蘇格蘭木框架住宅的結構和施工

馬燕婧

（南通職業大學建筑工程學院 江蘇南通 226001）

引言

現代木框架施工在20世紀60年代進入英國，現在得到了廣泛應用。英國有一些6～7層的多層木框架建筑，大部分住宅層高在2～3層之間。和其它種類的施工一樣，木框架施工必須符合英國的建筑規范和法規。相比其它種類的建筑，木結構有以下優點：施工時間短，成本低，可持續發展，保溫性能好，自重低。因為較低的自重，對基礎的要求也比磚或混凝土建筑低。對設計師而言，木框架提供了更高的靈活度，在平面規劃，材料利用和外墻飾面等方面。對于住戶而言，好的保溫性能可以減少供暖的花費。干式施工使得裝飾工程能盡快開始，不損壞墻體飾面，較少產生裂縫。木結構建筑的改建和延伸也比較容易。

1 木結構住宅的設計

木結構住宅的設計主要參照BS-EN1995和BS 5268。在蘇格蘭地區大部分的住宅設計應用歐洲規范。Oregon公司一部分樓板的設計仍然使用英國規范，因為歐洲規范的對應部分對蘇格蘭地區的氣候和通常樓板細節不適用。因蘇格蘭地區地震頻率較少，抗震設計基本不考慮。木結構住宅的設計靈活性比較高，可以根據業主的要求提供多種方案。

2 建筑材料

獨立木框架制造商Oregon木框架工程公司是當地很多住宅開發公司的供應商，提供木結構住宅的設計，木框架施工，包括外墻，屋頂和樓板。木構件在車間加工成型，組裝，然后運輸到施工現場。一棟2～3層的住宅施工時間只需一個星期。使用的木材少部分來自蘇格蘭北部森林，因為本地木材比較疏松，強度相對不高，主要用在樓板和非承重的分隔墻部分。承重的框架使用的木材來自北歐地區，強度更大。所有的承力構件都必須使用標示強度等級的木材。木構件的強度參照BS5268當中相關的規定。木料的產地，重量，將要運送到的項目，完成時間等噴繪在它的表面。所有的木材都經過防蟲防腐處理。樓板構件，框架和墻板在車間里組裝成型，屋頂因為運輸不方便的原因，一般在施工現場組裝。大部分構件在工廠預制，能縮短施工時間。

3 木結構住宅施工

英國大部分地區使用的木框架結構是平臺框架。樓板，墻板和其它構件在工廠預制好后運輸到現場，通過起重機吊運到一個“平臺”上。平臺由基礎和底板構成。墻板用釘子固定在位置上和安裝好的樓板形成另一個平臺。第二層的墻板被固定在第一層的平臺上。這幾個步驟重復進行直到達到設計高度。施工的最后一步是安裝屋頂，一般是桁架椽。

因為蘇格蘭高地地區土質較好，較少地震，大部分木結構住宅基礎使用磚砌條形基礎或混凝土筏板，一些土質較差的地區使用尺寸較小的樁基礎。條形基礎的部分多在地面以下，上部的一層樓板多在地面以上的高度，對土方工程的要求不高，需要開挖的土方量小。底板的下方有泡沫保溫層。整個一層的樓板和墻體都包裹在隔汽膜里，減少水汽進入墻板。隔汽膜的外面有一層四到五皮高的全順磚墻，壓在隔汽膜的底部。

木結構的框架各個構件在工廠切割，組裝成型之后，在現場通過起重機械進行起吊和安裝。框架墻板傳遞豎直和水平方向的荷載到基礎。構件使用整塊木料或者木料和膠合板組成的復合構件。

圖1 木梁

外墻和分隔墻是工廠組裝好的板塊，在現場組裝到位。墻體構件的通用高度是2.4m，這也是大部分住宅的層高。墻體內側的保溫層由羊毛，泡沫或其他材料構成，厚度在200～300mm。外墻有磚砌體墻或木墻和磚飾面。墻面飾面（磚或者砌塊）除自身自重外不傳遞荷載。一些比較輕的飾面，如木板飾面則由墻板支撐。墻板由覆蓋物加固。

圖2 標準墻板，Oregon生產車間

樓板和屋頂的施工與磚結構建筑類似。屋架由木構件在現場組裝成桁架。木構件之間以釘子和金屬板連接。桁架固定在墻板上。

木結構建筑的施工時間受天氣影響比較大。本地降雨較多，雨天砌體墻施工和木框架施工都會受影響。如果外墻使用磚砌體，施工時間比木墻加飾面要長。在天氣晴朗的情況下，三層中等面積木結構住宅的施工時間約為一個星期，不包括基礎施工的時間。

圖3 Robertson Homes公司的住宅屋架

4 附屬設施

木結構房屋的管線安排比較簡單，可以穿過墻板構件之間的空隙。房屋的供暖利用地熱及鍋爐。每個住宅都有獨立的供暖系統。即使建筑在偏遠的鄉村地區，也不會給居民帶來任何不便。

5 結語

蘇格蘭的木結構住宅設計和施工已經有了半個世紀的歷史，現已發展到比較成熟的階段，能夠很好的適用當地的氣候和地質條件，并得到了廣泛推廣。現在大部分的混凝土建筑都是幾十年前的老樓或者一些商業建筑。木結構住宅成本低，施工速度快，保溫性好，抗震性能好，施工過程中污染少，符合可持續發展的要求。我國西部地區有豐富的木材和土地資源，現代木結構住宅的推廣具有前景。可以借鑒英國在木結構住宅方面的成熟經驗。現在大城市人口密集，市中心十分擁擠，高層混凝土建筑越來越多。在城市規劃方面建議構成市中心與周邊城市的網絡，讓住宅區遠離市中心。木結構住宅在這種情況下有很大的優勢。其自重輕，外表美，能提供設計師靈活設計的空間，可以滿足業主的很多外觀需求，居住環境較好，而且改建很方便。同時木結構住宅可以在農村地區推廣。目前農村很多民宅為磚石砌體或者混凝土結構，自重較大且施工復雜，時間長，改建困難。農村地區冬季供暖困難，可以參考英國住宅的供暖系統，每個住宅有獨立的地熱和鍋爐系統。

[1]BS EN 1995-1-1：2004 Eurocode5：Design of timber structures-general common rules and rules for buildings.

[2]BS5268-2：2002：Structural use of timber-code of practice for permissible stress design,materials and workmanship.