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文档简介

工作篇工作篇注注本刊讯(记者肖莉)为进一步推进装配式木结构行业的发展、加拿大木业携手加拿大驻沪总领馆于3月3日在上海举办“木结构和预制装配化研讨会”。研讨会邀请到了来自加拿大预制化建筑专家、自加拿大顶尖建筑咨询公司Caterra的首席执行官BradleyParsons先生以及来自英国Milner建筑事务所合伙人MichaelZajic,同济大学何敏娟教授、加拿大木业技术总监张海燕、苏州昆仑绿建技术总监周金将做了主题演讲。来自行业的约名嘉宾参会。2016年2月中共中央国务院颁发了《关于进一步加强城市规划管理工作的若干意见》提出“要大力推广装配式建筑,积极稳妥地推广钢结构建筑,在具备条件的地方倡导建造现代木结构建筑”的要求。近年来,装配式建筑和建筑产业化的发展得到了各级政府的高度重视,相关政策也不断出台,相关标准不断完善,对推动和规范我国建筑产业化的发展,促进传统建造方式向现代工业化建造方式的转变具有重要意义。木结构建筑具有绿色环保、舒适耐久、保温节能、结构安全等特点,有着优良的抗震和隔音性能,这些都是钢筋混凝土结

构和钢结构不可比拟的优越性。木结构是以木材为主要受力构件的工程结构体系,能够降低能耗,减少二氧化碳排放。木材本身是可再生资源,轻质、坚固,便于加工,因此,木结构的生产、制造、使用,以及到最终拆除的过程,都对环境影响甚小,符合低碳经济、循环经济的发展要求。现代木结构建筑是以构件工厂化、施工装配化的建造方式,以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征,能够整合设计、生产、施工多个产业链,贯彻了节约资源和保护环境的国家政策。木结构建筑从木材的获取到在工厂里进行加工,整个过程都由机械化生产,通过计算机辅助,使构件的规格达到标准、统一,对木材的干燥处理、防腐处理,能使其达到各项规章指标要求,包装、运输以及在工地上的装配化施工,也由机械完成。木材拆除后还可以异地安装,不会产生建筑垃圾。这些都使木结构建筑具有不可比拟的优势。加拿大木业具有专业的技术团队致力于将高度预制化的现代木结构建筑体系推广到中国市场,为中低密度建筑以及中高密度混合结构建筑提供优秀的解决方案。在全球倡导绿色低碳发展的大背景下,2016年,是我国木结构建筑业值得欢欣鼓舞的一年。2016年2月,中共中央国务院颁布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》,要求“加大政策支持力度,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。积极稳妥推广钢结构建筑。在具备条件的地方,倡导发展现代木结构建筑”;同时,国家发改委、住建部公布了《城市适应气候变化行动方案》,要求“推广钢结构、预制装配式混凝土结构及混合结构,在地震多发地区积极发展钢结构和木结构建筑。鼓励大型公共建筑采用钢结构,大跨度工业厂房全面采用钢结构,政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等新建低层公共建筑采用木结构”。在国家大力提倡应用现代木结构建筑和装配式木结构建筑的政策积极推动下,2016年木结构相关国家标准规范的制订修订工作也取得了可喜的成果。

这一年中,我们完成了国家标准《木结构设计规范》GB50005《木骨架组合墙体技术规范》GB/T50361家标准《装配式木结构建筑技术规范》GB/T51233-2016和《多高层木结构建筑技术标准》GB/T51226编制工程建设强制性国家标准《木结构技术规范》的研究工作。这些制订修订的国家标准相继公告实施后,将进一步提高我国木结构建筑行业的高速发展,进一步加快我国木结构建筑在建设工程中应用的步伐,进一步推动我国木结构建筑行业的升级换代。一、我国现代木结构建筑结构用木材资源状况目前,我国结构用木材绝大多数依靠进口木材,主要的木材进口国有:加拿大、俄罗斯,部分木材由芬兰、美国进口。近几年,也有日本生产的进口木材进入到我国木结构建筑材料市场。随着我国20世纪70、80年代大量种植的人工林进入成材期,部分人工林木材可逐渐用作结构材料。人工林结构材的主要树种为杉木、落叶松。我国可利用的人工林木材资源储量不可小视。与我国石油和铁矿石需求相同,发展木结构建筑需要的木材资源,现阶段完全可以从国际市场上获得,并且国际市场完全能满足我国木结构建筑市场对木材的需求。从长远看,随着我国林业可持续发展道路的不断推进,我国林业资源经过一定时间的恢复、培养和发展,达到可持续发展的良性循环时,国产木材的资源就会完全得到根本性的改变。当今,国际上木材资源丰富的国家和地区长期关注着我国木结构建筑市场,并在我国积极推广和应用木结构建筑,一直帮助培养和发展我国的木结构建筑市场。现阶段可以充分利用国际上丰富的木材资源来发展、积累和做大做强我国的木结构建筑行业。二、木结构建筑在我国应用情况简介2003年以来,我国现代木结构建筑逐渐在经济发达的沿海地区开始得到应用。随着中国经济发展,节能环保政策的落实,人们对绿色环保的木结构建筑越来越喜爱。目前,我国木结构建筑的应用十分广泛,主要用于三层及三层以下的民用建筑。按木结构建筑功能区分有以下几类建筑:1、民居:主要以独栋独户自建方式新建的居民住宅。图1为广西侗族新建的传统木结构民居。图2为2008年“5.12”地震后四川青川灾后重建的现代木结构民居。

2、住宅建筑:主要为开发商统一建造的独立别墅、联体别墅、旅游度假别墅等。图3,为广东河源市集旅游、养老和房地产开发为一体的现代木结构住宅项目。3、综合建筑:包括会议中心、多功能场馆、博览建筑、游乐园项目。我国这类木结构建筑占有较大的比例,是通常应用木结构的建筑类型。应用范围遍及全国各地,建筑规模大小不一,结构形式各不相同。图为苏州园博会的胶合木结构多功能馆。4、旅游休闲建筑:包括度假别墅、酒店、敬老院、俱乐部会所、休闲会所,这类建筑是经常采用木结构建筑形式。图5为大庆市某木结构会所。5、文体建筑:教学楼、培训中心、体育馆、体育训练馆。目前,这类建筑采用木结构建造只是其中的很少部分,但是,这类建筑也是我国木结构建筑最有发展前景的市场所在。图6,为具有少数民族特色的贵州省榕江县胶合木结构游泳馆。6、寺庙建筑:包括寺庙大殿、门楼、塔楼,以及家族祠堂。随着人们继承和发扬传统文化的认识不断提高,以及对宗教文化的增重,木结构建筑在体现传统文化的建筑中已得到适当的应用。虽然,采用现代木结构建造的寺庙的建筑形式及风格与传统木结构建筑有较大的不同,但采用现代木结构建造寺庙建筑,对于继承和发扬传统文化,使传统文化适应社会的发展,有具有积极的意义。图为杭州市香积寺胶合木结构的大雄宝殿。7、整体移动木结构建筑:目前,我国采用较多的装配式木结构建筑主要为整体移动木结构建筑(图8)和整体移动的小型单身公寓(图)。

