可持續發展的典范:木結構建筑

2005-08-31來源:博客中國熱度:11644

木結構設計國家標準即將實施
近日,一項旨在規范和指導建筑領域木結構用材和木結構設計要求的國家標準《木結構設計規范》已經獲得通過,并將于2004年1月1日起正式生效。該國家標準的實施,將對中國建筑行業的木結構用材及設計產生深遠的影響。

《木結構設計規范》是業內期待已久的一項國家標準,由建設部和國家質檢總局聯合發布。內容包括木結構施工和設計的一些基本指導原則,并參考了美國等一些國家的相關標準和規范文本?!赌窘Y構設計規范》規范管理組主任楊學兵先生表示:“本次規范修訂中新增的關于工程進口木材和輕型木結構的內容,符合國家關于森林保護以及走森林可持續發展道路的政策。相信修改后的木結構設計規范將對我國木結構的發展起到積極作用?!薄赌窘Y構設計規范》獲得通過之后,修訂委員會已開始著手起草《木結構設計手冊》,《手冊》被認為是中國木結構設計和建筑規范的配套手冊,其終稿預計將于2004年下半年完成并出版。

重新認識木結構建筑

如果您到過美國華盛頓州的塔科馬市,你一定會為塔科馬穹頂體育館的氣勢而贊嘆;如果您到過日本的長野市,那曲線蜿蜒的M之波“長野奧林匹克紀念競技場”更是如醉如癡地為您演繹著動感與美學的完美結合。但您也許不會想到,這些建筑上的經典之作,卻全都是木制品的杰作。在中國,這樣的經典正在設計師和建筑師手中孕育著。最近,美國林業及紙業協會(AF&PA)和美國工程木材協會(APA)聯合組織了“美國工程木結構技術訪華團”,在北京和上海開展歷時一周的一系列活動,向中國的建筑設計師、房地產開發商、林產工業及相關領域的人士介紹木結構在大型公共建筑中的應用及設計的技術,以及美國在這一領域的成熟經驗和成果。

據介紹,由于我國森林資源缺乏,木材的使用受到一定程度的限制,木結構建筑的發展受到了極大的制約,木結構建筑在中國一直是一個盲點。但近年來,隨著北京2008年奧運會和2010年上海世博會等各項大型工程的開工,中國持續升溫的住宅建設,多種因素不斷推動中國市場對高品質高標準的木制品的需求和消費。美國林業及紙業協會有關人士告訴記者,隨著中國人環境意識的逐步增強和對居住要求的進一步提高及房地產開發的升級,具有舒適、環保、建造速度快的成套木制別墅正加快進入中國市場,2002年,中國共向美國進口木制品2.2億美元,較2001年增加61%,2003年這一數字將達到3億美元。而今年高檔裝修木材的進口額更以數十倍的速度增長。據統計,中國已一躍成為全球第三大原木和鋸材的消費國。

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

據美國林業及紙業協會有關人士介紹,目前美國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,經過測算,木材作為一種建材,比起鋼和混凝土來有許多環境方面的優點,首先,木材是可再生的資源,其次,比起鋼和混凝土來,每生產一噸木材,只需要453kw的電力,而生產一噸鋼材需要3780kw,與之相反,木材的成長過程卻能吸收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,木結構房屋使用壽命長,建設周期短,可塑性強,工廠預制現場拼裝的建筑形式一般可在3個月內交房,施工不大受天氣變化影響,成本風險自然隨之減少,比常規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值得稱道的優點。由于木材為絕熱體,在同樣厚度的條件下,木材的隔熱值比標準的混凝土高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,木結構建筑室內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,木結構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建材包裹著,而木材燃燒時產生的焦炭層有助于保護其內部木質強度和結構完整性;若采用了高效絕緣玻璃棉的結構設計,它的防潮性能甚至可以達到磚混結構的10倍左右,縱使在潮濕多雨的江南或南方,也可以大顯身手。木結構的外墻隔音性能也優于磚混結構,內墻甚至可以在技術上做到絕對隔音。

本次訪華活動的主辦方之一,美國林業及紙業協會中國代表處的總經理麥志遠先生說:“工程木制品與大型木結構不僅是適合于大型場館使用的堅固耐用的材料,還是一種切實可行的、杰出的建筑技術。它可以滿足建筑設計與施工的技術、環境及美學的要求,而且由于大型木結構在火災的情況下,可以形成一層阻燃層,具有優越的防火性能,既保持建筑物的天然之美,又不犧牲傳統上人們認為只有混凝土與鋼材才具有的功能?!贝舜巍懊绹こ棠窘Y構技術訪華團”還包括美國數家大的木制品公司的專家和高級管理人員。

木材經受了時間的考驗。幾千年來,人們一直視木材為可靠和持續性的建材。

時至今日,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省林木產品來建造高質量、設計多樣和環保持續型的木制結構建筑。

