木构架砖围护墙房屋的拟静力试验研究

木构架砖围护墙房屋的拟静力试验研究

张云飞

甘肃省城乡工业设计院有限公司 730030

摘 要

我国许多农村为了降低建筑成本会就地取材直接用木构架来搭建房屋，并且材料取材简单并且建造房屋的价格非常低。所以至今大部分人都是这样的房屋。近几年我国地震时常发生，如果发生严重的地震，那么会对这些村民的生命造成严重的威胁，由于这类建筑有这一定的危害，木构架承重房屋的破坏比较严重。那么当地震发生时，木架构的承重房屋会发生倒塌房屋歪斜的情况。由于大多数农村房屋都是使用木构架来搭建房屋的，许多村民的经济实力较弱，往往会选择更加低廉的材料建造房屋。由于木架构承重房屋的硬度远远低于使用水泥建筑的房屋、节点连接薄弱、结构整体性差等。这类房屋在地震中破坏严重造成了大量人员伤亡和经济损失。

关键字：木构架；砖围护墙；拟静力试验

引言

很多地方地震频发，地震对木结构建筑的危害研究表明，木结构砖围护墙没有抵抗地震的能力，其原因是，材料质量较差，房屋各节点连接不够严谨，各房屋之间紧密性较低，整体结构质量不是很高，再加上人们没有抗震的相关知识，以及一直采用的传统建造手法，技术相对落后，以至于在地震中基本没有抵抗能力，给人们的安全和财产造成了损失。所以必须提高材料的质量，当然不能超过农民的负担，由于农民的经济实力较弱，收入非常低，所以必须要在其能承受的范围内改善材料的质量，例如增加抗震构架，在原来房屋的基础上进行改善，对改善后的房屋进行检验，看抗震效果是否达到了预想，只有通过对原有房屋的不断条件才可以极大限度的减少资金的支出。

1 木结构房屋的发展

在我国仍有许多留存的木架构的土建筑。并且这些建筑有多种划分方式。由于建筑物的框架形式各不相同，可以分为柱梁式、穿斗式、密梁平顶式三种不同形式，我国许多村镇就使用了类似的木架构图建筑。

（一）柱梁式。对于木架构房屋来说，房屋的垂直度是非常重要的，所以在建筑房屋前，需要在地面上建筑一个土台。为了加强土台的稳定性，必须在台上立木柱。通过木柱打造房屋的框架在柱上安梁。通过大梁与小梁的相互结合，并且调整小梁的高度。建成三角形的框架有助于房屋的牢固，由于三角形的框架会使得房屋更加牢固，通过大梁与小梁之间的联合可以加强房屋的稳定性。在相邻的两道屋架之间可以房梁的外层架擦，在房梁外层的上下端架椽，这种结构可以使得屋顶的骨架呈现坡度。通过屋架之间的构造就建筑成了居民可以居住的室内空间。而且木架构房屋的基本单元统称为“间”，由于柱子的支撑会使得房屋的承重更强，如果将墙面进行调整或者分割那么墙此时就没有较强的承重力会倒塌。但是由于柱子的承重性是非常强的，那么会产生“墙倒屋不塌”的情况。

（二）穿逗式。所谓穿逗式，柱梁式建筑一般是通过在柱上架梁的方式加固建筑物的牢固性。通过穿透式的设计可以将屋顶的坡度升高，并且直接承槐，通过木枋穿入柱体。并且通过柱体与木枋的结合可以使得建筑物更加稳固。这样就形成了屋内的屋架；通过“逗”的木枋对屋内所有的屋架进行联接，这样就可以建成屋顶的骨架了。棕上架椽，与柱梁式相同。

（三）密梁平顶式。为了构成建筑物的平屋顶通过使用纵向柱列承槐，再对椽进行水平连接。由于密梁平顶式的建筑物，更加适合于气候干燥的地区。

2 试验设计概况

本课题的研究，通过对建筑物模拟地震的方式，了解建筑物的抗震能力，并且采用木构架砖围护墙结构对建筑物进行试验。可以通过了解建筑物静力的作用，来感受地震来临时建筑物的稳固程度。通过控制荷载量以及控制建筑物的反复静力荷载而进行试验，可以了解到建筑物在一般静力单调的情况下建筑物自身的牢固性。通过“拟静力试验”不断的调整静力，模拟地震来临时木构架砖围护墙结构对建筑物的作用。