(1)现代木结构建筑已在我国各地被广泛采用;(2)现代木结构建筑已经进入普通百姓的生活中;(3)现代木结构建筑应用范围十分广泛,能适应各种建筑功能的需求,能满足不同建筑风格的设计;(4)基于我国木结构建筑业的实际情况,无论木结构建筑是以何种形式存在,以何种方式建造,目前已进入快速发展的阶段。三、当前我国推广应用木结构建筑的主要障碍1目前,木结构建筑在我国的标准规范中规定仅适用于三层及三层以下的建筑,因此,只能建造低密度的民用建筑和公共建筑。在最新制订的国家标准《多高层木结构建筑技术标准》GB/T51226中,已将木结构建筑允许的层数和高度有所提高。该标准规定,当按防火要求进行设计时,一般情况下可建造五层及五层以下的木结构建筑。但对于层数和高度超过防火规定时,其防火设计应经专门论证来确定。2一些地方的建筑管理相关部门对木结构建筑的认识不深、了解不够或存有片面误解,使木结构建筑在行政审批、工程报建、图纸审查和质量监督时不顺畅,遇到的阻碍比其他结构形式的建筑要大,因而影响木结构建筑的推广应用。3从20世纪70年代开始,长期以来,我国与建筑工程相关的高等学校对木结构建筑技术的教育、培训和科研基本完全停止,造成我国木结构建筑技术大大落后于国际先进国家。近几年个别高校恢复了木结构建筑技术的本科生选修课程教育,一些高校恢复了木结构专业的研究生培养。但是,整体上我国开展木结构建筑技术的研究和教育的力度任然不够强。4长期以来木结构建筑技术的教育和培训没有开展,使木结构专业技术人员相对较少,跟不上市场发展的需要。5近10年我国与木结构建筑技术和结构材料的相关国家标准不断的编制和修订,并颁布实施,但规范标准的编制始终跟不上市场发展的需要,木结构建筑行业的规范体系还需要进一步完善。国际上木结构建筑技术先进的国家,对木结构相关产品的监督管理都建立了第三方认证的机制,保证了木结构相关产品在制造加工过程中的质量和安全性能。第三方认证的机制与我国建筑工程通常采用的工地现场检验方式存在矛盾。特别是木结构相关产品一般是在工厂制作加工成构件成品,并且往往尺寸较大,运输到工地后再进行检测基本无法进行,也没有条件开展相应检测。因此,根据相关标准规范的要求,产生了工程质量验收、质量监督等方面的困难。我国现代木结构建筑产业尚未形成完整的产业链,缺乏装配式木结构建筑先进的加工制作设备与技术。工业化的木结构建筑是应用现代化的科学技术手段,以先进集中的大工业生产方式完全取代原有分散落后的手工业生产方式。目前,国内的木结构建造还处于预制化阶段,一般是在工厂制作加工装配式木构件、部品,然后运送到施工现场进行装配。虽然很多木结构企业引进了国外较为成熟的工业化加工的预制技术,但是使用率较低。8由于木结构建筑市场还处于发展初期,市场相关制度和监管机制没有健全,木结构企业自身的管理高低不等、企业发展规划长短不同和企业产品优劣不齐,使木结构建筑的成本和实际利润高于其他结构形式的建筑。四、木结构建筑在我国未来发展趋势木结构建筑以不同的形式在许多工程中得到了大量应用,但是我国木结构建筑的发展还处于快速发展的初期,对于未来发展的趋势,应有以下几个方面值得关注:1由于木材本身具有的绿色、可持续发展和节能环保的优良特性,因此,随着我国相关政策的落实,木结构将在我国绿色建筑、节能建筑中占有相当重要的地位,是我国未来木结构建筑发展的主要方向之一。2随着社会经济发展,要求建筑展示自身特点的愿望越来越高,木结构建筑能较好地体现个性化、展示不同风采的优点将受到人们的普片认同,木结构建筑将在一些会所、俱乐部、小型办

公楼建筑中占有十分重要的地位,也是我国未来木结构建筑发展4随着人们继承和发扬传统文化的认识不断提高,以及对宗教文化的增重,木结构将在体现这些文化的建筑得到适当的应用,这方面建筑是我国未来木结构建筑发展趋势中不可缺少的一个方面。6随着社会经济发展,大跨度、大空间建筑的需求将会越来越多,木结构在这类建筑中的优势将得到人们更清晰的认同。在大跨度、大空间建筑中利用木结构是未来我国木结构建筑发展趋势中最需要大量关注的一个方向。7随着我国对建筑工业化的要求不断提高,使得更加适合建筑工业化发展的木结构建筑能够获得各地各方面的积极重视和推广;随着政府相关部门为推动木结构建筑工业化的政策落实,装五、结语国家标准《木结构设计规范》GB50005、《多高层木结构建筑技术标准》GB/T51226和《装配式木结构建筑技术规范》GB/T51233-2016的颁布实施,将对我国木结构的健康发展起着十分重要的作用,将弥补我国多高层木结构建筑和装配式木结构建筑技术标准的空缺,将极大地推动了我国木材行业、木结构建筑行业的快速发展,也标志我国木结构建筑进入了新的发展时期。随着木结构技术的不断发展以及市场新需求的不断涌现,我国木结构相关的新的技术规范也将会不断制订并颁布实施。随着我国经济发展,以及林业、建材业的发展,木结构建筑将越来越多的被广泛采用,木结构建筑市场将会越来越大。虽然,目前我国木结构建筑的市场占有率较小,但随着标准规范的推广和实施;随着推动木结构建筑发展的政策落实,不断改革和完善木结构建筑的市场运行机制,提高木结构建筑在建筑行业的影响力,木结构建筑在中国广阔的建筑市场中,一定具有不可估C 摘

木结构具有可工厂预制、现场安装的特点,是适合装配化建设的一种绿色建筑。随着国家大力推广装配式建筑,木材在建筑业中的应用与发展越来越受到重视,木结构也不再仅局限于三层及以下的低矮建筑。本文将结合当前各国已建成的多高层木结构建筑案例,按照纯木结构、上下组合木混合结构、同一楼层内不同材料的混合木结构三种体系分别阐述各结构形式的构造和装配化施工特点,并展望装配式多高层木建筑的发展趋势。1、前言针对环境污染问题和劳动力上升,国家颁布一系列文件,要求大力推广装配式建筑,各地都提出了新建建筑中装配化率的目标。木结构由于具有材料可再生、保温隔热、可工厂预制和现场[着近十年来材料技术的发展,正交胶合木(crssmtdtm,简称CT)等新型工程木产品的诞生使得建造多高层木建筑成为可能[2]。为了建筑业的可持续发展,也为了解决大城市人口密度不断增长的问题,业内认为木材不能局限于以往三层及三层以下的低矮建筑,各国纷纷提出建设标志性的木结构高层建筑。2016年奥地利开工在维也纳建造一幢木材使用率达到75%的24

结构建筑,该建筑集酒店、商场于一体,总高将达到84m2017多高层木结构的装配化施工日益成为行业的焦点。Lessing指出,工业化是建筑行业的关键性问题[3]。工业化建筑(IHB)意味着减少现场作业量,增加工厂预制化程度,即需要高度的装配化建造[4]。瑞典的装配式多层木结构房屋技术已非常成熟。MatildHöök对瑞典的分单元预制的木结构的技术要点、生产运输和市场前景等方面进行了调研和总结[5],这类装配化建筑在工厂预制好墙板、楼屋盖,并组装成较大的单元,其保温、通风、水电等设备也一并在工厂安装到单元内;预制单元运到现场即可拼接成整体,装配化程度很高。HelenaJohnsso对这类工业化建造木结构项目与传统现场施工项目从预制产品期、房屋组装期、使用期三个阶段进行了比较,发现前者的房屋质量和施工误差控制普遍好于后者[6]国现代木结构研究、应用较少,发展较慢;即使近年有所发展,在装配化方面仍显技术不强、程度不高,导致我国木结构建筑行业设计方法与建造方式存在生产效率低、建设周期长、材料消耗多等问题,还有许多亟待努力之处。下面将结合当前各国已建成的多高层木建筑案例,按照纯木结构、上下组合木混合结构、同一楼层内不同材料的混合木结构三种体系分别阐述各结构形式在构造和装配化施工等方面的特点。2、主要结构形式与装配化特点纯木结构指结构承重体系及抗侧力体系均采用木材或木材制品制作的结构。所有竖向荷载和水平荷载均通过木制的梁、柱、支撑及剪力墙等结构构件最终传递到基础上。纯木结构中的连接节点可为金属连接件,如角钢连接件、金属抗拔件、齿板连接件等;也可采用木连接节点,如齿连接、榫卯连接等。以下对纯木结构体系按结构形式分类介绍。体系中木框架部分由胶合木的梁和柱构成,木剪力墙部分由刚度较大1加拿大8层木材创意与设计中心2WIDC的装配化施工过 3梁与柱连接节 6挪威14层木结构建筑 8内嵌钢板螺栓节

