可持續(xù)發(fā)展的典范:木結(jié)構(gòu)建筑

2005-08-31來源:博客中國(guó)熱度:11645

木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)即將實(shí)施
近日,一項(xiàng)旨在規(guī)范和指導(dǎo)建筑領(lǐng)域木結(jié)構(gòu)用材和木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》已經(jīng)獲得通過,并將于2004年1月1日起正式生效。該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,將對(duì)中國(guó)建筑行業(yè)的木結(jié)構(gòu)用材及設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》是業(yè)內(nèi)期待已久的一項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),由建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布。內(nèi)容包括木結(jié)構(gòu)施工和設(shè)計(jì)的一些基本指導(dǎo)原則,并參考了美國(guó)等一些國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范文本?!赌窘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范管理組主任楊學(xué)兵先生表示:“本次規(guī)范修訂中新增的關(guān)于工程進(jìn)口木材和輕型木結(jié)構(gòu)的內(nèi)容,符合國(guó)家關(guān)于森林保護(hù)以及走森林可持續(xù)發(fā)展道路的政策。相信修改后的木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范將對(duì)我國(guó)木結(jié)構(gòu)的發(fā)展起到積極作用?!薄赌窘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》獲得通過之后,修訂委員會(huì)已開始著手起草《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》,《手冊(cè)》被認(rèn)為是中國(guó)木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑規(guī)范的配套手冊(cè),其終稿預(yù)計(jì)將于2004年下半年完成并出版。

重新認(rèn)識(shí)木結(jié)構(gòu)建筑

如果您到過美國(guó)華盛頓州的塔科馬市,你一定會(huì)為塔科馬穹頂體育館的氣勢(shì)而贊嘆;如果您到過日本的長(zhǎng)野市,那曲線蜿蜒的M之波“長(zhǎng)野奧林匹克紀(jì)念競(jìng)技場(chǎng)”更是如醉如癡地為您演繹著動(dòng)感與美學(xué)的完美結(jié)合。但您也許不會(huì)想到,這些建筑上的經(jīng)典之作,卻全都是木制品的杰作。在中國(guó),這樣的經(jīng)典正在設(shè)計(jì)師和建筑師手中孕育著。最近,美國(guó)林業(yè)及紙業(yè)協(xié)會(huì)(AF&PA)和美國(guó)工程木材協(xié)會(huì)(APA)聯(lián)合組織了“美國(guó)工程木結(jié)構(gòu)技術(shù)訪華團(tuán)”,在北京和上海開展歷時(shí)一周的一系列活動(dòng),向中國(guó)的建筑設(shè)計(jì)師、房地產(chǎn)開發(fā)商、林產(chǎn)工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的人士介紹木結(jié)構(gòu)在大型公共建筑中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)的技術(shù),以及美國(guó)在這一領(lǐng)域的成熟經(jīng)驗(yàn)和成果。

據(jù)介紹,由于我國(guó)森林資源缺乏,木材的使用受到一定程度的限制,木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展受到了極大的制約,木結(jié)構(gòu)建筑在中國(guó)一直是一個(gè)盲點(diǎn)。但近年來,隨著北京2008年奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)等各項(xiàng)大型工程的開工,中國(guó)持續(xù)升溫的住宅建設(shè),多種因素不斷推動(dòng)中國(guó)市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)的木制品的需求和消費(fèi)。美國(guó)林業(yè)及紙業(yè)協(xié)會(huì)有關(guān)人士告訴記者,隨著中國(guó)人環(huán)境意識(shí)的逐步增強(qiáng)和對(duì)居住要求的進(jìn)一步提高及房地產(chǎn)開發(fā)的升級(jí),具有舒適、環(huán)保、建造速度快的成套木制別墅正加快進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),2002年,中國(guó)共向美國(guó)進(jìn)口木制品2.2億美元,較2001年增加61%,2003年這一數(shù)字將達(dá)到3億美元。而今年高檔裝修木材的進(jìn)口額更以數(shù)十倍的速度增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)已一躍成為全球第三大原木和鋸材的消費(fèi)國(guó)。

