GBJ 5-1988 木结构设计规范.pdf
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1、建标中华人民共和国国家标准木结构设计规范北京中华人民共和国国家标准木结构设计规范主编部门 中华人民共和国原城乡建设环境保护部批准部门 中华人民共和国建设部施行日期 年 月 日北京关于发布国家标准 木结构设计规范 的通知建标字第 号根据原国家建委 建发设字第 号文的要求 由中国建筑西南设计院 四川省建筑科学研究院及哈尔滨建筑工程学院会同有关单位共同修订的 木结构设计规范 已经有关部门会审现批准修订后的 木结构设计规范 为国家标准 自一九八九年七月一日起施行 原 木结构设计规范 自一九九一年一月一日起废止本规范由建设部管理 具体解释工作由中国建筑西南设计院负责 出版发行由中国建筑工业出版社负责中华
2、人民共和国建设部一九八八年十月十四日修订说明本规范是根据原国家建委 建发设字第 号文的要求由中国建筑西南设计院 四川省建筑科学研究院及哈尔滨建筑工程学院会同国内有关科研 设计 施工单位和高等院校对 木结构设计规范 修订而成本规范在修订过程中 修订组组织了全国有关设计 科研和高等院校 按统一的计划要求 进行了大量的调查研究和科学试验 总结了近年来国内工程实践经验和科研成果 参考了有关的国际标准和国外先进标准 在广泛征求全国有关单位的意见后 经反复修改 最后由我部会同有关部门审查定稿本规范共分八章和十一个附录 这次修订的主要内容有 根据国家标准 建筑结构设计统一标准 的规定 采用以概率理论为基础的
3、极限状态设计 全面校准可靠度指标 值改进材料强度分级方法 轴心受压构件稳定系数改用两条曲线 改进压弯构件承载能力的计算公式 修正齿连接计算系数 值 增加胶合木结构内容 增加木结构设计对施工质量要求的内容 以及完善木结构防腐 防虫药剂和增加木结构防火措施等内容本规范必须与按 年国家批准发布的 建筑结构设计统一标准 制订 修订的 建筑结构荷载规范等各种建筑结构设计标准规范配套使用 不得与未按 建筑结构设计统一标准 制订 修订的国家各种建筑结构设计标准规范混用为了进一步提高本规范的修订水平 请各单位在执行本规范过程中 注意积累资料 总结经验 如有需要修改和补充之处 请将意见和有关资料寄交中国建筑西南
4、设计院 四川成都金华街 以供今后修订时参考中华人民共和国建设部一九八八年七月目录第一章 总则第二章 材料第一节 木材第二节 钢材第三节 结构用胶第三章 基本设计规定第一节 设计原则第二节 设计指标和容许值第四章 木结构构件的计算第一节 轴心受拉和轴心受压构件第二节 受弯构件第三节 拉弯和压弯构件第五章 木结构连接的计算第一节 齿连接第二节 螺栓连接和钉连接第六章 木结构的设计和构造第一节 一般规定第二节 屋面木基层和木梁第三节 桁架第四节 天窗第五节 支撑第六节 锚固第七节 胶合木结构第七章 设计对施工的质量要求第一节 一般规定第二节 构件制作第三节 结构连接的制作和装配第四节 木结构的运输和
5、安装第八章 木结构的防腐防虫和防火第一节 木结构的防腐防虫第二节 木结构的防火附录一 在承重结构中使用新利用树种木材的设计要求附录二 承重结构木材的材质标准附录三 木结构检查与维护要求附录四 胶粘能力检验标准附录五 本规范采用的木材名称及常用树种木材的主要特性附录六 轴心受压构件的稳定系数附录七 木材强度检验标准附录八 胶合工艺要求附录九 木材防腐防虫处理要求附录十 非法定计量单位与法定计量单位的换算关系附录十一 本规范用词说明附加说明主要符号作用效应弯矩设计值轴心力设计值保险螺栓承受的拉力设计值剪力设计值轴心受拉应力设计值轴心受压应力设计值受弯应力设计值受剪应力设计值受弯构件的挠度材料性能和