板构成,水平荷载主要由剪力墙承担和传递。图1为2014年建在加拿大北英属哥伦比亚大学(UNBC)校园内名为“木材创意与设计中心”的纯木结构,建筑总高度.m,共层[]。其装配化体现在:①全预制的工程木构件。采用了旋切板胶合木(LVL)、正交胶合木(CLT)、刨片胶合木(LSL)(Glulam),形成建筑主体胶合木(Glulam)框架-CT核心筒结构[8]。②规范化的装配过程(图2)。施工先组装CT核心筒,再平铺CT楼板,再安装胶合木(Glulam)柱,接着拼装胶合木(Glulam)梁,以此类推;胶合木(Glulam)框架梁和柱保证了整体结构的延性,框架柱在楼层间竖向连续,框架梁在柱子边断开并插接于柱子两侧。③标准化的连接节点。梁柱节点采用一种特殊的榫接,并用植筋和不锈钢垫板进行加强,梁与柱连接节点如图3所示;CT楼板底面支承于梁上并用自攻螺钉连接,楼板周边近似于铰接边界条件,CT楼板与胶合木框架梁的连接如图4所示;结构整体抗侧刚度主要由竖向连续的CT核心筒提供,墙板上预留凹口、便于框架梁端支承于核心筒剪力墙上,胶合木框架梁与CT剪力墙的连接如图所示。该结构的建造推动了BC结构住宅的允许建造层数提高到了示了除基础之外不用任何混凝土材料来建造多层纯木结构建筑。由图1~5可见,这类结构体系充分体现了构件全预制、施工过程和连接构造标准化的特点。木框架加支撑的结构体系,一般竖向荷载可由框架梁柱承受并传递,水平荷载主要由斜撑和木框架承受。图6为2014年建成的、位于挪威第二大城市卑尔根的、当时世界最高的名为“Treet”的木结构建筑,共14层总计高度52.8m,共包含64个公寓单元。该建筑就是这种胶合木框架加支撑体系,电梯井以及部分内墙采用了CT板,CT板墙体和胶合木支撑不设于同一柱间。结构整体具有较高的抗侧刚度,地震作用下顶层最大水平位移仅为总高的1/744。由于层数较多,第5层和第10层设立结构加强层;为提高防火性能和保证结构刚度,整体结构中有三个楼层的楼板采用了混凝土。从结构空间三维模型(图7)外侧构架可看到第5层和第10层的加强桁架,两个加强桁架的上表面及屋顶都采用了混凝土楼板。“Treet”木结构建筑的装配化体现在:①标准化的内嵌钢板螺栓节点(图8)。所有胶合木构件都用内嵌钢填板螺栓连接,上下木柱之间留有一点间隙,以满足安装调整的要求,间隙在节点安装完成后用高强膨胀丙烯酸砂浆填充。②预制化房屋单元(图9)。施工时,将预制化房屋单元组装堆叠为四层,以形成建筑的1—4、6—9、1—14的单元;这三个预制化单元,侧向与外部的胶合木框架连接,竖向则是安装在第5、第10层加强桁架顶部的预制混凝 9“Treet”预制化房屋单元分块 10“Treet”装配化施工步1112英国9层CLT公寓楼 13施工中的

土板上[9]。③有序重复的施工装配步骤(图10)。施工时遵循装配方便的原则,首先组装四层预制房屋单元、并连于首层混凝土车库的顶面,其次安装胶合木框架(包括加强层桁架),再浇铸加强层桁架顶部的混凝土楼板,该楼板又作为上部四层预制单元的安装平台;此系列步骤重复三次,直至完成混[]。由此可见,“reet”木结构建筑的设计与建造充分展现了连接节点的标准化、房屋单元的预制化和施工的装配化特点。(2)轻型木结构是用规格材、木基结构板或石膏板制作的木构架墙体、楼板和屋盖系统构成的单层或多层建筑结构。近10多年在我国各地都有一些应用,目前主要建造方式停留于对规格材和板材等的现场下料、拼接、安装;装配化程度高一些的能在工厂预制墙板和楼屋盖,现场安装;少数小型木屋的装配化程度较高,可全屋预制,到现场与基础连接、接通水电后即可投入使用。但国外轻型木结构装配化技术已很成熟,大量可做到全屋或分段工厂预制、现场拼装。图1是瑞典的一栋四层轻型木结构住宅生产建设过程。其装配化程度很高。该住宅在工厂预制好木结构单元,再运输到现场与基础连接和分段间拼装、拼缝密闭[1]。该技术的关键要求在于:①工厂与用户事先充分沟通,也就是工厂标准化与用户定制化的平衡;②预制化木结构体单元的产品已包括水电设施及内装,需精心设计;③木结构体单元现[]。轻型木结构的预制化木结构单元建筑技术,使现场组装时间成为整个项目建设过程(用户与供应商协商、房屋设计、构造设计、产品生产和现场组装)中耗用时间最短的一段[1],它极大地减少了现场施工的工作量,具有极高的装配化程度。上下组合的木混合结构体系指由纯木结构与其他材料的结构采用上下组合方式建造构成的混合结构体系。目前已建成的上下组合木混合结构建筑几乎底部均采用混凝土结构;近年也有科研机构开展了底部采用钢框架的上下组合的混合木建筑的研究[13]。以下以最早建成的位于伦敦的Stadthaus14Stadthaus的拼装示意15CLT剪力墙用角钢连接件与CLT楼板连16加拿大18层木-混凝土混合建 17胶合木框架-混凝土核心筒混合木结构体18套管插接节点示意 19全预制外墙板挂20连接外墙面板的楼板边缘角钢连接 21钢垫板调节木柱蠕图12为2008年在伦敦建成的“Stadthaus”公寓,其下部一层为混凝土、上部八层为CT木结构,该建筑的楼板、电梯和楼梯井全部由CT制成。相对于上部为木框架、底部为混凝土的混合结构来说,CT木剪力墙的抗侧刚度更接近于混凝土。在水平地震作用或风荷载作用下各楼层的内力分布更均匀,结构侧向以弯曲变形为主。“Stadthaus”的装配化体现在:①合理的施工过程。施工时先安装位于平面中部的电梯和楼梯井,因其可为结构提供较大的水平抗侧刚度;随后安装四周的CT剪力墙;施工过程中的结构如图13所示。由于CT单元都已工厂预制好,并开设好门窗洞口,现场只需吊装到位后拼装(图14),所以施工时仅需四名木工便能实现三天一层的进度[14]。②全面的监测管理。施工过程中对构件尺寸、安装精度进行全程跟踪监测,适当的施

工误差以确保构件的顺利装配。③标准化的连接。CT板墙板间均采用标准化钢连接件连接(图15),CT墙板与混凝土结构通过预埋在混凝土中的锚栓、标准化的钢连接件连接,CT板间的竖向拼缝均采用钉连接[15]材横纹受压强度较低,当CT板材位于高应力区时,除使用钉连接外,还用螺栓局部加强,并通过设置钢构件来保证结构的抗震性能。由此可见,“Stts”理安排的施工步骤、全面的监测管理以及标准化的连接技术给结构的装配化施工带来极大的便利,整个结构的建造时间仅仅个星期[]。有时木结构也与其他材料的结构如混凝土结构、钢结构在同一楼层内组合,形成混合结构体系。目前已建成的多高层木混合建筑中,有多幢采用木结构与竖向连续的混凝土核心筒混合形成的木混合结构的工程实例,这种结构形式采用混凝土核心筒抵抗水平力,具有很好的抗侧性能。图16为2016年在加拿大英属哥伦比亚大学结构封顶的一幢18层的木-混凝土混合建筑,该建筑体系为胶合木框架-混凝土核心筒混合木结构体系(图17),为当前已建成的最高木结构建筑,总高达到了m。其胶合木结构的装配化体现在:①木柱、木楼板的标准化钢连接件技术(图18)。为了防止在柱子竖向拔力作用下套管脱离,采用钢制销钉沿套管直径横穿入套管插接节点中,由于套管插接节点抗弯性能较弱,胶合木柱均近似于两端铰接柱,混凝土核心筒承受几乎所有的水平荷载,混凝土核心筒和胶合木柱共同承担竖向荷载[17]。②包括窗户在内的全预制外墙板在木楼板外侧的标准化挂置技术(图19)。外墙板均通过设在每层楼板边缘的角钢连接件挂设在楼板外侧(图20)。③采用钢垫板调节木柱蠕变的标准化柱高解决方案(图21)。这个方案可以调节竖向长期荷载下不同材料的徐变差。这些技术的应用充分体现了建筑装配化的特点,使18层、面积逾15000m2的木结构在不到80天的时间内就完成了结构整体及外墙的安装。3、展望大量研究和工程实践都证明了多高层木建筑装配化的可行性和经济性。通过分析全球多个已建成的和正在建造中的多高层木建筑案例,表明了未来多高层木建筑具有向规模更大、高度更高、装配化程度更高的方向发展。工程木技术的不断发展。未来CLT料在木结构建筑中的应用会越来越广泛[18],同时也会研究出更多性能更优越的新型工程木材料。对木结构与混凝土结构、钢结构等混合方式的更深入研究。虽然部分多层木建筑为纯木结构体系,但是越来越多的多高层木建筑采用木与其他材料混合的结构体系,近些年也有学者提出并研究了木剪力墙-钢框架的混合结构形式等。更合理、更多样的木混合结构体系一定会促进多高层木建筑的发展以及装配化技术的提高。随着《多高层木结构建筑技术标准GB/T51226《装配式木结构建筑技术规范GB/T51233制程度会进一步提高,深层次的装配化需要从方案到施工的总体统筹规划,使多高层木结构向更高效、节能的方向发展C何敏娟,FrankLAM,何敏娟,FrankLAM,杨军,张盛东.木结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.CornwallW.Talltimber.[J].Science,2016,LessingJ.Industrialisedhouse-building—conceptandprocesses[D].Sweden:LundsUniversitet,LessingJ.,StehnL.,EkholmA.Industrialisedhouse-building—developmentandconceptualorientationofthefield[J].ConstructionInnovation,2015,HkM.Timbervolumeelementprefabrication:productionandmarketaspects[D].Sweden:Luleçuniversityoftechnology,2005.JohnssonH.,MeilingJ.H.Defectsinoffsiteconstruction:timbermoduleprefabrication[J].ConstructionManagement&Economics,2009,HuL.,PirvuC.,RamziR.Testingatwoodinnovationanddesigncentre[R].BritishColumbia,Canada:TheCanadianWoodCouncil,2015:7-20.HooperE.Masstimberconstruction,woodinnovationanddesigncentre[J].Architect,2015.

