鋼板材包裝木托架的承載研究和結構優化

龍倫芳　潘俊彥

摘 要：鋼板材包裝木托架承重結構是通過承重內墻和外墻將荷載傳遞到地基上的結構。它們通常的特征在于具有小的窗壁比，即比窗開口更多的結構壁面積和內壁。由于磚墻或石墻內的大應力，鋼板材包裝木托架承重結構的高度受到限制。框架結構由梁和柱組成。載荷通過地板傳遞到梁中，然后通過柱向下傳遞到地基。這些類型的結構可以具有開放的內部空間。本研究主要就鋼板材包裝木托架的承載研究和結構優化進行分析。

關鍵詞：鋼板材包裝；木托架；承載結構

中圖分類號：TB482 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）17-0065-02

Abstract： The load-bearing structure of steel plate packing wooden bracket is the structure that transfers load to the foundation through the load-bearing inner wall and outer wall. They are usually characterized by a small window wall ratio， that is， more structural wall areas and inner walls than window openings. Because of the high stress in the brick wall or stone wall， the height of the bearing structure of the steel plate packing wood bracket is limited. The frame structure consists of beams and columns. The load is passed through the floor to the beam and down to the foundation through the column. These types of structures can have open interior spaces. In this study， the load-bearing research and structural optimization of steel plate packaging wooden bracket are analyzed.

Keywords： steel plate packaging； wood bracket； bearing structure

1 概述

鋼板材包裝木托架的承載結構復雜多樣，由鋼筋混凝土組成的部件通常在木制結構組裝之后澆注，使得尺寸偏差可以相當容易地分別被均衡或消除。這是組合木結構和鋼筋混凝土結構的優點。對鋼板材包裝木托架進行結構優化，提升其承載性能。

2 鋼板材包裝木托架的承載研究

2.1 鋼板材包裝木托架的基本框架

鋼板材包裝木托架的基本框架，其作用主要是將部件裝配結合在一起以提供結構支撐并維持形狀。鋼板材包裝框架材料通常是工程木材或鋼架，這些材料可以在一定程度上提高綜合性能尤其是穩定性。在沒有鋼板材包裝木托架框架的情況下使用，結構缺乏穩定性。鋼板材包裝木托架建筑框架分為兩大類，重型框架結構，垂直支撐很少且很重，例如木結構，桿式建筑框架或鋼框架，以及輕型框架結構。標準化輕型框架結構規格材因其經濟性已成為施工中的主導方法，可以在使用最少的結構材料情況下允許建造者以最小的成本封閉大面積，同時實現各種各樣的建筑風格。鋼板材包裝木托架現代輕型框架結構通常與剛性面板、夾板以及其他膠合板類復合材料共同形成全部或部分墻段，但直到最近木匠采用各種形式的斜撐來穩定墻體。鋼板材包裝木托架斜拉支撐仍然是許多系統的重要內部部分，木托架支撐是許多建筑規范或個人要求的組份。特殊框架剪力結構正在變得越來越普遍，以幫助鋼板材包裝木托架符合要求。

