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文檔簡介
CECSXXX:2014
中國工程建設協(xié)會標準
竹結構建筑技術規(guī)程
TechnicalSpecificationforBamboo-FrameConstructions
中國計劃出版社
2
1總貝IJ
1.0.1為在竹結構建筑設計中貫徹執(zhí)行國家的技術經濟政策,
做到安全適用、確保質量,體現(xiàn)低碳節(jié)能、綠色環(huán)保、生態(tài)健
康,制定本規(guī)程。
1.0.2本規(guī)程適用于建筑工程中住宅、旅館、餐廳、辦公樓等
丙類抗震設防類的竹結構建筑設計。適用于4層以下建筑。
1.0.3竹結構建筑宜在正常溫度和濕度環(huán)境下的房屋結構中使
用。未經防火處理的竹結構建筑不應用于極易引起火災的建筑
中;未經防潮、防腐處理的竹結構建筑不應用于經常受潮且不
易通風的場所。
1.0.4竹結構建筑的設計,除應遵守本規(guī)程外,尚應符合國家
現(xiàn)行有關強制性標準的規(guī)定。
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2術語與符號
2.1術語
2.1.1竹結構建筑bamboostructurebuilding
以圓竹為承重構件為主制作的結構建筑。
2.1.2單片柱latticecolumns
兩根圓竹柱通過若干組方木塊連接而成的格構柱,墻體中
按一定間隔布置,為房屋的豎向承重骨架構件。
2.1.3導軌rail
一種C型薄壁槽鋼,單片柱的兩端嵌入其中,導軌的翼緣
用自攻螺釘與單片柱連接。其作用類似于輕型木結構的底梁板
或頂梁板。
2.1.4上導軌thetoprail
C型槽鋼開口向下的導軌。連接于單片柱的頂端,位于墻
體頂部。
2.1.5下導軌thebottomrail
C型槽鋼開口向上的導軌。連接于單片柱的底端,位于墻
體底部。底層的下導軌與基礎用預埋螺栓和膨脹螺栓相連。
2.1.6X型鋼帶X-shapedsteelband
厚度較薄的鋼帶,其兩端與上、下導軌相連,與水平面成
夾角,交叉布置,是抗側力的重要構件。
2.1.7腹板skindiaphragms
鋪設在單片柱外表面并和單片柱用自攻螺釘連接的竹膠合
板或人造板。
2.1.8木斜撐timberbrace
布置在墻體內的剪刀撐或人字撐。
2.1.9木橫撐timberlateralbrace
水平布置在墻體內或內墻外側的長條形木塊,可作為單片
柱的側向支撐并提高其穩(wěn)定性。
2.2符號
2.2.1作用和作用效應
N——軸向力設計值或X型鋼帶的拉力設計值;
M一一彎矩設計值;
V---剪力設計值;
SE——地震作用效應和其他荷載效應按基本組合的
設計值;
,一一房屋結構的層間位移角;
△u——樓層層間位移。
2.2.2材料性能或結構的設計指標
E——圓竹的彈性模量;
/、*一一自攻螺釘?shù)目辜艉统袎簭姸仍O計值;
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f,h——預埋螺栓的抗拉強度設計值;
于:、f;——圓竹的抗拉強度設計值和抗壓強度設計值;
fe一一圓竹的承壓強度設計值;
K——結構的側向剛度;
——樓面梁的撓度限值。
2.2.3幾何參數(shù)
A——構件的截面面積;
Ae——預埋螺栓的有效截面面積;
---構件的凈截面面積;
d一一自攻螺釘或螺栓的直徑;
D\---圓竹的外直徑;
。2--------圓竹的內直徑;
k一一構件的計算長度;
i一一圓竹截面的回轉半徑;
I——構件截面的慣性矩;
卬一一構件的截面抵抗矩;
A一一構件的長細比;
a一一X型鋼帶與水平面的夾角。
2.2.4計算系數(shù)及其他
<PC——考慮側向支撐的折減系數(shù);
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kv一一自攻螺釘與圓竹連接強度系數(shù);
(P——軸心受壓構件穩(wěn)定性系數(shù)。
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3材料
3.1結構和構件材料
3.1.1竹結構建筑的墻體及梁應采用竹材。結構宜采用楠竹,
并應遵守下列規(guī)定:
1竹結構建筑主要的承重構件(如單片柱),應采用豎直
平順、無彎曲翹曲、無開裂腐朽和無其他缺陷(如表面蟲蛀和
蟲眼)的圓竹;
2圓竹的截面大小宜均勻一致,不應相差過大;
3竹結構建筑主要的承重構件,應選用小頭直徑60mm以
上、竹殼厚度5mm以上的圓竹,竹齡不得小于4年,并經過化
學或物理防腐,自然晾干;
4圓竹的含水率不宜大于12%,與當?shù)貧夂驇Ш室?guī)
定不超過+3%。
3.1.2竹結構建筑的跨度較大的梁,應采用竹組合梁、木梁或
鋼梁;單片柱的連接件應采用竹膠合板或木材,并應遵守下列
規(guī)定:
1木材宜采用細密、直紋、無節(jié)和無其他缺陷的耐腐木材;
2用于樓面梁、門窗洞口等部位的承重結構的木材,應符
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合《木結構設計規(guī)范》GB50005—2003的有關規(guī)定。
3.1.3竹結構建筑的導軌、自攻螺釘、X型鋼帶、鋼連接件、
條形基礎中的鋼筋和螺栓等應符合現(xiàn)行國家標準有關規(guī)定。并
應符合下列要求:
1鋼材應采用現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700.《低
合金高強度結構鋼》GB/T1591規(guī)定的Q235鋼材、Q345鋼材。
當有可靠依據(jù)時,可以采用其他牌號的鋼材;
2用于承重結構的鋼帶或鋼板的鍍層標準應符合現(xiàn)行國
家標準《連續(xù)熱鍍鋅鋼板及鋼帶》GB/T14978的規(guī)定;
3普通螺栓應符合現(xiàn)行國家標準《六角頭螺栓C級》
GB/T5780的規(guī)定,其機械性能應符合現(xiàn)行國家標準《緊固件機
