加拿大裝配式木結構項目發展經驗與啟示研究

范云翠，湯曉琪，夏苗

（吉林建筑大學）

1 引言

裝配式木結構建筑是指建筑的結構系統由木結構承重構件組成的裝配式建筑。近年來，隨著我國經濟水平飛速發展，國民生活水平不斷提升，對于住宅的要求也越來越高，使得相較于其他建筑結構而言，更加安全舒適，也更加節能環保的木結構建筑受到越來越多的關注[1]。發展裝配式木結構建筑有利于推動綠色建筑的發展、實現建材資源的可持續發展、改善人居環境，國家大力提倡木結構并出臺了一系列相關政策措施，為發展裝配式木結構建筑營造了良好的政策環境，裝配式木結構建筑迎來了發展機遇。本文旨在通過介紹加拿大Brock Commons學生公寓項目，總結學習項目經驗，并結合我國國情，為我國裝配式木結構建筑的發展提供對策建議。

2 加拿大Brock Commons學生公寓項目

2.1 項目概況

加拿大Brock Commons學生公寓項目是由UBC大學出資，加拿大自然資源部、加拿大不列顛哥倫比亞省政府以及加美雙邊針葉材鋸材委員會三方提供資金支持建造完成的[2]。項目結構形式為混合木結構，采用平行分包的模式。項目坐落于UBC大學溫哥華主校區住宿區的核心位置，為高年級學生的宿舍樓，設有單人間和四人間。公共服務設施布置在大樓首層，頂層為公共休閑用房。表1為該項目的基本信息。

2.2 成功的經驗

2.2.1 政策方面

加拿大政府加大了對多高層木結構建筑的研究和支持力度，為木結構建筑提供了優越的發展環境，促進了多高層木結構建筑的發展。該項目就是由加拿大自然資源部和加拿大木材協會支持的兩個高層木結構示范項目之一。

2.2.2 結構方面

表1 Brock Commons公寓基本情況表

Brock Commons學生公寓使木結構和混凝土結構、鋼結構有機結合，發揮各自的優勢，其獨到之處在于采用了重型混合木結構體系。首層是現澆混凝土板柱結構，其上部的17層是重型板柱木結構，中部為2個現澆混凝土核心筒從底層貫穿至頂層，屋面等部分構件和連接件則采用鋼結構體系[3]。

2.2.3 設計方面

Brock Commons學生公寓項目在進行建筑和結構設計時，需要滿足規范審批要求，并考慮施工可行性以及建筑性能的要求。因此，將項目視為一個綜合的設計過程，以加強各部門間的強力協作；在設計階段引入各個供應商參與設計，并對施工可行性、施工協調、成本和進度安排、材料采購等問題提出意見和設想。

2.2.4 產業方面

加拿大森林面積在全球位居第三，木結構建筑施工企業數量很多，木結構建筑構件的加工和組裝技術已實現高度工業化，上下游產業鏈較為完善。再者，加拿大專業從事木結構產業的人員較多，從高校及職業培訓學校的課程設置和人才培養也處在相對優勢的地位，為該項目的成功建設提供了不可或缺的支持。

2.2.5 技術方面

Brock Commons學生公寓項目在結構和空間方面有所突破。傳統的高層木結構主要采用剪力墻結構體系，以保證CLT為主要材料的結構穩定性。由于材料和結構體系的限制，導致空間相對狹小、封閉，空間改造也受到限制。但是Brock Commons學生公寓由于采用依靠核心筒抵抗水平荷載的做法，實現了用柱子承受豎向荷載的設計，這種結構體系大大增強了空間改造的靈活性，也為實現空間的開放性提供了可能，是高層木結構建筑的一項突破。

Brock Commons學生公寓項目裝配化技術的應用更加成熟。一方面得益于在此方面的精心設計，比如高程度的工廠化加工、精簡的構件類型、適合運輸的構件尺寸等；另一方面得益于一些創新技術的應用，比如柱子的安裝構造采用套筒的方式、樓板之間的連接采用簡單高效的木塊連接體嵌入的方式等。

