淺析園林生態景觀應用中的木結構建筑及設計

李 洋

河南交通職業技術學院，河南鄭州 450000

在園林生態景觀建筑中，木結構建筑具備諸多優點，例如，工程造價合理、建設周期短、環保節能等，此外，設計合理的木結構建筑還具備良好的保溫隔熱性能、抗風抗震性能，其耐用性較強。木結構建筑受地域限制不大，建造方式靈活。建造材料使用天然材質，能夠滿足人們親近自然的需求。作為我國傳統建筑，木結構建筑在建筑行業中占據重要地位。設計師應當積極借鑒優秀的傳統建筑文化，取其精華，棄其糟粕，對園林生態景觀中的木結構建筑進行創新設計。文章介紹了木結構建筑的優勢，并針對園林景觀應用中的木結構建筑設計進行具體探討，以此為相關行業提供參考[1]。

1 木結構建筑的優勢

1.1 節能環保

在陸地生態系統中，森林是最大的碳庫，能夠大量吸收溫室氣體，減緩氣候變暖速度。造成全球氣候變暖的主要原因是二氧化碳氣體，樹木在生長過程中能夠不斷吸收空氣中的二氧化碳，最終生長成建筑材料。因此，作為全球生態系統的重要的自然資源，木材屬于負碳性建筑材料。由于木材在生長過程中釋放的碳要比其固化的碳少，因此木材是一種較為環保的建筑材料，能夠對大氣中二氧化碳的增加進行有效抑制，緩解嚴峻的全球氣候變暖局面，對于社會經濟的可持續發展、乃至整個人類生存至關重要。

在工程建設過程中，木材屬于環保建材，無論是木材的制造、運輸，還是木材供應，其能源消耗量要比混凝土材料、鋼材低很多，并且在建造過程中對環境影響不大。木結構建筑具有環境親和性。隨著科學技術不斷發展，木結構件、連接件已經可以實現標準化生產。因此，構建標準化、建筑裝配化是木結構建筑的主要優勢。相較于磚石結構建筑和混凝土結構建筑，木結構建筑施工速度更快，施工效率更高，因此建筑施工時間得以縮短。不僅如此，木結構建筑具備優良的保溫隔熱性能。由于木材屬于絕熱材料，其結構為蜂窩狀，因此相較于密度大的混凝土材料、鋼材等，木結構有著更好的保溫性能，其熱阻值可達混凝土材料的9倍以上。在木結構建筑中，可以將玻璃纖維等保溫材料填充到墻體、樓蓋及屋蓋的空腔中，進一步提高木結構建筑的保溫隔熱性能。木材可以實現循環利用，對于生態環境保護、資源能源節約工作的開展具有重要意義[2]。

1.2 結構安全

由于木結構韌性大，因此結構安全性高。木結構采取的箱式結構可均分受力，其自重輕，彈性恢復能力強，針對周期性疲勞破壞、瞬間沖擊荷載破壞等，木結構建筑具備較強的抵抗能力。一旦發生地震，木結構建筑在基礎位移的情況下能夠利用自身彈性進行復位，因而很少出現倒塌事故。在地震發生時，木結構建筑具備墻倒架不塌的顯著優勢?，F階段，合成材料技術越來越完善，在木材中增加一些合成材料，能夠實現材料強度的有效提升。例如：天然木材順紋剪切強度較低，而復合型木材能有效解決這一問題。此外，對木材進行防火處理后，可確保木結構建筑達到防火要求。現代建筑多采用輕型木結構，其抗震性能優良，能夠有效保障住戶的生命財產安全，特別是在地震多發區，木結構建筑更是具備廣闊的發展前景[3]。