械性能、螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3098.1的規(guī)定,自攻、自鉆
螺釘應符合現(xiàn)行國家標準《自鉆自攻螺釘》GB/T15856.1-4或
者《自攻螺釘》GB/T5282~5285的規(guī)定,射釘應符合現(xiàn)行國家
標準《射釘》GB/T18981-2008的規(guī)定。
3.1.4外墻采用A級防火,分戶墻、房間隔墻和外墻內側的墻
面板一般采用紙面石膏板或其它環(huán)保型人造板,并符合相關防
火規(guī)定。紙面石膏板應根據(jù)墻體的性能要求分為普通型、防火
型及防潮型三種。
紙面石膏板的主要技術性能指標應以供貨商提供的產品出
廠合格證所標注的性能指標為依據(jù),應符合現(xiàn)行國家標準《紙
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面石膏板》GB/T9775的要求,其主要技術性能應符合表3.1.4
的規(guī)定。
表3.1.4紙面石膏板產品質量標準
板材厚度縱向斷裂荷載橫向斷裂荷載遇火物理性能
(mm)(N)(N)(穩(wěn)定時間)
9.5360140
12500180
室20min
15650220
適用于防火型紙面石膏
18800270
板
21950320
251100370
3.1.5外墻外側墻面材料一般選用防潮型紙面石膏板。防潮型
紙面石膏板厚度不應小于9.5mm。
3.1.6防護材料應符合下列規(guī)定:
1密封劑和密封條是墻體與主體結構連接縫的密封材料
密封劑應無味、無毒、無有害物質。密封條的厚度應為
4?20mm;
2塑膠薄膜是用于外墻隔汽和窗臺、門檻及底層地面防
滲、防潮材料]宜選用不小于0.2mm厚的耐用型塑膠薄膜;
3擋風材料宜選用擋風防潮紙、纖維布、防潮石膏板或其
他具有擋風防潮功能的材料;
4墻面板連接縫的密封材料及釘頭覆蓋材料宜選用石膏
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粉密封膏或彈性密封膏;
5面板連接縫的密封材料宜選用能透氣的彈性紙帶、玻璃
棉條和纖維布。彈性紙帶的厚度為0.2mm,寬度為50mm;
6防腐劑應無毒、無味、無有害成分;
7竹結構建筑墻體外墻高溫側應設隔汽層,以防止蒸汽滲
透,在墻體內部產生凝結,使保溫材料或墻體受潮。
3.1.7結構板材(如腹板、樓面板等)可采用竹膠合板或其它
天然板材,性能應符合現(xiàn)行國家標準《膠合板、普通膠合板通
用技術條件》和《室內裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋
放限量》GB18580—2001的規(guī)定和設計要求。
3.1.8圍護材料應符合國家現(xiàn)行有關標準或行業(yè)標準規(guī)定的耐
久性、適用性、防火性、氣密性、水密性、隔音和隔熱性能要
求。
3.2防火和節(jié)能材料
3.2.1竹結構建筑墻體所采用的各種防火材料應為國家認可檢
機構檢驗合格的產品。竹結構建筑采用的建筑材料,其燃燒性
能的技術指標應符合《建筑材料難燃性試驗方法》GB8625的
規(guī)定。
3.2.2竹結構建筑墻體的墻面材料宜采用紙面石膏板,如采用
其他材料,其燃燒性能應符合現(xiàn)行國家標準《建筑材料燃燒性
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能分級方法》GB8624關于A級材料的要求。四級耐火等級建
筑物的墻面材料的燃燒性能可為Bi級。
3.2.3竹結構建筑墻體填充材料的燃燒性能應為A級。
3.2.4管道及包覆材料或內襯:
1管道內的流體能夠造成管道外壁溫度達到1200c及其以
上時,管道及其包覆材料或內襯以及施工時使用的膠牯劑必須
是不燃材料;
2外壁溫度低于120℃的管道及其包覆材料或內襯,其防
火性能應不低于難燃性8級。
3.2.5竹結構建筑墻體保溫隔熱材料宜采用巖棉、礦棉和玻璃
棉。
1用巖棉、礦棉、玻璃棉做墻體內部保溫隔熱材料,宜采
用剛性、半剛性成型材料,填充應固定在竹骨架上,不得松動,
以確保需填充的厚度內被滿填,不得采用松散的保溫隔熱材料
松填墻體。
2巖棉、礦棉作為墻體保溫隔熱材料時,物理性能指標應
符合現(xiàn)行國家標準《絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品》GB/T11835
的規(guī)定。
3玻璃棉作為墻體保溫隔熱材料時,物理性能指標應符合
現(xiàn)行國家標準《絕熱用玻璃棉及其制品》GB/T1335()的規(guī)定。
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3.3耐久性
3.3.1竹結構建筑的竹材應按設計要求進行防蟲、防腐處理。
常用的藥劑配方及處理方法,可按現(xiàn)行國家標準《木結構工程
施工質量驗收規(guī)范》GB50206的規(guī)定采用。
3.3.2竹結構建筑的竹材宜進行脫糖處理。竹骨架在進行脫糖、
殺菌和干燥處理后,可在表面噴涂一層無機涂料,如水性漆等,
以延緩竹結構材料的老化。
3.3.3穿越墻體的設備管道和固定墻體的金屬連接件應采用高
效保溫隔熱材料填實空隙。
3.4隔聲
3.4.1竹結構建筑墻體的隔聲吸聲材料宜采用巖棉、礦棉、玻
璃棉和紙面石膏板,或其他適合的板材。
3.4.2其他板材作為墻體隔聲材料時,單層板的平均隔聲量應
符合相應規(guī)定。
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4竹結構與水、電、暖的配合
1竹結構建筑的墻體結構厚度應滿足水、電、暖的相關要
求。竹結構建筑的墻體為中空,水管可在其中布設;電纜電線
和暖氣管道可從墻體中間穿越;暖氣片可以鑲嵌在隔墻體內或
單獨走管線。
2竹結構建筑墻體上安裝電源插座盒時,插座盒宜采用螺
釘固定在竹骨架上。墻體有隔聲要求時,插座盒與墻面板之間
宜采用石膏抹灰進行密封,插座盒周圍的石膏覆蓋層厚度不小
于10mm;或在插座盒兩旁立柱之間填充符合隔聲要求的巖棉
(圖1)?