歷史上,成套木結(jié)構(gòu)房屋一直是美國(guó)、加拿大等國(guó)居民的主流住所。在美國(guó),已有百年歷史的木屋隨處可見,年代最久遠(yuǎn)的木結(jié)構(gòu)房屋其歷史可以追溯到18世紀(jì)。1997年,美國(guó)共建單體別墅約113.8萬棟,其中90%采用木結(jié)構(gòu),另外所建的33.8萬棟多層住宅中,絕大多數(shù)也采用木結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,如果使用得當(dāng),木材是一種非常穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、耐久性強(qiáng)的天然可再生無污染材料。

據(jù)美國(guó)林業(yè)及紙業(yè)協(xié)會(huì)有關(guān)人士介紹,目前美國(guó)木材砍伐的速度低于種植的速度,其森林面積是不斷增加的。而且,經(jīng)過測(cè)算,木材作為一種建材,比起鋼和混凝土來有許多環(huán)境方面的優(yōu)點(diǎn),首先,木材是可再生的資源,其次,比起鋼和混凝土來,每生產(chǎn)一噸木材,只需要453kw的電力,而生產(chǎn)一噸鋼材需要3780kw,與之相反,木材的成長(zhǎng)過程卻能吸收CO2,可見,木材的使用是“惟一真正天然的可再生的建筑材料”。另外,木結(jié)構(gòu)房屋使用壽命長(zhǎng),建設(shè)周期短,可塑性強(qiáng),工廠預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)拼裝的建筑形式一般可在3個(gè)月內(nèi)交房,施工不大受天氣變化影響,成本風(fēng)險(xiǎn)自然隨之減少,比常規(guī)建筑成本低出三成至四成。拆卸搬遷也極為方便,可將整幢別墅從甲地移至乙地。

冬暖夏涼是木建筑另一個(gè)值得稱道的優(yōu)點(diǎn)。由于木材為絕熱體,在同樣厚度的條件下,木材的隔熱值比標(biāo)準(zhǔn)的混凝土高16倍,比鋼材高400倍,比鋁材高1600倍。在冬天室外溫度完全相同的條件下,木結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)溫度比混凝土建筑溫度要高6攝氏度,夏天正好相反,是真正的“冬暖夏涼;另外,木結(jié)構(gòu)建筑還有利于防火防水防潮防蟲,它的外層被極其耐火的石膏板等無機(jī)建材包裹著,而木材燃燒時(shí)產(chǎn)生的焦炭層有助于保護(hù)其內(nèi)部木質(zhì)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)完整性;若采用了高效絕緣玻璃棉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它的防潮性能甚至可以達(dá)到磚混結(jié)構(gòu)的10倍左右,縱使在潮濕多雨的江南或南方,也可以大顯身手。木結(jié)構(gòu)的外墻隔音性能也優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu),內(nèi)墻甚至可以在技術(shù)上做到絕對(duì)隔音。

本次訪華活動(dòng)的主辦方之一,美國(guó)林業(yè)及紙業(yè)協(xié)會(huì)中國(guó)代表處的總經(jīng)理麥志遠(yuǎn)先生說:“工程木制品與大型木結(jié)構(gòu)不僅是適合于大型場(chǎng)館使用的堅(jiān)固耐用的材料,還是一種切實(shí)可行的、杰出的建筑技術(shù)。它可以滿足建筑設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)、環(huán)境及美學(xué)的要求,而且由于大型木結(jié)構(gòu)在火災(zāi)的情況下,可以形成一層阻燃層,具有優(yōu)越的防火性能,既保持建筑物的天然之美,又不犧牲傳統(tǒng)上人們認(rèn)為只有混凝土與鋼材才具有的功能?!贝舜巍懊绹?guó)工程木結(jié)構(gòu)技術(shù)訪華團(tuán)”還包括美國(guó)數(shù)家大的木制品公司的專家和高級(jí)管理人員。

木材經(jīng)受了時(shí)間的考驗(yàn)。幾千年來,人們一直視木材為可靠和持續(xù)性的建材。

時(shí)至今日,加拿大百分之九十的新屋由木材建成。并且世界上越來越多的建筑師和工程師選用卑詩(shī)省林木產(chǎn)品來建造高質(zhì)量、設(shè)計(jì)多樣和環(huán)保持續(xù)型的木制結(jié)構(gòu)建筑。

