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木屋别墅水平载重分析(横向载重)
时间:2020-10-08  浏览:
1、 木屋别墅水平载重一般事项
方针:对于地震、风力等水平载重,应设置梁柱构架或墙(剪力墙)及基础等结构抵抗之。
配置:抵抗水平力之梁柱构架及墙应适当配置,以平均分担水平载重。如为不均匀配置时,应使用水平构面连结成一体,并考虑扭转之影响。
水平构面:水平力系藉由水平构面传达至梁柱构架或墙及基础。水平构面之配置应使应力得以均匀分布。另外,即使各抵抗水平力之构件能均匀分担水平力,亦应使用水平构面,使其与建筑物连结成一体。
水平力之传达:作用在建筑物各部分之水平载重,应能确实传达至水平构面。
水平构面与梁柱构架、墙及基础等之接合:接合部应能使作用力由水平构面适当的传达至梁柱构架及墙等,且具有充分之刚性及强度。
其它:针对风所引起之上升载重,建筑物各部分应有足够的刚性及强度。

2、详细解说
(一)配置:针对作用在建筑物之水平载重,应使抵抗该载重之各垂直构面能平均负担为原则。因此,垂直构面在建筑平面能平衡配置实属必要,如图2.3-1所示。部分为二楼之平房建筑物、垂直构面偏在一侧之建筑物、以及使用不同水平刚性之垂直构面的建筑物等,在地震时容易发生扭转变形,如图2所示,此扭转变形会使载重集中在部分垂直构面上,而其他垂直构面则未能充分分担水平载重。
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具有刚性水平构面时:若地板或屋顶等水平构面之刚性高,则可假设为刚性横隔版,其扭转变形可以偏心率表示之。以图2之建筑平面为例,若具有此刚性水平构面,可将其模拟成如图3之结构模式;在刚心处,各垂直构面在XY两方向之水平刚性和,可分别模拟成一个弹簧,而扭转刚性以扭转弹簧模拟。当水平载重之作用中心(重心)与提供反力之水平刚性中心(刚心)不一致时,此扭转变形便会发生。此时,扭转变形可考虑为以刚心为中心之位移与扭转所引起变位之和。
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 具有柔性水平构面时:若地板或屋顶等水平构面之刚性低,则不能使用刚性横隔版之假设,因为此类水平构面之剪力变形会伴随扭转变形发生。此时,刚心不易求出,以偏心率计算扭转变形亦有困难。
(二)水平构面
作用于建筑物之风压力会如图4所示,经由柱、外墙等传达至地板、屋顶等水平构面。而地震力系由质量惯性产生,一般而言,地板、屋顶比墙壁重许多,地震力主要系作用在地板、屋顶等处。因此,承受水平载重之地板、屋顶等水平构面,需能将此水平载重传达至剪力墙、梁柱构架等垂直构面。另外,水平载重会以不同角度作用在建筑物之水平构面,因此,水平构面不仅需有足够强度,亦应尽可能提高其水平刚性,使水平载重能有效的传达至各垂直构面。
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(三)水平构面之力的传达
由于风压力会如图4所示,经由柱传达至水平构面,因此柱断面及其横向接合之设计需同时考虑重力载重与水平载重,尤其在楼层较高之建筑物的山墙侧,柱弯曲之有效长度较大,其断面常被水平载重控制。
(四)水平构面与剪力墙、梁柱构架之接合
为使水平力能确实由水平构面传达至垂直构面,两构面之接合部可共用构面之梁、桁条等构材。另外,若梁、桁条等设有纵向接合时,水平载重在该纵向接合部所引起之应力如图5所示,设计时需予考虑。
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(五)其他
建筑物之风力设计,除建筑结构设计外,尚包括外装材设计;结构构架与外装材设计系使用不同之风力系数。在木质构造中,使用边瓦、檐端、斜屋顶之场合较多,这些部分较易受风害;因此,进行屋顶构材(屋顶铺盖材、基材、屋架组)之耐风设计时,需使用上升之风力系数。另外,在强风时,当窗户或门等开口部被风压力或飞来物体破坏时,强风会侵入建筑物内,使风载重条件与初始设计不同,此点应特别留意。