淺析現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)

淺析現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)提到“木結(jié)構(gòu)建筑”大多數(shù)人會(huì)想到中國(guó)傳統(tǒng)的梁柱式木構(gòu)架建筑，這種建筑結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)被認(rèn)可和廣泛使用。中國(guó)是最早使用木結(jié)構(gòu)建筑的國(guó)家之一，對(duì)傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑有著很多的經(jīng)驗(yàn)，但由于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑存在的防火、防潮、防蟲(chóng)等方面的致命缺陷，使得傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展受到很大限制，已至今日傳統(tǒng)的一些工藝、方法都很少為人所熟悉了。近年來(lái)，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在北美國(guó)家不斷被研究和開(kāi)發(fā)，在抗震、防潮、防火、保溫等方面進(jìn)行了改進(jìn)，提升了木結(jié)構(gòu)建筑的品質(zhì)。木結(jié)構(gòu)建筑更加宜居，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染或少污染，能將碳以木料的形式固化下來(lái)為低碳環(huán)保做出了貢獻(xiàn)。木結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性明顯，今后必會(huì)獲得長(zhǎng)足的發(fā)展。下面我們就談?wù)劕F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)及各方面性能：1.固碳，形成碳匯木材產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能量遠(yuǎn)低于混凝土和鋼材，更重要的是木材產(chǎn)品是唯一可再生的資源。木材的經(jīng)濟(jì)意義對(duì)材業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)采伐后的后續(xù)工作包括次生材開(kāi)發(fā)和新材地的種植均有積極意義。生長(zhǎng)1立方米木材可吸收約1噸二氧化碳，釋放3/4氧氣，二氧化碳以碳的形式儲(chǔ)存在樹(shù)木中生長(zhǎng)活躍的幼木林比成熟林木能吸收更多二氧化碳。2.節(jié)能木材十分輕巧，易于在現(xiàn)場(chǎng)施工，且木材在運(yùn)輸過(guò)程中消耗的能源也較少；現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑可以實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)裝配，這不僅有利于建筑工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)，而且可以減少一部分因現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)的噪音、廢棄、廢水、固體廢棄物等的排放；現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑自重輕，可以減少基礎(chǔ)施工的用材量；另外現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)進(jìn)過(guò)改進(jìn)其優(yōu)異的保溫、隔熱性能使建筑在運(yùn)行過(guò)程中大大降低了能耗。清華大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)共同開(kāi)展了一項(xiàng)研究，對(duì)同一棟建筑分別使用木、鋼材和混凝土在50年使用壽命內(nèi)的生命周期做了比較。該研究著重分析了三種建筑材料的生產(chǎn)階段和建筑物的試用階段整棟建筑采用的能源和材料，以及產(chǎn)生的廢氣、廢水和有害固體廢棄物的排放。研究結(jié)果顯示，木結(jié)構(gòu)建筑在整個(gè)生命周期內(nèi)比鋼或混凝土建筑節(jié)能約4.防火提到木建筑防火，中國(guó)大量傳統(tǒng)木建筑的毀滅和消失，使人們對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑在抵抗防火方面的性能在內(nèi)心產(chǎn)生了陰影。隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在防火方面做了很大改進(jìn)，并且已經(jīng)形成了一套完整的體系。我們先看看木材材料本身的火災(zāi)表現(xiàn)：木材遇火形成炭化層，對(duì)內(nèi)部的木材起到了一定的隔離作用；炭化層推進(jìn)速度緩慢而且穩(wěn)定，速度0.65毫米/分鐘（3.9厘米/小時(shí)）；木結(jié)構(gòu)構(gòu)件雖然是可燃材料，但其耐火極限卻比普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件高很多。大尺寸的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件在耐火方面時(shí)間更長(zhǎng)。再來(lái)看看現(xiàn)代輕木框架的火災(zāi)應(yīng)對(duì)和防范措施：現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在覆面OSB板外面增加雙層防火石膏板，用以阻隔火災(zāi)對(duì)木結(jié)構(gòu)的破壞，實(shí)驗(yàn)表明，增加12-15MM厚的防火石膏板在曝火時(shí)間183min的情況下比相同厚度的普通石膏板耐火表現(xiàn)好很多；采用雙面單層15mm或雙面雙層12mm的防火石膏板，可以到達(dá)1小時(shí)的耐火極限，能滿(mǎn)足我國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑墻體非承重墻、承重墻、外墻的的耐火極限要求；另外現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在防火墻方面采用磚混或鋼混結(jié)構(gòu)的不燃燒體，以使建筑性能能滿(mǎn)足我國(guó)建筑規(guī)范必須使用不然體，3小時(shí)耐火極限的要求；在墻體和樓梯中，樓板、吊頂和屋頂之間分別設(shè)置豎向和水平擋火構(gòu)件，防止火焰和煙氣通過(guò)墻體、樓板和吊頂或屋頂下的密閉空間進(jìn)行傳播；在兩棟建筑之間根據(jù)建筑性質(zhì)的不同設(shè)置符合規(guī)范要求的防火間距；對(duì)于管道會(huì)設(shè)置防火套管，燈具等的開(kāi)孔處用防火石膏板覆面，噴淋管道做保溫處理，保護(hù)噴淋系統(tǒng)免受冰凍，管道、電氣線路與墻體、樓板之間的縫隙，采用防火封堵材料將其填塞密實(shí)，等等這些是現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在細(xì)部節(jié)點(diǎn)方面所做的防火處理；在公共和商用建筑內(nèi)，同樣采取噴淋、煙感、消防通道、應(yīng)急照明等等一系列的消防措施來(lái)確保將火災(zāi)發(fā)生后的受災(zāi)程度降到最低?