6、抗力木材顺纹弹性模量木材顺纹抗拉强度设计值木材顺纹抗压及承压强度设计值木材横纹承压强度设计值木材斜纹承压强度设计值木材抗弯强度设计值木材顺纹抗剪强度设计值连接物每一剪面的设计承载力受弯构件的容许挠度值几何参数毛截面面积净截面面积截面的计算面积承压面面积剪面面积毛截面惯性矩毛截面面积矩毛截面抵抗矩净截面抵抗矩截面宽度剪面宽度直径截面高度回转半径长度或跨度受压构件计算长度剪面长度半径弧形构件的曲率半径螺栓 钉等的间距钢板 层板的厚度夹角坡度长细比计算系数轴心受压构件稳定系数螺栓或钉连接设计承载力的计算系数螺栓连接中考虑木材斜纹承压的降低系数考虑沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数弧形木构件抗弯强
7、度修正系数第一章总则第条为使木结构的设计贯彻执行国家的技术经济政策 做到技术先进 经济合理 安全适用 确保质量和节约木材特制订本规范第条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的承重木结构 包括由木板组成的承重胶合木结构 的设计第条本规范的设计原则是根据国家标准 建筑结构设计统一标准 制订的第条承重木结构应在正常温度和湿度环境中的房屋结构和构筑物中使用凡处于下列生产 使用条件的房屋和构筑物不应采用木结构一 极易引起火灾二 受生产性高温影响 木材表面温度高于三 经常受潮且不易通风第条木结构的设计 除应遵守本规范的规定外 尚应符合国家现行有关标准 规范的规定第二章材料第一节木材第条承重结构用的木材
8、应从本规范表 所列的树种中选用 主要的承重构件宜采用针叶材 重要的木制连接件应采用细密 直纹 无节和无其他缺陷的耐腐的硬质阔叶材在确保工程质量的前提下 可逐步扩大树种的利用 当采用新利用树种木材作承重结构时 可按本规范附录一的要求进行设计第条承重结构用的木材 其材质可分为三级 设计时 应根据构件的受力种类按表 的要求选用适当等级的木材承重结构木构件材质等级表项次 构件类别 村质等级受拉或拉弯构件受弯或压弯构件受压构件及次要受弯构件 如吊顶小龙骨等注 屋面板 挂瓦条等次要构件可根据各地习惯选材 本规范不统一规定其材质等级本表中木材材质等级系按承重结构的受力要求分级 其选材应符合本规范附录二材质标
9、准的规定 不得用一般商品材的等级标准代替胶合木结构用的木材材质 亦分为三级 设计时 应根据胶合木构件的受力种类和部位 按表 的要求选用适当等级的木材IgIgIIgIIgIIIgh0.1h0.1hIIIghIgIIg0.1h0.1hIIg0.1hIIIgIIgIg胶合木构件的材质等级表表项次 构件类别材质等级木材等级配置图受拉或拉弯构件受压构件 不包括拱和桁架的上弦拱或桁架的上弦以及高度不大于 的胶合梁构件上下边缘各 的区域 且不少于两层板其余部分高度大于 的胶合梁梁的受拉边缘 区域且不少于两层板距梁的产边缘 至梁的受压边缘 区域且不少于两层板其余部份侧立腹板工字梁受拉翼缘板受压翼缘板腹板注 截
10、面高度同表 注选用的各等级木材的材质标准 应符合本规范附录二的规定第条在制作构件时 木材含水率应符合下列要求一 对于原木或方木结构不应大于二 对于板材结构及受拉构件的连接板不应大于a) b)三 对于木制连接件不应大于四 对于胶合木结构不应大于 且同一构件各木板间的含水率差别不应大于第条当受条件限制需直接使用湿材制作原木或方木结构时 应符合下列规定一 桁架下弦宜选用型钢或圆钢 当采用木下弦时 宜采用原木或 破心下料 图 的方木二 桁架受拉腹杆应采用圆钢 以便于调整三 在计算和构造上应符合本规范有关湿材的规定四 板材结构及受拉构件的连接板等 不应使用湿材制作五 在房屋或构筑物建成后 应加强结构的检
