在胶合板上完成上述技术要求的孔,常用的三轴联动数控机床无法实现,须使用五轴联动的数控加工机床才能实现。
五轴电脑数控加工中心是在x 、y 、z 正交的三轴驱动系统内,另外加装倾斜与旋转的双轴旋转系统;其中x 、y 、z 坐标决定刀具位置,两个旋转坐标决定刀具方向。z 坐标的运动一般指传递切削动力的主轴所规定的主轴轴向,而x 、y 坐
·809·
第9期黄武军:大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究
表1T45等级DFP 设计容许值/MPa
弯曲(平行于纹路)10.65拉伸(平行于纹路)6.39压缩(平行于纹路)8.21压缩(垂直于纹路)3.72剪切(平行于纹路)1.66平均弹性模量11550
9/2011
达到20万个,按进度要求施工周期能超过4个月,最终选择使用主轴功率13.5kW 的意大利产龙门式五轴加工机床2台,钻头采用硬质合金钻头来避免不断磨损而影响开孔的质量。
2.1.2.1加工步骤
)流程按照先屋面后墙面的施工总体顺序进行,每完(1
成一个部位的4层板现场检查核实后再进行下一个部位的工序。
(2)每一个部位的四层胶合板,按照先外侧后内侧的顺序进行,2台设备独立作业互不交叉;
(3)每块胶合板在拼装时需要区分前后面和上下左右面,在对孔位编程时要对每块板事先编号,确定其在整个结构体上的具体方位,前后顺序,每张板都会有1个唯一的编号,来确定其固定的位置。2.1.2.2
过程复核检查
尽管整个加工过程是由C N C 机床字型完成,但过程也是由人员进行操作,可能会有错误的风险,必须在开孔板出厂前复核无误后方能运输到现场安装。
复核分为两道工序:(1)单孔复核
单孔复核:使用30m m ×30m m 的铝管对50%左右数量的孔进行抽检,抽查的重点主要是斜向及边缘的孔。这道工序主要检查建模中孔径尺寸是否存在偏差,同时也可以检查钻头是否磨损到允许误差范围以外。
(2)单元复核
单元复核:当一个单元区域的板全部开孔完成后,将这些板全部预拼起来,检验这些孔拼装后是否可以使铝管通过。这道工序主要是对一个单元的整体检查。2.2梁板间抗剪节点研究与施工2.2.1抗剪件的应用与测试
本工程由于在等效的“工”字形截面的腹板厚度仅900m m ,螺栓在连接节点中应用受到限制,只能采用螺丝固定的方式代替螺栓的固定方式(图5)。
为检测此连接方式的实际的抗剪承载力,我们在模拟实际构件的基础上设计了一套测试装置(图6):
在装置的上下两端设一个拉力受力P ,在两端拉力作用下,固定件连接位置产生相对运动趋势,单个抗剪单元的剪力为:V =1/2×P 。
经过现场测试,我们所得到的受力曲线如图7所示。
我们认为,单组W T-T-6.5m m ×130m m 的交叉斜钉的设计值可以满足单个抗剪单元1.75kN 的设计抗剪承载力,
图8WFT 系列交叉斜钉抗剪测试
图7受力曲线图6测试装置图5螺丝固定示意
此连接方式没有明显的屈服阶段,最终按照其破坏承载力来判断其可用的受力设计值,破坏值基本在10kN 左右。经过设计单位根据实验结果以及美国规范D esigna-t ion:D 5652-95
(Reapproved 2000) 中《St andard Test
M et hods f or B olt ed C onnect ions in W ood and W ood-B
ased Product s 》的相关要求,其设计值达不到要求。2.2.2交叉斜钉的应用与测试
由于此种连接方式无法满足本工程的设计要求,我们又针对SFS 公司的W T-T 系列的交叉斜钉抗剪连接进行了)。相关的研究和测试(图8
·810·