(a)無隔戶要求時(b"j的聲要求時
圖1電源插座盒安裝示意圖
1—插座盒;2—墻面板;3—巖棉;4一石膏抹灰
3隔聲要求不大于50dB的隔墻允許設備管道穿越。需穿
管的墻面板上應預先鉆孔,孔洞的直徑應比管道直徑大15mm,
管道與孔洞之間的間隙應采用密封膠進行密封。管道直徑較大
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或重量較重時,應采用鐵件將管道固定在竹骨架上。當需在墻
內敷設電源線時,應將電源線敷于PVC管內,再將PVC管敷
設在墻內。當PVC管需穿越竹骨架時,可在竹骨架構件寬度
方向的中間1/3區(qū)域內預先鉆孔(圖2)。
(a)墻面穿管安裝示意圖(b)墻內敷管安裝示意圖
圖2墻面穿管及墻內敷管安裝示意圖
1一管線;2-墻面板;3-巖棉;4一密封膠;5-竹骨架
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5結構設計基本規(guī)定
5.1一般規(guī)定
5.1.1本規(guī)程采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法。
5.1.2竹結構建筑在規(guī)定的設計使用年限內應具有足夠的可靠
度。本規(guī)程所采用的設計基準期為50年。
5.1.3竹結構建筑的設計使用年限為50年,結構和構件的安全
等級采用二級。
5.1.4對于承載力極限狀態(tài),竹結構建筑構件的設計表達式應
符合下列要求:
1非抗震設計時,應按荷載效應的基本組合,采用下列極
限狀態(tài)設計表達式:
/0S<R(5.1.4-1)
式中7o——結構重要性系數(shù),一般可取1.0;
S一—承載能力極限狀態(tài)的荷載效應組合的設計
值,按現(xiàn)行國家標準《結構建筑荷載規(guī)范》
GB50009—2012和現(xiàn)行國家標準《建筑抗震
設計規(guī)范》GB50011—2010的規(guī)定進行計
算;
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R-一結構構件的承載力設計值。
2抗震設計時,考慮地震作用效應組合,采用下列極限狀
態(tài)設計表達式:
SE</?//RE(5.1.4-2)
式中SE一—地震作用效應和其他荷載效應按基本組合
的設計值;
/RE——結構構件承載力抗震調整系數(shù),一般情況下
取1.0。
5.1.5抗震設防烈度為6度和7度(0.10g)時,竹結構建筑的
高寬比不大于1.2;抗震設防烈度為7度(0.15g)和8度(0.2g)
時,建筑物的高寬比不大于1.0:建筑物高度指室外地面到建筑
物坡屋頂二分之一高度處。
5.1.6對于正常使用極限狀態(tài),竹結構建筑構件應按荷載效應
的標準組合,采用下列極限狀態(tài)設計表達式:
S<C(5.1.5)
式中S——正常使用極限狀態(tài)的荷載效應的設計值;
C一一根據(jù)竹結構建筑構件正常使用要求規(guī)定的
變形限值。
5.1.7竹結構建筑中的木構件和鋼構件設計,應遵守國家相關
標準規(guī)定。
5.1.8基礎的設計,應遵守國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》
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GB50007—2011的規(guī)定。
5.2構造設計原則
5.2.1竹結構建筑的構造設計,應滿足建筑使用功能的要求,
確保結構安全。
5.2.2竹結構建筑的構造設計,應遵循“對稱、規(guī)則、變化均
勻”的設計原則。
5.2.3竹結構建筑應確保連接的強度,確保連接破壞不先于構
件破壞。上下樓層連接部位應采用螺栓連接,墻與墻體連接見
下圖。
墻體兩側不少
于8個自攻釘
熱鍍鋅金始
屬連接板m
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5.2.4竹結構建筑應滿足當?shù)刈匀画h(huán)境和使用環(huán)境對建筑物的
要求,并應采取可靠措施,防止結構構件腐朽或被蟲蛀,確保
結構達到預期的設計使用年限。
5.3平面布置和結構體系
5.3.1竹結構建筑的設計方案應符合下列要求:
1選用合理的結構體系和結構布置;
2結構的平、立面布置應規(guī)則,各部分的質量和剛度應均
勻、連續(xù);
3結構傳力途徑應簡捷、明確,豎向構件必須連續(xù)貫通、
對齊;
4承重墻等重要構件和關鍵傳力部位應增加冗余約束或
有多條傳力途徑。
5.3.2抗側力構件的平面布置應規(guī)則對稱、側向剛度沿豎向宜
均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上
逐漸減小,避免側向剛度和承載力突變。
5.3.3抗側力構件應有多道防線,包括剪力墻的腹板,X型鋼
帶,木斜撐等。
5.3.4結構各構件之間的連接,應保證節(jié)點的破壞不先于其連
接的構件。
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5.4設計允許值