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)體系采取的以上防火措施，完全符合我國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑防火的要求和規(guī)范，甚至在細(xì)節(jié)方面處理更好更到位，防火級(jí)別也更高。下圖為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑體系西部節(jié)點(diǎn)的防火處理詳解：5.防潮、防腐木材的受潮和腐蝕在一定程度上是分不開(kāi)的，這些都與水是分不開(kāi)的，木材與水不能相容，必須將兩者隔離開(kāi)，木材受潮后在含水率超過(guò)20%后容易引起真菌的產(chǎn)生，而在含水率低于19%的情況下不易形成，蟲(chóng)子就不能存活。而用來(lái)建造美式木屋的木材的平均含水率只有17％，并且在地基處使用屏障系統(tǒng)——防腐材料來(lái)阻隔白蟻的入侵，還在窗戶(hù)上下方、門(mén)上方以及外墻體下方都安裝防蟲(chóng)網(wǎng)，以及采用防腐劑對(duì)木材進(jìn)行防腐處理，得到防腐木材，令你的家居遠(yuǎn)離這些小蟲(chóng)的侵?jǐn)_。再加上嚴(yán)格、獨(dú)特的施工技術(shù)能保證建筑材料的干燥，用高科技“呼吸薄膜”包裹木結(jié)構(gòu)別墅的外表面，形成幕墻，使結(jié)構(gòu)中的濕氣能順利排出，又避免外界的雨水不能侵入內(nèi)部結(jié)構(gòu)。使木結(jié)構(gòu)成為既能有效防潮、結(jié)構(gòu)本身又能透氣的房子。采用石膏板裝修別墅內(nèi)墻可較好地保持室內(nèi)的常年恒濕，防止多雨水天室內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的墻和地面的“結(jié)露”出水現(xiàn)象。6.抗震和耐久輕型木結(jié)構(gòu)建筑在地震多發(fā)區(qū)，特別在強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，抗震性能優(yōu)異，這一點(diǎn)已通過(guò)對(duì)日本神戶(hù)大地震和中國(guó)汶川大地震進(jìn)行的震后調(diào)查，得到了印證。另外，通過(guò)將木結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行地震模擬測(cè)試，也得出同樣的結(jié)論。在中低層建筑和小型商業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)中，使用木材而非傳統(tǒng)的混凝土和磚體作為結(jié)構(gòu)材料，可以使人對(duì)建筑安全再無(wú)隱憂，并能大大減少高成本的災(zāi)后重建工作。木材強(qiáng)度高、質(zhì)輕而有彈性。木結(jié)構(gòu)建筑在抵抗地震荷載和將荷載傳遞至基礎(chǔ)兩方面均非常有效。木結(jié)構(gòu)自重只有混凝土建筑的10%-12%，可大大降低來(lái)自上方垮塌物的重量。木結(jié)構(gòu)各構(gòu)件均具有彈性，可在地震發(fā)生時(shí)通過(guò)短暫的變形和受力轉(zhuǎn)向?qū)⒌卣鸷奢d吸收，而自身并不發(fā)生折斷、垮塌或松脫。豎向和橫向荷載由無(wú)數(shù)規(guī)格材構(gòu)件、結(jié)構(gòu)覆面板及其緊固件和連接件共同分擔(dān)。對(duì)于木結(jié)構(gòu)建筑的耐久性，只要合理施工和建筑，北美木結(jié)構(gòu)的別墅是現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)中最經(jīng)久耐用的結(jié)構(gòu)之一。能歷經(jīng)數(shù)代人居住而使用狀況良好。木結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)具有足夠的可靠度，普通房屋和一般構(gòu)筑物設(shè)計(jì)使用年限為50年，紀(jì)念性建筑物和特別重要建筑結(jié)構(gòu)為100年及以上，實(shí)踐證明，國(guó)外很多木結(jié)構(gòu)建筑在使用一兩百年后結(jié)構(gòu)功能依然完好。中國(guó)北京的故宮等皇家木結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)建筑亦經(jīng)歷數(shù)百年，以及山西大同的應(yīng)縣木塔、天津薊縣的獨(dú)樂(lè)寺都是很好的證明。7.施工迅速現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑可以在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不同程度的預(yù)制，如桁架、櫥柜和樓梯可以在車(chē)間里完成；從整個(gè)建筑來(lái)講，整棟房屋中的面板部分或者可模塊化生產(chǎn)的部分，均可在工廠化環(huán)境中生產(chǎn)裝配，然后運(yùn)到工地搭建、裝配；施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)重型機(jī)械，冬季無(wú)濕作業(yè)等都使現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑施工速度大大提高。8.造價(jià)低現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)建適合工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)施工效率高，施工周期快，是同類(lèi)混凝土結(jié)構(gòu)的2|3，成本低，資金周轉(zhuǎn)快。以277㎡獨(dú)棟住宅為例，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑為105天，混凝土建筑為144天。另外現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑重量輕，墻體自重為混凝土的1|10，樓板及屋蓋板為混凝土建筑的1|8，對(duì)地基要求低，既降低成本又有利于抗震。以上內(nèi)容為大家總結(jié)了現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑體系的各方面性能和優(yōu)勢(shì)，但任何一種建筑形式都不是完美的，隨著社會(huì)的發(fā)展，我們?cè)诓粩嗵剿鞲欣诃h(huán)境的，對(duì)環(huán)境影響最小和使居住著更舒適的建筑體系，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑無(wú)疑是一個(gè)較好的選擇，但由于我國(guó)規(guī)范對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑層數(shù)的限制導(dǎo)致現(xiàn)