加拿大裝配式木結(jié)構(gòu)項(xiàng)目發(fā)展經(jīng)驗(yàn)與啟示研究

范云翠，湯曉琪，夏苗

（吉林建筑大學(xué)）

1 引言

裝配式木結(jié)構(gòu)建筑是指建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由木結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件組成的裝配式建筑。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平飛速發(fā)展，國民生活水平不斷提升，對(duì)于住宅的要求也越來越高，使得相較于其他建筑結(jié)構(gòu)而言，更加安全舒適，也更加節(jié)能環(huán)保的木結(jié)構(gòu)建筑受到越來越多的關(guān)注[1]。發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑有利于推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展、實(shí)現(xiàn)建材資源的可持續(xù)發(fā)展、改善人居環(huán)境，國家大力提倡木結(jié)構(gòu)并出臺(tái)了一系列相關(guān)政策措施，為發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑營造了良好的政策環(huán)境，裝配式木結(jié)構(gòu)建筑迎來了發(fā)展機(jī)遇。本文旨在通過介紹加拿大Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目，總結(jié)學(xué)習(xí)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國國情，為我國裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供對(duì)策建議。

2 加拿大Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目

2.1 項(xiàng)目概況

加拿大Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目是由UBC大學(xué)出資，加拿大自然資源部、加拿大不列顛哥倫比亞省政府以及加美雙邊針葉材鋸材委員會(huì)三方提供資金支持建造完成的[2]。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式為混合木結(jié)構(gòu)，采用平行分包的模式。項(xiàng)目坐落于UBC大學(xué)溫哥華主校區(qū)住宿區(qū)的核心位置，為高年級(jí)學(xué)生的宿舍樓，設(shè)有單人間和四人間。公共服務(wù)設(shè)施布置在大樓首層，頂層為公共休閑用房。表1為該項(xiàng)目的基本信息。

2.2 成功的經(jīng)驗(yàn)

2.2.1 政策方面

加拿大政府加大了對(duì)多高層木結(jié)構(gòu)建筑的研究和支持力度，為木結(jié)構(gòu)建筑提供了優(yōu)越的發(fā)展環(huán)境，促進(jìn)了多高層木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。該項(xiàng)目就是由加拿大自然資源部和加拿大木材協(xié)會(huì)支持的兩個(gè)高層木結(jié)構(gòu)示范項(xiàng)目之一。

2.2.2 結(jié)構(gòu)方面

表1 Brock Commons公寓基本情況表

Brock Commons學(xué)生公寓使木結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，其獨(dú)到之處在于采用了重型混合木結(jié)構(gòu)體系。首層是現(xiàn)澆混凝土板柱結(jié)構(gòu)，其上部的17層是重型板柱木結(jié)構(gòu)，中部為2個(gè)現(xiàn)澆混凝土核心筒從底層貫穿至頂層，屋面等部分構(gòu)件和連接件則采用鋼結(jié)構(gòu)體系[3]。

2.2.3 設(shè)計(jì)方面

Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目在進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要滿足規(guī)范審批要求，并考慮施工可行性以及建筑性能的要求。因此，將項(xiàng)目視為一個(gè)綜合的設(shè)計(jì)過程，以加強(qiáng)各部門間的強(qiáng)力協(xié)作；在設(shè)計(jì)階段引入各個(gè)供應(yīng)商參與設(shè)計(jì)，并對(duì)施工可行性、施工協(xié)調(diào)、成本和進(jìn)度安排、材料采購等問題提出意見和設(shè)想。

2.2.4 產(chǎn)業(yè)方面

加拿大森林面積在全球位居第三，木結(jié)構(gòu)建筑施工企業(yè)數(shù)量很多，木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的加工和組裝技術(shù)已實(shí)現(xiàn)高度工業(yè)化，上下游產(chǎn)業(yè)鏈較為完善。再者，加拿大專業(yè)從事木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的人員較多，從高校及職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校的課程設(shè)置和人才培養(yǎng)也處在相對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位，為該項(xiàng)目的成功建設(shè)提供了不可或缺的支持。