11、查和维护 结构的检查和维护可按本规范附录三的规定进行图 破心下料 的方木第二节钢材第条承重木结构中用的钢材 宜采用符合国家现行的 普通碳素结构钢技术条件 规定的平炉或氧气转炉 号钢 对于承受振动荷载或计算温度低于 的结构 宜采用 号镇静钢第条螺栓材料应采用符合国家现行 普通碳素结构钢技术条件 规定的 号钢第条钢构件焊接用的焊条 应符合国家现行 低碳钢及低合金高强度钢焊条 规定的要求 焊条的型号应与主体金属强度相适应第条用于承重木结构中的钢材 应具有抗拉强度 伸长率 屈服点和硫 磷含量的合格保证 对焊接的构件尚应具有碳含量的合格保证钢木桁架的圆钢下弦 直径 不小于 的拉杆或计算温度低于 条件下的
12、钢构件 尚应具有冷弯试验的合格保证第三节结构用胶第条承重结构使用的胶 应保证其胶合强度不低于木材顺纹抗剪和横纹抗拉的强度 胶连接的耐水性和耐久性 应与结构的用途和使用年限相适应第条对于在使用中有可能受潮的结构以及重要的建筑物 应采用耐水胶 如苯酚甲醛树脂胶等 对于在室内正常温湿度环境中使用的一般胶合木结构 可采用中等耐水性胶 如尿酚醛树脂胶或尿素甲醛树脂胶等承重结构用胶 除应具有出厂合格证明外 尚应在使用前按本规范附录四的规定检验其胶粘能力第三章基本设计规定第一节设计原则第条本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 以分项系数设计表达式进行计算第条木结构的计算 应考虑下列两种极限状态一 承
13、载能力极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力二 正常使用极限状态 这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用的某项规定容许值对于所有结构均应按承载能力极限状态计算其强度及稳定性对于在使用时变形值须受限制的结构 应按正常使用极限状态的要求验算其变形第条设计木结构时 荷载应按国家标准 建筑结构荷载规范 的规定执行对于承载能力极限状态 应采用荷载效应的基本组合进行设计 对正常使用极限状态 应采用荷载的短期效应组合进行设计第条设计木结构时 应根据结构破坏产生的后果 采用不同的安全等级 在一般情况下 工业与民用房屋和一般构筑物的木结构 其安全等级可取为二级 对于特殊建筑物的木结构其
14、安全等级可根据具体要求另行确定本规范所有设计指标均按安全等级为二级确定第条木结构中的钢构件设计 应遵守国家现行 钢结构设计规范 的规定第二节设计指标和容许值第条在正常情况下 木材的强度设计值及弹性模量应按表 采用对于下列情况 表 中的设计指标 尚应按下列规定予以调整常用树种木材的强度设计值和弹性模量表强度等级组别适用树种抗弯顺纹抗压及承压顺纹抗拉顺纹抗剪横纹承压全表面局部表面及齿面拉力螺栓垫板下面弹性模量柏木东北落叶松铁杉 油杉鱼鳞云杉 西南云杉油松 新疆落叶松 云南松 马尾松红皮云杉 丽江云杉 红松 樟子松西北云杉 新疆云杉杉木 冷杉栎木 青冈 木水曲柳锥栗 栲木桦木注 对位于木构件端部 如