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0、引言贵州黔东南侗寨民居多处在群山之中,独特的地形地貌和自然环境使侗族人民建造出了属于自己民族特有的建筑类型—干阑式民居,是中国传统建筑的一个重要组成部分,是承载和体现中华民族传统文明的重要载体。但是在调查过程中发现,当地村落的建筑布局和房屋存在很多的安全隐患。因此,为保护我国典型的传统民居和村民的财产安全,开展传统民居安全性调查,并给出相应对策具有重要意义。1、调研工作内容自2014年6

进行了3次的调研工作,走访了从江县和黎平县的18个村寨,了解侗寨传统木结构民居的建筑结构特点、现状和存在的主要问题,并综合考虑交通条件,农房现状,是否典型等因素决定将详细调研对象定位于从江县高增乡岜扒村。调查对象主要包括已有民居、在建房屋及安全示范工程农居,共计调查民居335户,调查建筑总面积为3178.01m2。调查时先听取关于村民对民居的基本情况介绍,然后通过逐户实地查看、现场仪器检测及访谈填写自制的传统村落农房现状调查表等方式,从房址的场地条件、地基处理、建筑结构类型、建设年代、建筑材料、施工方式、抗震构造措施、防火措施及建房面积等方面展开调查,以评估每栋房屋的安全性能。2、当地侗寨与传统民居贵州黔东南侗寨多处在群山之中,侗族村落依据当地特有的地形地貌,遵循因地制宜的布局原则和“天人合一”的自然观,依山傍水而建,与所处地形地貌、山水等自然环境和谐统一[]~[]每个寨内都有侗族村寨的标志性建筑—鼓楼,鼓楼是侗族村寨最显著的标志,是侗族文化体系的代表和文明的象征,它是寨内的公共活动空间,集休息娱乐、集众议事、击鼓报信、迎宾送客、踩堂祭祖等功能于一体。1岜扒村全貌

鼓楼形似一棵巨大的杉树,一般高达十多米,有几层到数十层不等,楼心宽阔平整,中间用石条砌有大火塘,四周有木栏杆,设有长条木凳,供歇息使用。楼的尖顶处,筑有宝葫芦或千年鹤,象征寨子吉祥平安。侗族村落一般以鼓楼为中心向四周发展延伸,辐射构成蜘蛛网状格局(图1)。侗族的传统建筑种类繁多,造型美观、结构巧妙、风格独特,古朴典雅的重檐吊脚干栏、寨门、风雨桥、鼓楼、戏台等,是侗族传统建筑的典型代表,它们构成[]。黔东南地区气候温和、湿润,适宜林木生长,侗族先人就地取材,以杉木为建筑材料,采用传统的穿斗式木结构体系,的工程师俗称掌墨师根据经验主持建设,即独具民族特色的“干阑式民居”,它是一种结合当地山多岭陡、潮湿多雨的生态特点而建造的一种传统民居,具有通风、防潮、防盗、防兽等优点。传统的侗寨干阑式木结构民居属于传统的穿斗式结构体系民居的一种,建筑层数一般为2~3层,以梁柱为主要受力体系,将穿枋把柱子串联起来,形成一榀房架,檩条直接搁置在柱头上,在沿檩条方向,再用斗枋把柱子串联起来,屋架上置椽皮后再覆盖杉树皮以木棒绑扎,这种做法现在已不多见,现在的做法多为冷摊式瓦屋面,即将瓦直接摊挂于椽子上,围护结构采用木板横向或竖向铺设。用木梢固定榫卯相连的节点处,每根柱上嵌着的檩条使房屋网状结构非常牢固,荷载通过梁传给柱,再由柱传给基础,基础多为柱脚石基础(如图、)。

3、岜扒村木结构民居调研情况通过从江县高增乡岜扒村的335户民居调查结果分析,目前侗寨民居形式主要有为传统的干阑式木结构民居和砖木结构,这两种建筑形式的结构形式都相同,都是以传统的木构架形式承重,区别仅在于围护墙体材料的不同。现存的传统干阑式木结构民居(如图4)多建于20世纪70、80年代,以木构架承重,围护墙为横向或竖向排列的木板,村内屋顶原是采取覆盖杉树皮的方法,屋面采用冷摊式瓦屋面,多为小青瓦,部分房屋是建造时就为瓦屋面,也有是后期修葺改造的。其实在原始的侗寨干阑式民居中,屋面是以杉树皮为材料建造的(如图5),这类房屋多属于危房改造项目,且门窗开洞比较小,目前只供少数经济条件较差的村民居住或作为储物的仓库等。4砖木结构房屋(图6)基本建于20世纪90年代以后,是现在侗寨最常见也是最主要的建筑形式,结构形式同传统木结构民居一样,木构架承重,屋架也是木屋架承重,只是把一层木板围护墙改为砖墙,砖一般采用普通烧结粘土砖,厚度多为240mm。承重木柱与墙体的布置形式有两种:一种是木柱在墙体内部,墙体与柱子的间隔为300~500mm;一种是柱子镶嵌在墙体内部,如图()、()。 4、当地木结构民居存在的主要问题调查结果显示,受经济、交通、教育等条件的制约,该地区一些房屋存在较多的安全隐患,村民抗震意识淡薄,作者结合调研结果,对侗寨传统木结构民居所存在的主要安全性问题做了如下总结和分析:部分房屋年久失修,木构件破损及腐蚀情况严重,耐久性差。主要表现在:木构件尤其是柱脚处潮湿腐蚀严重,见图7(a);节点处榫卯松动,导致房屋整体倾斜严重,见图7(b) 7

