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木结构范文1
关键词：智能土木结构，智能材料，自诊断智能土木结构，智能控制，嵌入式智能土木结构
1.引言
建筑起初是为了满足人类生活的舒适要求和安全要求而产生的。原始时代的建筑物是利用天然材料制造而成的能蔽风雨防侵袭的封闭空间。随着社会生产力水平的不断发展，人类对建筑的要求也日益复杂和多样化，结构作为建筑的核心骨架，人们也对其提出了更高水平的要求。现代大型建筑物如高层建筑、大跨桥梁、大型水坝、地下建筑等都要求其土木结构能提供更高的强度，以及更好的可靠性、耐久性及安全性。同时，在现代社会中，这些大型建筑物在整个国民经济中所发挥的作用已日益重要，这也尤其要求它们应具有更强的防止灾害的能力。
传统的结构大多通过提高建筑材料的物理力学性能、采用合理的结构形式、加强施工管理以及定期结构评估与维护等传统手段来达到并满足这些要求。然而，这些传统的手段均属一种消极的、被动的方式：一旦建筑物被建成并投入使用，人们便失去了对结构的全面控制，结构失效、结构灾害的发生便不以其设计者、建造者、使用者的意志为转移了，人们对它的预测及防范工作都将是一件十分困难的事情。另外，若单纯地依靠以往那种要求保证结构具有足够的刚度、强度及延性的传统结构工程设计理念，当结构所处环境因素超越某种程度以后，就会将既不经济，又达不到预期的效果。
考察众多建筑灾害实例，人们发现，在整个建筑结构的设计寿命期内，都有可能发生结构失效。其原因在于：
1）由于结构抗力的衰减、正常范围内的损伤积累而致使的强度及可靠性的降低；
2）由于材料的老化、腐蚀及力学性能的劣化（如徐变等）而导致的结构耐久性失效；
3）由于施工质量和使用不当而给结构造成的隐患以及损害；
4）由于结构长期遭受动荷载作用而造成的疲劳失效；
5）由于偶然的超载（如地震荷载、爆炸冲击荷载等）造成的破坏。
以上这些原因都对结构的强度及安全性提出传统设计方法无法满足的要求。因而，对建筑结构进行实时监测进而由结构自身作出智能化反应就显得十分必要了。
2.智能土木结构（IntelligentCivilStructure）概念的形成及研究现状
2.1智能土木结构（IntelligentCivilStructure）概念的形成
现代材料技术的发展进步促使了人类社会进入了信息时代，信息材料的生产业已实现设计制造一体化。各种具有信息采集及传输功能的材料及元器件正逐渐地进入土木工程师的视野。人们开始尝试将传感器、驱动材料紧密地融合于结构中，同时将各种控制电路、逻辑电路、信号放大器、功率放大器以及现代计算机集成于结构大系统中。通过力、热、光、化学、电磁等激励和控制，使结构不仅有承受建筑荷载的能力，还具有自感知、自分析计算、自推理及自我控制的能力。具体说来，结构将能进行参数（如应变、损伤、温度、压力、声音、化学反应）的检测及检测数据的传输，具有一定的数据实时计算处理能力，包括人工智能诊断推理，以及初步改变结构应力分布、强度、刚度、形状位置等能力，简言之，即使结构具有自诊断、自学习、自适应、自修复的能力。这就是智能土木结构概念的形成过程。
文献将智能结构定义为：“将具有仿生命功能的材料融合于基体材料中，使制成的构件（结构）具有人们期望的智能功能，这种结构称之为智能材料结构”。可见，智能结构是传统结构的功能的升华。智能结构在土木结构中的应用便称之为智能土木结构。
2.2研究现状
如前所述，智能土木结构概念是为了解决评估结构强度、完整性、安全性及耐久性问题而提出的。对土木建筑结构的性能进行监测及预报，不仅会大大减小维修费用，而且能增强预测的能力。近来出现的无损检测技术均不能对结构进行实时监测，也不能很好地预报结构的破损情况和进行完整性的评估。这些方法的致命缺点是预报方式是自外而内的，从信息传播角度看，难免会夹杂进种种干扰信息，从而使检测结果失真、低效率，甚至会导致完全错误的检测结果。在结构内部埋入传感器，组成网络，就可实时监测结构的性能，这就是智能土木结构的自内而外的预报方式。智能土木结构在这些方面有很好的应用前景，目前主要应用于高层建筑、桥梁、大坝等工程领域。
美国80年代中后期开始在多座桥梁上布设监测传感器，用验证设计中的一些假定，监视施工质量和服役安全状态，如在佛罗里达州的SunshineSkywayBridge桥上就安装了数百个传感器[2].英国80年代后期开始研究和安装大型桥梁的监测仪器和设备。在我国，香港的LantanFixedCrossingBridge、青马大桥，以及大陆的虎门桥、江阴长江大桥也都在施工期间装设了传感系统，用以于监测建成后大桥的服役安全状态[3].1993年加拿大在Calgary建造的BeddingTrail大桥上首次成功地布置了光纤布拉格光栅传感器，用以监测桥梁内部的应变状态。
在其它土木工程领域，如在采油平台、大坝、船闸等大体积混凝土结构中也曾尝试布置传感器来构建智能结构。同样，近年来发展起来的高性能、大规模分布式智能传感元器件也为民用建筑及结构的智能监测系统的发展提供了基础，智能大厦在我国已如雨后春笋般地涌现。在民用建筑结构的应用方面，对结构的智能振动控制方面的研究已有近30年的历史了[4].
