木结构设计规范.docx

1、木结构设计规范木结构设计规范GB 50005-2003主要符号作用效应M-弯矩设计值；N-轴心力设计值；Nb-保险螺栓承受的拉力设计值；V -剪力设计值t-轴心受拉应力设计值；e-轴心受压应力设计值；m-受弯应力设计值；-受剪应力设计值；w-受弯构件的挠度。材料性能和抗力E-木材顺纹弹性模量；ft-木材顺纹抗拉强度设计值；fe-木材顺纹抗压及承压强度设计值；fe,90-木材横纹承压强度设计值；fc-木材斜纹承压强度设计值；+ fm-木材抗弯强度设计值；fv-木材顺纹抗剪强度设计值；Nv-连接物每一剪面的设计承载力；w-受弯构件的容许挠度值。几何参数A-毛截面面积；An-净截面面积；A0-截面的

2、计算面积；Ac-承压面面积；Av-剪面面积；I-毛截面惯性矩；S-毛截面面积矩；W-毛截面抵抗矩；Wn-净截面抵抗矩；b-截面宽度；bv-剪面宽度；d-直径；h-截面高度；i-回转半径；l-长度或跨度；l0-受压构件计算长度；lv-剪面长度；r-半径；re-弧形构件的曲率半径；s-螺栓、钉等的间距；t-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；kv-螺栓或钉连接设计承载力的计算系数；a-螺栓连接中考虑木材斜纹承压的降低系数；v-考虑沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数；m-弧形木构件抗弯强度修正系数。第一章 总则第1.0.1条 为使木结构的设计贯彻执行国家的

3、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1.0.2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1.0.3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GBJ68-84制订的。第1.0.4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50；三、经常受潮且不易通风。第1.0.5条 本结构的设计，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

4、第一节 木材第2.1.1条 承重结构用的木材，应从本规范表3.2.1-1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2.1.2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2.1.2-1的要求选用适当等级的木材。承重结构木构件材质等级 表2.1.2.-1注：1.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。2.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

5、应符合本规范附录二材质标准的规定，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2.1.2-2的要求选用适当等级的木材。胶合木构件材质等级 表2.1.2.-1注：1.h-截面高度。2.同表2.1.2-1注2。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2.1.3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25%；二、对于板材结构及受拉构件的连接板不应大于18%；三、对于木制连接件不应大于15%；四、对于胶合木结构不应大于15%，且同一构件各木板间的含水率差别不应大于5%。第2.1.4条

6、 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2.1.4)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2.1.4 “破心下料”的方木第二节 钢材第2.2.1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转炉3号钢。对于承受振动荷载或计算温度低于-30的结构，宜采用3号镇静

7、钢。第2.2.2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3号钢。第2.2.3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2.2.4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d不小于20mm的拉杆或计算温度低于-30条件下的钢构件，尚应具有冷弯试验的合格保证。第三节 结构用胶第2.3.1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

8、应。第2.3.2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3.1.1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3.1.2条 木结构的计算，应考虑下列两种极限状态：一、承载能力极限状态。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

9、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3.1.3条 设计木结构时，荷载应按国家标准建筑结构荷载规范GBJ9-87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3.1.4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

10、定。第3.1.5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3.2.1条 在正常情况下，木材的强度设计值及弹性模量，应按表3.2.1-1采用。对于下列情况，表3.2.1-1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(N/mm2) 表3.2.1-1注：1.对位于木构件端部(如接头处)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。2.木材树种归类说明见本规范附录五。一、在本规范表3.2.1-2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

11、模量的调整系数 表3.2.1-2注：1.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80%时，应单独以恒荷载进行验算。2.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15%。三、当构件矩形截面的短边尺寸不小于150mm时，其抗弯强度设计值可提高10%。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可是度设计值宜降低10%。第3.2.2条 木材斜纹承压的强度设计值，可按下列公式确定：式中 fc-木材斜纹承压的强度设计值(N/mm2)；-作用力方向与木纹方向的夹角()。木材斜纹承压

12、强度设计值亦可根据fc、fc，90和数值从图3.2.2查得。图3.2.2 木材斜纹承压强度设计值第3.2.3条 受弯构件的计算挠度，不应超过表3.2.3的容许挠度值。受弯构件的容许挠度值 表3.2.3注：表中 l-受弯构件的计算跨度。第3.2.4条 验算桁架受压构件的稳定时，其计算长度l0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3.2.5条 受压构件的长细比，不应超过表3.2.5的容许长细比。受压构件的容许长细比 表3.2.5第3.2.6条 原木构件沿其长度的