调查发现该地区部分房屋的基础做法存在严重的安全隐患,一些房屋地基容易松动,部分房屋直接把木柱放在石头基础上(见图8),房屋上部结构与基础没有任何拉结,在地震中,通过柱脚端面的摩擦和柱脚榫的抗剪来实现房屋水平地震作用的传递,但是这样极易引起柱脚的滑动,甚至导致柱脚从柱础石上滑落。(3)2014年1月25日23火灾,烧毁农房1000余间。相隔不到6小时内,从江县岑杠村发生寨火,烧毁房屋21栋26户,5名村民遇难,损失惨重。同年7月7日黎平县宰坑发生重大火灾,28栋房屋被烧毁,157人受灾[5],见图。火灾一直是困扰贵州省黔东南侗族村寨的梦魇。为有效改善这种现状,提高侗寨房屋防火能力我们首先要弄明白起火原因,总结有以下几点:②建筑过于密集,防火间距严重不够,消防安全通道不通畅,消防设施缺乏;③用火方式有问题,侗族人民在堂屋中修建火塘,取暖、照明等,采用老虎灶、烧吊锅做饭;④生产生活用电不够规范,加之许多农户家里电线年久老化,电线绝缘破损严重,引发火灾;(下转26页 摘 随着国家对节能减排、绿色发展的重视,木结构建筑受到越来越多的关注。木结构建筑不仅能充分体现生态关键词 木结构建筑;产业发展;思考;展一、引言(国办发〔2016〕71号)提出“在具备条件的地方倡导发展现代木结构建筑,不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例”。木结构建筑体系作为我国古代主要的建筑体系,其技术的精美与技艺的高超在世界享有盛誉,伴随着中华文明的孕育与发展,为人们提供了舒适的居住空间和独特的人文情怀。但过去几十年,由于我国林业资源的匮乏和木材的短缺,传统木结构建筑在城市化高速发展的进程中已被大量钢筋水泥所替代,木结构建筑被排除在主流建筑之外。近几年,由于经济的发展和生活水平的提高,人们更加注重居住舒适度、人文情怀与现代品质相结合的建筑形态,而且木结构建筑在保温、节能、环保、舒适、可持续、结构灵活性等方面正好满足人们日益追求的与环境相和谐的愿望,所

内蒙古具有得天独厚的林业资源优势和大力发展装配式现代木结构建筑的愿景,本文通过分析内蒙古木结构建筑产业的发展现状与优势,对加快推进内蒙古装配式现代木结构建筑发展进行思考与展望。二、内蒙古木结构建筑产业的发展现状与优势内蒙古林业资源丰富,区内大兴安岭林区地跨呼伦贝尔市、兴安盟中的9个旗市,是我国最大的集中连片的国有林区,特别是满洲里口岸作为全国最大的陆路口岸,2010年以来,年进口俄罗斯优质木材量均在1000万立方米以上,为我国最大的木材过货口岸。同时,内蒙古呼伦贝尔市拥有数量众多的木材生产加工企业,产业基础扎实,对木结构建筑、贮木工程的设计建设具有丰富的经验和技术积累。仅满洲里市就有近50户规模企业围绕木结构建筑产业开展防腐碳化木、实木门窗、板材、集成木屋等相关产品生产、经营和销售,已形成木结构建筑加工产业集群。在此基础上,2016年12月内蒙古自治区住房和城乡建设厅将呼伦贝尔市列为内蒙古自治区装配式现代木结构建筑产业化示范市。为此,呼伦贝尔市用世界的眼光和超前的意识高标准推进装配式木结构建筑各项工作,以打造全国最大的木结构建筑制造基地为目标,以建立木结构建筑产业化资源链、产业链、技术链为核心,大力放宽政策要求,制定最优扶持、鼓励和奖励政策,大力推动装配式现代木结构建筑示范项目建设,为做大做强装配式现代木结构建筑产业提供政策支持。在最近召开的内蒙古旅游发展大会上,明确提出把旅游业打造成为战略性支柱产业,未来一段时间,内蒙古将大力开发旅游景区建设,而木结构建筑将为旅游景区建设提供节能、绿色、环保和独具文化内涵的建筑形态,尤其是具有浓郁的民族风情和地域特点的木结构蒙元文化建筑广受市场青睐,这将给装配式现代木结构建筑产业与旅游业融合发展提供良好的发展机遇,无疑内蒙古木结构建筑市场内生发展潜力巨大;同时,内蒙古相对便利的运输条件成为与国内地区进行木结构建筑相关产品贸易的优势,市场辐射范围已包括华北、东北、华东、西南等地区;内蒙古依托丝绸之路经济带、国家向北开放桥头堡和沿边经济带区位优势,通过满洲里口岸从俄罗斯进口优质木材后深加工,市场可覆盖亚欧大陆各国。三、对内蒙古装配式现代木结构建筑产业化发展的思考木结构建筑重新作为一种新的建筑形态,其明显的性能优

势,符合现代建筑业市场转型发展需要,吻合人们对居住舒适度、现代品质和别样人文情怀的追求。结合内蒙古实际情况,对装配式现代木结构建筑在内蒙古产业化发展进行了以下几方面地思考:1历史经验告诉我们,新的建筑形态的推动和发展需要充分地政策支持和鼓励。在内蒙古,应坚持“政府引领、企业推进、市场运作、社会参与”的总体思路,从引导政策、工作机制等方面着手,在规划审批、土地保障、科技创新、财政支持、税费优惠、金融服务、行业扶持等方面提出激励措施,引导推动装配式现代木结构建筑的发展。同时加大招商引资力度,借助政策优势引入区外发达地区拟上市的优秀木结构企业落地内蒙古,政府出面为区内外木结构企业搭建沟通、交流、合作平台,从而引导本土企业完善现代企业制度、提高管理水平、降低管理成本、加大技术研发力度、拓宽销售网络,形成企业间良性竞争态势,提高木结构建筑产业化科技创新、市场化运作和可持续发展能力。2纵观各个不同产业的发展历史和现状,我们不难看出,一个产业要健康长久的发展,离不开科学的产业发展规划。结合内蒙古木结构产业发展现状,要在充分调查研究的基础上,科学确定产业发展规划,避免在产业发展初期就埋下还未进入正常发展轨道就已出现产能过剩等无序发展的陷阱;要明确产业发展方向,将原有粗放型加工转化为精细化制造,提高木结构产业附加值,尤其要借助满洲里市作为全国最大的木材过货口岸的优势,就地打造木结构龙头企业,通过发挥龙头企业示范和引领作用,保证木结构市场科学健康发展,在自治区装配式现代木结构建筑产业化示范市和装配式现代木结构建筑产业化示范基地的基础上建设成国家装配式现代木结构建筑产业化示范市和装配式现代木结构建筑产业化示范基地。3在坚持绿色发展理念的基本原则下,要通过市场化运行机制,开展木结构建筑科研实验、检验检测、产品认证、绿色建材评价,建立木结构产品市场准入制度。依据现有国家标准对木材性能、胶结材料性能、连接件、木结构建筑部品构件、木结构建筑工程进行检验检测。对还没有国家标准的新型木材产品进行评估检测,促进木结构新技术、新材料、新工艺的推广和应用。同时,要建立适合现代木结构建筑产业化发展各环节的管理制度,加强市场监管,规范市场各方主体行为;建立木结构建筑生产建造、维保等全过程的质量监控体系,保证性能和品质,建立健康有序的市场发展秩序。4装配式现代木结构建筑要秉承百年建筑和全寿命周期的建筑理念,以技术引领发展,全面提升木结构建筑综合质量和品质,为木结构产业长期发展赢得口碑。以建设满洲里木结构建筑产业化技术研发中心为契机,汇集国内木结构知名专家,组建专家技术团队和工作室,提高木结构建筑结构体系、维护体系、关键技术、生产工艺、相关机械、装备、节能材料、防火抗震技术研发集成能力,为产业发展过程中遇到的各种困难和问题提供技术支持和帮助,为政府、相关主管部门及其他市场主体出谋划策,提高产业发展水平。发挥现有技术优势,开展装配式现代木结构建筑新体系、新技术、新材料、新工艺的研发、应用和转化,特别是加强现代木结构建筑配套技术、配套材料、新型木结构集成房屋、被动式现代木结构集成房屋等方面的研发、应用和转化,形成能够支撑现代木结构建筑发展的技术体系和部品部件供应体系,在满洲里木结构房屋博览园的基础上再建成一批技术先进、质量优良、设计风格突出、经济适用、百姓满意的装配式现代木结构建筑示范项目,形成示范效应,为进一步拓宽销售市场打好基础。