3.智能土木结构理论的体系构成
3.1结构智能化历程的层次划分
传统的土木结构是一种被动结构，一经设计、制造完成后，其性能及使用状态将很大程度上存在着不可预知性和不可控制性，这就给结构的使用和维护带来不便。为了解决这一问题，发展出了在线监测结构，它赋予传统土木结构以在线监测机制，从而为探知结构内部性能打开了窗口，使人员可以方便地了解结构内部物理、力学场的演变情况，这就是结构智能化的第一层次。在在线监测结构的基础上，进一步增加了监测数据的智能处理机制，使得结构具有自感知、自诊断、自推理的能力，从而使结构实现了第二层次的智能化。
进一步在结构中引入自适应及自动控制机制，即根据自诊断自推理的成果，由在结构中耦合的作动系统做出必要的反应，从而实现智能控制结构，这就是第三层次的智能化。比如，对结构的开裂、变形行为，结构的锈蚀、老化、损伤行为，以及结构的动力振动行为做出抑制性控制，在更高层次上对结构起到保护和维修作用。
可见，在结构智能化演化过程中，按其智能化程度的不同可划分为如下三个层次：
22第一层次：自感知土木结构（Self-sensoryCivilStructure），它是智能结构的最低级形式；
22第二层次：自诊断智能土木结构（IntelligentSelf-diagnosticCivilStructure），具有对前一层次结果的智能化加工处理，包括结构内部力学物理场的自我计算，对结构特定目标参数的自我诊断，以及以做出结构自身行为的应对策略为目标的自我推理等功能。
22第三层次：智能控制土木结构（IntelligentControlCivilStructure），它是智能土木结构的最高形式。
3.23.2智能土木结构分类
智能土木结构按其材料可分为两种类型，分述如下：
1）嵌入式智能土木结构：在基体材料如钢结构、钢筋混凝土结构中嵌入具有传感、动作和控制处理功能的材料或仪器，并集成进现代计算机硬件软件技术，由传感元件采集和检测结构内部信息，由计算机对这些信息进行加工处理，并将处理结果通知控制处理器，由控制处理器指挥、激励驱动元件执行相应动作。其工作原理如图（2）所示。
属于这种类型的智能结构只需对传统土木结构加以改进即可，无须额外研究结构的传统力学性能，易于做到传统结构与智能结构的平稳过渡，故而成为研究的焦点。
2）基体、智能材料耦合结构：
某些结构材料本身就具有智能功能，它们能够随着自身力学、物理状态的改变而改变自身的一些其它性能。如碳纤维混凝土材料能随自身受力情况而改变其导电性能，只要探测到这一改变，便可以间接获得结构的内部力学信息。
按照结构智能化目的的不同，又可将其分为如下几类：
1）具有裂缝自诊断和自愈合功能的智能混凝土结构；
2）具有应力应变状态自诊断功能的智能混凝土结构；
3）具有变形、损伤自诊断功能的智能混凝土结构；
4）具有疲劳寿命预报能力的智能土木结构；
5）具有监测钢筋或钢构件锈蚀状态能力的智能土木结构；
6）具有感知和自我调节功能的智能减振（桥梁）结构；
3.3智能土木结构的研究内容
3.3.1智能化策略性研究
智能土木结构的首要研究内容就是对传统结构智能化的概念设计策略性研究。需要针对结构类型及其重要性的不同，以及现有工艺技术水平和经济资金情况等多个方面因素，合理地确定智能化目标，在兼顾技术先进性、实用性和经济节省的前提下采用合理功能层次的智能土木结构。确定了智能化目标以后，就需要着手做一些准备工作，它们是：对结构在使用中可能发生的各种行为进行预测，对结构在力学物理环境下出现的各种反应进行预估，以确定结构中需要实现智能化监控的部位，确定整体监控方案。
3.3.2传感元件（Sensor）研究
另外一项重要研究内容就是传感元件。感觉是智能土木结构的基础性功能，它利用在传统建筑材料中埋入传感元件（或利用传感、结构耦合材料）来采集各种信息，经过处理分析，才可实现自诊断、自驱动等智能控制功能。有鉴于此，应对传感元件提出一些特殊要求如下：
1）尺寸细微，不影响结构外形；
2）与基体结构耦合良好，对原结构材料强度影响很小；
3）性能稳定可靠，耐久性好，与基体结构有着相同的使用寿命；
4）传感的覆盖面要宽；
5）信号频率响应范围要宽；
6）能与结构上其它电气设备兼容；
7）抗外界干扰能力强；
8）能在结构的使用温度及湿度范围内正常工作。
可列入研究范围的元件有：光导纤维，压电陶瓷，电阻应变丝，疲劳寿命丝，锈蚀传感器，碳纤维等。
3.3.3作动材料（Actuator）研究
智能土木结构的最终目标是实现结构的智能控制，而控制是由作动材料实现的。利用某些存在物理耦合现象的材料，尤其是机械量与电、热、磁、光等非机械量的耦合材料，作为结构的作动件。可以通过控制非机械量的变化来获取结构特性（形状、刚度、位置、应力应变状态、频率、阻尼、摩阻等）的改变，从而达到作动目的。对它的要求主要有：
1）与基体结构耦合良好，结合强度高；
2）作动元件本身的静强度和疲劳强度高；
3）驱动方法简单安全，对基体结构无影响，激励能量小；
4）激励后能产生高效稳定的控制，反复激励下性能稳定；
5）频率响应范围宽，响应速度快，并可控制；
常用的作动材料有记忆型合金、压电材料、记忆聚合物以及聚合胶体等。目前有关作动元件的研究正在一些领域展开，如董聪、Crawlay等人评述了几种常用作动/传感材料的性能。
3.3.4智能结构信息处理
智能土木结构要成为有机的整体，还须借助于信息的流动控制及加工处理。只有使信息在环境、结构、传感器、信息处理中枢及作动系统之间有序地流动，并同时进行加工处理，方可使结构具有智能功能。其信息流动可如下图所示：
由此可见，应首先对数据采集予以研究。这包括各种传感器信号的A/D转换以及数据处理通讯接口软硬件的研制[8].作为一种尝试，笔者利用传统结构实验装置，实现了单片机应变仪与微机在线通讯的硬件组建及计算机数据接受软件的开发，初步的结果表明，建立土木结构在线监测是完全可以做得到的。
其次，应着重研究输入到计算机中的数据的智能化处理算法，以及相应软件的开发。算法的核心目标应为对结构内部力学、物理场的全面计算。在此，应注意算法的快速性，避免因算法过于复杂而失去了智能结构的机敏、实时特性[9].