事實(shí)上,木制結(jié)構(gòu)是所有類型建筑物中的最環(huán)保的選擇選擇。無論是社區(qū)中心、辦公室、還是休閑建筑物等等。木制建筑物需要較少能源,對(duì)環(huán)保造成的影響也較少。

木材是自然、豐富和可更新的資源。卑詩(shī)省高度負(fù)責(zé)任的林業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)保證了加拿大所供應(yīng)的木材不僅是可持續(xù)的,而且木材產(chǎn)量還在不斷增長(zhǎng)。

在木料生產(chǎn)過程中幾乎沒有浪費(fèi)。而且先進(jìn)的木制結(jié)構(gòu)技術(shù)保證了木制結(jié)構(gòu)建筑的安全可靠性。

木材不僅僅是建材。由于其易于加工,堅(jiān)固耐用和質(zhì)地輕等特性,木材的用途不計(jì)其數(shù),例如從家具、籬笆到樂器、輪船、箱體等等。

幾個(gè)世紀(jì)以來,藝術(shù)家們選擇木材來表達(dá)其在文化、社會(huì)和宗教領(lǐng)域的藝術(shù)意義。手工藝愛好者選擇木材來裝飾家居、辦公和公共場(chǎng)所。利用其溫暖和耐用的優(yōu)點(diǎn),木材繼續(xù)在全世界的范圍內(nèi)對(duì)豐富人們的生活發(fā)揮著作用。

經(jīng)濟(jì)收益

木制建筑得益于木材優(yōu)良的隔熱性能。能達(dá)到較高的隔熱標(biāo)準(zhǔn)。

在長(zhǎng)效節(jié)能方面,木制建筑比混凝土和鋼材更有效。設(shè)計(jì)師們之所以選用木材是因?yàn)樾屡d的技術(shù)和設(shè)計(jì)能夠制造出復(fù)雜的木制結(jié)構(gòu),同時(shí)可以達(dá)到對(duì)冷暖溫度調(diào)節(jié)的**要求。

木制結(jié)構(gòu)建筑使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格木料。這有益于提高經(jīng)濟(jì)效益和控制建筑成本。

因?yàn)楣?jié)能和需要較少勞動(dòng)力,建筑過程不受風(fēng)雪等寒冷天氣影響,木制建筑施工速度更快,比很多其他建筑形式更具成本效益。

堅(jiān)固耐用

木制產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用,彈性好。先進(jìn)的木材處理和保存技術(shù)使得木制品能夠防潮、防白蟻。因此木制結(jié)構(gòu)適用于世界各地。

建筑技巧

木制建筑施工快而有效。可以在一年之中各種氣候條件下都能夠施工。

標(biāo)準(zhǔn)件或預(yù)制件建筑物建造工期快,可適用建造大型和復(fù)雜木制建筑物。。

與石頭、混凝土和鋼結(jié)構(gòu)比較,木材使用時(shí)更輕便。運(yùn)輸也更容易,在工地上需要較少的人工和起重設(shè)備。也不需要復(fù)雜的工地準(zhǔn)備過程。在現(xiàn)場(chǎng),按照尺寸就可以對(duì)木材進(jìn)行切割。

木制建筑技巧便于獲取。不同技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)水平的工人都可以加入到木制結(jié)構(gòu)施工隊(duì)伍中。

防火

重木料實(shí)際上具有防火性能。在火焰中重木形成一層保護(hù)炭。該炭層防護(hù)重木不受到更深層的火災(zāi),一般來說炭層在火災(zāi)后都可以清除。

重木防火性能超過鋼材,鋼材在火災(zāi)中很快變形倒塌。重木在很多方面性能近似于加強(qiáng)型混凝土。在導(dǎo)熱方面,木材低于鋼材四百倍,低于混凝土八點(diǎn)五倍。

北美火災(zāi)損失數(shù)據(jù)顯示木建筑與其他材料建筑物一樣安全。建筑物失火傷亡事故往往不是由建筑結(jié)構(gòu)引起的。燃燒的建筑物很少倒塌。研究表明:在所有的火災(zāi)中,只有少于0.25%的事故造成墻或者地板的直接倒塌。

