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为什么木结构住宅能在日本地震中屹立不倒?

现代构造措施在传统木结构住宅的应用。

2019-05-04 11:24 |发布者:rznl02 |查看:494 |评论:0 |
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  • :建筑 施工应用类 工艺
  • :木建筑 木构筑 卯榫构造 金属 施工工艺 材料运用

传统的木结构建筑,都是以榫卯结构连接的,可靠耐用,无需其他零件。

什么是“卯榫构造” ——卯榫,是“卯眼”、“榫头”两个名词的简称,其中,木材构件上的凹入部分,称为“卯”,凸出部分,则称为“榫”。最基本的卯榫结构,“榫头”插入“卯眼”中,使两个构件连接并固定。



下面是几幅日本木结构住宅承重框架系统组成示意图:









我们可以看到,房屋的下部,为整体结构的现浇钢筋混凝土地下架空层基础,房屋的中部,为2层结构的木结构承重框架,房屋的顶部,为双坡屋面阁楼木结构承重框架。

采用传统榫卯结构的建筑,承重构件一般比较粗笨,而日本现代木结构住宅,在传统的木结构承重框架的构造连接基础上,也有许多改良的配套措施,比如使用所谓的“金物补强”技术,充分发挥了传统木材和现代钢材这两种材料各自的优势,在木结构承重框架的节点位置,使用一些金属连接件,对木结构承重框架的节点位置,进行增强加固。这些现代构造措施的应用,极大地提高了传统木结构住宅的整体承载能力,提升了木结构住宅的抗震性能。






除了上面介绍的,使用金属连接件,加固木结构住宅承重框架的建造形式之外,还有的日本现代木结构住宅,完全抛弃了传统的“卯榫构造”形式,直接采用特殊的金属连接的新式构造做法,比如视频中介绍的“SE构法”,就是其中的一种建造现代木结构住宅的新式技术。







SE构法承重框架图示

一栋普通民宅的建造过程:

设置龙门桩,进行测量



地基挖掘后进行碎石垫层铺设



碎石垫层上铺设防水隔潮塑料薄膜

然后垫支基础底板的双向钢筋网

然后架设组立基础墙的钢筋网

四周围好钢模板



整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础



架设水平承重木结构框架



立柱通过钢制连接件,与水平土台构件进行连接固定




主体框架完成

按照SE构法建造完成后的样子


日本领先世界的钢木组合结构建造技术



▲ 木质集成材加工制作过程示意图


▲ 使用木质集成材加工的木柱、木梁断面构造组成,以及集成材木梁的力学性能,示意图



(日语)無垢材——(中文)实木构件,图中是指直接使用天然木材加工制造的木质构件,力学性质一般。

木质集成材构件,是使用多块木材,借助粘合剂,经过压力,加工制作的构件,力学性质大大增强。



木质集成材构件样品,横断面,局部特写。

可见,该木质集成材构件,是使用5块木材粘接压制而成。




▲ 木质集成材构件以及配套的钢制连接件一宗



▲ 日本独立住宅,SE工法,承重框架,三维立体,示意图



▲ 采用SE构法 / SE工法,搭建单层结构幼儿园住宅,施工现场。




▲ SE构法 / SE工法,搭建2层结构的一户建独立住宅,施工现场。





▲ SE构法 / SE工法,承重框架,节点位置,构造组成,三维立体剖解,示意图

(日语)断面欠損が少ない——(中文)木质集成材构件的横断面损失较少




▲ 木质集成材,SE构法 / SE工法,承重框架,节点位置,与传统卯榫结构,承重框架,节点位置,对比示意图

SE构法 / SE工法,木质集成材构件的横断面,损失较少,力学性能较好,而传统的卯榫结构,木材构件的横断面,损失较大,力学性能较差。







▲ SE构法 / SE工法,试验样品(木质集成材构件 + 钢制连接件+ 钢制螺栓+钢制销子)








▲ SE构法 / SE工法,建造独立住宅,整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础,施工现场

施工工序:整平压实地基土壤,铺设碎石垫层,铺设优质的防水隔潮塑料薄膜,现场浇注素混凝土垫层。




整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础,由“基础底板”和上部“基础墙墙体”2大部分组成。

图为,基础底板,以及上部基础墙墙体,钢筋网的垫支、布设、架立,以及四周钢模板的围护施工现场。



▲ 已经拆除钢模板之后的地下架空层基础的施工现场。可见,基础墙体上,预留埋设的锚固镀锌螺栓的布设情况。



▲ 基础墙顶面,测量定位放线,施工现场。可见,基础墙体上预留的镀锌螺栓以及钢制连接件的安装情况。









在木质集成材构件上,涂刷专用的防腐、防蚁保护性涂料。






基础上部,首层地面,结构组成,施工现场。

整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础的上部,水平承重木结构承重框架,在日本,一般叫“土台”。

从图中可见,水平承重木结构承重框架之间,填充浅黄色的无机物材质的不燃型玻璃纤维毡毯,在水平承重木结构承重框架顶部,铺设结构胶合板地面基底。




从图中可见,水平承重木结构承重框架之间,填充阻燃等级较高的硬质酚醛树脂泡沫,或者是聚氨酯泡沫保温板,此时,还未铺设结构胶合板地面基底。




从图中可见,水平承重木结构承重框架之间,填充浅蓝色的阻燃等级较高的挤塑xps聚苯乙烯泡沫保温板。












还可见,SE构法 / SE工法,集成材承重框架,屋顶框架外侧,已经铺设了一层铝箔覆面的保温材料。







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