9/2011黄武军:大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究第9期
但考虑到在厚度方向仅能满足其最小间距要求,且过多的斜钉打入L V L 厚度方向,会造成L V L 层间劈裂而使抗剪连接单元失效,为此采用了碳纤维布对L V L 表面进行补强处理,以改善其在厚度方向的薄弱环节(图9)。
据此,结合了G B 50206—2002《木结构工程施工质量验收规范》对木结构验收的要求外,制定了既满足结构验收同时又满足建筑要求的特殊标准
(1)L V L 加工
长度尺寸长、宽±5m m 。
槽口尺寸±2m m ;槽口角度±1°。斜边角度±1°。
齿接长度±2m m ;齿沿宽度方向角度±1°;每个齿的尺寸±2m m 。
(2)胶合板加工
胶合板的开孔通过数控机床加工。孔的尺寸及角度无法使用人工单个计量,因此需要采用预拼的方式检验其是否
图9碳纤维布补强处理示意合格。
边长尺寸长、宽±2m m ;预拼外观尺寸(每面墙或屋顶)长、宽±10m m 。
(3)L V L 梁的安装
竖向梁底标高±3m m ;总高度±10m m ;垂直度0.1%,总体尺寸长、宽±10m m 。
连接梁的水平±2m m ;齿连接±3m m 。(4)胶合板的安装边长尺寸长、宽±2m m 。
同时考虑按照实际最大量布置交叉斜钉,重新进行测试:
经过5组实验测试,每侧设置7组(共计14组)交叉斜钉,测试结果显示,其破坏值均在100kN 以上。经过设计单位根据实验结果以及美国规范D esignat ion:D 5652-95(Reapproved 2000) 中《St andard Test M et hods f or B olt ed C onnect ions in W ood and W ood-B ased Product s 》的相关要求,最终确定每对抗剪螺栓的抗剪承载力的设计值为1.75kN ,满足设计方案中的设计要求。最终方案如图10。
3结语
世博会英国馆木结构工程历时近7月完成,其中成功地将五轴数控加工机床在木结构加工领域进行了尝试,同时尝试了用碳纤维布与交叉斜钉共同工作来实现梁板连接节点抗剪要求,并针对建筑的特殊效果要求制定了一系列特定的施工规范。
本工程木结构经过一年多来的使用,经结构应力应变检测,结构完全稳定,建筑效果基本实现。作为工程总结,本
图10典型LVL 单元碳纤维加固示意
文对我国今后一些有特殊要求的木结构工程具有一定的借鉴作用。
2.3针对性的验收规范
结构梁分部与建筑密集刺杆中,同时结构胶合板对刺杆
参
考
文
献
[1]王桂荣. 我国现代木结构房屋现状及前景[J].木材加工机械,2009
(2).
[2]郭伟, 费本华, 陈恩灵, 任海青, 周海宾. 我国木结构建筑行业发展现状分析[J].木材工业,2009(3).
[3]陈恩灵, 费本华, 王晓欢. 我国现代木结构建筑研究现状[J].林产工业,2008,35(4).
[4]陈恩灵,费本华. 木结构金属连接件连接性能的研究现状[J].木材工业,2008(5).
[5]陈松来,陈志勇,樊成谋,潘景龙. 王焕定木结构剪力墙中钉连接的实验研究[J].中山大学学报,2008,47(4).
[6]毛德灿, 李伟兴, 许晓梁,Cerini Marco, 王忠平. 世博会英国国家馆
图11结构构件安装示意
主展馆结构设计要点及试验研究[J].建筑结构学报,2010,31(5).
起到定位和定向的作用,建筑的外部和内部造型完全依靠结构构件来实现,结构构件的安装不能仅按照满足结构受力要求,同时要满足建筑造型的要求(图11)。
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第33卷第9期Vo1.33No.