秉承绿色生态环保理念,加强关键技术的创新研发,尤其是结合木结构建筑保温节能的性能优势研发严寒和寒冷地区装配式木结构被动房屋技术体系,通过高效节能保温材料和木构件复合新型节能墙体(屋面)、低能耗门窗、新风热回收系统和模块化污水垃圾无害化处理系统等技术集成,在严寒和寒冷地区发展低能耗或近零能耗无排放的现代木结构装配式建筑,创新绿色建筑发展技术路线。四、对内蒙古装配式现代木结构建筑产业化发展的展望内蒙古具有发展木结构建筑的资源优势、技术和产业基础及交通优势,在旅游开发和特色小镇建设中也具有很好的应用平台。将装配式现代木结构建筑产业发展与信息技术深度融合、与绿色建筑、绿色建材、百年建筑联动发展,并坚持标准化设计、工厂化生产、装配化建造、一体化装修、信息化管理、智能化应用,依托技术创新和建设管理模式创新,在内蒙古尤其是呼伦贝尔市一定会把装配式现代木结构建筑产业做大做强C(上接23页消防车停靠困难;二是随着空心村现象越来越严重,一旦发生火灾,村内可以救灾的年壮劳动力严重匮乏。李晓丹、兰婷、杨灏.黔东南传统村落保护和发展研究——以侗寨为例李晓丹、兰婷、杨灏.黔东南传统村落保护和发展研究——以侗寨为例[J].中国名城,2013年第7期.[D].李志英.黔东南南侗地区侗族村寨聚落形态研究[D].邓玲玲.侗族村寨传统建筑风格的传承与保护[J].贵州民族研究,2008年第5期.郭婧、吴大华.伦侗族村寨防火体系之脆弱性——以贵州省黔东南侗族村寨为例[J].广西民族研究,20155期.段志标.少数民族地区农村消防工作构想[J].大家,为改善黔东南地区侗寨传统木结构民居的安全性能,保障人民群众的生命财产安全,建议从以下几个方面着手:对于木排架与横梁之间的榫卯松动导致的房屋倾斜问题,考虑到经济水平所限,建议住户采用拉结钯钉、角钢三角件等小型金属件,对木排架横向连接榫卯部位进行节点加固纠偏,延长其使用寿命;另一种做法是,对木构架整体稳定加固,一般采取在木构架间设置斜撑的做法。(2)调研发现该地区民居多采用杉木,柱脚很少有虫蛀现象,基本为防潮腐蚀,且该地房屋木柱直接位于柱础石上,无任何防潮措施,改善措施主要有两种:一是在木柱下设置柱墩;而是对木柱材料做防潮处理,在木材表面覆盖一层防潮层,如刷油漆。(3)防火措施:①对于分布密集,选址在半山腰水源短缺且交通不便、消防基础设施差的村寨开辟防火线,科学划分防火区域[6],民居建筑要有防火间距,规划消防安全通道;②对火源、电源的安全使用和有效控制,对老旧线路改造,引导村民充分利用富余空间,将涉火功能移至地

面层,利用砌体或其他耐火级别较高的材料,围护设置独立的厨房,使涉火空间与其他空间隔离;③按标准设置、配备消防器材设施,并实施切合实际的消防安全管理,定期开展防火安全检查、宣传教育和灭火逃生演练C研究篇研究篇注注□哈尔滨工业大学建筑学院刘丽萍吴健梅李静□哈尔滨理工大学 摘

从建筑全生命周期来考虑建筑设计问题是绿色建筑和循环经济背景下的必然要求,为拆解而设计的理念拓展了建筑设计的思路。装配化木构建筑具有典型的可拆解特征,在设计阶段便引入拆解理念,旨在有效提高木材再利用率以获得更大的综合效益,针对我国木材资源匮乏的状况更是具有重要意义。本文在国内外建筑拆解研究的基础上,从构件标准化设计、结构体系选择、连接节点设计三个关键环节探讨拆解理念下装配化木构建筑设计的基本原则和技术要点,通过比较分析的研究方法提出拆解设计的相关建议。研究结果将为木材循环利用和装配化木构建筑产业化发展奠定研究基础,最终实现建筑可持续发展的目标。“十二五”期间我国城镇化建设将达到50%以上,我国建筑的生产速度越来越快,建筑材料使用量急剧增加,而目前我国建筑工业化、装配化程度普遍较低,且消耗大量资源。现有的拆除方式,产生了大量等待填埋的建筑垃圾,严重污染环境,加快绿色可持续发展进程是我国重要发展策略。如今我国木材资源紧张,木构建筑的生产过程装配化以及拆解后的木材再利用,是实现节材节能的有效途径。拆解理念下的装配化木构建筑设计将有利于建筑生命周期末端拆解的顺利展开,促进旧材料与木构件的再利用,节能减排,延长木材资源使用寿命。在建筑拆解设计领域,加拿大、德国、以色列、日本、挪威、新加坡、荷兰、土耳其、英国以及美国的学者和职业实践者都进行了一定的规划和探索,CIB、SEDA等组织对建筑拆解设计的相关原则和一些国家关于建筑拆解的实际案例等进行了相关研究。我国对建筑拆解方面的研究相对较少,仅集中在学术界,缺乏机构层面和国家层面上对于建筑拆解设计的更多关注。拆解设计的研究领域涉及较广,国内外在木结构建筑拆解方面虽然已有一些实践研究,但针对装配化木构建筑拆解设计的研究仍相对欠缺。1、装配化木构建筑的拆解设计建筑拆解的概念在1996年加拿大召开的第一届旧建筑材料协会(UBMA)会议上首次提出。建筑拆解是以回收建筑材料为目的,将建筑中不同类型的构件逐一拆除,使之分离的过程。“拆解”强调的是建筑物的选择性拆除和旧材料的回收再利用。而木构建筑拆解的目标是保护木材、门窗和获得更多完整的木构件,这样更利于在建筑中再次使用。在建筑物拆除后,不同的材料的回收再利用价值不同。例

如,金属非常适合回收,钢可以被弯曲、撕裂或更粗暴处理,但仍然具有比较高的价值。即使与其他材料混合,它也可以被分离以回收利用。而对于木构建筑,木与木、或与其它材料分离过程中,如果木材或木构件破损,材料价值会大大降低。即使被分离了,可能拆除后木材的用途就是做燃料,或可能做刨花板或纤维板用于装修,但这些是相对于拆除之前价值大大降低。因此,为了最大限度地提高木材和木构件的再利用价值,在木构建筑设计阶段便考虑拆解问题是理性的选择。为拆解而设计(DFD)是为回收利用旧建筑中的局部体系、构件和材料而提供便利的建筑设计理念。其总体目标是在最终拆除建筑物过程中尽可能减少污染,高效获得构件和材料以回收再利用,提高资源、能源和经济的综合效益。拆解设计理念不仅仅适用于建筑的设计、建设和运营阶段,还贯穿整个建筑的维护和拆解阶段。如今建筑工业化的发展,主要关注点更多的在建筑的建造阶段,很少涉及建筑的拆解领域。越来越多的木构建筑在建造阶段开始强调发展预制和装配技术,拆解理念的介入恰好弥补了木构建筑装配化研究的不足。而装配化木构建筑的后期拆解具有很大优势,我们对拆解过程与装配化建造过程比较分析得出(表)。表1木构建筑的装配化与拆解是相辅相成的。首先,木构建筑注注研究篇研究篇拆解设计能够利用建筑装配化的相关管理及规范,还有工厂预制化、构件的标准化设计等优势,促进拆解设计的进程;另外,木构建筑装配化因为拆解设计的提出,使装配化设计流程更加完备,在建筑行业有更大发展空间。拆解设计是绿色设计的重要内容,它将建筑设计延伸至建筑全生命周期,提出优化的设计策略及方法,使建筑的装配化程度更高,促进拆解后期木材及木构件乃至于整个建筑本身进入到下一周期的“循环”之中(图1),同时加快装配化木构建筑的绿色工业化发展。1装配化木构建筑的拆解设计的总体要求是从全生命周期角度来考虑木构建筑设计,使建筑后期拆解能够顺利进行,减少建筑垃圾的产生,有效利用资源,降低环境污染。因此,我们要在装配式木构建筑设计流程中加入拆解设计(如图2),从木构件标准化设计、结构体系选择、节点构造优化这三个关键环节入手,综合选取适宜的易于拆解的相关设计策略。2、构件标准化设计环节木构建筑拆解是建筑建造的逆过程,但拆解比建造需要考虑的问题更多,理论上拆下来的每一部分都应是可再次使用的。构件是组成建筑的原始单元,也是装配和拆解的基本单位。根据建筑施工的顺序,拆解过程与之相反,最先拆解后安装的部分。建筑拆解中重要的是尽量减少拆解过程中对材料及构件的破坏。所以要设计过程中需使木构件易于拆解。装配化木构建筑的重点是工厂预制化生产,将构件、模块化的单元体在工厂进行标准化生产,然后被运往场地进行快速组