加拿大木制品研究機(jī)構(gòu)---Forintek的研究測(cè)試結(jié)果表明安全防火更取決于房屋的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng),而不是由某個(gè)建筑構(gòu)件的具體材料性能所決定的。盡管木材在火焰中可能會(huì)被引燃,但是在幾乎所有加拿大現(xiàn)代家居中都裝有防火石膏墻板。這種墻體裝修對(duì)防火非常有效。

木制建筑結(jié)構(gòu)提供了與其他非易燃建筑同等的防火安全性能。木制結(jié)構(gòu)建筑使用常規(guī)木制框架、木制桁架、工字梁制造出來的墻、地板和屋頂?shù)姆阑鹪O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到兩個(gè)小時(shí)。

在安全防火上,在很大程度上屋主的存放物和個(gè)人生活習(xí)慣等因素比房屋本身的構(gòu)造更加重要。

防震性能

木制結(jié)構(gòu)建筑具有顯著的耐用性能。比任何其他形式的建筑物防震能力都強(qiáng)。世界上近期發(fā)生的地震對(duì)木制結(jié)構(gòu)的影響研究結(jié)果表明:現(xiàn)代木制結(jié)構(gòu)房屋的防震性能最強(qiáng)。

低層建筑運(yùn)用實(shí)踐表明:沒有一種建筑材料能比木材提供更強(qiáng)和更可靠的防震性能。

木材堅(jiān)固但質(zhì)地輕。因此,地面加速度對(duì)木制建筑不會(huì)產(chǎn)生很大能量。

木料的靈活性使得地震壓力平均分配到整個(gè)建筑物,而不是在建筑物內(nèi)部造成不同的移動(dòng)導(dǎo)致堅(jiān)固的材料斷裂。

建造合理有效的剪力墻結(jié)構(gòu)能夠抵抗來自地震和強(qiáng)風(fēng)的側(cè)面壓力。

決定木制房屋防震能力強(qiáng)的因素也決定了木制房屋防御來自臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)和颶風(fēng)側(cè)面襲擊的能力。

重量承載

直接側(cè)面壓力造成墻體彎曲,來自屋頂和墻上部的使墻體壓縮。因此,墻體本身和墻體外部結(jié)構(gòu)連接部分的質(zhì)量對(duì)抵抗側(cè)擊力至關(guān)重要。

在木制結(jié)構(gòu)建筑物中,在地板、墻、屋頂框架、內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)有數(shù)不清的連接。在遭受側(cè)擊力時(shí),如果某連接處承載力過重,相鄰連接處通過剪力墻系統(tǒng)較好地轉(zhuǎn)移承載力。由膠合板或定向刨花板(OSB)覆蓋的屋頂桁架系統(tǒng)傳輸垂直力至墻體本身。再向下傳輸?shù)降鼗?/P>

研究表明:設(shè)計(jì)合理的木制結(jié)構(gòu)房屋能夠很好的抗擊側(cè)擊力,能夠達(dá)到最嚴(yán)格的建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。

濕度

與其他建材不同,木材能夠釋放和吸收濕氣。木材水分含量總是與空氣濕度一致。實(shí)際上對(duì)空氣濕度起到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的作用。

濕度含量是一塊木材含水的多少。如果濕度含量為百分之十九或更低,此塊木材定級(jí)為干燥型。室內(nèi)用木材通常為8-14%,外部用材通常為12-18%

設(shè)計(jì)合理的木制建筑在最潮濕的氣候條件下房屋狀態(tài)能夠保持良好。

卑詩(shī)省擁有世界上**進(jìn)的木制品處理技術(shù),提供的產(chǎn)品在任何濕度條件下性能保持良好。

白蟻

因?yàn)樵诒霸?shī)省木材出口到很多國(guó)家,防白蟻是需要考慮的建筑因素之一。對(duì)此,經(jīng)過長(zhǎng)期的研究和實(shí)踐,我們掌握了一套最有效而又環(huán)保的防白蟻方法。

由于白蟻給木制建筑帶來的是生物危害。現(xiàn)代木材處理技術(shù)和研究水平能夠杜絕白蟻在建材木料的任何危害。

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