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建筑施工
BUILDING CONSTRUCTION
大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究
Study on Key Construction Technology for Long-Span Space Heavy Wood Structure
□黄武军
(江苏省苏中建设集团股份有限公司上海200072)
【摘要】造型新颖美观的世博会英国家国馆主展馆外形酷似" 蒲公英" ,是由60000根等长的亚克力组合杆形成,向空间发散。由于每根杆都有特有的角度方向,支撑众多杆件的结构系统是由15m ×15m ×10m 具有蒙皮效应的大跨度格构式重型木结构体系组成,其独特的结构造型给施工带来重重难题。为此,着重介绍英国馆项目重型木结构中高精度CNC (数控加工)机床的应用研究、试验和计算的梁板抗剪连接方案的确定, 以及基于英国馆特殊结构形式的验收标准制定。
【关键词】世博会英国馆重型木结构CNC 加工抗剪螺栓高精度施工控制流程【中图分类号】TU755
/文献标识码
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【文章编号】1004-1001(2011)09-0808-04
0引言
世博会英国馆位于上海世博会园区C 片区内,整个展“蒲公馆由一个折纸状的开放景观步道和中心区域的形状如英”的主展馆组成,寓意“英国馆是英国政府送给世界的礼物”。
整个展馆的造型是由60000多根亚克力组合刺杆通过空间特定角度排列而成,通长的亚克力杆会在白天将室外的光线引入室内,晚上会将内部的光线传导到外面,形成独特的光影效果(图1)。
外覆结构胶合板的大跨度重型木结构;(4)钢结构平台由宽约6m 的钢桥连接到裙房混凝土结构;而亚克力组合刺杆就是分别分布于木结构屋面于墙体以及钢结构平台上,由内而外,穿透结构。因此,在施工过程中需要着重解决3个方面的问题:
(1)高精度加工的实现方法:60000根穿透结构的组合刺杆所形成的特殊建筑造型,需要对木结构以及钢结构进行高精度的加工来保证其效果。
(2)解决木结构中胶合板与格构梁之间抗剪效果的连接问题。
(3)针对英国馆特殊的结构形式以及建筑效果,制定一套有效的验收规范来指导工程的施工与质量控制。
1现状简介
1.1木结构建筑现状
木结构以其低能耗、绿色环保等独特优势在北美、欧洲
图1世博会英国国家馆造型效果
以及日本等地都有着广泛的应用,据有关资料统计:在2009年美国木结构的比例占到90%,加拿大为76%~85%,北欧在85%以上。到2006年我国各地的木结构建筑已达2000多幢。
从2002年起,我国陆续出台了G B 50206—2002《木结构工程施工质量验收规范》、G B 50005—2003《木结构设计规范》和G B 50329—2002《木结构试验方法》等相关设计、施工和检测规范,木结构的建造技术正不断完善。1.21.2.1
工程简介木结构特点简介
如此特殊的建筑造型,结构形式非常复杂:(1)换填处理后的天然地基上浇厚0.65m 的筏板基础;(2)8根350m m ×350m m 截面的斜向钢柱支撑由8根钢梁及网架组成的钢结构平台;(3)钢结构平台上支撑900m m 宽由木结构格构梁
【作者简介】黄武军(1970-),高级工程师,项目总监,同济大上海市闸北区和田路394号(200072)。学博士。联系地址:
【收稿日期】2011-08-02
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9/2011黄武军:大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究第9期
英国馆主展馆木结构是由胶合梁纵横连接组成结构的而形成了一个具有整体蒙骨架,内外各封2层结构胶合板,皮效应的结构体系。该木结构跨度达到15m ,可以定义为大跨度重型木结构;整个木结构工程由四面墙体、屋面和底面围合构成展馆空间,每一面墙体以及屋面都由若干个木格构梁外覆胶合板的蒙皮结构体系组成。胶合板作为整个结构体系的第一道结构单元首先承担了亚克力杆的自重以及杆件根部的荷载和局部弯矩。然后将荷载传递给L V L 格构梁,与格构梁作为一个整体承担起整个球体的荷载(图2)。
标则平行于工件装夹平面的水平坐标。在孔的四个角会有钻头的倒角路径存在,但由于刺杆刺身的倒角具有一致性,完全满足设计对孔的要求。1.2.3梁板间节点抗剪连接简介
