CSA-O86-14 木梁设计简介

木梁用途广泛, 从开口上方的顶梁到支撑地板或屋顶的结构梁. 他们提供便宜的, 轻质且易于安装的加拿大框架解决方案.

在加拿大, 这 ”CSA-O86: 木材工程设计》 标准概述了加拿大木结构设计的手段和方法. 该标准涵盖了从 CLT 面板的设计到钉子连接能力的所有内容. 对于加拿大的平均建筑, 名为“锯材”的第六章特别有趣.

锯材的材料特性

锯材, 顾名思义, 是从较大的树上锯下来的木材. 这些成员具有多种维度, 品种和等级. 在加拿大, 质量控制, 木材的鉴定和分级由国家木材等级管理局监督 (NGLA).

水分含量

木材的一项重要特性, 与钢材或混凝土等其他建筑材料相比, 是内部水分含量. 木材构件随着含水量的变化而膨胀和收缩, 在称为吸湿膨胀和吸湿收缩的过程中. 木材中的含水量取决于, 除其他事项外, 环境相对湿度. 刚砍伐的树的初始含水量是平均的 75%. 稳定尺寸变化并降低霉菌生长的风险, 制造商通常将木材构件干燥至含水量 19% 在出售它们之前. 这种情况被称为“S-DRY”，并且通常印在每个干燥的部件上.

分类目录

确定木构件的机械性能, CSA-O86 标准将所有木构件分为几类, 品种和等级. 类别是指木构件的尺寸和方向组成部分. 下面列出了类别:

1. 结构光框架: 深度小于 286 毫米的结构构件.
2. 光框: 用于轻型框架技术的小木构件.
3. 梁和纵梁: 结构构件宽度至少为 114 毫米，高度至少比宽度多 51 毫米.
4. 柱子和木材: 结构构件宽度至少为 114 毫米，高度比宽度多小于 51 毫米.

物种组

虽然加拿大有无数的木材品种, CSA-O86 标准将它们分为四个不同的物种组:

1. 落叶松花旗松, 包括: 花旗松和西部落叶松
2. 下摆-For, 包括: 太平洋海岸铁杉和阿马比利斯冷杉
3. 云杉-松木-冷杉, 包括: 云杉, 短叶松, 黑松, 香脂冷杉和高山冷杉
4. 北方物种, 这是由 NLGA 分级的任何其他加拿大物种的包罗万象的组

年级

最后, 每个会员都根据 NLGA 的“视觉评分”规则进行评分加拿大木材标准分级规则” 或根据加拿大认可的机械分级机构进行的机器分级. 视觉分级规则考虑了木构件的许多特征, 包括结尺寸, 结定位, 成员扭曲, 会员推介及会员杯. 机器应力分级使用专用机器来确定木构件的弯曲刚度, 与构件的抗弯强度相关.

设计

与木构件的类别, 物种组和等级, 我们可以轻松地使用 CSA-O86 标准的表格来确定木构件的机械性能. 除了根据以下公式计算的荷载组合外 加拿大国家建筑法规 (NBCC), 这些属性可以用于任何木梁构件的完整设计.

木材相对于其他材料的优势

在加拿大, 木材很便宜, 无障碍, 其他建筑材料的环保且轻质的替代品. 不需要专门的劳动力，并且可以使用简单的工具轻松进行现场修改. 这就是为什么有些省份 (英属哥伦比亚和魁北克) 最近允许木结构达到 6 故事 (限制是以前的 4 故事).

虽然木构件的工程设计并不总是像钢或混凝土那样简单, 拥有 SkyCiv 木梁承载能力计算器等工具可以让工程师更快、更有信心地开始在设计中使用木材.

使用 SkyCiv CSA-O86-14 木梁承载能力计算器

使用 SkyCiv CSA-O86-14 木梁承载能力计算器, 所有梁特性和载荷信息都必须输入到屏幕左侧的输入面板中.

截面和材料属性

选择下拉菜单允许通过两种方式输入梁截面信息: 抬头 和 自订. 在里面 抬头 选择方式, 帝国名义木材截面可以选择 部分 下拉式菜单. 在里面 自订 选择方式, 光束宽度 (b) 和深度 (d) 可以手动输入. 在此模式下, 自动确定梁子类别.

确定材料特性, 类别, 然后必须输入物种和等级. 有了这些输入, SkyCiv 可以在适当的数据库表中获取所有相关的梁强度, 例如弯曲强度 (脸书), 纵向剪切强度 (值), 平行于晶粒抗压强度 (fc), 平行于纹理的张力强度 (英尺) 和弹性模量 (Ë).

梁特性

下一个, 必须输入梁属性. 梁无支撑长度 (Ly 和 Lz) 表示每个方向上支撑之间的纵向距离. 无支撑长度用于评估梁在压缩载荷下的抗屈曲能力 (双向), 以及强轴作用下梁的横向稳定阻力 (关于Z轴) 弯曲载荷.

以下四个下拉菜单代表 CSA-O86-14 木材修改系数. 当存在荷载组合时，自动确定荷载持续系数 (即, 成员是从S3D导入的).

分解设计荷载

最后一个输入小节用于因子设计载荷. 此处输入的载荷必须是作用在梁上的最大值, 并且必须根据荷载组合进行考虑 加拿大国家建筑法规 2015.

这些可以通过多种方式获得:

1. 它们可以使用标准梁理论手动计算 (请参阅以下文章了解更多信息: 计算剪切力 和 计算弯矩)
2. 它们可以使用梁计算软件确定, 例如 SkyCiv 的 自由光束计算器
3. 它们可以在 SkyCiv 中自动计算 S3D有限元分析 软件和进口.

设计报告和输出

输入完成后, 按页面右上角的绿色“运行”按钮运行分析 (见下图红框). 分析完成后, SkyCiv将在典型的两列中返回设计信息: 的 设计报告 和 输出量 柱子 (请参阅下面的橙色框).

的 设计报告 是一份包含逐步计算的详细报告. 可以使用以下方式下载 PDF报告 报告右上角的按钮. 的 输出量 列是梁阻力计算的摘要, 以及每个计算的效用. 这使得用户可以一目了然地验证一切.

摘要

SkyCiv的 木梁计算器 使木梁的验证变得快速而简单. 立即免费试用并告诉我们您的想法!

参考资料

1. 魁北克建筑规范最近修订，允许在 6 层建筑中使用木材, 惠好公司, 25 七月 2013, https://www.weyerhaeuser.com/blog/quebec-building-codes-recently-amended-to-allow-wood-in-6-storey-structures/.
2. CSA-O86-14: 木材工程设计. 加拿大标准协会, 2014.
3. 加拿大国家建筑法规. 渥太华, 加拿大国家研究委员会, 2015.
4. 加拿大木材的标准分级规则. 国家木材分级机构, 2022.
5. 木结构设计手册, 2017. 加拿大木材委员会, 2017.

亚历山大·达穆尔
产品开发人员
理学士 (民用), ng (结构性)
领英