现代轻型木结构建筑体系的抗震性能.pdf

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1、木结构专题WooDENSTRUCTUREOFTHETOPIC现代轻型木结构建筑体系的抗震性能朱光前庄晓峻(中国木材与木制品流通协会，北京100834)摘要：现代轻型木结构体系因其轻质的材料、传统的静定结构体系以及较高的阻尼，抗震性能明显优于其它材料结构体系。中国作为多地震国家，现有混凝土结构房屋质量差，因地震伤亡人数多。因此，在我国地震多发地区发展现代轻型木结构建筑显得十分必要。从木结构的发展和我国国情来看，现代轻型木结构体系在我国的地震多发地区具有较大的应用潜力。关键词：轻型木结构；建筑体系；抗震中图分类号：TU366．2文献标志码：A文章编号：1

2、674—3024(2012)06—052—03汶川大地震由于大批房屋的倒塌，造成巨大的生命财产损失。面对这场惨剧，不得不使人们痛定思痛，对房屋的抗震功能给予新的关注。实际上，为了减少地震危害，人类长期以来在不断探索地震成因的同时，也对房屋抗震设计进行了反复的研究和改进。虽然没有一栋建筑可以做到完全防震，但良好的抗震建筑在遭遇地震时可以将房屋的结构损坏减少到最低限度，最重要的是可以在强震发生时保护居住者的生命。研究和事实证明，作为一种结构体系，在合理设计、施工和维护条件下，现代轻型木结构体系的抗震性能明显优于其它材料结构体系。现代轻型木结构之所以称之为

3、“轻型木结构体系”，是因为它的主要结构构件是采用断面较小的结构规格木材，与其他次要结构构件(木基的墙面板、楼面板和屋面板)共同作用来承受各种荷载的，这其中包括地震力。这些木结构材料本身的自重较轻，同时具有相对较高的强度重量比。建筑物本身的重量轻，在地震中就是一种巨大的优势。从对房屋抗震的研究中我们发现，由地震引起的对建筑物产生破坏的地震力是与房屋本身的重量成正比的。也就是说，房屋本身的质量越重，它所产生的地震破坏力也就越大，对房屋造成的损坏的可能性也就越大。相对钢筋混凝土、砖混以及钢结构，木结构体系的自重无疑是所有体系中最轻的。但是材料上轻质并不足以

4、体现木结构良好的抗震性能。从结构体系的特点上，现代轻型木结构是一种高次超静定的结构体系，具有相对较高的冗余性。在房屋结构中，冗余性通常是指房屋的传力路径多，这可以使整体结构在地震作用下有较好的延性从而提高了建筑物的安52建筑建材装饰全性。传统的静定结构体系——梁柱式的框架由于依靠较少的结构构件和连接，以至于在地震的过程中任何一个的构件和连接破坏都可以造成整体结构的破坏乃至垮塌。而现代轻型木结构体系是由数以百计的结构构件和金属连接件连接构成的，这些金属连接不仅仅是通常意义上的钉连接，而且还有专门抵抗地震水平力作用的抗震连接构件。在可靠连接的条件下，即使

5、某一个传力路径受到破坏，他所承担的荷载可以由相邻的其他结构构件予以承担，不会对整体结构的安全性产生影响。除了可靠的结构体系外，建筑物在地震时吸收地震能量的能力也是建筑物抗震表现的关键。建筑物的阻尼是一种测量建筑物受到震动时，可以吸收多少能量的方法。在遭受相同等级的地震时，阻尼较低的建筑物比阻尼较高的建筑物反应更为强烈。一般钢结构的阻尼通常较低，混凝土和砖混结构的阻尼较高，而木结构的阻尼更高。也就使它在地震时吸收地震能量的能力更强。基于这些特点，现代轻型木结构体系在世界许多的地震多发地区得以大量的运用，例如，日本和美国的西海岸。事实调查证明，在这些区域

6、所发生的强烈地震中，现代轻型木结构体系都有良好的表现，特别是减少了由于强震导致的建筑物损坏对人员的伤亡。有资料显示，发生同等破坏性地震时，美国的人员伤亡大体上是日本的1／10，中国的人员伤亡约是日本的l嘴。1995年日本神户大地震时，有一个轻型木结构的社区几乎完好无损。中国是多地震国家，现有混凝土结构房屋质量差，因地震伤亡人数多。1900年至上世纪末，中国死于地震的人数达55万之多2012年第6期．1_全球地震死广人数的53"k；I：世纪全球Illi次造J茂死I。j20万人以上的大地震都发生存我国．一次是1920年宁夏海原8．5级地震．死广23．4万

7、人；另一次是1976年唐山7．8级地震．死广24．2万人：2008年四川汶川地震死广8．6万人：中国至少有13个省会城市和京津两市分布在地质灾害集巾的l《域、其中32．5ck的闻土和45％的大巾城

8、f『均位于地震高烈度区(大于7度)凶此在中国地震多发地区发展现代轻型木结构建筑十分必要。目前．我国的现代轻型木结构体系正处于起步阶段。在借鉴同外经验的同时．我们也结合中国的同情在进行积极的探索，一方面．国内多所高校已开展抗震的研究．例如同济大学与加拿大林产研究院的现代轻型木结构整体结构抗震性能研究和震台试验。另一方面．轻型木结构的国家规范体系正在逐步建立完

9、善=由于术结构体系的特点主要适用于低密度的住宅建设．而我国广大的农村地区都是以低密度的住宅为主：闪此在这些地