2.2.5 技術(shù)方面

Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)和空間方面有所突破。傳統(tǒng)的高層木結(jié)構(gòu)主要采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系，以保證CLT為主要材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。由于材料和結(jié)構(gòu)體系的限制，導(dǎo)致空間相對(duì)狹小、封閉，空間改造也受到限制。但是Brock Commons學(xué)生公寓由于采用依靠核心筒抵抗水平荷載的做法，實(shí)現(xiàn)了用柱子承受豎向荷載的設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)體系大大增強(qiáng)了空間改造的靈活性，也為實(shí)現(xiàn)空間的開放性提供了可能，是高層木結(jié)構(gòu)建筑的一項(xiàng)突破。

Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目裝配化技術(shù)的應(yīng)用更加成熟。一方面得益于在此方面的精心設(shè)計(jì)，比如高程度的工廠化加工、精簡(jiǎn)的構(gòu)件類型、適合運(yùn)輸?shù)臉?gòu)件尺寸等；另一方面得益于一些創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，比如柱子的安裝構(gòu)造采用套筒的方式、樓板之間的連接采用簡(jiǎn)單高效的木塊連接體嵌入的方式等。

2.2.6 管理方面

Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目在建造過程中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管理。在整個(gè)設(shè)計(jì)階段采用了三維虛擬信息化模型（BIM），該模型包括各專業(yè)的設(shè)計(jì)信息、建筑構(gòu)件信息和設(shè)備系統(tǒng)信息，制作。主要用于可視化、多學(xué)科協(xié)調(diào)、防碰撞檢查、工料預(yù)算、四維規(guī)劃和排序、施工可行性審核和數(shù)字化預(yù)制加工的工作。在項(xiàng)目整個(gè)建造過程中，模型可以實(shí)時(shí)更新，在更新設(shè)計(jì)和變更模型的過程中，記錄所有存在的問題，然后反饋給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以便團(tuán)隊(duì)從中協(xié)調(diào)；BIM模型還建立了包括建造次序的四維建筑模擬。通過施工模擬可以預(yù)先看到項(xiàng)目的建造過程，可充分預(yù)測(cè)施工環(huán)節(jié)可能造成的工期延誤，以便在真實(shí)建造過程中進(jìn)行有效地規(guī)避。此外，BIM模型能夠用于現(xiàn)場(chǎng)施工人員的溝通，提前預(yù)知后期施工中可能出現(xiàn)的問題，以達(dá)到降低延誤工期可能性的目的，而BIM模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)還可以直接導(dǎo)入木構(gòu)件樓板、柱以及鋼連接件的生產(chǎn)設(shè)備中，方便構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)化加工。不僅如此，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管理，還可以優(yōu)化施工組織。①項(xiàng)目地點(diǎn)在大學(xué)校園，現(xiàn)場(chǎng)缺少堆放構(gòu)件的空間，通過BIM模擬技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)材料的零堆放；②使用BIM3D模型可以輔助施工組織和規(guī)劃，從而提高施工的熟練度以及施工效率。

3 我國發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)的對(duì)策分析

3.1 加大政策推廣力度

我國當(dāng)前木結(jié)構(gòu)是以輕型木結(jié)構(gòu)為主，占比近七成，其他結(jié)構(gòu)占比約三成。在現(xiàn)有發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的政策中，主要是倡導(dǎo)發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑，對(duì)于木混合結(jié)構(gòu)體系的政策推廣則相對(duì)欠缺，而多高層尤其是高層木結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)，普遍采用的是木混合結(jié)構(gòu)體系。因此，我國應(yīng)加大木混合結(jié)構(gòu)體系方面的政策推廣力度，增加相應(yīng)的示范工程項(xiàng)目建設(shè)以推動(dòng)木混合結(jié)構(gòu)體系在我國木結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用[4]。

3.2 拓寬木混合結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域

我國木混合結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于商務(wù)樓、辦公樓、別墅以及生態(tài)旅游農(nóng)業(yè)園。加拿大Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目對(duì)木混合結(jié)構(gòu)在我國文教建筑中的應(yīng)用起到指引作用，為木混合結(jié)構(gòu)在我國中小學(xué)、高校教學(xué)樓、宿舍樓等地方的應(yīng)用提供指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。我國可依據(jù)該項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在高校教學(xué)樓以及宿舍樓進(jìn)行多層乃至高層木混合結(jié)構(gòu)的試點(diǎn)建設(shè)。