5.4.1竹結構建筑中的竹材的設計指標宜通過試驗確定。在缺
乏當?shù)卦囼灁?shù)據(jù)的情況下,普通竹結構所用竹材的設計指標可
參考以下數(shù)值:
自重——8OOON/m3;
彈性模量—15000N/mm2;
泊松比---0.3;
抗拉強度---50N/mm2;
抗壓強度---50N/mm2;
順紋抗剪強度---3N/mm2o
如有足夠的試驗數(shù)據(jù),亦可采用試驗數(shù)值,但不宜高于以
上參考值過多。
5.4.2樓面梁若采用圓竹,其撓度限值[不宜大于1/200。
5.4.3驗算單片柱或其他軸壓構件的受壓穩(wěn)定或受壓承載力
時,其計算長度/o取為單片柱高度或構件的長度。
5.4.4圓竹沿其長度的直徑變化率,可按每米9mm采用;亦
可采用當?shù)亟涷灁?shù)值或實測數(shù)值。驗算撓度和穩(wěn)定時,可取圓
竹的中央截面。驗算抗彎強度時,可取最大彎矩處的截面。
注:標注圓竹直徑時,宜以小頭為準。
5.4.5房屋結構在風荷載(設計基準期內)和多遇地震作用下,
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其層間位移角,不宜大于1/500。
5.4.6布置有X型鋼帶的墻體,平均每米所承受的剪力設計值,
不應超過3kN,
5.4.7竹結構建筑中的木構件和鋼構件,其設計指標應按國家
標準《木結構設計規(guī)范》GB5005-2003和《鋼結構設計規(guī)范》
GB50017采用。
21
6荷載、作用效應計算
6.1一般規(guī)定
6.1.1竹結構建筑的荷載主要可分為下列兩類:
1永久荷載,包括結構自重、裝飾面層重量、防水面層重
量等;
2可變荷載,包括樓面活荷載、屋面活荷載和風荷載、雪
荷載等。
6.1.2固定隔墻的自重可按永久荷載考慮,位置可靈活布置的
隔墻自重應按可變荷載考慮。
6.1.3竹結構建筑建筑的荷載取值和荷載組合,應按照國家標
準《結構建筑荷載規(guī)范》GB50009采用。
6.2荷載計算
6.2.1竹結構建筑自重按材料的容重和結構尺寸計算。樓面活
荷載標準值不宜大于2.5kN/m2,屋面活荷載標準值不宜大于
0.5kN/m2,樓面、屋面恒載(裝飾、防水材料重量)標準值不
宜大于1.0kN/n?。
6.2.2竹結構建筑建筑應按照國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》
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GB50011的規(guī)定進行地震作用計算,承載力抗震調整系數(shù)取
1.0,阻尼比取0.02。
6.2.3風荷載、雪荷載的計算,應按《結構建筑荷載規(guī)范》GB
50009的規(guī)定計算。
6.3水平力分配及剪力墻剛度計算
6.3.1竹結構建筑的樓層水平力,宜按抗側力構件從屬面積上
重力荷載代表值的比例分配。近似計算時,也可認為樓板剛度
無限大,按抗側力構件的剛度分配。
6.3.2布置有X型鋼帶的剪力墻,在考慮腹板效應的情況下,
平均每米的側向剛度不宜小于500kN/m。
6.3.3剪力墻的側向剛度,宜通過試驗確定。當采用有限元分
析軟件計算側向剛度時,應考慮腹板效應,并和試驗結果相驗
證。
6.4地震作用和結構抗震計算
6.4.1竹結構建筑地震作用的計算,可利用有限元分析軟件,
也可采用國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011—2010規(guī)定
的底部剪力法。必要時,可同時采用以上兩種方法,并相互驗
證。
6.4.2有限元分析軟件SAP2000中的計算模型
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按照住宅的實際尺寸,建立住宅的幾何模型。
1材料參數(shù)和構件尺寸。
定義中的Q235鋼的材料特性如下:自重:78kN/n?;彈性
模量:2X108kN/m2;泊松比:0.3;線膨脹系數(shù):1.2XI0$/。。;
剪切模量:7.7X107kN/m2,屈服應力:235000kN/m2;屈服拉
應力:375000kN/m2,
木材的材料特性選取如下:自重:6kN/m3;彈性模量:9
X106kN/m2;泊松比:0.3;剪切模量:3.46Xl()6kN/m2。順紋
抗拉強度取為7義103kN/m2;順紋抗壓強度取為10X103kN/m2,
抗剪強度取為1.2X103kN/m2,抗彎強度取為11X103kN/m2,
圓竹的材料特性選取如下:自重:8kN/m3;彈性模量:15
X106kN/m2;泊松比:().3;剪切模量:5.77X106kN/m2?圓竹
的順紋抗拉強度取為40X103kN/m2;圓竹的順紋抗壓強度取為
40X103kN/m2,順紋抗剪強度取為3X103kN/m,
構件尺寸選取如下。圓竹:底層小頭直徑10cm,第二層小
頭直徑8cm,頂層6cm;X型鋼帶:60X1.5mm;導軌:厚度
1.5mm;樓蓋格柵:40X235mm或60X235mm(若采用原木,