接着，应对结构的健康诊断及安全评定方法予以研究。包括结构的数学建模，参数空间的模式识别，损伤评定，体系可靠性分析，以及人工智能的应用。
最后需要研究的是结构控制机理、结构局部损伤修复方法、结构振动控制机理等问题。
4.结论及研究建议
智能土木结构是材料科学、计算机科学、自动控制技术发展到一定程度的产物。它涉及到结构和建造的重大变革，涉及到当今土木工程、材料科学、自动控制、计算机软硬件技术、信息通讯、人工智能等众多领域内的前沿技术。正如建筑业是国民经济各部门原动力一样，智能土木结构及智能建筑不仅对于未来土木界的发展意义重大，而且对于目前主要的高科技领域而言也具有重要的意义，它的研发及实现必将进一步带动其它高科技领域的进一步提高，是土木工程界的知识经济。毋须置言，对它的研究工作应首先要求结构工程师投入极大的努力，更新观念，注意吸取其它领域的思想，成为智能土木结构研究的主体，同时还需结构工程师同相关领域的专业人员紧密配合，建立科学化的研究管理机制，才能完成这个系统工程。
在具体的研究中，笔者给出了几点建议，谨供业内参考：
1）对于土木工程中普遍使用钢筋混凝土（包括RC，PC，PPC）、钢结构的现状，建议以嵌入式智能结构的研究为重点。这样做的好处在于能最大限度地利用现有的结构理论知识，使研究的重点放在未知的附加智能化功能的研究上来，同时还能使智能化经济可行，也可做到工艺水平的传统与未来的连续。另外，这种思路还可以利用现有土木结构实验的装置和方法。
2）对嵌入式智能土木结构，研究出一种高效、实时的力学计算算法将是一项迫在眉睫的任务，只有利用监测传感系统所得到的信息进行全面实时计算，方可对结构有全面及时的了解，才能为其后的信息流动打下基础。这就需要对复杂的非线性有限元加以改进，使其胜任在线、实时、精确的计算工作。
木结构范文2
在实际运用中，轻型木结构多适用于3层及以下的建筑物。此外，适用于轻型木结构的板材一般有规格材、胶合木、结构复合木材、工字木搁栅以及木基结构板材等，但需要注意的是，装配轻型木结构的连接件。在选择时，必须优选具备较强耐腐性的材料，如不锈钢连接件。而重型木结构则是指采用横截面积比较大且坚固耐用的实木、密度板或胶合木等组成的结构体系，此类木结构体系的特点是跨度大、绝缘、防火、环保、耐腐、抗震、建设周期短以及大多暴露在外面。基于上述特征，所以这类木结构常适用于大型建筑之中，如体育馆、影剧院以及园林建筑等，其不仅可以满足建筑设计在环境、施工技术以及美学方面的要，还可以体现生态、环保、节能的现代建筑理念，使建筑物与自然环境融为一体，不仅能为广大人民群众带来全新的视觉享受；同时兼创出了个性、时尚、具有浓厚艺术气息的环境。
2园林建筑中木结构的特点
木结构建筑所用材质具有较强可塑性，能够将木结构设计改造成各类形式多样的景观，不仅使园林景观的种类丰富，还提高了园林建筑的整体观赏价值。木结构材质相较于其他建筑材料，具有不可替代性。其中，最大特点即是带有浓重的自然气息，使园林建筑能够给人一种回归自然、返璞归真的体验，既提高了园林景观建筑的观赏性和层次感，也更好地烘托出了园林建筑的主题。此外，木结构材质来源于大自然，是一种绿色可再生资源。随着时间的推移，木质结构建筑与园林中的其他建筑景观将会不断地进行融合，使园林整体建筑景观变得更为和谐和统一。所以，在园林建筑景观的施工过程中，可以尝试性选择木质植物支架，或将园内其他材料都更换成木质材料，并设计成木桩型或者仿植物类型，使园林建筑景观群更为统一、协调。
3园林建筑木结构应采取的防护措施
3.1设计合理，实现功能与结构相结合
木结构取材于大自然，可以抵御大自然给人类带来的危害，体现出了人与自然和谐相处的理念。一方面，为了保护人类的生存环境，保持生态环境平衡，降低污染程度以及节约社会资源；另一方面，为了使园林建筑尽可能地贴近大自然，设计师应将木结构的抗腐蚀性、实用性与景观设计、审美等方面的要求高度结合，在合理地利用资源的前提下对园林建筑进行功能最大化的设计，建造一个和谐、美观、具有艺术气息的现代园林生态景观。
3.2慎重选材，采取高规格的加工措施
木结构在园林建筑中的应用数量日趋增多，但面对木结构自身材质所限，当其使用时间达到一定的时限，其结构的性能就会明显降低，故此对木结构的选材、加工的要求十分高且严。需要注意的是，针对不同的地理位置和气候条件，园林建筑所选择的木结构也各不相同。目前，木结构在选材种类上主要分为两种：软材和硬材，两种材料的特性大不相同。而我国园林建筑中选用的木结构大多为硬材，因其材质坚硬、牢固、耐腐蚀且易加工。而延长此类木结构使用寿命的加工措施主要有两点：一是通过熏蒸降低所使用木结构的含水量；二是将木结构自然风干。
3.3定期灭虫，在与地接触面播撒毒土
木结构如果含水量缺失就会产生开裂现象，南方地区比较湿润，气干材的含水率在20%左右；而北方天气比较干燥，气干材的含水率在15%左右，为了避免木材出现开裂现象，需要购置已放置3a左右，且表面含水率不超过25%左右的木材。基于上述已知，通过熏蒸的方式可以有效去除木材质的水分含量，同时，这类方法还有助于杀害木材中一定比例的害虫，防止木材质腐化。此外，通过将地面与木结构建筑接触的地面，播撒毒土，同样能够有效阻挡地下害虫的侵蚀，保护木结构的完整性。
3.4防腐防火，积极采取人工预防措施
一般来说，延长木结构在园林建筑景观中的使用寿命，首要重视的就是对木结构的防腐、防火。具体地说，可采取如下措施，首先，通过添加防腐剂的方式对木结构进行防腐处理，但要注意选择使用对人体和环境不存在危害性的，且对木材自身没有损害或破坏性的防腐材料；其次，通过熏蒸杀虫来避免木结构的腐败，利用外力来破坏木结构中原有的湿度、温度、空气以及养料以达到防腐目的；再有，园林建筑中的木结构建筑一般是临水而建，虽然这一地理位置有效降低了火灾发生的概率，但也要避免将木结构建在暴晒、高热的环境中，对此，可采取利用药剂将易燃的木结构建筑转变为难燃体，完善早期预防，遏制火灾发生的风险。