15、接头处 的拉力螺栓垫板 其计算中所取的木材横纹承压强度设计值 应按 局部表面及齿面 一栏的数值采用木材树种归类说明见本规范附录五一 在本规范表 所列的使用条件下 木材的强度设计值和弹性模量 应乘以该表的调整系数木材强度设计值和弹性模量的调整系数表项次 使用条件调整系数强度设计值 弹性模量露天结构在生产性高温影响下 木材表面温度达恒荷载验算 注木构筑物施工荷载注 仅有恒荷载或恒荷载所产生的内力超过全部荷载所产生的内力的 时应单独以恒荷载进行验算当若干条件同时出现 表列各系数应连乘二 当采用原木时 若验算部位未经切削 其顺纹抗压和抗弯强度设计值和弹性模量可提高三 当构件矩形截面的短边尺寸不小于 时
16、 其抗弯强度设计值可提高四 当采用湿材时 各种木材的横纹承压强度设计值和弹性模量 以及落叶松木材的抗弯强度设计值宜降低第条木材斜纹承压的强度设计值 可按下列公式确定当 时当 时式中 木材斜纹承压的强度设计值作用力方向与木纹方向的夹角0123456789101112131415161718123457918858075706560555045403530252015010fc(N/mm)2fca(N/mm)2例:鱼鳞云杉fc=12N/mm,若取fc,90=3.1N/mm查得fc,30=8.83N/mm(见图中虚线所示)222木材斜纹承压强度设计值亦可根据 和 数值从图查得图 木材斜纹承压强度设计
17、值第条受弯构件的计算挠度 不应超过表 的容许挠度值受弯构件的容许挠度值表项次 构件类别容许挠度值檩条缘条抹灰吊顶中的受弯构件楼板梁和搁栅注 表中 受弯构件的计算跨度第条验算桁架受压构件的稳定时 其计算长度 应按下列规定采用一 平面内 取节点中心间的距离二 平面外 屋架上弦取锚固檩条间的距离 腹杆取节点中心间的距离 在杆系 框架及类似结构中的受压下弦 取侧向支撑点间的距离第条受压构件的长细比 不应超过表 的容许长细比受压构件的容许长细比表项次 构件类别容许长细比结构的主要构件 包括桁架的弦杆 支座处的竖杆或斜杆以及承重柱等一般构件支撑第条原木构件沿其长度的直径变化率 可按每米或当地经验数值 采用
18、 验算挠度和稳定时 可取构件的中央截面 验算抗弯强度时 可取最大弯矩处的截面注 标注原木直径时 应以小头为准第条承重木结构中的钢构件部分 其强度设计值和设计容许值应按国家现行 钢结构设计规范 采用第条当采用两根圆钢共同受拉时 宜将钢材的强度设计值乘以 的调整系数对圆钢拉杆应验算螺纹部分的净截面受拉 其强度设计值应按国家现行 钢结构设计规范 粗制螺栓的数值采用第四章木结构构件的计算第一节轴心受拉和轴心受压构件第条轴心受拉构件的承载能力 应按下式验算式中 木材顺纹抗拉强度设计值轴心受拉应力设计值轴心拉力设计值受拉构件的净截面面积 计算 时应将分布在 长度上的缺孔投影在同一截面上扣除第条轴心受压构件
19、的承载能力 应按下列公式验算一 按强度验算二 按稳定验算式中 木材顺纹抗压强度设计值轴心受压应力设计值轴心压力设计值受压构件的净截面面积受压构件截面的计算面积 按本规范第条确定轴心受压构件稳定系数 按本规范第 条确定a) b) c)第条受压构件截面的计算面积 应按下列规定采用一 无缺口时 取式中 受压构件的毛截面面积二 缺口不在边缘时图 取三 缺口在边缘且为对称时 图 取四 缺口在边缘但不对称时 图 应按偏心受压构件计算五 验算稳定时 螺栓孔可不作为缺口考虑第条轴心受压构件的稳定系数 应根据不同树种的强度等级按下列公式计算一 树种强度等级为及图 受压构件缺口示意图当 时当 时二 树种强度等级为
