現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和優(yōu)勢(shì)

加拿大木業(yè)

加拿大森林資源豐富，是全球可持續(xù)森林管理體系的領(lǐng)導(dǎo)者。加拿大的森林面積約為3.47億hm2，占全球森林面積的9%，但森林砍伐量?jī)H占全球總砍伐量的0.3%。加拿大擁有世界上最大的第三方認(rèn)證的森林面積，其有效的、監(jiān)管?chē)?yán)格的森林管理體系，保障了加拿大的林產(chǎn)品可持續(xù)地輸出。

由于加拿大地處亞寒帶及寒帶地區(qū)，所以森林以亞寒帶針葉林為主。這些樹(shù)種的木材可加工成軟木鋸材和工程木產(chǎn)品，可被廣泛用于各類(lèi)木結(jié)構(gòu)建筑。木材是一種天然、環(huán)保、可再生的綠色材料，具有保溫性能好、自重輕的特點(diǎn)。近年來(lái)，受到越來(lái)越多建筑師和開(kāi)發(fā)商的推崇。木材在砍伐、運(yùn)輸和加工過(guò)程中所產(chǎn)生的碳排放比其他傳統(tǒng)建材要少的多。

在加拿大，80%的住宅是木結(jié)構(gòu)建筑，其木結(jié)構(gòu)建造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟水平。而在我國(guó)，隨著建筑業(yè)進(jìn)入到一個(gè)新的時(shí)代，在建筑科研技術(shù)與施工管理水平得到提升，工業(yè)化程度和城市化加快的同時(shí)，能源消耗和環(huán)境問(wèn)題也逐漸浮出水面。在這種情況下，綠色建筑材料的選擇顯得尤為重要。

有別于中國(guó)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的榫卯連接，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑多采用金屬連接件連接。按材料類(lèi)型和結(jié)構(gòu)體系大體可分為輕型木結(jié)構(gòu)、重型膠合木結(jié)構(gòu)，木混合結(jié)構(gòu)類(lèi)型?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑以形式多樣、造型獨(dú)特、親和力強(qiáng)的特點(diǎn)被越來(lái)越多地應(yīng)用于各類(lèi)實(shí)際工程中。

木結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)類(lèi)型

輕型木結(jié)構(gòu)

輕型木結(jié)構(gòu)是由木骨架墻體、木格柵樓板和木屋蓋組成的結(jié)構(gòu)體系。輕型木結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗震性能良好。外墻包覆的呼吸紙可幫助形成全屋氣密系統(tǒng)，以防止空氣泄露導(dǎo)致的室內(nèi)外熱傳遞增加而增大耗能以及減少雨水侵蝕提高建筑的耐久性能。并且輕型木結(jié)構(gòu)建筑使用舒適度高，可廣泛用于住宅、別墅、移動(dòng)木屋、公園、農(nóng)房改造項(xiàng)目等。根據(jù)《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51226-2017 中的規(guī)定，輕型木結(jié)構(gòu)最高允許建造6層，檐口高度不超過(guò)20米。

重型膠合木結(jié)構(gòu)

膠合木結(jié)構(gòu)是指采用工程木產(chǎn)品作為承重或抗側(cè)主構(gòu)件的梁柱框架或木剪力墻結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的工程木產(chǎn)品如：層板膠合木（Glued Laminated Timber，簡(jiǎn)稱(chēng)GLT、以及正交膠合木（Cross Laminated Timber，簡(jiǎn)稱(chēng)CLT）、層板釘接木（Nail Laminated Timber，簡(jiǎn)稱(chēng)NLT），這些都是膠合木結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件。

層板膠合木主要應(yīng)用于單層、多層的木結(jié)構(gòu)建筑，以及大跨度空間的木結(jié)構(gòu)建筑的梁和柱。正交膠合木因其平面外雙向相同的力學(xué)特性，廣泛應(yīng)用于板式結(jié)構(gòu)如剪力墻、樓面板和屋面板等。層板釘接木多用于樓面板、屋面板和墻板，定向刨花板覆蓋于NLT板上，并用鋼釘可靠連接之后可提供平面內(nèi)剛度和橫向隔膜的抗剪能力。NLT板也可作為剪力墻或隔墻使用。隨著木結(jié)構(gòu)技術(shù)和材料的發(fā)展，新型的木質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材也不斷涌現(xiàn)，如單板層積膠合木（Laminated Veneer Lumber， 簡(jiǎn)稱(chēng)LVL），平行木片膠合木（Parallel Strand Lumber，簡(jiǎn)稱(chēng)PSL），層疊木片膠合木（Laminated Strand Lumber，簡(jiǎn)稱(chēng)LSL）