4结语
木结构范文3
1木结构房屋结构设计要求
轻型木结构房屋设计的过程中要把握好房屋建筑环境，要依照城镇建设内容形成对应结构体系，依照城镇建设需求构建对应指标，从而提升木结构房屋结构的系统性、规范性和科学性，其具体设计要求包括：
1.1木结构房屋结构高度不得高于三层：我国城镇建设中的木结构房屋结构发展非常迅速，尤其是近年来，技术体系已经得到了非常好的完善。但在上述发展过程中，其整体技术水平与欧美国家相比仍有一定差距，房屋建筑高度只能够达到三层左右。一旦超过上述高度，木结构房屋安全性将无法保障，这对城镇建设发展具有一定的限制。
1.2木结构房屋结构要与环境相协调：木结构房屋结构设计的过程中要做好对城镇建设环境的分析，要把握好周围环境状况，确保设计内容与自然环境一致，真正实现建筑与生态的统一，提升城镇建设木结构房屋结构美感。
1.3木结构房屋结构要符合可持续发展观：木结构房屋结构设计过程中要对其材料、构件等进行科学选取，要保证材料、构件等内容能够与生态建设需求相同，从而提升房屋结构的生态效益和经济效益。当前木结构房屋材料过程中主要从温度、湿度、养分等方面进行防腐控制，通过结构设计完成木结构材料的保护。而在构件设计过程中主要从截面、尺寸等方面出发，通过该内容改善材料使用效益，提升材料经济价值，提升木结构房屋结构可持续发展效益。
1.4木结构房屋结构要符合力学原理：城镇建设木结构房屋结构需要具有良好的抗震性及抗风性，要能够承受外力的冲击。在该结构设计过程中要做好力学原理分析，要对力学内容进行对应把握，从力学结构出发形成对应力学体系，如高次超静定结构体系、次要结构受力体系等。由该力学内容出发进行合理设计，最终确定木结构房屋结构刚度、整体性等。
2木结构房屋结构设计方法
木结构房屋结构设计内容较为复杂，需要依照环境状况对设计方法进行对应选取，只有实现上述方法的合理运用，木结构房屋结构设计才能够真正符合城镇建设需求。我国城镇建设中的轻质木结构房屋结构设计方法主要为有限元分析法。有限元分析法主要通过数学微分完成木结构房屋结构设计的分析及运算。该方法计算准确性和科学性较高，逻辑关系紧密，分析效益明显高于其他数学分析方法，是轻质木结构房屋结构设计的核心计算内容。有限元分析法在进行木结构房屋结构设计时依照数值分析内容及差分分析内容对设计中的数据进行处理，由该处理内容确定结构之间的关系，建立数学模型，形成对应模拟体系，从而明确木结构房屋结构的设计性质及设计效益。在设计数学分析过程中人员要做好以下四方面内容：第一，对设计内容进行划分。人员要依照具体木结构房屋结构状况进行分析划分，将结构划分为形状规则、内容单一的标准受力单元；第二，对单元内容特征进行分析。人员要依照有限元分析法对单元结构进行处理，由有限元分析处理确定单元之间受力状况及特征；第三，对单元进行组装，确定结构状态。人员要依照上述单元性质对其整体结构刚度进行明确，将初始状态及受力状况数据带入到微分方程中进行处理，确定最终设计结构效果；第四，实施CAD构图。由关系内容及数据内容确定CAD构图，以CAD系统确定最终设计方案。除此之外，在木结构房屋结构设计的过程中人员还常使用边界元分析法及有限差分析法进行设计结构分析。上述两种方法也是主要通过数学建模及CAD系统进行分析，主体分析方法与有限元分析一致。
3木结构房屋结构设计的其他注意事项
在木结构房屋结构设计的过程中人员要做好木结构材料设计单元的选取，要依照有限元分析结果及数学模型分析结果对单元类型进行对应优化，保证木结构房屋结构与建设性能需求一致。人员要对单元进行对应连接，依照木结构房屋状况形成系统化、规范化单元体系，从而改善系统受力分析状况，提升系统设计的有效性和规范性。在木结构房屋结构设计的过程中，人员要对木结构材料属性进行明确，要在SAP2000系统中对其材料类型进行合理选取，形成最优设计方案。我国木结构房屋结构设计的过程中，部分人员常忽视结构材料属性，对其标注不够完善，部分系统中材料性质标注不全面，这均在一定程度上影响了木结构房屋施工质量。因此，在今后设计过程中要加大该问题的重视程度，要不断丰富SAP2000系统，提升设计材料标注效益，改善城镇建设木结构房屋结构经济效益。
4结语
木结构范文4
Abstract: Irregular wall is a rule-based structural deformation of shear walls, started from the performance advantages of this wooden structure, this paper discusses the different lateral load performance influences of various programs of wood shear wall and analyzes the impact of nail nodal loads on the wooden structure deformation, on the basis of theoretical analysis, the content of wooden shear wall and two shear deformation types of the irregular shear walls have a positive and effective role in promoting the establishment and improvement of standards of construction industry wood industry.