則原木小頭直徑為160mln);樓面板(竹膠合板):厚20mm:
自攻螺釘:直徑4mm。為減小層間位移,所有樓層的X型鋼帶
均雙面設置。和X型鋼帶端頭連接處,設置四方柱。
在SAP2000中,圓竹、樓蓋格柵(或原木)和水平橫撐均
用框架單元模擬,材料選用木材。X型鋼帶用框架單元模擬,
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材料選用Q235鋼,但由于鋼帶是類似拉索的柔性構件,只能
承受拉力,不能承受壓力,故在SAP2000中,通過軟件的“拉
壓限定”功能,對鋼帶單元進行了修正,即規(guī)定鋼帶單元僅承
受拉力。樓面用面單元的殼單元模擬,厚度取為20mm,材料
選用竹。導軌也用面單元的殼單元模擬,厚度取為1.5mm,材
料選用Q235鋼。
2荷載施加和工況組合
(1)恒載
樓面和屋面均布面荷載取值為0.5kN/m2,墻體均布線荷載
取值為1.0kN/m,施加在模擬樓板的面單元上和模擬導軌的面
單元上。
⑵活載
樓面活載取值為2.0kN/m2,作為均布面荷載施加在模擬樓
板的面單元上;屋面活載取值為0.5kN/n?,作為均布面荷載施
加在模擬屋面的面單元上。
(3)地震作用
按照地震設防列度為8度,設計地震分組為第一組,特征
周期為0.4s,設計基本地震加速度值0.2g,阻尼比0.05的參數(shù)
施加。X和Y方向地震都同時予以考慮。
(4)風荷載
將每層的區(qū)段合力折算成X方向的面荷載,施加在模擬樓
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面或導軌的面單元上。
3工況組合
結構構件按承載能力極限狀態(tài)設計,根據(jù)《建筑結構荷載
規(guī)范》的規(guī)定,采用荷載效應的基本組合:YoSWR。本工程重
要性類別為丙類,結構構件安全等級為二級,Yo=l。。按照《建
筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》,考慮了以下三種工況組合(風荷
載不與地震作用同時組合):
(1)工況1:1.2X恒載+1.4X活載
(2)工況2:1.2義恒載+1.2X0.5義活載+1.3X地震荷載(X
方向或Y方向)
(3)工況3:1.2X恒載+0.7X1.4X活載+1.4X風荷載(X
方向)
(4)工況4:1.2X恒載+1.4X活載+0.6X1.4X風荷載(X
方向)
荷載效應組合的設計值S從以上組合值中取最不利值確
定。
6.4.3當采用底部剪力法,計算結構等效總重力荷載時,墻體
的自重標準值可取1.5~2.0kN/mo當有實測數(shù)值時,可采用實
測值。
計算地震影響系數(shù)時,二層的房屋,結構的自振周期T可
m0.2~0.4s,亦可由有限元分析軟件計算。
26
7水平荷載作用下的設計
7.1一般規(guī)定
7.1.1為簡化計算和設計,在承載能力極限狀態(tài)計算時,假定
風荷載和地震作用全部由墻體上的X型鋼帶承擔。
7.1.2為簡化計算和設計,在正常使用極限狀態(tài)計算時,可假
定風荷載和地震作用由墻體上腹板和X型鋼帶共同承擔。
7.1.3X型鋼帶為柔性構件,僅承受拉力,不承擔任何壓力。
7.2樓、屋蓋工程設計
7.2.1樓面梁上部應鋪設竹膠合板并用自攻螺釘與梁相連,其
厚度不宜小于20mmo
當樓面梁采用圓竹梁時,其上鋪設的竹膠合板宜加厚。
7.2.2樓面梁和屋面梁宜采用竹組合梁。當樓面梁采用圓竹時?,
可用3根圓竹合并組成一根梁。其中2根并列放置,另1根放
置于2根并列放置的圓竹之上,組成“品”字型,并用鋼箍將
3根或三根以上的圓竹套緊(圖7.2.2)。
27
圖7.2.2樓面梁示意
7.2.3樓蓋和屋蓋應在平面內具有較大的剛度和整體性,并盡
可能減小開洞。大小尺寸在寬600mm以內的開洞可不作加強
處理;寬度超過6()()mm的開洞,四周的梁應根據(jù)計算,采用
三組或三組以上的竹組合梁補強。
7.2.4樓蓋和屋蓋的構造應符合12.2節(jié)的規(guī)定。
7.2.5竹組合梁的抗彎強度驗算,可按照下式計算:
華“或華"
式中M一一樓面梁的彎矩設計值(N?mm);
I一一樓面梁截面的慣性矩(mn?);
yi——樓面梁下邊緣到形心軸的距離(mm);
”一一樓面梁上邊緣到形心軸的距離(mm);
28
"、廣一一圓竹的抗拉強度設計值和抗壓強度設計值
(N/mm2)o
7.2.6竹組合梁的撓度,應按下式計算:
a)<[co]
式中必——構件按荷載效應的標準組合計算的撓度
(mm);
[3]——受彎構件的撓度限值[3](mm),不宜大于
l/200o
7.3剪力墻設計
7.3.1墻體未開洞時,應按剪力墻設計,并布設X型鋼帶。開
洞時,應分開計算。各單片柱圓竹的兩端和中央應用熱鍍鋅鋼
箍扎緊。
7.3.2在承載能力極限狀態(tài)計算時,X型鋼帶的受拉承載力,
應按下式驗算:
—</
4,
式中f——X型鋼帶的抗拉強度設計值(N/mn?),按《鋼
結構設計規(guī)范》GB50017確定;
29
N一一X型鋼帶的拉力設計值(N),可根據(jù)其所在
剪力墻所受剪力及X型鋼帶的水平夾角計
算;
4一一X型鋼帶的凈截面面積(mn?),即扣除自攻