拟静力试验，通过对设备内的数据进行具体调整，可以慢慢的施加荷载，还可以停下来仔细观测结构变形的发展和变化，可以了解到房屋数据的变化。这就是拟静力试验。此外，由于应变速率会对实验产生影响，那么在进行实验时需要排除这种影响。

本此试验，采用了更加先进的试验方法，并且采集的数据也更加精确，这种方法可谓是十分方便，也节省了时间。

2.1 试验目的

本次试验主要目的归纳如下：

1）由于木框架的承重会影响房屋的抗震能力，那么必须要分析木框架的承重能力。也需要对砖墙围护结构进行了解，不断加强房屋的抗震性能；

2）通过多次实验进行比对，了解木构架抗震性能的影响因素，通过分析填充墙以及相关材料的刚度对房屋抗震能力的影响；

3）通过实验了解到在地震来临时破坏形态分析架构对房屋的影响，并且在地震力下形态分析木架构与砖墙之间的联合可以保护房屋使得房屋更加坚固；

4）由于房屋木架构抗震性的影响与构造的方式有关，所以通过分析相关的方式了解建筑物的抗震性能。

2.2 模型设计

本试验与前期试验相对照，更具实际房屋按照比例换算，将其模型设计出来。并要符合当地的特点和传统，原型房屋的长度为4.5m，屋架的跨度为3m，屋架的间距为2.25m，木屋架的高度为0.75m，木柱高度为2.25m，用北方特有的粘土用于墙面，再用普通的粘土砖作墙体。木结构的选着使用140-100mm的白松。其构架有；白松，扒钉、柱脚、U型扁钢均采用Q235钢材。将其抗震能力暂定为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。

模型简图（如图1）：

图1 模型简图

2.3 试验方案设计

试验装置设计，在地震的作用下墙体的受力会并不均匀，那么需要考虑影响墙体受力的因素。所以我们需要对试件的设计受力试验进行分析，对木柱底部应满足以下条件：一、固定边界条件；二、顶部平移边界条件；通过实施比较均衡的力量才可以保证房屋的屋架平面更加稳固。

试验中，通过使用千斤顶设备与钢梁的紧密连接，加强房屋木屋架的稳定性。为了将木屋架的下弦杆套起来可以用两个小钢梁和两根钢筋连杆，用千斤顶与其中的一个小钢梁通过铆钉相连，通过千斤顶的伸缩来带动钢梁左右移动。在试验过程中试验的设备以及试验的材料都会对试验的结果产生影响，所以需要在实验过程中施加正负（推拉）两个方向水平力。为了连接房屋内的钢梁，必须使用直径为16厘米的螺纹钢，只有在端部制作上螺丝，方便于螺丝帽连接，连杆和钢梁的是专门为该试验在实验室加工的。为了了解清楚在实验中千斤顶的作用，可以利用千斤顶带动横梁并使横梁来回平移。那么房屋的试件顶部就会受到水平的推力。

图2 试验装置图

结 语

本文通过讲述木结构房屋的发展情况并且在我国不同地区的发展状况，通过对我国古代木结构建筑物的划分，也总结了近现代及国内外现代木结构建筑的发展情况；通过试验对木结构房屋进行分析，由于木结构房屋的设计方案各不相同，并且在我国不同地区会采取不同形式的木结构房屋，为了使得房屋更加坚固减少房屋的破坏，必须要根据实际的情况改进房屋构造措施。

参考文献

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[2]葛学礼, 朱立新, 于文,等. 村镇木构架土坯围护墙房屋1/2缩尺模型振动台试验研究[C]// 全国地震工程学术会议. 2010.

[3]郭龙龙, 袁康, 裴城,等. 新型钢节点木构架-生土墙结构抗震性能拟静力试验研究[J]. 世界地震工程, 2019, 35(4):8.