关键词：不规则木结构；剪力墙；抗侧性能
Key words: irregular wood structure; shear wall; lateral force resisting performance
中图分类号：TU36 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0148-02
0 引言
轻型木结构的建筑材料因其具有较好的抗震性、节能环保性、造价低成本性等特点而被广泛的用于国外多层及低层建筑的设计中，并逐渐发展成为一种新型安全、环保、健康建筑的代名词。随着我国建筑行业的创新发展，建筑设计、管理人员逐渐认识到了轻型木结构房的诸多优势，并开始了对其设计规范的统一制定与完善，取得了一定的成绩。目前，我国少数沿海南方城市均作出了率先实践，在北京、苏州、上海等地建筑了数以万计的轻型木结构建筑，为我国木结构建筑的推广起到了一定的影响作用。木结构建筑设计的首要问题就是如何能限制地震、飓风对建筑的破坏性影响作用，因此估算建筑的刚性及侧向变形成为目前木结构设计的重中之重。轻型木结构建筑的剪力墙是用来抵抗风害、地震侵袭中侧向变力的最主要构造，虽然在国际上对规则性木结构剪力墙的设计规范较为明确、变形计算方法较为科学，但对于建筑设计实践中的不规则性木结构剪力墙抗侧性能的研究却并不深入，没有形成与之特性相适应的固定算法，因此本文意图通过对不规则木结构剪力墙中的变形关系研究找出其中的规律，并加快促进侧向变形公式的统一建立。
1 加载方案对剪力墙抗侧性能影响
木结构剪力墙的抗侧性能试验中采用的加载方案主要包括静力加载及循环往复加载两类。有些试验人员认为，静力加载与动力加载对剪力墙最大承载力的预测是相同的，然而事实证明，静力加载对剪力墙动态性能的预测并不十分理想，且在极限荷载的作用下两者对剪力墙加载破坏方式产生的效果也不尽相同。当静力加载时，剪力墙呈现出覆面板与骨架脱离、钉子与底梁板产生劈裂从而被拔出等特征，而动力加载时剪力墙墙体则呈现出因最终的疲劳度极限而造成断裂、覆面板钉子被拔出等特征。经过进一步深入细致的大量研究，人们还发现，加载方案的序列不同对剪力墙产生的影响就会有所差异。例如循环往复的加载方案会使钉因疲劳而断裂，从而导致剪力墙的变形力与极限承载力均不同程度的下降。在加载方案对剪力墙抗侧性能的研究发展中，可谓众说纷纭、百家争鸣，显而易见，不同的加载方案产生的抗侧性能影响必定不同，大量实践证明静力加载方案并不能明确的反应在地震作用下剪力墙的抗侧性能变化，其刚度、柔韧性、延展性、耗能等指标尤为不明确，那么如何能在众多的加载方案中找出统一的标准，得出最真实的剪力墙抗震反应，则成为当今我们研究的主要问题。
2 钉节点侧移性能研究
钉节点担负着木结构建筑中重要的连接作用，在众多的连接方式中，轻型木结构建筑最常用的连接方式为普通钉连接。对钉节点连接承载性能的影响因素很多，如木材的密度、强度、钉子的材料性能、尺寸结构、钉子的连接边、端钜，钉子的连接角度、墙板的荷载方向、墙骨的夹角等。而其中以钉子的连接性能最能体现出其抗侧移性能是否良好，而钉节点的侧移性则会对轻型木结构建筑的剪力墙整体抗侧性产生显著的影响。众所周知，木结构材料的力学性能以离散性大为主要特点，同时综合考虑试验过程中可能出现的误差，因此，为了使钉节点的侧移性最真实反应，我们需要采集大量的样本数据，并依存可靠理论及概率计算方法作为辅助支持，从而降低木材变异性对数据的不准确影响。本文采用非线性回归模型进行钉节点的侧移数据分析，公式为：Yn=f（Xn，θ）+Zn，其中f代表期望函数，Xn为第n个自变向量，Yn则表示随机变量，钉节点的变形示意图如图1所示。钉节点侧移、变形对剪力墙造成的变形影响是木结构建筑总墙体侧向变形影响的最核心部分，因此为了明确这一作用，我们首先应对钉节点的侧移性能进行科学的分析，汲取国外建筑行业的成功经验，并总结出适应我国建筑体制及特色的钉节点侧移公式，才能有效的提高木结构建筑的抗震性能、抗侧移性能，从而使统一的木结构设计规范早日建立。
3 不规则木结构剪力墙侧向变形研究
剪力墙又名抗震墙或抗风结构墙，主要是承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。而不规则剪力墙则主要包括规则剪力墙的两侧有覆面板、无抗倾覆锚固件的一种基于规则剪力墙结构的变形，因此我们对以上两种变形做进一步分析研究。
3.1 无抗倾覆锚固件剪力墙 在轻型木结构建筑设计中，为了避免水平荷载对剪力墙发生的倾覆或滑移作用，不规则的剪力墙通常用抗倾覆锚固件与锚栓进行基础层、下层与端墙骨柱连接。然而，有些工程为了控制投入成本则选用钉连接代替抗倾覆固件，从而导致了由钉传递的水平剪力能力部分无效、剪力墙抗侧变形能力下降的现象。为了解决这一不良现象，我们可假定在规则木结构剪力墙四项变形公式中，排除与抗倾覆锚固件无关的三项公式，主要进行第四项公式的推理，第四项仍可采用HSda/LW表示，其中da为墙体距离右端钉节点竖立方向的变形，HS代表剪力墙高度，LW则是剪力墙长度的体现，但其内涵远远不同于规则的剪力墙公式，无抗倾覆锚固件剪力墙的变形如图2所示。
3.2 双面钉接覆面板剪力墙 传统的轻型木结构房屋设计一般只考虑单侧钉连接覆面板的剪力墙，而忽略了在实际房屋建设中，为了提高木结构建筑的防火性能，往往会在剪力墙的另一侧钉接具有防火性能的石膏板情况。而依据石膏板的固有特性，其在静力加载的情况下会在一定程度上提高剪力墙的抗侧性能，而在动力往复循环的加载作用下，如地震来袭时，石膏板的钉连接部位则极易形成由钉穿透的破坏作用。
