钢板材包装木托架的承载研究和结构优化

龙伦芳　潘俊彦

摘 要：钢板材包装木托架承重结构是通过承重内墙和外墙将荷载传递到地基上的结构。它们通常的特征在于具有小的窗壁比，即比窗开口更多的结构壁面积和内壁。由于砖墙或石墙内的大应力，钢板材包装木托架承重结构的高度受到限制。框架结构由梁和柱组成。载荷通过地板传递到梁中，然后通过柱向下传递到地基。这些类型的结构可以具有开放的内部空间。本研究主要就钢板材包装木托架的承载研究和结构优化进行分析。

关键词：钢板材包装；木托架；承载结构

中图分类号：TB482 文献标志码：A 文章编号：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

钢板材包装木托架的承载结构复杂多样，由钢筋混凝土组成的部件通常在木制结构组装之后浇注，使得尺寸偏差可以相当容易地分别被均衡或消除。这是组合木结构和钢筋混凝土结构的优点。对钢板材包装木托架进行结构优化，提升其承载性能。

2 钢板材包装木托架的承载研究

2.1 钢板材包装木托架的基本框架

钢板材包装木托架的基本框架，其作用主要是将部件装配结合在一起以提供结构支撑并维持形状。钢板材包装框架材料通常是工程木材或钢架，这些材料可以在一定程度上提高综合性能尤其是稳定性。在没有钢板材包装木托架框架的情況下使用，结构缺乏稳定性。钢板材包装木托架建筑框架分为两大类，重型框架结构，垂直支撑很少且很重，例如木结构，杆式建筑框架或钢框架，以及轻型框架结构。标准化轻型框架结构规格材因其经济性已成为施工中的主导方法，可以在使用最少的结构材料情况下允许建造者以最小的成本封闭大面积，同时实现各种各样的建筑风格。钢板材包装木托架现代轻型框架结构通常与刚性面板、夹板以及其他胶合板类复合材料共同形成全部或部分墙段，但直到最近木匠采用各种形式的斜撑来稳定墙体。钢板材包装木托架斜拉支撑仍然是许多系统的重要内部部分，木托架支撑是许多建筑规范或个人要求的组份。特殊框架剪力结构正在变得越来越普遍，以帮助钢板材包装木托架符合要求。

2.2 钢板材包装木托架的轻骨构造

钢板材包装木托架轻骨构造是一种有效的木材建筑方法，它使用从底系定板到顶板，联合中间楼板结构并钉在它们上面。这种构造需要在双头螺栓上使用量层杆，但现在已经被平台框架所替代。钢板材包装木托架系统需要标准的木材，各组分钉在一起形成一个坚固轻骨架，框架基本类型已成为标准。廉价的机器制造钉子和水力锯木厂的出现，使轻骨构造框架变得极具吸引力，因为它不需要熟练的木匠燕尾榫接头，榫眼和榫头，任何需求者都可以根据自己的需求建造出属于自己的建筑。钢板材包装木托架轻骨构造的主要关键在于地板线。大头钉从第一层的窗台一直延伸到钢板弹簧舌片或者第二个端椽。另一方面，轻骨构造框架墙对于每层都是独立的。钢板材包装木托架中的轻骨构造框架建筑包括外壁和内部隔板的垂直和水平构件。这些构件作为大头钉墙板和过梁所有覆盖材料的基础，并支撑上层钢板材包装木托架。外轻骨构造双头螺栓是垂直构件电镀附在一起。它们被支撑在底板或基础槛上，并进而支撑顶板。螺柱通常由木材组成，通常以16英寸的中心间隔开。此间距可根据负荷和厚度进行相应调整。宽1.5英寸的螺柱可用于提供更多空间隔离。除了可容纳在螺柱空间内的绝缘外，还可通过其他方式提供绝缘，例如刚性或半刚性绝缘或水平之间的絮状物卷条、或刚性或半刚性绝缘护套。钢板材包装木托架的轻骨构造双头螺栓连接到与双头螺栓宽度相同的木材水平顶壁和底壁板上。轻骨构造过梁或集管是放置在其他开口上的水平构件，用于将载荷传递到相邻的柱螺栓。钢板材包装木托架过梁通常由两片2英寸的木材构成，用间隔物隔开至螺柱的宽度，并钉在一起形成单个单元。刚性绝缘体系是优选的间隔材料。轻骨构造过梁的深度由洞口宽度和支撑的垂直荷载决定。轻骨构造将完整的钢板材升高并放置到位，添加临时支撑，并将底板钉在底层地板上至地板框架构件上。支撑应在垂直方向上具有较大尺寸，并应允许调整墙的垂直位置。一旦组装好的部分被垂直，它们就被钉在角落和交叉点上。一条钢板材包装木托架的轻骨构造通常放置在内壁和外壁之间，并且在施加第二顶板之前放置在内壁的第一顶板之上，以获得气密层作用。然后添加第二顶板，其中接头偏离下面板中的接头距离至少为一个柱螺栓空间。该第二顶板通常在角部和隔板交叉点处搭接第一板，这一位置可以为框架壁提供附加的连接。如果第二个顶板在拐角和隔板交叉点处不与紧邻下方的板搭接，则可使用镀锌钢板且长度至少为150mm，并用至少三个64mm钉子钉在每个钢板架上。