20、 及当 时当 时式中 轴心受压构件稳定系数构件的长细比 按本规范第 条确定轴心受压构件稳定系数亦可根据不同的树种强度等级与木构件的长细比从附录六的附表中查得第条构件的长细比 不论构件截面上有无缺口 均应按下列公式计算式中 受压构件的计算长度构件截面的回转半径构件的毛截面惯性矩构件的毛截面面积受压构件的计算长度 应按实际长度乘以下列系数两端铰接一端固定 一端自由一端固定 一端铰接第二节受弯构件第条受弯构件的抗弯承载能力 应按下式验算式中 木材抗弯强度设计值受弯应力设计值弯矩设计值构件的净截面抵抗矩第条受弯构件的抗剪承载能力 应按下式验算式中 木材顺纹抗剪强度设计值受剪应力设计值剪力设计值构件的毛
21、截面惯性矩构件的截面宽度剪切面以上的毛截面面积对中和轴的面积矩第条受弯构件的挠度 应按下式验算式中 受弯构件的容许挠度值 应按本规范表采用构件按荷载短期效应组合计算的挠度第条双向受弯构件 应按下列公式验算一 按承载能力验算二 按挠度验算式中 和 对构件截面 轴和 轴的受弯应力设计值和 按荷载短期效应组合计算的沿构件截面 轴和 轴方向的挠度对构件截面 轴和 轴的受弯应力设计值按下列公式计算式中 和 对构件截面 轴和 轴的弯矩设计值和 对构件截面 轴和 轴的净截面抵抗矩第三节拉弯和压弯构件第条拉弯构件的承载能力 应按下式验算第条压弯构件的承载能力 应按下列公式验算式中 考虑轴心力和横向弯矩共同作用
22、的折减系数当验算垂直于弯矩作用平面的稳定时 可按本规范公式验算 不考虑弯矩的影响当仅验算压弯构件的截面强度 不考虑轴心受压构件稳定系数 值的影响时 可按下式验算90alvhch附木lvhc120hca90h附木第五章木结构连接的计算第一节齿连接第条齿连接可采用单齿 图 或双齿 图的形式 并应符合下列规定图 单齿连接图 双齿连接一 齿连接的承压面 应与所连接的压杆轴线垂直二 单齿连接应使压杆轴线通过承压面中心三 木桁架支座节点的上弦轴线和支座反力的作用线 当采用方木或板材时 宜与下弦净截面的中心线交汇于一点 当采用原木时 可与下弦毛截面的中心线交汇于一点 此时 刻齿处的截面可按轴心受拉验算四 齿
23、连接的齿深 对于方木不应小于 对于原木不应小于桁架支座节点齿深不应大于 为沿齿深方向的构件截面高度 中间节点的齿深不应大于双齿连接中 第二齿的齿深 应比第一齿的齿深 至少大单齿和双齿第一齿的剪面长度不应小于 倍齿深当采用湿材制作时 水桁架支座节点齿连接的剪面长度应比计算值加长第条单齿连接应按下列公式验算一 按木材承压式中 木材斜纹承压强度设计值 按本规范第条确定承压应力设计值轴心压力设计值齿的承压面积二 按木材受剪式中 木材顺纹抗剪强度设计值受剪应力设计值剪力设计值剪面计算长度 其取值不得大于 倍齿深剪面宽度考虑沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数可按表 采用单齿连接的强度降低系数表第条双齿
24、连接的承压 应按本规范公式 验算 但其承压面面积应取两个齿承压面面积之和双齿连接的受剪 仅考虑第二齿剪面的工作 验算时 仍应采用本规范公式 并符合下列规定一 受剪应力设计值 应按连接中全部剪力设计值 计算二 剪面计算长度 的取值不得大于 倍齿深三 双齿连接考虑沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数 值应按表 采用双齿连接的强度降低系数表第条桁架支座节点采用齿连接时 必须设置保险螺栓 保险螺栓应与上弦轴线垂直 保险螺栓所承受的拉力设计值应按下式确定式中 保险螺栓所承受的拉力设计值上弦的轴心压力设计值上弦与下弦的夹角aca ac ca2VV2V2VVVVVV钢夹板ac cca ca a2VV VV
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