由此可见，明确双面钉接的静力荷载作用下的覆面板剪力墙位移特性是十分必要的。根据钉节点荷载位移曲线的关系，我们总结出了钉节点抗侧强度关系，公式为：k=30%Pmax/(y40%-y10%)，其中k为钉节点的抗侧刚度，Pmax荷载的最大值，y10%及y40%则代表最大荷载值的10%及40%的相对位移。
4 结语
综上所述，不难看出，对不规则木结构剪力墙抗侧性能的研究是一项复杂而又艰巨的任务，我们只有依据国内外规则剪力墙抗侧性能的成功经验展开对不规则木结构建力墙荷载性能的探讨、侧向变形的研究，才能总结出统一适用的抗侧强度变形关系，从而为提高我国轻型木结构建筑的稳定性、抗变性作出重要的贡献。
参考文献：
木结构范文5
关键词：轻型木结构；规格材；定向刨花板；轻型木桁架；结构用木质保温板
轻型木结构建筑发源于北美，与重型木结构建筑相比，得益于其完善的规格材加工、认证体系和成熟的预制构件制造技术[1]，具有建设周期短、成本低等优势，适合在低层建筑中应用[2]，是北美住宅的主要结构形式。轻型木结构建筑引入我国后，亦得到了一定程度的应用[3]，而建筑用工程材料仍主要依赖进口[4]。目前国产工程木质复合材料构件，如定向刨花板[5]、轻型木桁架[6]等尚缺乏性能、设计方法的系统研究，国产规格材生产、评价体系尚不完善[7]。开展国产材料和构件制造关键技术研究，是促进国产木质材料和构件在现代木结构中应用，提高国产材利用率的必要前提。笔者针对国产木材和木质复合材料及木构件缺乏工业化制造和评价技术体系的突出问题，重点研究国产规格材、定向刨花板等材料和构件的强度设计值确定方法；创新齿板连接和压制技术，优化木桁架设计参数；研究结构用木质保温板制备工艺，评价结构用木质保温板产品应用性能，提出结构用木质保温板结构体系。相关研究内容及成果将在专栏陆续报道。
1轻型木结构用材料和构件制造技术、设计规范及评价技术现状
轻型木结构是一种板壁式结构体系，由剪力墙、楼盖和屋盖组成。剪力墙通常由规格材骨架和木基结构板制作，也可采用保温-结构一体化的木质保温板作为剪力墙。楼屋盖通常由木桁架和木基结构板制作，部分建筑采用规格材搁栅作为楼盖骨架。因此，规格材和木基结构板是轻型木结构的主要材料，木桁架和木质保温板是轻型木结构的常用构件。
1.1规格材和木基结构板的性能评价和设计方法
欧美及日本等国家对锯材和木质复合材产品的测试方法、特征值和设计值的确定等，已进行了系统的研究[8]，建立了生产、分级、抽检认证等完整体系，如北美的规格材制造和评价体系[9]。我国规格材和木质复合材的加工制造、评价、认证体系尚在发展阶段。GBJ168-84《建筑结构设计统一标准》的颁布，标志着我国建筑结构的设计方法从安全系数设计法，逐渐过渡到以概率论为基础的可靠度设计法。GBJ5-88《木结构设计规范》将方木、原木原容许应力指标，通过可靠度校准的方法，转换成了基于可靠度的设计值。为促进进口木材在中国建筑市场的应用，1999年，应原建设部要求，主编单位会同国内外多家单位及协会对GBJ-88进行了修订，并将规范代号更改为GB50005-2003[10]。GB50005-2003《木结构设计规范》将轻型木结构体系及进口规格材设计值纳入了规范，但由于当时国产树种规格材的研究几乎处于空白，故规范中尚无国产规格材设计值的规定，制约了国产规格材的生产和应用。依托于“十一五”国家科技支撑计划项目（2006-BAD18B07），中国林科院木材工业研究所对国产落叶松规格材的力学性能和测试方法等开展了系统地研究[11-15]，但国产规格材力学性能设计值的可靠度研究，有待深入探索。此外，轻型木结构中常用的各种木基结构板，其力学性能的安全设计研究，也基本处于空白。
1.2轻型木桁架的制造技术和设计方法
轻型木桁架是用规格材作为杆件，采用齿板连接，形成的一种结构。在20世纪50年代于美国发明后，现已成为轻型木结构楼盖和屋盖桁架的主要形式[16]。目前，北美地区超过60%的住宅屋顶采用轻型木桁架[17]，楼盖桁架也越来越多地用于住宅和公共建筑中。北美木桁架工业发达，很多企业有专用的设计软件及生产设备，可完成轻型木桁架的设计、加工、安装等工作，还开发了各种新型齿板，形成了较为完整的产业链。我国学者对轻型木桁架及其节点连接性能进行了研究[18-21]，在吸收国外相关技术和标准的基础上，于2012年出台了JGJ/T265-2012《轻型木桁架技术规范》，规定了齿板节点性能的测试方法。然而，采用国产材、国产齿板用于轻型木桁架的制造工艺及力学性能研究较少，其连接性能评价尚缺乏基本数据，且国产材料制造轻型木桁架的工艺、检测方法等相关标准尚待完善。我国大部分企业目前依然按照国外标准，采用进口规格材和进口齿板为主要材料制造轻型木桁架。由于我国建筑结构构件的可靠度指标与美国和加拿大有较大差异[22]，不宜照搬国外制造、设计方法，否则易导致安全隐患。1.3结构用木质保温板的制造与性能评价将保温材料与面板集成的结构用木质保温板，其原型于20世纪30年代提出[23]，由于其可预制和可模块化制造等特点，在住宅产业化、建筑工业化进程中应用前景广泛。国外研究了连接方式、面材、开洞等因素对木质保温板墙体性能的影响[24-25]，美国已出台了国标ANSI/APAPRS-610.1“StandardforperformanceratedSIPsinwallapplications”。国内对结构用木质保温板的研究与应用尚处于起步阶段，已有学者对木质保温墙体的力学性能进行了研究[26-27]，但目前尚无相关标准出台，且国产木质保温板生产工艺尚不规范，需要从木质保温板的制造技术、基本力学性能及设计方法等方面，开展系统的研究。
