現代木結構建筑特點及發展

常 鑫

(中鐵三局集團有限公司勘測設計分公司，山西 太原 030024)

在美國和加拿大等發達國家，木結構已成為建筑行業主導，被廣泛應用于建造住宅、旅館。2006年美國建成180萬棟房屋住宅，其中90%為木結構，95%住宅墻體與屋蓋為木質結構，人造木使用率已達80%以上。在芬蘭等國，甚至有90%以上的建筑是以木結構為主體的建筑。而我國對木結構材料的認識、選擇和加工，以及對木結構建筑技術要點、產業結合等還存在較多詬病和問題。本文將結合木結構與其他結構對比數據和國外優秀設計實例，研究我國林木產業和木結構建筑發展趨勢。

1 木結構在建筑中的優勢

1.1 環保可再生

木材與鋼筋水泥等材料相比最大的特點是具有可再生性，并且在加工過程中能耗低，施工周期短，廢棄后可自然降解，可為環保典范。表1為各種材料能耗污染指標。

1.2 施工簡便、工期短、成本低

現代木結構建筑早已實現工廠預制到現場裝配的流水線式施工，速度遠快于混凝土和砌體建筑，縮短施工周期，節省人工成本。

表1 材料能耗及污染指數

1.3 隔熱性能好

木材為絕熱體，在同等條件下木材的隔熱值是混凝土的16倍，鋼材的400倍，空心磚墻的3倍。木結構建筑比混凝土結構建筑年采暖與空調用電量節約25%左右。

1.4 抗震性能優良

木材作為自重輕及柔性建材，對地震力吸收較少，地震時多數只有略微變形而不會出現主體結構的散架。2011年3月11日在日本東海岸發生的9級強震，木結構在強震中對生命財產的保護是有目共睹的(見圖1)。日本與美國科學家進行了一次人為地震測試，測試結果表明，中等高度的木結構建筑物對強烈地震有較高耐受力(見圖2)。

2 木結構應用研究方向

2.1 木材利用率

木材作為一種穩定性好、耐久性強，廢舊回收處理簡單的材料，是一種絕佳的建筑材料。人造木代替鋸材提高木材的利用率已成為木結構發展的主要方向。

2.2 國內外木結構主要研究方向

目前主要的研究課題集中在：

1)動態控制膠合木性能研究;2)速生樹種強度的指標研究;3)板材翹曲變形研究;4)輕型木結構性能研究；5)鋼木結構混合應用研究;6)人造木結構的抗震構造研究;7)人造木結構的防火技術;8)古木結構的防護與加固。

3 我國木結構產業發展中存在的主要問題

3.1 林木產業發展滯后

20世紀80年代以前我國林木產業一直得不到有效的發展，木材加工企業的整體水平不高，企業數量多但規模很小，木制品的利用率不高升，且人造木的科技含量較低，人造木的抗壓、抗彎性能較差。而國外木材加工技術已將人造膠合木制成長達50 m木梁，且各項性能良好(見圖3)。

3.2 林木資源短缺

我國木產業面臨的最嚴重的問題就是森林資源結構性失調，林木產業結構極其不合理，幼林在整個林木中占到71%。2011年我國進口各類木材已達3 298.22萬m3。

3.3 木結構設計局限性

中國人均土地面積很低，而我國《木結構設計規范》中明確規定木結構建筑不宜超過3層，使得木結構對土地的利用率很低，而在國外的木結構中，世界最高的木結構住宅是俄羅斯阿爾漢格爾斯克市的一棟高達144英尺的13層住宅樓。最近挪威公布了其文化中心的木結構設計方案，據稱建成后將達16層～17層(如圖4所示)。可見我國的木結構設計、施工與國外相比是有一定的差距的。

4 我國木結構發展建議

4.1 轉變觀念

木結構并不是一味的森林資源消耗，應將木建筑工業與林產業結合發展。木結構建筑如大力發展，造林積極性也必將提高，結合政策扶持，我國林木產業必將走向良性循環，適當的木材消費和木材工業發展對林業發展有良性激勵作用。

4.2 加強企業交流合作

目前中國木企業研發能力差與國外的競爭能力低，產業整合度低。應加強與國外研發團隊技術交流合作，從而掌握人造木技術及先進設計理念。

4.3 建立長效可行的林木資源利用模式

建立先進林木利用體系，將林木資源與林木工業有效結合。我國林地分布不均勻且破碎化，嚴重影響森林資源多種效益發揮，因此我國應借鑒日本等國林木業體制，做到“種”“管”“采”“制”“用”的良性循環(見圖5)。

5 結語

我國正處在城鎮化和大力發展新農村建設的關鍵階段，木結構在環保、防火、抗震和機械化裝配等方面的優勢，正符合我國對建筑低碳，綠色，可持續化要求，大力發展木結構建筑，帶動林木產業良性循環，資源利用最大化和環境影響最低化，是建設環境友好型，資源節約型社會必經之途。

發展過程中，應結合林木產業資源，運用高新技術，發展符合現代規范要求建筑，逐步形成可持續產業鏈，推進木結構產業可持續發展。