裝配式現代木結構建筑建設應用研究

徐強，張念恩 （吉林建筑大學，吉林 長春 130000）

1 引言

裝配式現代木結構建筑的主要意義在于通過裝配式的特征來實現新型建筑結構形式。裝配式木結構建筑的基礎都是定制品，事先都是在預制工廠中制成的，之后運往建筑工地，將這些預制構件進行組裝，最后形成完整的裝配式現代木結構建筑并進行使用，極大地縮短了施工周期。

2 裝配式現代木結構相關概念

2.1 裝配式現代木結構概念

裝配式現代木結構建筑屬于建筑工業(yè)化范疇。其主要特征在于前期標準化的設計方式、中期工廠化生產、裝配化施工以及后期的信息化管理和智能化應用，使得其成為一種新型建筑模式?，F代木結構建筑與傳統(tǒng)木結構建筑不同，主要是運用最新的科學技術手段，將普通的木料進行壓合、粘結、鏈接等技術進行處理，所制造出來的木材的剛度和硬度遠超于傳統(tǒng)木結構體系?，F代木結構建筑應符合綠色建筑的要求，即在整個施工期間符合節(jié)能、節(jié)約土地、節(jié)水、節(jié)約材料和環(huán)境保護的要求，滿足可持續(xù)發(fā)展理念。

2.2 裝配式現代木結構分類

裝配式現代木結構可以按結構和功能兩個層面進行分類，首先，按結構層面可以分為混合型木結構體系、輕型木結構體系以及梁柱結構體系。

混合型木結構是將木結構與其他類型結構進行組裝的一種綜合結構體系。木結構可以與多種其他結構形式進行組合。比如說大型公建需要結構具有更強的剛度，我們可以將木結構和鋼結構進行混合使用?？梢詫⒛景鍔A在兩片鋼板中間，以此來提高結構的承載能力。由于混合型木結構的獨特特點，混合型木結構可以用于多層木結構建筑建設。

輕型木結構體系是一種框架結構由一些較小斷面的板材在低于600mm的間距上進行緊密排列，通過這種排布其主要結構之間的相互作用來承擔壓力。所以說輕型木結構體系小巧靈便，適合于小型民間建筑。當前，該體系主要運用于西方國家的公共建筑。

梁柱木結構體系是將具有較大界面的原木，方木作為承重構件進而組合成為框架結構。由于原木方木具有較大的橫截面，因而具有較大的剛度、強度，可以適應大跨空間，所以一般在大型工業(yè)建筑及公共建筑中常見。例如工業(yè)廠房、博物館等。特別的是隨著科技的發(fā)展出現了膠合木，使得梁柱木結構體系突破了高度、跨度的限制。

其次，裝配式現代木結構按功能層次可分為居住類木建筑，文化類木建筑，景觀類木建筑。

2.3 BIM技術概念

BIM技術屬于一種新型建筑設計技術，其主要運行模式就是建立項目數據庫將信息采集和儲存功能結合起來，之后再將項目數據庫和三維數字技術進行有機的結合成為建筑三維模型。該模型可以指導解決整個設計、施工以及管理各個環(huán)節(jié)出現的任何問題，這樣對建筑設計能提供更全面并有更直觀的信息。經過歸納總結，BIM技術作為一種新型建筑設計技術具備五項技術優(yōu)勢，分別為可視性、可協(xié)調性、可模擬性、優(yōu)化性和可出圖性?？梢曅跃褪强梢詫⑶捌诮ㄖO計，中期建筑施工，后期建筑管理的整個建設流程直觀地呈現在眼前；協(xié)調性就是應用BIM技術進行建筑試驗，以此來檢測建筑施工是否合理，之后實現項目中各項施工的協(xié)調性，推動整個項目建設建成的順利開展；模擬性則是指利用BIM技術模擬出建筑項目的任何一個階段，之后可以檢測出設計施工過程中出現的任何不足并進行調整，對建筑設計施工方面有很大的推進作用；優(yōu)化性指的是BIM技術可以提供建筑變化前后的全部信息，之后用BIM技術的優(yōu)化工具對建筑變化前后信息進行優(yōu)化，這是BIM獨有的功能；可出圖性就是BIM將上述的四種優(yōu)勢聯合起來，可以出建筑、結構水暖電等各個專業(yè)的圖紙，更加細致地將整個項目建設呈現出來。

