李铁强 左宏亮
(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)
0 引言
木材自古以来就是人类首选的建筑材料，其节能环保、材料可再生、外表美观、抗震性好的优良特性使之直到今日依旧被广泛运用在民用住宅的建造之中，其在北美及日本等国家和地区的运用则更为普遍。随着科技的进步，木材早已实现工业化生产，人们开始以原木为原材料大规模生产规格材等木材产品，并将这些木材产品运用于房屋的建造之中，于是轻型木结构房屋应运而生。
轻型木结构是指由间距较密的规格材和覆面材料用钉子连接组成结构构件的一种木结构房屋体系。规格材等木材产品的运用使轻型木结构获得了以下的几点优势：1)设计较灵活，可以满足人们对房屋的不同需求。2)预制程度高，易于施工，建造速度快。3)施工现场干净整洁。总而言之，规格材的运用使建造房屋变成了“搭积木”，极大地降低了设计与施工的难度，这是混凝土、钢材和砌体等建筑材料无法比拟的。作为轻型木结构房屋三大重要组成部分之一的木剪力墙，是轻型木结构体系之中最重要的抗侧力构件，对轻型木结构抵抗风荷载、地震荷载等水平作用起着至关重要的作用。因此，相关科研人员对轻型木结构剪力墙做了大量的研究工作，本文将对相关的较典型的研究进行梳理与总结。
1 对轻型木结构剪力墙抗侧性能的研究
剪力墙是轻型木结构房屋中的关键抗侧力构件，因此轻型木结构剪力墙抗侧力性能自然成为人们的首要研究对象。已有的研究主要集中在墙体材料、钉连接、墙体尺寸等因素对墙体抗侧性能的影响。
1.1 墙体材料的影响
墙体材料主要包括墙骨柱的材料和覆面板的材料。
文献[1]采用小径木作为轻型木结构剪力墙的墙骨柱材料，并进行了往复加载，证明了小径木墙骨剪力墙的抗震性能能满足工程使用要求。
文献[2]则大胆尝试使用毛竹作为墙骨柱材料，并对圆竹墙体进行了抗侧力试验。试验结果表明，圆竹墙体的抗侧力约为同类型轻型木结构墙体的65%。
文献[3]则用胶合木来制作墙骨柱，分别制作了胶合木纯框架、木剪力墙、胶合木框架—剪力墙三种墙体，分析了这三者之间刚度和极限承载力的相对的关系，结果证明胶合木框架—剪力墙的弹性抗侧刚度可视作胶合木框架以及木剪力墙的弹性抗侧刚度之和，但其极限承载力要大于胶合木框架与木剪力墙二者之和。
可以说，对轻型木结构剪力墙墙骨柱材料对墙体抗侧性能影响的研究有很多，对其进行综合分析后，基本可以得出墙骨柱并非影响墙体抗侧性能的关键因素的结论。
文献[4]制作墙体时所用的覆面板并非常规的OSB板等规格板产品，而是采用了竹胶合板。在对墙体进行单调加载和滞回加载后，结果表明这种墙体具有良好的承载力及延性，其力学性能可以满足目前国内外规范针对轻型木结构墙体提出的抗侧力设计要求。
1.2 钉连接的影响
钉连接是轻型木结构剪力墙的首选连接形式，也是墙体发生破坏的主要部位，其强度影响着墙体的强度，对其进行研究是非常有必要的。
例如，文献[5]对由普通圆钉连接而成的墙板钉节点进行了详细的研究，总结出了钉连接的六种破坏形式，其所得钉节点的承载力和刚度与通过欧洲规范公式计算所得结果吻合。
文献[6]采用括63 mm热镀麻花钉子、SPF规格材、国产杉木规格材、进口OSB面板、国产胶合板面板制作了两类四组共80个试件，进行单调拉伸试验，其结果证明，面板作用对钉接点的极限荷载影响最大，而完全采用国产材料制作的面板钉接点具有较高的极限承载力。该实验为国产材料应用于轻型木结构提供了面板与木框架钉节点连接性能的基础资料。
1.3 墙体尺寸的影响
轻型木结构剪力墙的覆面板平面尺寸大都为1.22 m×2.44 m，所以墙体尺寸受覆面板的制约也通常取为1.22 m×2.44 m，尺寸较固定。所以，人们开始尝试研究尺寸对于墙体性能的影响，来突破当前墙体尺寸的局限性。
文献[7]制作了两类非常规尺寸的木墙，尺寸分别为4.88 m×4.88 m和6.10 m×6.10 m，并对墙体中的横撑的影响进行了研究。
2 对轻型木结构剪力墙建筑使用功能的研究
轻型木结构剪力墙虽是抗侧力构件，但其也是房屋的围护结构，自然在满足力学要求的同时，还要满足建筑功能上的要求。因此，有很多研究围绕着轻型木结构剪力墙的保温、隔音性能展开。
2.1 墙体保温性能
文献[8]采用防护和标定热箱法研究了现代木结构住宅墙体的稳态热物理性能及墙骨柱类型、墙骨柱间距、保温材料种类等因素的影响，获得了现代木结构住宅墙体的温度场，对木结构住宅建筑的节能性能进行了初步评价，获得了其耗能值。