装和建造。在装配化设计阶段已经对构件的标准化有了很高的要求,而在拆解设计中,则强调尽量减少构件的尺寸类型,使构件最大限度的通用互换。这不仅为了装配化建造过程中便于安装,而且拆解后回收再利用也方便构件的编号分类、数量统计。另外,数量较多的同种类型的木构件可再利用的空间更大。比如,轻型框架所有的承重龙骨柱的尺寸都相同,当其被拆解后回收时,废旧构件可以整体利用到新建筑的同一部分,如椽子等。因此,我们应采用系列化、模块化的木构建筑设计,尽可能的采用相同的构件和标准件。尽量不要设计需要特别定制的个性化构件,因其拆解后再利用的选择范围较小。构件尺寸决定建筑的施工及拆解过程的难易程度,是木构件回收再利用受限的重要原因。木构件的二次加工一般需要切削、打磨、干燥等过程,最终得到的木构件尺寸会在切削打磨后相应变小。如果回收的木构件尺寸较大,则有利于构件的后期加工与高价值再利用。而小尺寸木构件只能通过二次拼接等手段才能得到适宜新建筑的尺寸。如果构件截面尺寸较小,又采用了钉子这种较难拆解的连接方式,拆解后对构件的损害极大。从拆解方法上来说,小型琐碎的木构件,只能选择人工精细拆解的方法,所需成本高,消耗时间长,而大尺寸的木构件就可实现机械辅助拆除、成块拆除。所以,我们在装配化木构建筑设计过程中,尽量设计形体简单、截面尺寸较大的木构件。3、结构体系选择环节建筑的结构系统占超过50%的建筑重量,而且具有最高的再利用潜力。因此为了最大程度的拆解后再利用,在木构建筑结构设计中应遵循以下的原则:(1)尽可能的增大结构间距,最大限度地发挥非结构墙的作用;(2)结构体系中不同类型构件的数量最小化,简化构件的分类;(3)尽量采用可互换部件的开放建筑系统;(4)结构简洁,可达性较好。在建筑设计阶段,一般选取简单木结构,其建造过程比较简便清晰,也能有利于拆解过程的顺利进行。下面我们对一般木构建筑类型拆解特性进行分析:(1)现代梁柱木结构(图3)是通过跨距比较大的梁、柱结构的形式作为主要的传力体系,全部荷载都是由梁柱结构承受,然后传递到基础上。梁柱木结构的拆解特性分析:第一、梁柱木结构的节点连接一般采用重型紧固件连接,例如钢板、螺栓、胶合木铆钉等。拆解时需谨慎处理,减小破损程度;第二、梁柱木结构所承受的荷载集中、构件数量较少,减少了拆解工作量;第三、构件尺寸一般较大,拆解时无法完全手工拆解,可用机械辅助,促进拆解工作进展。第四、梁柱木结构属于重木结构,柱距随着面宽变化而变化,梁、柱的截面尺寸也会相应变化,不同的梁柱的截面尺寸很难统一,不利于规模化预制构件生产。现代梁柱木结 4轻型木框架结轻型木框架结构(图4)是由构件断面较小的规格材、均匀密布连接组成的一种结构形式,它由主要结构构件(结构骨架)次要结构构件(墙面板、楼面板和屋面板)共同作用、承受各种荷载,最后将荷载传递到基础上。轻型木框架结构的拆解特性分析:第一、构件截面尺寸小,可以选取一些直径较小的木材,有利于选材范围的扩大,能够保护木材资源。但是,从拆解的角度,构件截面尺寸小不利于建筑后期的拆解,节点拆解时构件端部很容易破损。另外,小型构件后期回收再利用的可选范围较小。第二、轻型木框架构件较轻,有利于后期的手工拆解。但这种结构体系的连接节点较多,多采用钉连接,这为后其拆解增加了难度,而且拆解后的构件受损严重,再利用价值较低。第三、轻型木结构适合设计统一的尺寸标准。密柱的形式使建筑面宽变化时梁柱的截面尺寸可以保持不变,只需相应的增、减几品框架,这样构件可以在工厂规模化预制生产。55(图5)。木材的承载能力大,几厘米厚的木板便可承受住整座房子的重量,壁板只要达到抗弯要求即可。整体板式木结构房屋多采用复合木结构板。复合木结构板包括各种新型胶合板、硬纸板和碎料板,能解决天然木材自身特性所存在的诸如膨胀、收缩和结构不统一等问题,更适合作为标准的建筑材料[]。整体板式木结构的拆解特性分析:第一、复合木结构板可取材于废旧木材或非结构用材的木料,有效利用资源,降低成本。但对于拆解后得到的板材,再利用的选择受限,比如室内装修用材。第二、壁板一般可以工厂预制化定型,便于拆解,但如果连接处设计不当,拆解后受损严重。

木结构的可拆解性是由多方面因素决定的,目前我们仅对梁柱木结构、轻型木框架结构、整体板式木结构拆解方面的优缺点进行分析,对可拆解性做定性的比较(表):表2现代梁柱轻型木框b可以工厂化大规模生a除非框架细部设计恰整体板式每种木结构的拆解优势各不相同,同时也都具有一些劣势,我们在进行拆解设计时应该在结构选择的基础上进行优化,使其可拆解性更加优良。4、节点构造优化环节构件连接设计应该易于拆解,构件之间应保持相互间的独立。建筑连接应保证其易于更换及检修,能经受反复的组装和拆卸。节点连接的设计对装配化木构建筑的拆解尤为重要,难以拆解的连接节点,会对拆解后的构件造成很大损害。可拆解节点通常指几何结构具有咬合性能,紧固件具有可拆卸性,在不破坏其主要构件的情况下(减少挖槽或刻洞),节点及其紧固件可以随时拆卸重组。下面对木构建筑的不同节点类型的拆解破坏形式和对构件的损害程度进行分析:榫卯连接(图6)是通过制造卯和隼,使几个木构件相互咬合作用,在木结构中决定着整体的强度、刚度及稳定性,某一处节点发生变化就会危及整个结构。卯榫节点的拆解破坏形式:折榫、拔榫和卯口破坏。在对卯榫节点进行拆解时会影响结构整体稳定性。但如选择合理的拆解次序、拆解方法,对材料及构件的伤害较小。6某住宅梁的卯榫构 7齿板连接木桁钉、螺栓连接紧密性好,制作简单,安全可靠、建造速度快,多用于木结构的梁柱、墙骨、搁栅等构件的连接。螺栓的连接拆解破坏主要形式:木材剪切破坏、木材撕裂破坏。相对于钉子来说,螺栓拆解后对木材的损害较小。齿板连接(图7)是经表面处理的钢板冲压成带状板,这种连接方式常用于木桁架中。齿板制作简单快捷、稳定性好。齿板结合节点的拆解破坏形式:齿拔出破坏、齿板断裂破坏和木材撕裂破坏。拆解时对齿板和木材均有很大程度的损害。绑扎连接在现代木构建筑的连接方式中会有其他材料取代竹草做的绳子,例如铁丝、钢索等。这种连接方式拆解容易,对构件损害小,但不适合大型木构建筑。嵌套连接采用转换件连接,将金属构件设计尺寸适合木构件端部,具有较好的可塑性,木构件可在空间不同方向插入,但这就要求我们要注重连接件的设计。胶粘剂的连接方式不适合木构建筑后期的拆解,会对材料及木构件造成很大程度的损害。在拆解时,可以不破坏连接处,对构件整体再利用。装配化木构建筑的节点设计需要考虑多方面原因,我们仅从拆解的难易程度方面进行不同节点类型的比较分析(表)。表3部件直接咬合,拆紧密型好,制作简牢固,对木材的损坏较小,可以重复稳定,可用于结构拆卸会很大程度损坏构易于手工拆解,对木材的损坏较小,对木材的损坏较便捷牢固,节省时