2轻型木结构用材料构件制造技术项目研究概况
为突破我国木质材料和构件制造、性能评价和结构应用的技术瓶颈，提高我国结构用材的自给率，笔者对规格材、木基结构板、轻型木桁架和结构用木质保温板进行系统研究。
2.1国产规格材和定向刨花板设计方法研究
2.1.1规格材安全设计方法国产规格材设计值确定方法及可靠度评价体系的研究，是国产规格材标准化、产品化的重要基础。针对国产规格材强度设计指标缺失、制造评价体系不完善等问题，课题组通过试验与理论分析结合的方法，对轻型木桁架用国产规格材开展系统研究。1）对国产落叶松规格材，分别进行拉、压和弯等力学性能测试，得到各性能的概率分布。通过数理检验方法，优选分布模型。2）采用一次二阶矩法（JC法）和蒙特-卡罗法（MC法）[28]等可靠度分析方法，结合荷载模型以及抗力模型，分析可靠度指标与荷载比率、抗力分项系数等的相关关系，结合我国可靠度指标要求，确定落叶松规格材的强度设计值。3）将规格材强度设计值确定过程标准化，提出国产规格材由测试值向设计值转化的方法和可靠度评价体系。国产规格材的设计值确定方法和可靠度评价体系的建立，为国产规格材的分级、加工、检验等，提供了理论基础及实现方法。2.1.2定向刨花板安全设计方法针对定向刨花板安全设计方法空白的问题，开展木骨架组合墙体和木质结构保温板用国产定向刨花板握钉性能研究及承载性能研究。1）对国产定向刨花板的抗侧和抗拔握钉力等主要性能进行系统研究，得到握钉力与钉直径、钉种类及板材厚度等的相关关系。2）对定向刨花板进行集中荷载作用下的承载性能测试，得到性能统计特征，进行可靠度分析，得到定向刨花板的强度设计值。3）将定向刨花板强度设计值确定过程标准化，提出国产板设计值确定方法和可靠度评价体系。对定向刨花板安全设计技术的研究，是我国首次基于可靠度理论，对国产板的力学性能进行研究评价，是建立与国外类似的刨花板分级体系的有益探索，将推动国产刨花板在结构材领域中的应用。
2.2轻型木桁架制造技术和设计方法研究
针对目前缺乏国产规格材和国产齿板轻型木桁架的相关研究，制造、检测方法标准急待修订的现状，课题组对国产齿板连接和国产轻型木桁架性能进行研究，提出国产轻型木桁架的制造工艺及力学性能的评价方法。1）选取不同的辊压速度、压力、木材密度、纹理等参数，制造国产齿板节点，并进行齿板节点拉伸试验和抗剪试验，研究上述因素对齿板连接性能的影响，提出优化的齿板节点制造工艺，并根据相关规范，确定齿板连接的强度设计指标。2）制作轻型木桁架，通过足尺构件试验，研究桁架类型、齿板尺寸、布置形式等因素，对桁架承载性能的影响。3）考虑齿板钢材性能、构件间隙、齿板主轴方向、木材纹理方向、齿密度等参数，基于齿板连接单齿的连接性能，建立齿板节点及轻型木桁架精细化有限元模型，对轻型木桁架受力性能进行参数研究。4）在试验研究和有限元分析的基础上，提出适用于国产规格材和国产齿板的轻型木桁架优化设计参数。从桁架制造工艺、节点性能、构件形式等多方面，对轻型木桁架的性能进行系统研究，提出国产轻型木桁架的制造关键技术和设计方法，并为进一步研究桁架的系统效应等结构性能奠定了基础，有助于推进轻型木桁架用材的国产化。
2.3结构用木质保温板制造与性能评价
我国对结构用木质保温板产品的研究处于起步阶段，产品尚未定型，对木质保温板的体系尚缺乏深入研究。鉴于此，课题组对木质保温板的制造工艺、构件性能及连接方式等进行了研究。1）选取木基结构板为面材，聚氨酯保温板和酚醛保温板为芯材，分析面材和芯材的力学性能，建立面材和芯材的力学性能评价方法。2）采用冷压技术制造高强度结构用木质保温板，并对制造的木质保温板产品的基本性能进行测试，分析工艺参数与结构用木质保温板产品抗弯性能、抗压性能、粘结性能的相关关系，优化结构用木质保温板的制备工艺。3）按照优化工艺，制备面层和芯材不同的结构用木质保温板产品，研究不同材料组成、不同截面结构的结构用木质保温板产品的抗弯承载性能、抗冲击或撞击性能、保温性能，建立结构用木质保温板的产品性能表。4）研究不同边界和载荷条件时，结构用木质保温板作为剪力墙构件的静、动力学性能，确定结构用木质保温板结构体系的最佳连接方式。从生产工艺到构件性能、结构体系，对结构用木质保温板进行全面系统地研究，有助于推动国产木质保温板产品的标准化，促进国产结构用木质保温板产品的制造技术及结构应用。
3结语
木结构范文6
【关键词】现代建筑结构；智能土木结构；应用；类型
当前，人们对建筑功能的要求越来越多，对居住舒适度的要求也越来越高。由于传统建筑结构多为物理力学性能结构，人们对结构控制的难度比较大，结构一旦失效，可能出现多种多样的问题[1]。而智能土木结构的出现，很大程度上改变了这一现状，在结构中应用信息采集、传输功能材料与元器件等，提升了建筑结构的整体性能。
一、智能土木结构的内涵及其分类
（一）智能土木结构的内涵
在基本材料中融入具备仿生命功能的材料，使结构具备人们所期望的智能结构，就是智能材料结构。在土木工程结构中，应用智能结构，称之为智能土木结构。从整体来看，智能土木结构是一种仿生结构体系，综合应用了传感器、控制器、主结构与驱动器，实现了结构自控、损伤自修复，并具有较强的环境适应能力，同时可在发生危险时，有效进行自我保护[2]。