文献[9]以国产杉木规格材、落叶松结构胶合板、石膏板和保温材料制作了12种轻型木结构墙体，通过试验得到了墙体中各层的温度，分析了墙体温度分布规律及各组成材料对墙体传热的影响。结果表明：轻型木结构墙体具有木墙骨之间填充和外墙板外覆面的双重保温构造，对其良好的保温性能予以了有效的证明。
2.2 墙体隔音性能
文献[10]以轻型木结构建筑的墙体结构为研究对象，运用传递函数法测量同一墙体结构中3种不同保温棉材料的吸声系数，并分析不同的保温棉填充材料与其构成的墙体结构在不同频率段的吸声效果及其性价比。主要结论表明，美国佳殿牛皮纸R13玻璃棉材料的总体吸声性能最佳，性价比最高。提出了不同保温棉材料适合运用的频率段范围。该研究对优化我国现代木结构建筑的声学设计，促进工程应用有一定的借鉴意义。
文献[11]采用两种玻璃保温棉作为填充材料，放置在轻型木结构剪力墙中，采用现场动态测量法，结合其频谱进行频率成分及其声音源分析，进行了墙体隔声性能分析与比较，结果证实了这种填充材料具有良好的隔声性能，为墙体隔声处理提供了一种较有效的办法。
3 对轻型木结构剪力墙的改进
轻型木结构虽然有诸多优点，但是随着人们对其的了解日益深入，它的缺点也日益显现。其中，轻型木结构剪力墙在飓风、地震等灾害中的破坏也引起了人们的重视。目前其主要存在的问题包括墙身整体性差、钉节点等。所以，对墙体进行相应改进的相关研究也正逐渐展开。
文献[12]为了增加轻型木结构墙体的整体性，提出了一种新型木骨架墙体，并已经证明这种墙体具有较高的抗剪承载力、耗能性能良好、施工更加简单。
文献[13]则在常规轻型木结构剪力墙的基础上配置了角部锚固件和钢筋，并在钢筋中施加预加力，证明了这种新型墙体的抗侧力性能相比于常规轻型木结构剪力墙有了明显提高。
可见，对轻型木结构剪力墙的改进大都以提高其整体性为主，通常的方式包括增加锚固件和提出墙体新形式等。
4 结语
我国正处在飞速发展的时期，而在发展的同时，环境、能源问题也逐渐显现。建筑业作为我国的支柱产业之一，其能源消耗量已经占到全国总能源消耗量的1/3[14]，其所带来的污染量可想而知。因此走可持续发展道路必然成为今后建筑业发展的首要方向，在这样的大环境下，木结构以其优良的特性，必然会大放异彩。
轻型木结构剪力墙是轻型木结构中主要的抗侧力构件，国内对于轻型木结构剪力墙的研究目前比较全面，但是深度还远远不够，其设计施工相关规范也有很大的可完善空间。但是可以确定的是，经过科研人员的不懈努力，关于轻型木结构剪力墙的更多实用的理论会被得出，从而有效地推动木结构的发展。
参考文献：
[1] 张立征.小径木墙骨剪力墙抗震性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2013.
[2] 单 波,高 黎,肖 岩,等.预制装配式圆竹结构房屋的试验与应用[J].湖南大学学报(自然科学版),2013(3):7-14.
[3] 郑 维,刘杏杏,陆伟东.胶合木框架—剪力墙结构抗侧力性能试验研究[J].地震工程与工程振动,2014(2):104-112.
[4] 李 智,肖 岩,王 睿,等.竹胶合覆面板轻型木结构剪力墙抗震性能研究[J].建筑结构学报,2013,34(9):142-149.
[5] 陈松来,陈志勇,樊承谋,等.木结构剪力墙中钉连接的实验研究[J].中山大学学报(自然科学版),2008(4):133-138.
[6] 杜 敏,费本华,王晓欢.轻型木结构中钉节点实验研究[A].proceedings of the 2011中国木结构技术及产业发展高峰论坛[C].2011.
[7] 周丽娜.高木剪力墙抗侧性能有限元分析[D].上海：同济大学,2008.
[8] 赵 勇.现代木结构住宅墙体热物理性能研究[D].北京：中国林业科学研究院,2007.
[9] 王晓欢,费本华,任海青,等.轻型木结构墙体传热数值计算与试验研究[J].建筑材料学报,2011(4):517-522.
[10] 李敏敏,王韵璐,曹 瑜,等.轻型木结构建筑墙体的吸声性能测试分析[J].林产工业,2017(3):30-35.
[11] 李敏敏,谢文博,王 正,等.玻璃棉对轻型木结构外墙隔声性能的试验研究[J].林产工业,2017(11):13-17.
[12] 谢启芳.轻型木结构房屋的结构特点与改进[J].建筑结构学报,2010(S2)：73-74.
[13] 侯 建.预应力交叉拉杆木剪力墙单调荷载下抗侧性能试验研究[D].哈尔滨：东北林业大学,2017.
[14] 中国建筑能耗约占社会总能耗三分之一[J].现代物业(上旬刊),2011(4):24-25.
