木結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

□文/趙克儉

木結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

□文/趙克儉

文章分析木屋在設(shè)計、構(gòu)造、環(huán)保和節(jié)能等方面的問題。結(jié)果表明，木結(jié)構(gòu)建筑具有綜合性優(yōu)勢，符合節(jié)能減排的原則，條件許可時應(yīng)予以采用。

木屋；建筑；節(jié)能

木結(jié)構(gòu)建筑是美國、加拿大、北歐居民的“主力軍”，有近80%的居民都住在木屋內(nèi)。現(xiàn)代歐美人建造木屋，內(nèi)隔墻一般較少用于承重，位置可以隨意改變，使得室內(nèi)設(shè)計完全可以依據(jù)個人的喜好，按照不同時期的需求而改變房屋內(nèi)的空間組合，這對追求時尚、個性化的年輕家庭極具誘惑力，所以很適合現(xiàn)代人居住，也符合綠色建筑的要求。不過要說明的是，所謂的“木屋”并非“純粹的木結(jié)構(gòu)建筑”，真正的木屋其實由90%的木結(jié)構(gòu)和10%的磚混、鋼混結(jié)構(gòu)組成，后者主要是用于地下結(jié)構(gòu)、地基等。天津臨港工業(yè)區(qū)的2幢綠化養(yǎng)管用房（以下簡稱“臨港木屋”）就采用了木結(jié)構(gòu)建造。

木屋的建造

木骨架隔墻

木骨架組合墻體是指在由規(guī)格板材制作的木骨架外部覆蓋墻面板并可在木骨架構(gòu)件之間的空隙內(nèi)填充保溫隔熱及隔聲材料的非承重墻體，臨港木屋的木骨架隔斷墻均采用SPF規(guī)格板材，內(nèi)放置隔音棉（保溫棉），外側(cè)封定向纖維板（OSB板），厚度為110mm。見圖1。

木骨架隔墻具有如下優(yōu)勢。

（1）設(shè)計成本減少，建筑成本降低。一般低密度建筑的基礎(chǔ)設(shè)計不僅要計算上部結(jié)構(gòu)的荷載、活載、地震荷載等，還和建筑所處的地理位置有關(guān)。輕型木結(jié)構(gòu)因上部靜荷載遠比混凝土結(jié)構(gòu)要小，因此建筑的成本也會隨之降低。

（2）工廠加工材料、施工速度快、效率高。現(xiàn)場搭建縮短了時間，提高了效率。

（3）出房率高。輕型木結(jié)構(gòu)建筑要比混凝土結(jié)構(gòu)在出房率上多5%～7%，按通常面積250m2左右的建筑計算，木結(jié)構(gòu)要比混凝土結(jié)構(gòu)多13～17m2的使用面積。

（4）隨意拆改性強。因木龍骨內(nèi)隔墻為搭建式房屋隔墻，墻體不僅拆改方便、裝修垃圾少，而且拆改下來的木材可以用于裝修，降低了裝修成本。

木骨架組合墻體中的主要材料——木材為可再生資源，石膏板和巖棉等具有處置和利用方便的特點。目前我國部分石膏板生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開發(fā)成功大量使用電廠脫硫廢棄物來生產(chǎn)石膏板，因此推廣木骨架組合墻體這種新型墻體技術(shù)，有利于減少土地等資源消耗，促進環(huán)境保護，符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

輕型木桁架屋頂

木桁架屋頂是以木桁架為承重結(jié)構(gòu)并以其他保溫隔熱和防水材料組合而成的復(fù)合屋頂。見圖2。

屋面節(jié)能的原理與墻體節(jié)能一樣，通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。輕型木桁架屋頂具有如下優(yōu)勢。

（1）可靠的質(zhì)量保證,標準化生產(chǎn)和工廠預(yù)制的精確。

（2）更輕的質(zhì)量。輕型木桁架屋頂可以減輕對原有結(jié)構(gòu)的要求,同時減少相應(yīng)的材料成本及施工費用。木結(jié)構(gòu)自重輕，基礎(chǔ)處理簡便，抗不均勻沉降能力很強，適用于大多數(shù)地質(zhì)情況，其單位面積重量僅相當于同等面積磚混結(jié)構(gòu)重量的1/4～1/3。

（3）更靈活地設(shè)計。可以快捷設(shè)計復(fù)雜的屋頂結(jié)構(gòu)，優(yōu)化材料用量。

（4）更快地施工速度。無需養(yǎng)護時間，無需設(shè)置及拆除模板。一支有經(jīng)驗的隊伍完成400m2屋頂?shù)恼阻旒馨惭b至多只須3d。木結(jié)構(gòu)房屋的施工期為3～4個月，大約是傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)房屋的1/2。

（5）更好地抗震性能。結(jié)構(gòu)柔性連接，抗震性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土和磚混建筑。木桁架屋頂系統(tǒng)在強風(fēng)（臺風(fēng)）、大雨、下雪甚至是地震的條件下更為堅固，具有良好的抵抗自然災(zāi)害的能力。

門窗的選擇

門窗是整個圍護結(jié)構(gòu)最耗能的一部分。普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的50%以上，因而改善其絕熱性能是節(jié)能的重點工作之一。窗戶的節(jié)能首先應(yīng)區(qū)別不同朝向控制窗墻比；另一方面，應(yīng)根據(jù)各種玻璃的太陽能阻隔特性和導(dǎo)熱性兩個方面確定合適的玻璃品種。可用吸熱、單片Low-E、熱反射或Low-E中空玻璃。近年來，聚氯乙烯塑料門窗、單框雙玻彩板鋼窗和鋁合金窗，以其良好的保溫性和氣密性在建筑中得到了較為廣泛的應(yīng)用。臨港木屋選擇節(jié)能的雙層低E涂層中空玻璃的聚氯乙烯塑料門窗，保證了綠色建筑節(jié)能的要求。見圖3。

地源熱泵系統(tǒng)

在木屋設(shè)計時要注重綠色能源的利用。淺層地?zé)崮艿暮侠黹_發(fā)利用，將會在一定程度上緩解能源壓力。木屋采用地源熱泵以充分利用自然資源和再生能源，減少大氣污染和CO2排放，提高能源的利用效率。

木屋外部環(huán)境要素

木屋外部環(huán)境要素主要體現(xiàn)在與環(huán)境綠化的協(xié)調(diào)上。一方面應(yīng)該注重木屋周圍環(huán)境的綠化，盡量減少硬質(zhì)鋪地，擴大草坪面積并盡可能多種植高大喬木。另一方面，綠化可以有創(chuàng)造性思路，可以與自然環(huán)境、資源、社會、人文等背景相結(jié)合，使住區(qū)內(nèi)外環(huán)境協(xié)調(diào)。

結(jié)語

通過臨港木屋的建造分析結(jié)果表明，木結(jié)構(gòu)建筑在全生命周期的能耗和對生態(tài)環(huán)境影響上都優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)建筑，是能效最高的建筑形式。它的發(fā)展前景十分廣闊，符合國家建筑節(jié)能降耗的政策措施和循環(huán)經(jīng)濟原則，綠色生態(tài)建筑將愈來愈受到世人的青睞。

[1]葛 盛.談綠色生態(tài)住宅[J].山西建筑，2007，33（4）：44-45.

[2]林竹華.住宅建筑節(jié)能檢測技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，（3）：43．

[3]徐 磊．節(jié)能建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)對策略[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008，（36）：48．

TU398+.4

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1008-3197（2010）05-18-02

2010-05-26

趙克儉/男，1975年出生，工程師，碩士，天津臨港工業(yè)區(qū)建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司，從事工程設(shè)計工作。