工程木材料不受天然木材的尺寸限制，能夠制作出滿(mǎn)足建筑和結(jié)構(gòu)尺寸要求的構(gòu)件，在構(gòu)件外觀上又能保持木材優(yōu)美的特性。膠合木構(gòu)件可在工廠內(nèi)生產(chǎn)。工業(yè)化生產(chǎn)可提高構(gòu)件加工精度，更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量。其結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以在工廠預(yù)制，再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。采用工程木材料的重型木結(jié)構(gòu)是符合工業(yè)化生產(chǎn)理念的裝配式木結(jié)構(gòu)。膠合木結(jié)構(gòu)可制作大跨度的直梁或弧梁，減少中柱數(shù)量，滿(mǎn)足室內(nèi)大空間的設(shè)計(jì)要求，適用于教堂、體育場(chǎng)館、娛樂(lè)設(shè)施等公共建筑。

目前我國(guó)膠合木預(yù)制構(gòu)件主要以預(yù)制膠合木梁、柱和正交膠合木樓面板、屋面板為主。此外，工程木構(gòu)件如正交膠合木板的木材用量是輕木格柵墻板的3～5倍，能更好地發(fā)揮木材的固碳作用，使用來(lái)自可持續(xù)管理森林的木材制造的重木構(gòu)件既符合國(guó)家大力推進(jìn)裝配式建筑的政策，又符合“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念。

木混合結(jié)構(gòu)

木混合結(jié)構(gòu)主要是指木結(jié)構(gòu)與混凝土或鋼結(jié)構(gòu)共同承重或抗側(cè)的結(jié)構(gòu)體系。此類(lèi)結(jié)構(gòu)在加拿大和北歐非常普遍，在國(guó)內(nèi)也有諸多類(lèi)似的應(yīng)用。

木結(jié)構(gòu)建筑的主要優(yōu)勢(shì)

低碳環(huán)保

樹(shù)木在生長(zhǎng)的過(guò)程中吸收二氧化碳，釋放氧氣。吸收的碳轉(zhuǎn)化為樹(shù)木的枝干和樹(shù)葉，被儲(chǔ)存起來(lái)。1 m3的木材可儲(chǔ)存約1 t的二氧化碳。當(dāng)使用木材建造時(shí)，相當(dāng)于延長(zhǎng)了樹(shù)木的固碳周期，賦予了樹(shù)木第二次生命，將碳繼續(xù)儲(chǔ)存在建筑物當(dāng)中。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，木結(jié)構(gòu)的大規(guī)模應(yīng)用，為緩解全球氣候變暖貢獻(xiàn)了力量。

可預(yù)制

木結(jié)構(gòu)建筑中的木桁架、樓梯、屋面板、墻體都可在工廠完成生產(chǎn)，裝配，然后運(yùn)到工地搭建、安裝。同時(shí)設(shè)計(jì)靈活，可滿(mǎn)足不同結(jié)構(gòu)的用途。

安全耐久

木結(jié)構(gòu)相較于其他建筑結(jié)構(gòu)自重輕，在地震工況下連接節(jié)點(diǎn)能吸收大量地震能量，故抗震性能較好。設(shè)計(jì)合理，施工質(zhì)量?jī)?yōu)異的木結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目耐久性能良好。建筑物的耐火性能并不是取決于單項(xiàng)建筑材料的性能，而是取決于整個(gè)建筑系統(tǒng)的耐火等級(jí)。例如輕型木結(jié)構(gòu)的主體框架內(nèi)側(cè)采用耐火石膏板包覆，能有效增加耐火時(shí)間并且防止火焰蔓延;膠合木梁柱在燃燒時(shí)，木材表面形成一層炭化層，將木材與外界空氣隔絕并能提高整根木構(gòu)件可承受的溫度。在燃燒過(guò)程中，內(nèi)部未被碳化的木材沒(méi)有較大的強(qiáng)度折減，因此大截面木構(gòu)件遇火時(shí)其強(qiáng)度保持時(shí)間比鋼構(gòu)件更長(zhǎng)。