螺釘引起的截面削弱。
7.3.3布置有X型鋼帶的剪力墻,平均每米所承受的剪力設計
值,不宜超過3kN。
7.3.4在正常使用極限狀態(tài)計算時,可采用有限元計算分析軟
件,并考慮剪力墻的腹板效應。手算時,亦可按下式計算:
V
1(5.2.8)
式中△口——樓層層間位移;
V一一樓層總剪力;
K一一樓層總側向剛度。
7.3.5竹結構建筑剪力墻的構造應符合12.3節(jié)的規(guī)定。
30
8豎向荷載作用下的設計
8.1一般規(guī)定
8.1.1為簡化計算和設計,在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極
限狀態(tài)計算時,假定豎向荷載全部由墻體中的單片柱承擔。
8.1.2為簡化計算和設計,單片柱的兩端可近似為較接。
8.2樓、屋蓋工程設計
8.2.1當樓面梁和屋面梁采用“品”字型竹梁時,其抗彎強度
驗算時,可按下列規(guī)定簡化:
1截面形心軸離梁的下邊緣為63mm;
2截面形心軸離梁的上邊緣為86mm;
3整個截面的慣性矩為6x106mm,
8.2.2“品”字型竹梁的抗彎強度驗算,見7.2.5節(jié)。
8.2.3屋架可按桁架構件,對軸心抗壓強度、軸心抗拉強度、
抗壓穩(wěn)定性和連接強度進行計算。
8.3墻體設計
8.3.1在豎向荷載作用下,墻體設計主要為單片柱的設計。對
31
于不位于X型鋼帶端頭部位的單片柱,由風荷載或地震作用產
生的豎向力和拉力可忽略,故其承載力驗算可僅考慮恒載和活
載的荷載效應組合。
對于底層的位于X型鋼帶端頭部位的單片柱,在風荷載或
地震作用下,由上層X型鋼帶拉力引起的豎向力和拉力不可忽
略,故單片柱承載力驗算應考慮重力荷載、風荷載和地震作用
的效應組合,取最不利組合進行驗算。當單片柱產生拉力時,
應驗算圓竹柱和基礎連接的抗拉承載力。
8.3.2計算假定樓面的重力荷載均勻地分配到每根單片柱上。
若單片柱和樓面梁的間距為P(m),樓面重力均布面荷載設計
值為S(kN/m2),樓面梁的跨度為L(m),則樓面梁的均布線
荷載設計值為PXS(kN/m),即每根單片柱承受的重力荷載產
生的軸壓設計值為1/2XPXSXL(kN)。
8.3.3為簡化計算并留有安全裕量,計算假定單片柱的抗壓承
載力為單根圓竹柱抗壓承載力的兩倍。
單根圓竹柱的抗壓承載力由穩(wěn)定控制。其抗壓承載力設計
值可按下列公式計算:
7T2EA
Pncr=紇~^2~(8.3.3-1)
4
(8.3.3-2)
14
32
/l=B
(8.3.3-3)
i
(8.3.3-4)
(8.3.3-5)
64
式中Per——單根圓竹柱的抗壓承載力設計值(N);
E一一圓竹的彈性模量(N/mm?);
A一一圓竹截面的面積,不考慮自攻螺釘?shù)南魅?/p>
(mm2);
八一一圓竹柱的長細比;
lo---圓竹柱的計算長度(mm);
i——圓竹截面的回轉半徑(mm);
I---圓竹截面的慣性矩(mm");
D\---圓竹的外直徑(mm);
D2---圓竹的內直徑(mm),可按壁厚5mm確定;
。一一考慮側向支撐的折減系數(shù)。若不考慮腹板和
TC
格構效應,取為0.6;若考慮則可取0.7~0.8。
33
9.0地基和基礎
9.1一般規(guī)定
9.1.1竹結構建筑的基礎應采用鋼筋混凝土條形基礎。
9.1.2竹結構建筑建筑的基礎設計應符合《建筑地基基礎設計
規(guī)范》GB5007—2011的相關規(guī)定。
9.2地基基礎
9.2.1對于軟弱地基,基礎持力層應進行夯實或回填處理,確
保地基承載力特征值啟達到85kPa以上。
9.2.2一般情況下,基礎埋深不宜小于0.3m,基礎底面寬度不
宜小于0.3m,為達到防水防潮效果,基礎宜高出地坪標高0.3m
(圖10.2.2)?
34
現(xiàn)里爆栓牛軌
I-.
+0.00
■69200
二.Is_______£
-0.40—C15米混凝土型層
50300S0
存?(--------------------<~<
圖9.2.2條形基礎截面和預埋螺栓
9.2.3為防止地基的不均勻沉降,同時加強基礎的整體性,基
礎中配置4①10的縱向鋼筋(HPB300),箍筋采用中6@200
(HPB300),做法類似圈梁?;A混凝土強度等級采用C25,
墊層混凝土強度等級為C15。
9.2.4地基承載力可根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB5007
—2011公式(5.2.2-1)進行計算。計算時,可取單位長度1m,
按照恒載(標準值)+活載(標準值)的效應組合進行驗算。
9.2.5竹結構建筑可不進行地基變形驗算。
35
9.3基礎與竹結構連接
9.3.1單片柱與基礎可以為較接,即單片柱僅向基礎傳遞軸壓
力,不傳遞彎矩和剪力。
9.3.2底層的下導軌和鋼筋混凝土基礎的連接,宜采用螺栓連
接。除計算要求外,預埋螺栓直徑不宜小于M10,間距不宜小
于1m;當導軌寬度較大時,比如為250mm時,宜交錯布置在
導軌端部。
9.3.3預埋錨栓的錨固長度,應按照《混凝土結構設計規(guī)范》
GB50010—2010(8.3.1-1)計算(屬機械錨固,錨固長度取G
的0.7倍)。