智能土木结构出现后，结构耐久性、安全性与强度评估更加完整和准确，不仅提高了土木结构预测能力，而且在很大程度上减少了维护费用。在现代建筑结构中，智能土木结构以其优越性，具备宽广的应用潜江，在桥梁、大坝与高层建筑等现代建筑结构中均有着良好的应用。
（二）智能土木结构分类
（1）嵌入式结构。在基体材料中嵌入集动作、传染与控制功能的仪器与材料，并利用计算机技术实现对内部结构信息的采集与检测、加工处理，并将处理结果传输给控制处理器，这种结构称为嵌入式智能土木结构。
（2）基体与智能材料耦合结构。一些材料本身具备智能功能，可随自身力学与物理状态的改变而改变自身某些性能，比如碳纤维混凝土材料，导电性能可随自身受力情况的变化而改变，因此为获取结构内部信息提供了便利性。
二、智能土木结构在现代建筑结构中的实际应用
（一）智能传感元件的应用
在现代建筑结构中，迈入或粘贴一些智能传感软件，实现对建筑物的健康监测，是智能传感元件在现代建筑结构中应用的一个典范。将智能土木结构中的智能传感元件应用到建筑健康监测中，可检测与综合评价建筑的安全性、稳固性，同时也能保证检测结果的准确性，获取准确的数据，进而判断建筑的健康状况，预测建筑的寿命，为建筑维修或直接报废提供数据资料[3]。
对于部分大规模建筑结构而言，建筑结构修建周期长，且应用设备比较陈旧，传统传感器无法适应内部环境，这时采用高性能传感器检测建筑结构健康，具有重要的作用，而光纤、智能材料等在土木结构中的应用，开创了土木工程发展的新时代，具有划时代的意义，使得建筑结构的发展出现了新契机。
（二）工程健康检测的实施
在建筑结构损伤与检测检测中，智能土木结构发挥着不可替代的作用，智能土木结构的出现具有重要的意义。在建筑结构健康检测中，一般会使用目测方法，同时还能够利用超声波、X射线与声发射等无损检测方法，从而提高建筑物健康检测的准确性，了解建筑内部结构的破损情况，可为建筑结构的维修提供准确依据，提高检测效率与准确性。比如建筑结构内部发生损伤后，外部就会出现裂缝或裂纹，而在外部力量的作用下，裂缝或裂纹会加剧内部结构的损伤，并以声速扩散，而这些均可以被特殊材料制作而成的传感元件所感知，通过分析相关检测数据，管理人员便可掌握内部结构的损害情况，进而及时规划建筑结构，避免发生安全事故。
（三）现代建筑节能支持
在现代建筑结构中，智能土木结构非但具备安全检测功能，同时还可为智能建筑提供节能技术。在目前建筑结构中，节能技术已经得到了广泛应用，而在建筑耗能规模较大的当今今天，建筑师们提出了节能建筑概念。因此，在智能建筑设计与建设过程中，尽可能应用节能器具与材料，利用智能土木结构的监测控制能力，在外部环境出现变化时，及时与合理调整建筑耗能，对于降低建筑能耗具有重要的意义[4]。绿色建筑实现的前提，即在现代建筑中利用节能技术，促进建筑节能与绿色环保。
三、智能土木结构在现代建筑中提升的策略
（一）提升智能传感技术
为了更好在现代建筑结构中应用智能土木结构，应提高智能传感技术，以实现传感元件的性能优化。这是势在必行的事情。从仿生学角度看，对于现代建筑物来说，传感器如同其本身的感受器官，提升建筑感受能力，则应注重智能传感技术的提高，从技术的系统性入手，增强智能传感器的感知、识别与处理能力，并在此基础上，增强智能传感器系统的可靠性与灵敏度[5]。
在现代建筑工程中，应用智能传感元件，应保证不对建筑外形结构产生影响，同时也要保证建筑结构的相容性，将对建筑物的影响降到最低，增强建筑抗干扰能力。
（二）智能控制集成系统的发展
如果将建筑比作人体，则智能控制系统相当于人体的大脑神经中枢，属于最高级的部分，智能控制系统不仅决定着感觉系统与运动系统程序，而且还担负着整个脑神经的高级运转协调功能。在现代建筑智能土木结构中安装智能集成系统，可使得建筑对一些比如强降雨、风暴等迅速作出反应，减少损失与人员伤亡。所以，相关研究部门应重视智能控制集成系统的开发、研究与应用，以更好实现对整个环境的控制，保证建筑结构的安全性。
（三）加大对结构应用的研究
智能土木结构属于一种新的结构类型，在现代建筑结构中，智能土木结构虽然有着良好的应用效果，但是整体来看，该结构的应用仍处于初级阶段，结构应用中还存在着不少的问题和不足，比如结构选择不当、技术应用水平低等问题，阻碍了智能土木结构在现代建筑结构中应用的发展。为了提高智能土木结构的应用水平，应加大对结构应用的研究，准确把握智能土木结构内涵、类型及其适用条件，根据建筑功能、性质与规模的不同，合理选择智能土木结构的类型，提升结构应用的水平。
另外，由于智能土木结构可为建筑提供节能技术，实现建筑的生态环保。所以为了降低建筑能耗，还应加大对节能技术应用的研究，提高太阳能、地热能与风能的利用率，降低化石燃料的使用率，降低建筑对周围环境的影响。
结 语
随着智能技术与建筑的发展，在现代建筑结构中，各种智能技术得到了良好应用。而其中，智能土木结构综合应用了多种技术与材料，其在建筑结构中的应用，提高了建筑健康检测能力与安全性，满足了人们对建筑智能化的要求。在本文中，笔者首先分析了智能土木结构的内涵、分类，然后介绍了现代建筑结构中智能土木结构的应用，最后笔者结合自身工作经验，提出了智能土木结构应用水平提升的策略，包括提高智能传感技术水平、发展控制集成系统等。
参考文献
[1]李沁羽.智能土木建筑技术的发展与应用[J].科技创新导报，2013，19：1124-1125.
[2]吕秀丽.浅谈智能土木结构[J].城市建设理论研究（电子版），2011，22：1098-1099.
[3]焦朋，吴顺聚.土建技术中的建筑施工[J].城市建设理论研究（电子版），2013，18：214-215.