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要談木造結構設計,

就要知道力怎麼來的?要檢討什麼項目?有什麼法規限制嗎?

 

首先,木造建築考慮的和RC鋼構很像,外力分為鉛直和水平:

(1) 鉛直載重:固定荷重+積載荷重+積雪荷重

(2) 水平載重:地震力+風壓力

以上外力的名詞是日文漢字中的詞,顧名思義,

固定荷重就是「靜載重(dead load)」,就是建築物本身自重;

積載荷重就是「活載重(live load)」,就是家具、人等可移動的載重;

日本冬天會下雪,所以也要考慮積雪的荷重。

這些力量藉由屋頂、小屋短柱、梁、柱傳到基礎和地盤,

來支撐整個木造建築物。

 

再來,要檢討哪些項目呢?

1. 壁量

2. 桿件、部材

3. 基礎、地盤

 

先介紹木造結構設計中常見的詞「壁倍率」。

所謂的「壁倍率」,

就是「每單位公尺寬的牆壁,受到1.96kN的水平力,層間變位角為1/120」時,

稱為「壁倍率=1」,這個數字是可以使用「重疊定理」的,

意思就是他是線性可以疊加的意思,

舉個例子來說明。

 

兩個柱和上下兩個梁組成的一面牆,

中間放一根斜撐,依外力方向,

那根斜撐有可能受到拉力或壓力的,

木材的抗壓比抗拉還要好,

但為求計算方便,

無論斜撐方向,

一律視為相同的值(少數程式認為不相等),

因此兩個方向斜撐都放進去的話,

就等於兩個單一斜撐壁倍率的總和。

也就是說雙斜撐的壁倍率就是2,

受到3.92kN的外力,

他才會產生1/120的層間變位角。

木造建築都是靠這種「耐力壁」來抵抗水平力的,

因此壁量一定充足!

 

再來,桿件本身也有可能挫屈或拉壞等等的,

在抗拉的部分會利用金屬來固定之,

不然只靠卡榫來固定稍嫌不足。

因此部材和金屬之間的關係,

和其本身的強度問題也是需要檢驗的。

 

最後,整個建築物的重量會傳到基礎和地盤,

所以也要檢驗基礎配筋、混凝土的用量、地盤的強弱,

否則木造屋也是會倒的!

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法規方面呢~有三種,

最簡單的那種算出來的要求其實都很簡略,

但是就是因為合法,所以用這個蓋出來的也沒什麼問題,

有問題是法律自己沒訂好的「瑕疵」@@

說是很好鑽漏洞嗎qq

 

依照要求的高低,分為:

1. 建築基準法(仕様規定)→建造的最低標準

2. 品確法(性能表示計算)→可評斷該建築物耐震耐風等級的方法(供消費者參考)

3. 許容応力度計算(容許應力法)→顧名思義摟~就是容許應力法

基本上前面兩種的計算方式很像,

就是一些樓板面積乘以一個數值後可以得到「必要壁量(最少需要的牆壁長度和)」,

只是第2種品確法的數值比較大一點,所要的壁量比較多一點。

然後再將自己設計「存在壁量(設計者設計的牆壁長度和)」做比較,

若「存在壁量>=必要壁量」就OK了~表示你的木造屋通過了壁量檢核!

這個概念不就和RC鋼構一樣嗎~「設計值>需求值」,結構設計都是類似的概念!

第3種就算得比較詳細了,

會看各個地域的地震係數、風速、週期係數等等,

來求出可能會有的地震力,

最後再除以1.96kN求出所需要的「必要壁量」。

和前兩者不同的是,

容許應力法並非只是乘以一個數值就可以當作「必要壁量」的。

(乘以一個數值的概念就很像是RC鋼構的「安全係數」的感覺)

容許應力計算求出的必要壁量可以是建築基準法的2.5倍以上!

可以看出,做不做耐震設計,要依照哪種方法設計,

真的耐不耐震,差很多!

 

to be continue...「詳細的壁量怎麼計算呀?」

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