裝配式現代木結構功能分類及存在形式（表格來源：自繪）

BIM設計和建造不僅是設計思維上的創(chuàng)新，而且是建筑和建造轉型的結果，這對設計人員提出了更高的要求。對于建筑物的整個生命周期，必須考慮各個方面的所有影響因素，并且應將結構綜合考慮。施工和設備設計階段，隨后的運輸條件和施工現場環(huán)境也將影響空間模塊的初始施工，這種總體設計形式可以避免單方面考慮導致建筑物，設備和結構要素的空間結構。忽略頻繁修改的問題或顛倒設計計劃。此外，模塊化設計的特點是設備、結構和施工的一體化設計，對設備和結構進行綜合研究后，可以豐富建筑空間的創(chuàng)新思想，設計出更加合理，綜合的建筑體系。

3 裝配式現代木結構建筑應用現狀

我國木結構建筑的發(fā)展一直在下降。在1990年代后期，我國與發(fā)達國家之間在木質建筑實踐上的交流增加了，現代社會中國內的木質建筑又有了增加。從那時起，全國范圍內對現代預制木結構建筑物的設計和建造過程進行了研究，但是到目前為止，木結構建筑物還沒有形成完整的設計和生產體系。因此，國內對木制建筑發(fā)展的關注度上升到一個新的水平。計劃到2020年，我國將建立國家木結構工業(yè)化研發(fā)中心，并建立80萬～100萬m木結構示范項目。并增加了3～5個木結構生產設施。同時，我國的研究還很不成熟，國內木制建筑的實際建設還處于研究和學習階段。我國大多數木結構建筑是通過與國內外相關公司的合作完成的，并由木工制造商進行銷售和推廣。對于該項目，我國仍在學習國外先進技術，以完成建設目標。

4 發(fā)展國內裝配式現代木結構建筑建設舉措

我國裝配式現代木結構建筑還處于剛發(fā)展狀態(tài)，應該根據國外發(fā)達國家先進的技術水平，結合自身國情做出相應的措施，可以從以下幾點出發(fā)。

4.1 開展木結構建筑關鍵技術研究

要立足于我國基本國情，以本土林木產業(yè)為支撐，探索適合于不同地區(qū)的現代木結構技術體系，開展現代木結構建筑的技術研究。目前我國現代木結構落后于加拿大、日本、芬蘭等其他發(fā)達國家，所以我們應大力引進國際先進技術。在研究確定國家重大項目專項等科技項目時要將現代木結構納入其中，并給予經費扶持。鼓勵高等院校和相關建筑企業(yè)設立重點實驗室并開展相關科研項目，針對木材一些性能比如說防火性能、結構方面開展研究?，F階段要建立木結構建筑的標準化管理，還需要開展對木結構組件設計、連接形式以及防火防腐等方面進行研究。

4.2 在適宜地區(qū)推廣木結構建筑

由于我國各地方發(fā)展不平衡，各地區(qū)木結構現狀不同，所以我國應根據不同地區(qū)的實際情況采取相應的舉措[4]。應因地制宜地在有條件的旅游區(qū)，公園景觀以及特別地區(qū)采用裝配式木結構建筑。使木結構建筑在公共建筑，文化建筑等其他建筑中更好地結合利用。同時可以在經濟發(fā)展較快的農村地區(qū)加快木結構房屋的推廣建設。

4.3 建立完善木結構建筑建設管理制度

建立木結構建筑構件的認證體系，定期發(fā)布優(yōu)質、合格、強制性部件的分類目錄，加強監(jiān)督抽查，現場檢查原木結構構件的進入。制定和完善質量驗收和安全管理標準，對木結構建筑物性進行監(jiān)督檢查，對超出現行標準的結構系統(tǒng)安全性實行專家評審和展示制度。加強木結構工程質量保證體系，完善質量恢復體系。建立統(tǒng)一的木結構建筑構件安裝施工現場質量安全管理體系，加強對吊裝等重大危害的監(jiān)督。建立漸進式改造評估系統(tǒng)，以在整個生命周期中實現質量可追溯性管理。建立獨立的木材結構、實木結構、木結構混凝土環(huán)境評估和監(jiān)督體系，實現整個生命周期的“綠色”可追溯性管理。

5 結語

木材是一種天然的綠色材料，具有木質建筑能耗低，環(huán)境污染小的特點。在此階段，大力推廣裝配式現代木結構的發(fā)展，可以節(jié)省資源和能源，減少溫室氣體排放和污染物，加快建筑和林業(yè)方面的轉型和升級，并增強木材的技術儲備。從而促進中國生態(tài)文明建設重要的組成部分。回顧發(fā)達國家木制建筑的發(fā)展，特別是在發(fā)展的初期，發(fā)展規(guī)劃、法律法規(guī)的出臺，政策激勵措施的實施，標準法規(guī)的完善，示范項目的建立都是有效的措施。我們可以根據發(fā)達國家開展木結構建筑的經驗，結合我國實際情況和相關設計規(guī)范，促進中國裝配式現代木結構建筑的積極發(fā)展。