13、直径变化率，可按每米9mm(或当地经验数值)采用。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3.2.7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3.2.8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0.85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4.1.1条 轴心受拉构件的承载能力，应按下式验算：式中 ft-木材顺纹抗拉强度设计值(N/mm2)；t

14、-轴心受拉应力设计值(N/mm2)；N-轴心拉力设计值(N)；An-受拉构件的净截面面积(mm2)。计算An时应将分布在150mm长度上的缺孔投影在同一截同上扣除。第4.1.2条 轴心受压构件的承载能力，应按下列公式验算：一、按强度验算二、按稳定验算式中 fc-木材顺纹抗压强度设计值(N/mm2)；e-轴心受压应力设计值(N/mm2)；N-轴心压力设计值(N)；An-受压构件的净截面面积(mm2)；An-受压构件截面的计算面积(mm2)，按本规范第4.1.3条确定；-轴心受压构件稳定系数，按本规范第4.1.4条确定。第4.1.3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

15、 A-受压构件的毛截面面积(mm2)。二、缺口不在边缘时(图4.1.3a)，取A0=0.9A三、缺口在边缘且为对称时(图4.1.3b)，取A0=An四、缺口在边缘但不对称时(图4.1.3c)，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4.1.4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TC17、TC15及TB20：二、树种强度等级为TC13、TC11、TB17及TB15：式中 -轴心受压构件稳定系数；-构件的长细比，按本规范第4.1.5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4

16、.1.5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 l0-受压构件的计算长度(mm);i-构件截面的回转半径(mm);I-构件的毛截面惯性矩(mm4);A-构件的毛截面面积(mm2);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 1.0一端固定，一端自由 2.0一端固定，一端铰接 0.8第二节 受弯构件第4.2.1条 受弯构件的抗弯承载能力，应按下式验算：式中 fm-木材抗弯强度设计值(N/mm2)；m-受弯应力设计值(N/mm2)；M-弯矩设计值(Nmm2)；Wn-构件的净截面抵抗矩(mm3)；第4.2.2 受弯构件的抗剪承载能力，应按下式验算：式中 fv-

17、木材顺纹抗剪强度设计值(N/mm2)；-受剪应力设计值(N/mm2)；V-剪力设计值(N)；I-构件的毛截面惯性矩(mm4)；b-构件的截面宽度(mm)；S-剪切面以上的毛截面面积对中和轴的面积矩(mm3)；第4.2.3条 受弯构件的挠度，应按下式验算：式中w-受弯构件的容许挠度值mm，应按本规范表3.2.3采用；w-构件按荷载短期效应组合计算的挠度(mm)。第4.2.4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mx和my-对构件截面x轴和y轴的受弯应力设计值(N/mm2)；wx和wr-按荷载短期效应组合计算的沿构件截面x轴和y轴方向的挠度(mm)。对构件截面x轴

18、和y轴的受弯应力设计值按下列公式计算：式中 Mx和My-对构件截面x轴和y轴的弯矩设计值(Nmm)；Wnx和Wny-对构件截面x轴和y轴的净截面抵抗矩(mm3)。第三节 拉弯和压弯构件第4.3.1条 接弯构件的承载能力，应按下式验算：第4.3.2条 压弯构件的承载能力，应按下列公式验算：式中m-考虑轴心力和横向弯矩共同作用的折减系数。当验算垂直于弯矩作用平面的稳定时，可按本规范公式(4.1.2-2)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：第五章 木结构连接的计算第一节 齿连接第5.1.1条 齿连接可采用单齿(图5.1.1-1)或双

19、齿(图5.1.1-2)的形式，并应符合下列规定：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、齿连接的齿深，对于方木不应小于20mm；对于原木不应小于30mm。桁架支座节点齿深不应大于h/3(h为沿齿深方向的构件截面高度)。中间节点的齿深不应大于h/4。双齿连接中，第二齿的齿深hc应比第一齿的齿深hc1至少大20mm。单齿和双齿第一齿的剪面长度不应小于4.5倍齿深。当