3.3 推動(dòng)裝配式建筑多元發(fā)展

我國裝配式建筑多是獨(dú)立的預(yù)制混凝土建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑以及木結(jié)構(gòu)建筑，國家雖然已經(jīng)出臺(tái)政策推動(dòng)混-木結(jié)構(gòu)以及鋼-木結(jié)構(gòu)的發(fā)展，但是鮮有建筑使用三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造。Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目展示了三種結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮出各自的最大優(yōu)勢(shì)。我國應(yīng)借鑒此經(jīng)驗(yàn)，提倡在多高層裝配式建筑中采用三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造，推動(dòng)裝配式建筑的多元發(fā)展。

3.4 創(chuàng)新工程木產(chǎn)品及其應(yīng)用范圍

加拿大Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目使用的膠合木和CLT都是定制化的工程木產(chǎn)品，我國在發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的過程中，應(yīng)在借鑒國外已研發(fā)的工程木產(chǎn)品之余，加大工程木產(chǎn)品的研究，創(chuàng)新工程木產(chǎn)品以推動(dòng)裝配式木結(jié)構(gòu)的發(fā)展。再者，Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目將工程木產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用于教學(xué)和行政大樓，對(duì)我國工程木產(chǎn)品的應(yīng)用范圍具有借鑒作用，我國也應(yīng)逐步加大工程木產(chǎn)品在文教建筑中的應(yīng)用力度。

3.5 完善產(chǎn)業(yè)鏈

我國近些年來，主要還是磚石、鋼筋混凝土建筑，導(dǎo)致建筑用木材的處理技術(shù)和現(xiàn)代木材工業(yè)停滯，上下游產(chǎn)業(yè)鏈不完善。而完善的產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的健康發(fā)展具有良好的推動(dòng)作用，因此，我國應(yīng)重視上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5]。

①隨著退耕還林、大力種植速生樹種和適當(dāng)進(jìn)口木材等政策的實(shí)施，我國建筑用木材量穩(wěn)步提升，為木結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供不可或缺的材料供應(yīng)；

②我國應(yīng)推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展，加大建筑用木材處理技術(shù)的研究以提高木材的利用率、推進(jìn)木材加工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)；再者，我國應(yīng)鼓勵(lì)裝配式木結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)整合資源，融合協(xié)調(diào)發(fā)展，做好裝配式木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)培育工作以防惡性競(jìng)爭(zhēng)；

③可以通過招大引強(qiáng)，夯實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈條。實(shí)施“引進(jìn)來”戰(zhàn)略，營造良好的投資環(huán)境，引進(jìn)更優(yōu)、更大的上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套企業(yè)，形成新的帶動(dòng)力強(qiáng)的龍頭企業(yè)以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的完善。

3.6 提高信息化技術(shù)應(yīng)用水平

我國BIM技術(shù)在建筑中的應(yīng)用主要是設(shè)計(jì)階段以及施工階段，Brock Commons學(xué)生公寓項(xiàng)目在建造過程中深度結(jié)合BIM技術(shù)給我國在BIM技術(shù)的應(yīng)用上提供了經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)[6]。我國在木結(jié)構(gòu)建筑建造過程中可以應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管理，優(yōu)化施工組織，逐步完善裝配式木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)管理制度。目前，新基建受到越來越多的關(guān)注，我國應(yīng)加大新基建與裝配式木結(jié)構(gòu)建筑結(jié)合的研究力度，探索新基建在裝配式木結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用的可行性，推動(dòng)裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。

4 結(jié)語

加拿大Brock Commons學(xué)生公寓向世界展示了木混合結(jié)構(gòu)靈活的設(shè)計(jì)、成熟的裝配式建筑體系、驚人的施工效率、深度結(jié)合BIM技術(shù)等諸多內(nèi)容，其中不乏值得我們借鑒學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)。我國應(yīng)結(jié)合國外的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國裝配式木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的不足之處，提出相應(yīng)的解決措施，不斷推動(dòng)裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的健康發(fā)展。