通常木结构的连接方式有钉、螺栓和齿板等连接方式,本工程中“工”字型结构腹板是由45m m 宽单板层积材L )组成,翼缘板由2层厚22m m 的结构防水胶合板组成,(L V
要达到翼缘与腹板之间抗剪承载力,必须考虑诸多因素:
(1)可以达到抗剪承载力设计值的连接方式;)可以实现的连接方法;(2
(3)必须考虑到单板层积材(L V L )厚度有限,胶层部位握钉力的薄弱因素。
经过对多种连接件的测试和效果对比,选择了一种具有可实施意义的抗剪斜钉配合固定的施工工艺来实现(见2.2.2)。
1.2.4特殊造型要求下的特殊结构验收标准
国内现行的木结构验收规范G B 50206—2002《木结构工程施工质量验收规范》,主要指导施工过程满足结构设计要在本工程中,结构胶合板的开孔,安装定位以及钉连接的求。
图2木结构体系示意在施施工误差都会对建筑的最终效果造成直接影响。因此,工前,必须在结构验收的标准中还需加入建筑方面的精度要求来保证最终建筑效果。
1.2.2木结构开孔简介
在结构外侧的胶合板上为满足建筑装饰刺杆的安装要求,需要对胶合板进行定向开孔,由于装饰刺杆向空间各方向发散,没有固定的规律可循,主要包含了3个方面的信息:(1)水平方向倾斜;(2)竖直方向倾斜;
(3)孔自身的旋转效果(图3)。
2解决方案的制定与实施
2.1五轴CNC 数控加工机床的特殊应用2.1.1建模
具有1/8对称特性的杆子无特定规律的分布在结构胶合板上而“形成”的孔,通过以下步骤形成数据文件(图4)。
图4建模流程
图3木结构中典型孔示意
过程中使用了R hino 4.0进行线条处理,N X 6.0将线条转化为实体并进行运算和数据处理。2.1.2设备选择及加工
花旗松防水胶合板(D ouglas Fir Plyw ood )原材选用密度较大的北美花旗松,其质地坚硬,是建筑中常用的结构板材(表1)。同时胶合板实木层之间有防水性能的胶层,故必须使用大功率的机床,同时必须使用合金钻头来保证施工质量。
屋面与4个墙面都是由内外四层胶合板组成,开孔数量
要在在胶合板上完成上述技术要求的孔,常用的三轴联动数控机床无法实现,须使用五轴联动的数控加工机床才能实现。
五轴电脑数控加工中心是在x 、y 、z 正交的三轴驱动系统内,另外加装倾斜与旋转的双轴旋转系统;其中x 、y 、z 坐标决定刀具位置,两个旋转坐标决定刀具方向。z 坐标的运动一般指传递切削动力的主轴所规定的主轴轴向,而x 、y 坐
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第9期黄武军:大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究
表1T45等级DFP 设计容许值/MPa
弯曲(平行于纹路)10.65拉伸(平行于纹路)6.39压缩(平行于纹路)8.21压缩(垂直于纹路)3.72剪切(平行于纹路)1.66平均弹性模量11550
9/2011
达到20万个,按进度要求施工周期能超过4个月,最终选择使用主轴功率13.5kW 的意大利产龙门式五轴加工机床2台,钻头采用硬质合金钻头来避免不断磨损而影响开孔的质量。
2.1.2.1加工步骤
)流程按照先屋面后墙面的施工总体顺序进行,每完(1
成一个部位的4层板现场检查核实后再进行下一个部位的工序。
(2)每一个部位的四层胶合板,按照先外侧后内侧的顺序进行,2台设备独立作业互不交叉;
(3)每块胶合板在拼装时需要区分前后面和上下左右面,在对孔位编程时要对每块板事先编号,确定其在整个结构体上的具体方位,前后顺序,每张板都会有1个唯一的编号,来确定其固定的位置。2.1.2.2
过程复核检查
尽管整个加工过程是由C N C 机床字型完成,但过程也是由人员进行操作,可能会有错误的风险,必须在开孔板出厂前复核无误后方能运输到现场安装。
复核分为两道工序:(1)单孔复核
单孔复核:使用30m m ×30m m 的铝管对50%左右数量的孔进行抽检,抽查的重点主要是斜向及边缘的孔。这道工序主要检查建模中孔径尺寸是否存在偏差,同时也可以检查钻头是否磨损到允许误差范围以外。
(2)单元复核
单元复核:当一个单元区域的板全部开孔完成后,将这些板全部预拼起来,检验这些孔拼装后是否可以使铝管通过。这道工序主要是对一个单元的整体检查。2.2梁板间抗剪节点研究与施工2.2.1抗剪件的应用与测试
本工程由于在等效的“工”字形截面的腹板厚度仅900m m ,螺栓在连接节点中应用受到限制,只能采用螺丝固定的方式代替螺栓的固定方式(图5)。
为检测此连接方式的实际的抗剪承载力,我们在模拟实际构件的基础上设计了一套测试装置(图6):
在装置的上下两端设一个拉力受力P ,在两端拉力作用下,固定件连接位置产生相对运动趋势,单个抗剪单元的剪力为:V =1/2×P 。