2.3 钢板材包装木托架的内部隔板

钢板材包装木托架内部隔板支撑地面，顶端荷载称为承重构体；另一些称为非承重或简单分区。内承重构体的框架方式与外墙相同。螺柱通常为38mm×89mm的木材，中心间距为410mm。根据所支撑的负载以及所使用的钢板材包装的类型和厚度，此间距可更改为300-610mm。隔板构体可采用1.5英寸×2.5英寸的双头螺栓，根据所用钢板材包装饰面的类型和厚度，其中心间距为16英寸。如果隔板不包含摆动门，则在中心410mm处的螺柱与螺柱的宽面之间可以配合使用平行木托架边缘。这通常只用于封闭式钢板材包装木托架的隔板，以节省空间。由于没有由隔板支撑的垂直载荷，因此可以在门开口处使用单个柱螺栓。开口的顶部可以用一块1.5英寸的木材桥接，木材的宽度与柱螺栓相同。这些构件为钢板材包装饰面、门框配置整齐。

3 钢板材包装木托架的结构优化

3.1 钢板材包装木托架的结构设计

轻型钢板材包装木托架通常建在整体的混凝土板基础，既用作地板，又用作结构的支撑。其他轻型框架钢板材建在爬行空间或地下室，用木材或钢托梁跨越基础墙。钢板材包装木托架体系构件通常用于代替实木形成地板、顶端结构。工字梁，即封闭腹板桁架，通常由层压木材制成，胶合在小于4cm×4cm的水平层压构件之间，跨度可达9m。开放式腹板桁架托梁和椽子通常由4cm×9cm木质构件组成，用于为地板、顶端包装木托架饰面提供支撑，可以很大程度上提升其稳定性，并扩大使用空间。平台框架传统上仅限于四层，但一些特殊情况允许最多六层，并增加了防火保护，使钢板材包装木托架的结构设计优化。

3.2 钢板材包装木托架的材料选择

钢板材包装木托架的材料选择通常是木材或矩形钢、管或C形通道。木材件通常用钉紧固钉或螺钉连接；钢制件用螺母和螺栓连接。线性结构构件的优选种类是软木，例如云杉、松树和冷杉。轻型框架材料尺寸范围为3.8cm×8.9cm，即横截面的尺寸为2cm×4cm至5cm×30cm，钢板材木托架的长度为2.5m，托梁和椽子的长度为7m或更大。钢板材包装木托架开始试验预切割的模块化铝框架，以降低现场施工成本。粗糙钢板材包装木托开口的底部构件由双头螺栓构成的墙板所中断。开口通常由承受开口上方结构重量的头部或过梁跨越。标头通常构建为基于边炮眼，也叫千斤顶。周围的区域即从底板到集管，或从集管到顶板的较短立柱。由木材或钢制成的对角支撑提供剪切，钉在螺柱、门槛和集管上的薄板也提供水平强度。钢板材包装木托架部分通常包括固定到地板结构上的底板，以及将壁连接在一起并为壁上方的结构提供支承的一个或更多个顶板。钢板材包装木托架的框架通常包括轮辋托梁围绕地板托梁系统的周边部分，并且通常包括在跨度中心附近的桥接材料，以防止跨越构件的横向屈曲。在两层结构中，楼板系统中会留有开口，其中附着到切入倾斜钢板材纵梁的方形面上。轻型钢板材包装木托架框架结构中的内壁覆盖物通常包括墙板，板条和装饰性的木镶板。钢板材包装木托架的外饰面通常包括胶合板或复合材料护套，砖或者石头单板，甚至各种各样的混凝产品。螺柱之间的空腔通常间隔40-60cm，通常填充有隔离材料，例如玻璃纤维击球，或纤维素。钢板材包装木托架斜穿过墙壁的部分称为T形杆。钢板材包装木托的这种设计可以有效防止钢板材骨架在振动作用下坍塌，从而保证整体结构的安全性。

3.3 钢板材包装木托架的承重构件

钢板材包装木托架的承重结构承受主要来源于钢板材骨架壁上元件的重量，通过将其重量传导到基础结构。除了承载其自身材料或将这种负载传导到承载壁所必需的以外，不提供显著的结构支撑。承重构件是最早的木托架形式之一，允许结构保持开放的内部空间，将更多的重量传递到边缘而不是中心支承壁。钢作为一种比较合适的框架体系，大型钢板材包装木托架中承重结构的局限性导致在大型结构中承构件的使用减少。根据钢板材包装木托架的类型和数量，承重构件被测量到合适的厚度，以承载其上的重量。如果不这样做，如果载荷超过所用材料的强度，外壁可能变得不稳定，从而可能导致结构倒塌。承重构件主要功能是封闭或分隔钢板材包装木托架的空间，使其更实用。最常见的轻型施工方法称为“平台框架”，在这种类型的框架中每个承重构件都坐落在一个木托架槛板，并且与最低的底座匹配。承重结构是建立在用螺栓固定的砖石建筑或者混凝土基础之上。这钢板弹簧舌片或者吊线板是木托架的顶部，位于下一层平台的正下方。这底座或者底板底部的附着点通过墙钉与钢板材顶板结合，可以在钢板材木托架位于其侧面的同时进行建造，允许在两块板之间的柱钉进行端钉，然后可以将完成的墙竖直向上翻转到木托架基顶上的适当位置，这不仅提高了精度，缩短了施工时间，而且产生了更坚固的钢板材包装木托架。

4 結束语

钢板材包装木托架的承载结构决定其性能是否良好，对其结构进行优化，可以有效提升其承载能力。在结构设计、材料选择与承重构件方面需要合理操作，做好承载结构设计的基础工作，才使得性能可以更大程度地延伸。结合现有设计，钢板材包装木托架的承载性能与其结构密切相关，其优化设计将为整体结构提供一定程度的改善。

参考文献：

[1]刘宝朋.钢板材包装木托架的承载研究和结构优化[D].江南大学，2011.

[2]李宏伟.钢板材包装木托架的承载研究和结构优化[J].钢结构工程研究，2013，24（1）：56-57.