事實上,木制結構是所有類型建筑物中的最環保的選擇選擇。無論是社區中心、辦公室、還是休閑建筑物等等。木制建筑物需要較少能源,對環保造成的影響也較少。

木材是自然、豐富和可更新的資源。卑詩省高度負責任的林業管理經驗保證了加拿大所供應的木材不僅是可持續的,而且木材產量還在不斷增長。

在木料生產過程中幾乎沒有浪費。而且先進的木制結構技術保證了木制結構建筑的安全可靠性。

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

幾個世紀以來,藝術家們選擇木材來表達其在文化、社會和宗教領域的藝術意義。手工藝愛好者選擇木材來裝飾家居、辦公和公共場所。利用其溫暖和耐用的優點,木材繼續在全世界的范圍內對豐富人們的生活發揮著作用。

經濟收益

木制建筑得益于木材優良的隔熱性能。能達到較高的隔熱標準。

在長效節能方面,木制建筑比混凝土和鋼材更有效。設計師們之所以選用木材是因為新興的技術和設計能夠制造出復雜的木制結構,同時可以達到對冷暖溫度調節的**要求。

木制結構建筑使用標準規格木料。這有益于提高經濟效益和控制建筑成本。

因為節能和需要較少勞動力,建筑過程不受風雪等寒冷天氣影響,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。

堅固耐用

木制產品和結構堅固耐用,彈性好。先進的木材處理和保存技術使得木制品能夠防潮、防白蟻。因此木制結構適用于世界各地。

建筑技巧

木制建筑施工快而有效??梢栽谝荒曛懈鞣N氣候條件下都能夠施工。

標準件或預制件建筑物建造工期快,可適用建造大型和復雜木制建筑物。。

與石頭、混凝土和鋼結構比較,木材使用時更輕便。運輸也更容易,在工地上需要較少的人工和起重設備。也不需要復雜的工地準備過程。在現場,按照尺寸就可以對木材進行切割。

木制建筑技巧便于獲取。不同技術和經驗水平的工人都可以加入到木制結構施工隊伍中。

防火

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

重木防火性能超過鋼材,鋼材在火災中很快變形倒塌。重木在很多方面性能近似于加強型混凝土。在導熱方面,木材低于鋼材四百倍,低于混凝土八點五倍。

北美火災損失數據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構引起的。燃燒的建筑物很少倒塌。研究表明:在所有的火災中,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構---Forintek的研究測試結果表明安全防火更取決于房屋的整體結構系統,而不是由某個建筑構件的具體材料性能所決定的。盡管木材在火焰中可能會被引燃,但是在幾乎所有加拿大現代家居中都裝有防火石膏墻板。這種墻體裝修對防火非常有效。

木制建筑結構提供了與其他非易燃建筑同等的防火安全性能。木制結構建筑使用常規木制框架、木制桁架、工字梁制造出來的墻、地板和屋頂的防火設計標準可達到兩個小時。

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

防震性能

木制結構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。世界上近期發生的地震對木制結構的影響研究結果表明:現代木制結構房屋的防震性能最強。

低層建筑運用實踐表明:沒有一種建筑材料能比木材提供更強和更可靠的防震性能。

木材堅固但質地輕。因此,地面加速度對木制建筑不會產生很大能量。

木料的靈活性使得地震壓力平均分配到整個建筑物,而不是在建筑物內部造成不同的移動導致堅固的材料斷裂。

建造合理有效的剪力墻結構能夠抵抗來自地震和強風的側面壓力。

決定木制房屋防震能力強的因素也決定了木制房屋防御來自臺風、龍卷風和颶風側面襲擊的能力。

重量承載

直接側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構連接部分的質量對抵抗側擊力至關重要。

在木制結構建筑物中,在地板、墻、屋頂框架、內部和外部結構有數不清的連接。在遭受側擊力時,如果某連接處承載力過重,相鄰連接處通過剪力墻系統較好地轉移承載力。由膠合板或定向刨花板(OSB)覆蓋的屋頂桁架系統傳輸垂直力至墻體本身。再向下傳輸到地基。

研究表明:設計合理的木制結構房屋能夠很好的抗擊側擊力,能夠達到最嚴格的建筑標準要求。

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。實際上對空氣濕度起到調節和穩定的作用。

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,此塊木材定級為干燥型。室內用木材通常為8-14%,外部用材通常為12-18%

設計合理的木制建筑在最潮濕的氣候條件下房屋狀態能夠保持良好。

卑詩省擁有世界上**進的木制品處理技術,提供的產品在任何濕度條件下性能保持良好。

白蟻

因為在卑詩省木材出口到很多國家,防白蟻是需要考慮的建筑因素之一。對此,經過長期的研究和實踐,我們掌握了一套最有效而又環保的防白蟻方法。

由于白蟻給木制建筑帶來的是生物危害?,F代木材處理技術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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