经过现场测试,我们所得到的受力曲线如图7所示。
我们认为,单组W T-T-6.5m m ×130m m 的交叉斜钉的设计值可以满足单个抗剪单元1.75kN 的设计抗剪承载力,
图8WFT 系列交叉斜钉抗剪测试
图7受力曲线图6测试装置图5螺丝固定示意
此连接方式没有明显的屈服阶段,最终按照其破坏承载力来判断其可用的受力设计值,破坏值基本在10kN 左右。经过设计单位根据实验结果以及美国规范D esigna-t ion:D 5652-95
(Reapproved 2000) 中《St andard Test
M et hods f or B olt ed C onnect ions in W ood and W ood-B
ased Product s 》的相关要求,其设计值达不到要求。2.2.2交叉斜钉的应用与测试
由于此种连接方式无法满足本工程的设计要求,我们又针对SFS 公司的W T-T 系列的交叉斜钉抗剪连接进行了)。相关的研究和测试(图8
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9/2011黄武军:大跨度空间重型木结构关键施工技术的研究第9期
但考虑到在厚度方向仅能满足其最小间距要求,且过多的斜钉打入L V L 厚度方向,会造成L V L 层间劈裂而使抗剪连接单元失效,为此采用了碳纤维布对L V L 表面进行补强处理,以改善其在厚度方向的薄弱环节(图9)。
据此,结合了G B 50206—2002《木结构工程施工质量验收规范》对木结构验收的要求外,制定了既满足结构验收同时又满足建筑要求的特殊标准
(1)L V L 加工
长度尺寸长、宽±5m m 。
槽口尺寸±2m m ;槽口角度±1°。斜边角度±1°。
齿接长度±2m m ;齿沿宽度方向角度±1°;每个齿的尺寸±2m m 。
(2)胶合板加工
胶合板的开孔通过数控机床加工。孔的尺寸及角度无法使用人工单个计量,因此需要采用预拼的方式检验其是否
图9碳纤维布补强处理示意合格。
边长尺寸长、宽±2m m ;预拼外观尺寸(每面墙或屋顶)长、宽±10m m 。
(3)L V L 梁的安装
竖向梁底标高±3m m ;总高度±10m m ;垂直度0.1%,总体尺寸长、宽±10m m 。
连接梁的水平±2m m ;齿连接±3m m 。(4)胶合板的安装边长尺寸长、宽±2m m 。
同时考虑按照实际最大量布置交叉斜钉,重新进行测试:
经过5组实验测试,每侧设置7组(共计14组)交叉斜钉,测试结果显示,其破坏值均在100kN 以上。经过设计单位根据实验结果以及美国规范D esignat ion:D 5652-95(Reapproved 2000) 中《St andard Test M et hods f or B olt ed C onnect ions in W ood and W ood-B ased Product s 》的相关要求,最终确定每对抗剪螺栓的抗剪承载力的设计值为1.75kN ,满足设计方案中的设计要求。最终方案如图10。
3结语
世博会英国馆木结构工程历时近7月完成,其中成功地将五轴数控加工机床在木结构加工领域进行了尝试,同时尝试了用碳纤维布与交叉斜钉共同工作来实现梁板连接节点抗剪要求,并针对建筑的特殊效果要求制定了一系列特定的施工规范。
本工程木结构经过一年多来的使用,经结构应力应变检测,结构完全稳定,建筑效果基本实现。作为工程总结,本
图10典型LVL 单元碳纤维加固示意
文对我国今后一些有特殊要求的木结构工程具有一定的借鉴作用。
2.3针对性的验收规范
结构梁分部与建筑密集刺杆中,同时结构胶合板对刺杆
参
考
文
献
[1]王桂荣. 我国现代木结构房屋现状及前景[J].木材加工机械,2009
(2).
[2]郭伟, 费本华, 陈恩灵, 任海青, 周海宾. 我国木结构建筑行业发展现状分析[J].木材工业,2009(3).
[3]陈恩灵, 费本华, 王晓欢. 我国现代木结构建筑研究现状[J].林产工业,2008,35(4).
[4]陈恩灵,费本华. 木结构金属连接件连接性能的研究现状[J].木材工业,2008(5).
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图11结构构件安装示意
主展馆结构设计要点及试验研究[J].建筑结构学报,2010,31(5).
起到定位和定向的作用,建筑的外部和内部造型完全依靠结构构件来实现,结构构件的安装不能仅按照满足结构受力要求,同时要满足建筑造型的要求(图11)。
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