錨栓末端宜做成彎鉤形式,彎鉤長度取取為12d(d為錨栓直
徑)。
9.3.4預埋錨栓的錨固長度,應按照《混凝土結構設計規(guī)范》
GB50010—2010(8.3.1-1)計算(屬機械錨固,錨固長度取G
的0.7倍)。
錨栓末端宜做成彎鉤形式,彎鉤長度取取為12d(d為錨栓直
徑)。
36
10連接計算
10.1一般規(guī)定
10.1.1竹結構建筑的連接計算應包括下列部位(構件):
1底層的下導軌和鋼筋混凝土基礎的連接,應進行螺栓的
抗拔和抗剪計算;
2X型鋼帶和上、下導軌的連接,應進行自攻螺釘?shù)目辜?/p>
計算;
3圓竹柱和導軌的連接,應進行單個自攻螺釘?shù)某休d力和
每一剪面的承載力計算。
4樓面梁和下導軌的連接、樓面板和樓面梁的連接、腹板
和單片柱的連接、木橫撐、木斜撐和方木塊和圓竹的連接等,
應符合本章的構造要求,圓竹兩端和中間應加鋼箍。
10.1.2連接的承載力計算,應計入重力荷載、風荷載和地震荷
載作用。
10.1.3連接宜優(yōu)先采用自攻螺釘連接;底層的下導軌和鋼筋混
凝土基礎的連接、第二層以上的下導軌和下層上導軌的連接,
宜采用螺栓連接;外墻承受較大荷載時,竹骨架構件之間宜采
用L型連接件連接(圖10.1.3)。
37
導軌
Q235角鋼連接
H0235角鋼容接)
U
圖10.1.3外墻竹骨架構件之間角鏈連接示意圖
10.1.4除按計算要求外,自攻螺釘連接宜符合下列規(guī)定:
1自攻螺釘?shù)闹睆讲粦∮?mm;
2每個連接節(jié)點不得少于2顆釘;
3對于竹構件,釘入深度應穿透圓竹壁不少于5mm。
10.1.5竹結構建筑的同一節(jié)點或接頭中有兩種或多種不同的
連接方式時,計算時應只考慮一種連接傳遞內力,不得考慮幾
種連接的共同工作。
10.2螺栓連接和釘連接
10.2.1底層的下導軌和鋼筋混凝土條形基礎的連接、第二層以
上的下導軌和下層的上導軌連接采用螺栓連接,其強度計算應
符合下列規(guī)定:
1螺栓的抗剪設計值,可取剪力墻墻體在地震作用和風荷
載作用下的剪力較大值除以螺栓數(shù)量;螺栓的抗剪承載力設計
38
值應按照《鋼結構設計規(guī)范》GB50017計算;
2螺栓的抗拔設計值,可取單片柱在地震作用和風荷載作
用下的軸心拉力較大值除以螺栓數(shù)量;抗拔承載力設計值應按
照《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010計算;
3螺栓同時受拉和受剪時,其承載力應按下式計算:
式中N:一—受剪承載力設計值(N);
N:一—抗拔承載力設計值(N);
Nv一一受剪設計值(N);
N,一—抗拔設計值(N)。
10.2.2X型鋼帶和上、下導軌的連接,當采用自攻螺釘連接時,
其強度計算應符合《鋼結構設計規(guī)范》GB50017—2003的相關
規(guī)定,也可按下列公式計算:
1自攻螺釘?shù)目辜粼O計值,可取X型鋼帶在地震作用和
風荷載作用下的軸心拉力較大值除以自攻螺釘數(shù)量;
2自攻螺釘?shù)目辜舫休d力設計值,可取受剪和承壓承載力
設計值中的較小者:
受剪承載力設計值:
39
M="耳尸(11.2.2-1)
承壓承載力設計值:
用=%/(11.2.2-2)
式中N:一一受剪承載力設計值(N);
M一—承壓承載力設計值(N);
d----自攻螺釘直徑(mm);
?——受壓構件的厚度,可取導軌厚度(mm);
產、fe——自攻螺釘?shù)目辜艉统袎簭姸仍O(N/mm?)。
10.2.3單片柱與上、下導軌的連接,宜采用自攻螺釘連接。其
強度計算應符合下列規(guī)定:
1自攻螺釘?shù)目辜粼O計值,可取單片柱在地震作用和風荷
載作用下的軸心拉力較大值除以自攻螺釘數(shù)量;
2自攻螺釘?shù)目辜舫休d力設計值,應取自攻螺釘?shù)氖芗舫?/p>
載力和承壓承載力設計值、每一剪面的承載力設計值的最小值。
其中:
自攻螺釘?shù)氖芗舫休d力和承壓承載力設計值可分別根據(jù)本
規(guī)程公式(11.2.2-1)和公式(11.2.2-2)計算。
每一剪面的承載力設計值可按下式確定:
40
Ny=kd&(11.2.3)
式中N、.一一每一剪面的承載力設計值(N);
d---自攻螺釘?shù)闹睆?mm);
fc——圓竹的承壓強度設計值,可取20(N/mm2);
kv---系數(shù),可取10o
41
11構造規(guī)定
11.1一般規(guī)定
11.1.1竹結構建筑的平面布置宜規(guī)則,質量和剛度變化宜均
勻。所有構件之間應有可靠的連接和必要的錨固、支撐,保證
結構的承載力、剛度和良好的整體性。
11.1.2應符合下列要求:
1必須采取通風和防潮措施,以防竹材、木材腐朽和蟲柱;
2應保證構件特別是墻體、桁架在運輸和安裝過程中的強
度、剛度和穩(wěn)定性,必要時應在施工圖中提出注意事項;
3地震區(qū)的竹結構建筑,在構造上應加強構件之間、結構
與支承物之間的連接,剛度差別較大的兩部分或兩個構件之間
的連接必須安全可靠。
11.1.3除竹混結構外,竹結構建筑不宜超過3層,層高不宜大
于4mo
11.1.4底層的單片柱,圓竹小頭直徑應在80mm以上;第二層