20、采用湿材制作时，木桁架支座节点齿连接的剪面长度应比计算值加长50mm。第5.1.2条 单齿连接应按下列公式验算：一、按木材承压式中 fc-木材斜纹承压强度设计值(N/mm2)，按本规范第3.2.2条规定；c-承压应力设计值(N/mm2)；N-轴心压力设计值(N)；Ac-齿的承压面积(mm2)。二、按木材受剪式中 fv-木材顺纹抗剪强度设计值(N/mm2)；-受剪应力设计值(N/mm2)；V-剪力设计值(N)；lv-剪面计算长度，其取值不得大于8倍齿深hc；vb-剪面宽度；v-考虑沿剪面长度剪应力分布不匀的强度降低系数，可按表5.1.2采用。单齿连接的强度降低系数 表5.1.2第5.1.3条 双

21、齿连接的承压，应按本规范公式5.1.2-1验算，但其承压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5.1.2-2，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V计算。二、剪面计算长度lv的取值不得大于10倍齿深hc。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v值应按表5.1.3采用。双齿连接的强度降低系数 表5.1.3第5.1.4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 Nb-保险螺栓所承受的拉力设计值(N)；N-上弦的轴心压力设计值

22、(N)；a-上弦与下弦的夹角()。保险螺栓宜选用3号钢制作，其强度设计值尚应乘以1.2.5的调整系数。设计齿连接时，不应考虑保险螺栓与齿共同作用。双齿连接宜选用两个直径相同的保险螺栓(图5.1.1-2)，但不应考虑本规范第3.2.8条的调整系数。附木应与下弦钉牢，钉子数量可按构造布置确定。第二 螺栓连接和钉连接第5.2.1条 螺栓连接和钉连接中可采用双剪连接(图5.2.1-1)或单剪连接(图5.2.1-2)。连接木构件的最小厚度，应符合表5.2.1的要求。螺栓连接和钉连接中木构件的最小厚度 表5.2.1注：表中c-中部构件的厚度或单剪连接中较厚构件的厚度；a-边部构件的厚度或单剪连接中较薄构件

23、的厚度；d-螺栓或钉的直径。对于钉连接，表5.2.1中木构件厚度a或c值，应取钉在该构件中的实际有效长度。在未被钉穿的构件中，计算钉的实际有效长度时，应扣去钉尖长度(按1.5d计)。若钉尖穿出最后构件的表面，则该构件计算厚度也应减少1.5d。第5.2.2条 当木构件最小厚度符合本规范表5.2.1的要求时，螺栓连接或钉连接每一剪面的设计承载力应按下式确定：式中 Nv-每一剪面的设计承载力(N)；fc-木材顺纹承压强度设计值(N/mm2)；d-螺栓或钉的直径(mm)；kv-螺栓或钉连接设计承载力的计算系数，按表5.2.2采用。螺栓或钉连接承载力的计算系数 表5.2.2采用钢夹板时，计算系数kv取表

24、中螺栓或钉的最大值。当木构件采用湿材制作时，螺栓连接计算系数kv的取值不应大于6.7。第5.2.3条 在单剪连接中，若受条件限制，木构件厚度c不能满足本规范表5.2.1的规定时，则每一剪面的承载力设计值Nv除应按本规范公式5.2.2计算外，尚不得大于0.3cd2fc(式中)值按本规范表5.2.4确定)。第5.2.4条 若螺栓的传力方向与构件木纹成角时，按公式5.2.2计算的每一剪面的设计承载力Nv值应乘以木材斜纹承压的降低系数(表5.2.4)斜纹承压的降低系数值 表5.2.4第5.2.5条 螺栓的排列，应按两纵行齐列(图5.2.5-1)或错列(图5.2.5-2)布置，并应符合下列规定：一、螺栓

25、排列的最小间距，应符合表5.2.5的要求。二、当木构件受用湿材制作时，木构件顺纹端距s0应加长70mm。三、当采用钢夹板时，钢板上的端距se取螺栓直径的2倍；边距ss取螺栓直径的1.5倍。螺栓排列的最小间距 表5.2.5注：d-螺栓直径。第5.2.6条 钉的排列，可采用齐列、错列或斜列(图5.2.6)布置，其最小间距应符合表5.2.6的要求，对于软质阔叶材，其顺纹中距和端距应按表中规定增加25%；对于硬质阔叶材和落叶松，若无法预先钻孔，不应采用钉连接。在一个节点中，不得少于两颗钉。钉排列的最小间距 表5.2.6注：d-钉的直径；g-构件被钉穿的厚度(本规范图5.2.1-1和图5.2.1-2)。