2 園林生態景觀應用中的木結構建筑設計

2.1 木結構建筑選材

相較于磚石結構，木結構十分輕便，其結構形式靈活性高、適應性強，具備諸多優勢。同時，木材還具備質輕、便于加工、抗拉性與抗彎性強、抗震性能優良等優點。在木材資源較豐富的地區可做到因地制宜、就地取材。在選擇木結構建筑的材料時，應當確保樹種具有良好的耐腐蝕性、耐蛀性，同時還要考慮到不同位置的木材，以此實現建筑整體強度的提升。第一，木屋架。作為屋面結構的主要承重部位，木屋架與建筑結構安全、建筑使用壽命之間存在直接聯系。在選擇木屋架時，盡可能選擇強度高、自重輕、不易變形開裂、木紋順直的樹種，例如，杉木和紅松等。第二，木檁條與椽條。在屋面工程中，檁條與椽條屬于受彎構件，對于屋面上部的靜荷載、動荷載（包括施工荷載、雪荷載等）起直接承擔作用，在選擇木檁條與椽條時，應盡量選擇木紋順直、抗彎性高、強度高、不易腐朽、不易變形、不易開裂的樹種，例如，紅松、杉木、樟子松及白松等。第三，龍骨與格柵。在建筑裝修工程施工中，龍骨與格柵作為主要的受力件，需要承擔吊頂板材重量。在選擇龍骨與格柵時，應盡量選擇不易變形、重量輕、方便加工的樹種，例如，杉木和白松等。第四，木門窗。木材制作的內外門窗是木結構建筑的主要構件。外門窗受氣候因素影響較大，往往會出現變形、開裂或損壞現象，因此要選擇方便加工、不易變形、硬度較高、美觀性強的樹種。第五，木地板。木地板對強度、耐磨性、美觀性有較高要求，同時還要選擇變形小、不易開裂的材種[4]。

2.2 木結構建筑設計

2.2.1 木結構建筑結構設計要求

第一，木結構建筑的結構高度應當控制在三層以內。近年來，木結構建筑迅速發展，其施工技術與結構體系也越來越完善。然而，相較于發達國家，我國木結構建筑施工水平還存在一定距離，建筑高度不能超過三層，如果超過三層，很難有效保障木結構建筑的安全性。

第二，協調好木結構建筑與周邊環境的關系。在設計木結構建筑時，應當認真考察周圍環境，對周邊環境狀況進行全面把握，確保設計風格、設計內容符合自然環境要求，確保建筑工程與生態環境具有統一性。

第三，木結構建筑設計要滿足可持續發展要求。在設計木結構建筑時，應當科學選擇建筑材料、構件等，確保其符合生態建設要求，以此實現建筑項目經濟效益與生態效益的共同提升。在選擇木結構建筑材料時，其防腐工程要考慮濕度、溫度、養分等多方面因素，利用結構設計有效保護木結構建筑材料。在設計構件時，應考慮其尺寸、截面大小，通過設計內容對材料使用效益進行改善，實現材料經濟價值的提升，獲取最大的工程綜合效益。

第四，木結構建筑設計應符合力學原理。木結構建筑對抗風性、抗震性有較高要求，建筑必須對外力沖擊進行有效抵抗。在進行結構設計時，應當認真分析木結構建筑的力學原理，把握其力學內容，在此基礎上找出相應的力學體系，包括高次超靜定結構體系及次要結構受力體系等，確保設計方案具有科學性、合理性，以此實現木結構建筑整體強度與剛度的提升。

2.2.2 木結構建筑結構設計方法

在木結構建筑的結構設計中，有限元分析法是一種常用方法，該方法是利用數學微分來完成結構分析、計算的，具有較強的科學性、準確性與邏輯性。相較于其他數學分析方法，有限元分析法效益更高，屬于木結構建筑設計的核心計算內容。在木結構建筑結構設計中，有限元分析法按照數值分析內容、差分分析內容等處理設計數據，從而確定建筑結構之間的關系，構建出數學模型及對應的模型體系，對木結構建筑的設計效益、設計性質加以明確。在此過程中，設計師需注意以下幾點：首先，合理劃分設計內容。根據木結構建筑的具體結構情況，科學劃分設計內容，將木結構建筑結構劃分為內容單一、形狀規則的標準受力單元。其次，分析單元內容特征。設計人員利用有限元分析法處理單元結構，對單元之間的受力特點、受力情況進行分析處理。最后，組裝單元，對建筑結構形態加以確定。設計人員根據單元性質明確木結構建筑的整體結構剛度，利用微分方程處理建筑結構初始狀態、受力情況等數據，對結構設計效果進行確定。在完成上述工作后，確定CAD構圖作為最終設計方案[5]。

3 結語

綜上所述，社會經濟的發展帶動了建筑行業發展。近年來，由于環保意識的增強，人們開始關注木結構建筑。再加上木材防腐技術、防火技術以及防蛀技術不斷完善，木結構建筑得到迅速發展，在園林生態景觀中得到愈加廣泛的應用。在設計木結構建筑時，設計師應當將木材的優點充分發揮出來，實現小材大用、次材優用，提升木材利用效率。由于木結構建筑具備優良的防火防潮、抗震防風性能，既能滿足人們的居住舒適度要求，又能達到環保節能目標，因此其在建筑行業逐漸得到推廣應用。除了在園林生態景觀中應用，木結構建筑還可應用到城鎮住宅中，其發展前景十分廣闊。