的單片柱,圓竹小頭直徑應在60mm以上。
11.1.5墻體中單片柱的間距,不宜大于60cm。
11.1.6上層單片柱和下層單片柱應左右、前后對齊,避免偏心。
42
11.1.7竹結構建筑的門窗洞口宜布置在非承重墻體(即不支承
樓面梁的墻體)中。大的洞口應避免布置在承重墻體中。
門窗洞口應上下對齊,成列布置,不應采用錯洞墻。
11.1.8每根單片柱的連接木塊不應少于4組,頂端和底端應各
一組。每個連接木塊和單片柱宜用4個自攻螺釘連接。
11.1.9導軌的翼緣高度不宜小于60mm。導軌的翼緣和單片柱
的圓竹宜用3個自攻螺釘連接,3個自攻螺釘應布置成品字型,
以防劈裂。
11.1.10竹結構建筑的上層下導軌與下層上導軌之間,宜采用
螺栓連接,間距不宜小于1m,并用自攻螺釘將下導軌和樓面板
連接。對于房屋頂層,當剪力和抗傾覆計算滿足時,也可采用
自攻螺釘和樓面板連接,在墻體轉角處,兩道墻體的上導軌之
間應用熱鍍鋅鋼結構連接件連接,兩導軌內側用L型連接件連
接。
11.1.12底層的下導軌,宜用預埋螺栓和混凝土條形基礎連接。
預埋螺栓直徑不宜小于M10,間距不宜小于1m。
導軌的端頭部位,可用膨脹螺栓予以固定,以防導軌翹曲。
11.1.13底層單片柱和混凝土條形基礎應保證緊密接觸,并應
有可靠錨固。建筑物室內外地坪高差不得小于300mm。
43
11.2剪力墻和樓面屋面的一般要求
11.2.1剪力墻和樓、屋蓋應符合下列構造要求:
1底層剪力墻的單片柱小頭直徑不宜小于80mm,最大間
距不宜大于60cm;屋蓋構件的寬度不得小于40cm;
2剪力墻相鄰面板的接縫應位于單片柱上,面板可水平或
豎向鋪設,面板之間應留有不小于3mm的縫隙;
3木基結構板材的尺寸不得小于1.2mX2.4m,在剪力墻
邊界或開孔處,允許使用寬度不小于300mm的窄板,但不得多
于兩塊;當結構板的寬度小于300mm時,應加設填塊固定;
4經常處于潮濕環(huán)境條件下的釘應有防護涂層;
5釘距每塊面板邊緣不得小于10mm,中間支座上釘?shù)拈g
距不得大于300mm,釘應牢固的打入骨架構件中,釘面應與板
面齊平;
6當墻體兩側均有面板,且每側面板邊緣釘問距小于
150mm時,墻體兩側面板的接縫應互相錯開,避免在同一根單
片柱上。當單片柱的寬度大于65mm時;墻體兩側面板拼縫可
在同一根構件上,但釘應交錯布置。
11.2.2竹結構建筑構件的開孔或缺口應符合下列規(guī)定:
1屋蓋、樓蓋等采用竹梁時,不宜開孔;木擱柵的開孔尺
寸不得大于擱柵截面高度的1/4,且距擱柵邊緣不得小于
44
50mm;
2屋蓋、樓蓋等采用竹梁時,不宜開缺口;木擱柵的缺口
必須位于擱柵頂面,缺口距支座邊緣不得大于擱柵截面高度的
1/2,缺口高度不得大于擱柵截面高度的1/3;
3剪力墻的單片柱截面開孔或開鑿缺口后的剩余高度不
應小于截面高度的2/3,非剪力墻不應小于40mm;
4除在設計中已作考慮,否則不得隨意在屋架構件上開孔
或留缺口。
11.2.3竹結構建筑的剪力墻設置應符合下列規(guī)定(圖11.2.3):
1單個墻段的高寬比不大于2:1;
2同一軸線上墻段的水平中心距不大于7.6m;
3相鄰墻之間橫向間距與縱向間距的比值不大于2.5:1;
4墻端與離墻端最近的垂直方向的墻段邊的垂直距離不
大于2.4m;
5一道墻中各墻段軸線錯開距離不大于1.2m。
45
橫向承重墻之間距離橫向承戢墻之間距離]
L£2.4m1
破
ffi
定N
*
蟒位距離
讒
興$li2m
亙
透
M
S
M
N
塞
■
M
全
速
I]承瓊墻墻肢]尸2.47
I'間水平中心距.7.6mT丫
圖11.2.3剪力墻平面布置要求
11.3剪力墻構造規(guī)定
11.3.1竹結構建筑的墻體未開門窗洞口時,均應布設X型鋼
帶,并應符合下列規(guī)定:
1X型鋼帶與水平面夾角宜為45°(當墻體長度過短時
可根據(jù)實際情況調整),交叉布置;
2X型鋼帶應拉緊繃直,兩端直接和上、下導軌連接,中
46
間不應和單片柱相連;
3X型鋼帶和導軌連接的自攻螺釘數(shù)量,底層不應少于6
個,底層不應少于4個;
4條件允許時,剪力墻宜雙面封閉并布設腹板;X型鋼帶
宜雙面布設;
5底層下導軌和X型鋼帶連接處,基礎的預埋螺栓應加
密,每處不宜少于2個M10螺栓。
11.3.2竹結構建筑的剪力墻需開洞時,應符合下列規(guī)定:
1洞口寬度不宜大于1.2m,不得大于1.8m;且洞口左右
兩側應配置補強木柱,洞口上方配置補強木梁;
2當洞口寬度較?。ú淮笥?.9m)時,補強木柱可采用
單根方木,其截面寬度不宜小于40mm,截面高度為導軌寬度。
補強木梁的截面高度不宜小于40mm,截面寬度為導軌寬度。
補強木柱和補強木梁可用自攻螺釘連接;
3當洞口寬度較大(大于0.9m)時,補強木柱宜采用原
木(格構式),其小頭直徑不宜小于60mm。補強木梁的截面尺
寸不宜小于30X150mm。補強木梁兩端夾在補強木柱中,并用
螺栓和補強木柱連接。每道補強木梁的螺栓數(shù)量不應少于4個
(一端2個),螺栓直徑不應小于M12。
H.3.3竹結構建筑剪力墻的腹板(石膏板、人造板等)厚度,
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