2.2 鋼板材包裝木托架的輕骨構造

鋼板材包裝木托架輕骨構造是一種有效的木材建筑方法，它使用從底系定板到頂板，聯合中間樓板結構并釘在它們上面。這種構造需要在雙頭螺栓上使用量層桿，但現在已經被平臺框架所替代。鋼板材包裝木托架系統需要標準的木材，各組分釘在一起形成一個堅固輕骨架，框架基本類型已成為標準。廉價的機器制造釘子和水力鋸木廠的出現，使輕骨構造框架變得極具吸引力，因為它不需要熟練的木匠燕尾榫接頭，榫眼和榫頭，任何需求者都可以根據自己的需求建造出屬于自己的建筑。鋼板材包裝木托架輕骨構造的主要關鍵在于地板線。大頭釘從第一層的窗臺一直延伸到鋼板彈簧舌片或者第二個端椽。另一方面，輕骨構造框架墻對于每層都是獨立的。鋼板材包裝木托架中的輕骨構造框架建筑包括外壁和內部隔板的垂直和水平構件。這些構件作為大頭釘墻板和過梁所有覆蓋材料的基礎，并支撐上層鋼板材包裝木托架。外輕骨構造雙頭螺栓是垂直構件電鍍附在一起。它們被支撐在底板或基礎檻上，并進而支撐頂板。螺柱通常由木材組成，通常以16英寸的中心間隔開。此間距可根據負荷和厚度進行相應調整。寬1.5英寸的螺柱可用于提供更多空間隔離。除了可容納在螺柱空間內的絕緣外，還可通過其他方式提供絕緣，例如剛性或半剛性絕緣或水平之間的絮狀物卷條、或剛性或半剛性絕緣護套。鋼板材包裝木托架的輕骨構造雙頭螺栓連接到與雙頭螺栓寬度相同的木材水平頂壁和底壁板上。輕骨構造過梁或集管是放置在其他開口上的水平構件，用于將載荷傳遞到相鄰的柱螺栓。鋼板材包裝木托架過梁通常由兩片2英寸的木材構成，用間隔物隔開至螺柱的寬度，并釘在一起形成單個單元。剛性絕緣體系是優選的間隔材料。輕骨構造過梁的深度由洞口寬度和支撐的垂直荷載決定。輕骨構造將完整的鋼板材升高并放置到位，添加臨時支撐，并將底板釘在底層地板上至地板框架構件上。支撐應在垂直方向上具有較大尺寸，并應允許調整墻的垂直位置。一旦組裝好的部分被垂直，它們就被釘在角落和交叉點上。一條鋼板材包裝木托架的輕骨構造通常放置在內壁和外壁之間，并且在施加第二頂板之前放置在內壁的第一頂板之上，以獲得氣密層作用。然后添加第二頂板，其中接頭偏離下面板中的接頭距離至少為一個柱螺栓空間。該第二頂板通常在角部和隔板交叉點處搭接第一板，這一位置可以為框架壁提供附加的連接。如果第二個頂板在拐角和隔板交叉點處不與緊鄰下方的板搭接，則可使用鍍鋅鋼板且長度至少為150mm，并用至少三個64mm釘子釘在每個鋼板架上。

2.3 鋼板材包裝木托架的內部隔板

鋼板材包裝木托架內部隔板支撐地面，頂端荷載稱為承重構體；另一些稱為非承重或簡單分區。內承重構體的框架方式與外墻相同。螺柱通常為38mm×89mm的木材，中心間距為410mm。根據所支撐的負載以及所使用的鋼板材包裝的類型和厚度，此間距可更改為300-610mm。隔板構體可采用1.5英寸×2.5英寸的雙頭螺栓，根據所用鋼板材包裝飾面的類型和厚度，其中心間距為16英寸。如果隔板不包含擺動門，則在中心410mm處的螺柱與螺柱的寬面之間可以配合使用平行木托架邊緣。這通常只用于封閉式鋼板材包裝木托架的隔板，以節省空間。由于沒有由隔板支撐的垂直載荷，因此可以在門開口處使用單個柱螺栓。開口的頂部可以用一塊1.5英寸的木材橋接，木材的寬度與柱螺栓相同。這些構件為鋼板材包裝飾面、門框配置整齊。

3 鋼板材包裝木托架的結構優化

3.1 鋼板材包裝木托架的結構設計

輕型鋼板材包裝木托架通常建在整體的混凝土板基礎，既用作地板，又用作結構的支撐。其他輕型框架鋼板材建在爬行空間或地下室，用木材或鋼托梁跨越基礎墻。鋼板材包裝木托架體系構件通常用于代替實木形成地板、頂端結構。工字梁，即封閉腹板桁架，通常由層壓木材制成，膠合在小于4cm×4cm的水平層壓構件之間，跨度可達9m。開放式腹板桁架托梁和椽子通常由4cm×9cm木質構件組成，用于為地板、頂端包裝木托架飾面提供支撐，可以很大程度上提升其穩定性，并擴大使用空間。平臺框架傳統上僅限于四層，但一些特殊情況允許最多六層，并增加了防火保護，使鋼板材包裝木托架的結構設計優化。