26、图5.2.6 钉连接和斜列布置第六章 木结构的设计和构造第一节 一般规定第6.1.1条 设计木结构时，应符合下列要求：一、宜选用以木材为受压或受弯构件的结构型式，如钢木桁架或撑托式结构。对于在干燥过程中容易翘裂的落叶松、云南松等树种木材，当用作桁架时，宜采用钢下弦；若采用木下弦，对于原木，其跨度不宜大于15m；对于方木不应大于12m，且应采取有效的防止裂缝危害的措施。二、为了尽量利用短小木材和低等级木材，宜积极创造条件采用胶合木构件或胶合木结构。三、木屋盖宜采用外排水。若必须采用内排水时，不应采用木制天沟。四、必须采取通风和防潮措施，以防木材腐朽和虫蛀。五、合理地减少构件截面的规格，以符合工业

27、化的要求。六、应保证木结构特别是钢木桁架在运输和安装过程中的强度、刚度和稳定性，必要时应在施工图中提出注意事项。第6.1.2条 在可能造成风灾的台风地区和山区风口地段，木结构的设计，应从构造上采取有效措施，以加强建筑物的抗风能力。如：尽量减小天窗的高度和跨度；做成短出檐或封闭出檐；瓦面(特别在檐口处)宜加压砖或座灰；两端山墙宜作成硬山；节点处檩条与桁架(或山墙)、桁架与墙(或柱)、门窗框与墙体等均应锚固。第6.1.3条 在结构的同一节点或接头中有两种或多种不同刚度的连接时，计算上只考虑一种连接传递内力，不应考虑几种连接的共同作用。第6.1.4条 杆系结构中的主要木构件，当有对称削弱时，共净截面

28、面积不应小于毛截面面积的50%；当有不对称削弱时，其净截面面积不应上于毛截面面积的60%。第6.1.5条 木结构中钢拉杆和拉力螺栓及其钢垫板，宜用3号钢制作。圆钢杆和拉力螺栓的直径，应按计算确定。但不宜小于12mm。钢拉杆和拉力螺栓方形钢垫板的尺寸，可按下列公式计算：一、垫板面积(mm2)二、垫板厚度(mm)式中 N-轴心拉力设计值(N)；fc-木材斜纹承压强度设计值(N/mm2)。按轴心拉力设计值N与垫板下木构件木纹方向的夹角，由本规范第3.2.2条的公式确定；f-钢材抗弯强度设计值(N/mm2)。系紧螺栓钢垫板尺寸可按构造要求确定，但其厚度不宜小于0.3倍螺栓直径，其边长不应小于3.5倍螺

29、栓直径。当为圆形垫板，其直径不应小于4倍螺栓直径。第6.1.6条 桁架的圆钢下弦、三角形桁架的钢中拉杆、受振动荷载影响的钢拉杆以及直径等于或大于20mm的钢拉杆和拉力螺栓，都必须采用双螺帽。木结构的钢材部分，应有防锈措施。第6.1.7条 在房屋或构筑物建成后，应按本规范附录三进行木结构的检查和维护。对于用湿材或新利用树木材制作的木结构，必须注意工程交付使用前和使用后的第一、二年内的检查和维护工作。第二节 屋面木基层和木梁第6.2.1条 屋面木基层中的主要受弯构件，其强度应按下列两种荷载组合进行验算，而挠度应按第一种荷载组合验算。一、恒荷载和活荷载(或恒荷载和雪荷载)；二、恒荷载和一个800N施

30、工集中荷载。在第二种荷载作用下，木材强度设计值应乘以本规范表3.2.1-2中施工荷载的调整系数。注：密铺屋面板，其计算宽度可按300mm考虑。第6.2.2条 凡设有锻锤或其他较大振动设备的房屋，宜设置屋面板。第6.2.3条 方木檩条宜正放，其截面高宽比不宜大于2.5。当方木檩条斜放时，其截面高宽比不宜大于2，并应按本规范第4.2.4条的规定进行验算。若有可靠措施以消除或减少沿屋面方向的弯矩和挠度时，可根据采取措施后的情况进行验算。当采用钢木檩条时，应采取措施保证受拉钢筋下弦折点处的侧向稳定。椽条在屋脊处应相互连接牢固。第6.2.4条 木梁宜用原木、方木或胶合木制作。若有设计经验，也可采用其他连接方式的组合梁。当采用方木梁时，其截面高宽比不宜大于4。当采用胶合木梁时，其设计应符合本章第七节的要求。木梁在支座处应有可靠的锚固。对于楼盖中的木搁栅，应沿其跨度每隔11.5m设置一道剪刀撑