通过分析可以看出,机械紧固件优于胶粘连接,螺栓优于钉子。嵌套连接和螺栓连接较容易拆解。可拆解的连接节点是紧固件在拆解后能够保持完整,并且对木材及木构件损害较小。对于装配化木构建筑的节点设计,要设计适合建筑结构及构件的节点,使其装配化程度更高,提高后期拆解效率。五、结语DianaKleinandMichelLabrie,DesignforDeconstructionandZeroDianaKleinandMichelLabrie,DesignforDeconstructionandZeroWaste[J].08LivingFuture,PhilipCrowther.DesignforBuildabilityandtheDeconstructionConsequences[C].CIBPublication272,2002.04.09.VasilDiyamandoglu,LorenaM.Fortuna,Deconstructionofwood-framedhouses:Materialrecoveryandenvironmentalimpact[J].Resources,ConservationandRecycling100(2015)21-30.邢大鹏,陈霞.走出中国现代木建筑的禁区[J].新徐洪澎,康健,吴健梅.“3R”作的实证方案分析[J].建筑学报,2015,12:082-088.王丽,王滋,周贤武,向琴,赵荣军.木结构节点的连接方式与性能[J].林产业,2015.12.熊俊,石永久,王元清,陈宏.轻型木结构住宅节点构造研究[J].工业建筑2006增刊.徐洪澎,康健,张纹韶,山泉.英国AA建筑学院在胡克公园的教学性木建造实践解读[J].世界建筑,2015:103-108.徐洪澎,康健,山泉李孟璇.米兰世博会建筑木(竹)材的应用解读[J].新建筑,2016:093-099.联安国际建筑设计有限公司美国P+R建筑师事务所 摘 本文结合中国木结构建筑传统的渊源,以及当下木结构建筑在中国发展的现状,介绍了一些国际上木构建筑关键词 木构;建筑;设“上古之世,人民少而禽兽众,人民不胜禽兽虫蛇。有圣人作,构木为巢以避群害,而民悦之,使王天下,号之曰有巢氏。”韩非子《五蠹》中所提巢居,即原始人为躲避猛兽蛇虫而发明的“构木为巢”的建筑模式。木构建筑,自古以来在我国长久发展,但随着西方建造技术的影响,以及社会发展水平提升,人们对环保安全意识的逐渐崛起,加上绿色建筑发展的兴起,木构建筑逐渐进入人们的视野,越来越多地受到社会关注,国际上不乏一些木构建筑的实践,对木构建筑的发展起到了积极的促进作用。一、我国木构建筑之传统浙江余姚河姆渡村发现的干阑木构建筑遗址距今约六、七千年,这是我国已知的最早采用榫卯技术构筑木结构房屋的一个实例,是中国建筑文化之源。木构建筑是中国古代建筑的主流,从南到北形成不同特色的建筑形式:南方的干阑式建筑、北方游牧民族的轻木骨架毡包式居室、东北及西南的“井干式”建筑等。中国传统木构建筑的最大特点就是建筑采用木结构体系,是由柱、梁、檩、枋等构件形成框架来承受屋面、楼面荷载以及风力、地震力的,墙不承重只起到围护、分隔和稳定的作用,民间有“房倒屋不塌”之说,可见木构建筑在结构抗震方面的性能。各个构件之间的结点以榫卯相吻合,构成富有弹性的框架。中国古代木构架结构体系有抬梁、穿斗、井干三种不同的方式。木构建筑极易遭受火灾,木材的寿命及砖石久远,因故历史上绝大多数经典建筑无法流传下来。中国的木构建筑体系,历经无数匠人的创造发挥,为我们创造出了辉煌的建筑奇迹,也在世界建筑体系中留下浓厚的一笔。二、木构建筑之发展现状随现代建造技术的引进及建构体系的影响,以及钢材、玻璃、水泥、混凝土等人工材料的应用,加上木材资源的匮乏,我

反观欧美及日本等国家,随着生态与人文关怀思想的重视,人们开始选择木材做为低能耗、可再生、易分解的天然建筑材料,开始更多的关注建筑生态和可持续发展。其建筑界在新型技术的支持下,对木构建筑的建造观念进行了全新的演绎,并进行研究的深入,使其应用的范围及表现形式获得了更大的发展。我国作为木构建筑的传统大国,除了目前仿古建筑的盛行之外,缺乏对传统木构技术的研究和发展,在实践中更缺乏新的尝试。如何结合传统木构建造技术及现代设计手段进行更多的实践研究,需要我们当下认真反思。三、木构建筑的当代运用如何使现代建筑摆脱钢筋混凝土盒子的束缚,使建筑反映地方特色,表现地域传统文化,一直是建筑师们探索的方向。现代木构建筑恰恰为我们提供了一个方向,木材所固有的材料特点、建构逻辑以及丰富强烈的表现力都契合创造出新的建构方式。在现代技术下,木材与其他材料相结合亦被广泛应用。国际上涌现出越来越多的应用实例,本文通过以下几个案例的分析,以为木之建构抛砖引玉。1该项目通过桥状结构把被道路分隔的两座公共建筑连接起来。桥状结构不仅充当两座建筑之间的联系通道的功能,还为创造出其他功能使用的空间。在这个项目中,设计团队挑战了小件组合的结构系统,即为中国、日本传统的悬臂结构。此项目同时也是生态可持续设计的典范,在不用大尺度结构材料的情况下,实现大的悬挑。此项目采用本地红衫木,整个结构采用180cm×300cm大小的牛腿堆叠实现,所有结构由底部中心支柱支撑,实现了传统与现代的对话,展现了日本和中国古建精髓,创造出一个全新的表现形式。2日本馆建筑高25m、进深达40m,可为世界上最大的木结构建筑之一。建筑在地面以上有4层,由胶合木梁柱体系支承。在本项目实现过程中,安藤忠雄强调了材料本质的运用,采用无油漆的木构和粉墙,应用现代技术及材料表现日本传统建筑文化。日本馆虽然使用的是现代材料(集成木材),却极大的表现了斗拱之美。除建筑设计本身外,其使用了标准化的材料、进行装配化生产建造,保证了施工周期的要求,满足了世博会短时间建造的要求,同时考虑了临时建筑的可持续性。选择木构,恰恰都满足了这些要求。3、苏黎世Tamediaamedia办公大楼最大的特点为完全以木构体系进行的设计,是技术和生态可持续性的一大创新。坂茂利用东方传统大木作建筑的手法,向西方推介了东方的营造美学。本项目利用现代木材加工技术、进行防火处理、预制工艺及现代施工管理进行整体的组织。采用大型的连锁木结构,未使用胶水及硬质联结,在通透的玻璃幕墙背后给我们呈现出精致的格子构造。这座建筑采用了全木榫铆结构、日本合成技术,利用精湛的木工工艺完成完美细腻的木工艺的艺术精品。该项目是瑞士最大的木材框架结构建筑,其精密的托梁和横梁都使用数控铣削机床完成,大约使用了2000立方米的云杉完成建造。该项目运用木材作为主体结构材料是生态、可持续性上的一大创新。

4整个建筑屋顶形式顺应了波折起伏的山形走势,巧妙地架起了一座木质的屋顶。其支撑屋顶的木质结构,跌宕起伏,与建筑浑然一体。屋顶所有的木料,采用了10cm×10cm的的标准构件,利用小的构件,完成最大超过20米的跨度。与隈研吾的原木桥博物馆有异曲同工之妙,同样即表现了传统文化的延续,又有生态可持续性的考虑。5、终极木屋(FinalWoodenHouse),

此项目创新的利用了多层连锁结构进行了实验性的建造,采用整体块材的形态,通过空间穿插及长度的合理编排进行垒叠,形成一个立体的三维空间,空间与建筑材料融为一体,建筑空间弱化了地面、墙体、屋顶天花甚至家具,建筑材料本身又有了多功能的用途,可为桌椅、可为地面、可为墙体,创造出新型的建筑语汇。仅仅说木构建筑是有木材建造、通过其构造维护出适合人类居住的场所,终极木屋显然已经超越了这种说法,其近乎天成的建构逻辑,营造出了原始居住与现代生活的共同体。因此,终极木屋是木建筑建造前卫的实验,是木构建筑的崭新形式,是创造性的起点,也为当下建筑师提供了新的建构策略。四、木构建筑的当下思考近些年中国建筑行业如火如荼,建筑完工量及开工量稳居世界首位,随着经济文化水平的进一步提升、人们生态环保意识逐渐增强、对传统文化的诉求回归,长期以来建筑业的混凝土结构独霸一方的局面将有望被突破,会逐渐形

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