3.2 鋼板材包裝木托架的材料選擇

鋼板材包裝木托架的材料選擇通常是木材或矩形鋼、管或C形通道。木材件通常用釘緊固釘或螺釘連接；鋼制件用螺母和螺栓連接。線性結構構件的優選種類是軟木，例如云杉、松樹和冷杉。輕型框架材料尺寸范圍為3.8cm×8.9cm，即橫截面的尺寸為2cm×4cm至5cm×30cm，鋼板材木托架的長度為2.5m，托梁和椽子的長度為7m或更大。鋼板材包裝木托架開始試驗預切割的模塊化鋁框架，以降低現場施工成本。粗糙鋼板材包裝木托開口的底部構件由雙頭螺栓構成的墻板所中斷。開口通常由承受開口上方結構重量的頭部或過梁跨越。標頭通常構建為基于邊炮眼，也叫千斤頂。周圍的區域即從底板到集管，或從集管到頂板的較短立柱。由木材或鋼制成的對角支撐提供剪切，釘在螺柱、門檻和集管上的薄板也提供水平強度。鋼板材包裝木托架部分通常包括固定到地板結構上的底板，以及將壁連接在一起并為壁上方的結構提供支承的一個或更多個頂板。鋼板材包裝木托架的框架通常包括輪輞托梁圍繞地板托梁系統的周邊部分，并且通常包括在跨度中心附近的橋接材料，以防止跨越構件的橫向屈曲。在兩層結構中，樓板系統中會留有開口，其中附著到切入傾斜鋼板材縱梁的方形面上。輕型鋼板材包裝木托架框架結構中的內壁覆蓋物通常包括墻板，板條和裝飾性的木鑲板。鋼板材包裝木托架的外飾面通常包括膠合板或復合材料護套，磚或者石頭單板，甚至各種各樣的混凝產品。螺柱之間的空腔通常間隔40-60cm，通常填充有隔離材料，例如玻璃纖維擊球，或纖維素。鋼板材包裝木托架斜穿過墻壁的部分稱為T形桿。鋼板材包裝木托的這種設計可以有效防止鋼板材骨架在振動作用下坍塌，從而保證整體結構的安全性。

3.3 鋼板材包裝木托架的承重構件

鋼板材包裝木托架的承重結構承受主要來源于鋼板材骨架壁上元件的重量，通過將其重量傳導到基礎結構。除了承載其自身材料或將這種負載傳導到承載壁所必需的以外，不提供顯著的結構支撐。承重構件是最早的木托架形式之一，允許結構保持開放的內部空間，將更多的重量傳遞到邊緣而不是中心支承壁。鋼作為一種比較合適的框架體系，大型鋼板材包裝木托架中承重結構的局限性導致在大型結構中承構件的使用減少。根據鋼板材包裝木托架的類型和數量，承重構件被測量到合適的厚度，以承載其上的重量。如果不這樣做，如果載荷超過所用材料的強度，外壁可能變得不穩定，從而可能導致結構倒塌。承重構件主要功能是封閉或分隔鋼板材包裝木托架的空間，使其更實用。最常見的輕型施工方法稱為“平臺框架”，在這種類型的框架中每個承重構件都坐落在一個木托架檻板，并且與最低的底座匹配。承重結構是建立在用螺栓固定的磚石建筑或者混凝土基礎之上。這鋼板彈簧舌片或者吊線板是木托架的頂部，位于下一層平臺的正下方。這底座或者底板底部的附著點通過墻釘與鋼板材頂板結合，可以在鋼板材木托架位于其側面的同時進行建造，允許在兩塊板之間的柱釘進行端釘，然后可以將完成的墻豎直向上翻轉到木托架基頂上的適當位置，這不僅提高了精度，縮短了施工時間，而且產生了更堅固的鋼板材包裝木托架。

4 結束語

鋼板材包裝木托架的承載結構決定其性能是否良好，對其結構進行優化，可以有效提升其承載能力。在結構設計、材料選擇與承重構件方面需要合理操作，做好承載結構設計的基礎工作，才使得性能可以更大程度地延伸。結合現有設計，鋼板材包裝木托架的承載性能與其結構密切相關，其優化設計將為整體結構提供一定程度的改善。

參考文獻：

[1]劉寶朋.鋼板材包裝木托架的承載研究和結構優化[D].江南大學，2011.

[2]李宏偉.鋼板材包裝木托架的承載研究和結構優化[J].鋼結構工程研究，2013，24（1）：56-57.