2.2.6 管理方面

Brock Commons學生公寓項目在建造過程中應用BIM技術進行管理。在整個設計階段采用了三維虛擬信息化模型（BIM），該模型包括各專業的設計信息、建筑構件信息和設備系統信息，制作。主要用于可視化、多學科協調、防碰撞檢查、工料預算、四維規劃和排序、施工可行性審核和數字化預制加工的工作。在項目整個建造過程中，模型可以實時更新，在更新設計和變更模型的過程中，記錄所有存在的問題，然后反饋給設計團隊，以便團隊從中協調；BIM模型還建立了包括建造次序的四維建筑模擬。通過施工模擬可以預先看到項目的建造過程，可充分預測施工環節可能造成的工期延誤，以便在真實建造過程中進行有效地規避。此外，BIM模型能夠用于現場施工人員的溝通，提前預知后期施工中可能出現的問題，以達到降低延誤工期可能性的目的，而BIM模型中的相關數據還可以直接導入木構件樓板、柱以及鋼連接件的生產設備中，方便構件進行自動化加工。不僅如此，應用BIM技術進行管理，還可以優化施工組織。①項目地點在大學校園，現場缺少堆放構件的空間，通過BIM模擬技術可以實現現場材料的零堆放；②使用BIM3D模型可以輔助施工組織和規劃，從而提高施工的熟練度以及施工效率。

3 我國發展裝配式木結構的對策分析

3.1 加大政策推廣力度

我國當前木結構是以輕型木結構為主，占比近七成，其他結構占比約三成。在現有發展裝配式木結構建筑的政策中，主要是倡導發展裝配式木結構建筑，對于木混合結構體系的政策推廣則相對欠缺，而多高層尤其是高層木結構建筑的建設，普遍采用的是木混合結構體系。因此，我國應加大木混合結構體系方面的政策推廣力度，增加相應的示范工程項目建設以推動木混合結構體系在我國木結構建筑中的應用[4]。

3.2 拓寬木混合結構應用領域

我國木混合結構主要應用于商務樓、辦公樓、別墅以及生態旅游農業園。加拿大Brock Commons學生公寓項目對木混合結構在我國文教建筑中的應用起到指引作用，為木混合結構在我國中小學、高校教學樓、宿舍樓等地方的應用提供指導經驗。我國可依據該項目經驗，在高校教學樓以及宿舍樓進行多層乃至高層木混合結構的試點建設。

3.3 推動裝配式建筑多元發展

我國裝配式建筑多是獨立的預制混凝土建筑、鋼結構建筑以及木結構建筑，國家雖然已經出臺政策推動混-木結構以及鋼-木結構的發展，但是鮮有建筑使用三種結構進行建造。Brock Commons學生公寓項目展示了三種結構的有機結合，發揮出各自的最大優勢。我國應借鑒此經驗，提倡在多高層裝配式建筑中采用三種結構進行建造，推動裝配式建筑的多元發展。

3.4 創新工程木產品及其應用范圍

加拿大Brock Commons學生公寓項目使用的膠合木和CLT都是定制化的工程木產品，我國在發展裝配式木結構建筑的過程中，應在借鑒國外已研發的工程木產品之余，加大工程木產品的研究，創新工程木產品以推動裝配式木結構的發展。再者，Brock Commons學生公寓項目將工程木產品創新應用于教學和行政大樓，對我國工程木產品的應用范圍具有借鑒作用，我國也應逐步加大工程木產品在文教建筑中的應用力度。

3.5 完善產業鏈

我國近些年來，主要還是磚石、鋼筋混凝土建筑，導致建筑用木材的處理技術和現代木材工業停滯，上下游產業鏈不完善。而完善的產業鏈對裝配式木結構建筑的健康發展具有良好的推動作用，因此，我國應重視上下游相關產業的發展[5]。

①隨著退耕還林、大力種植速生樹種和適當進口木材等政策的實施，我國建筑用木材量穩步提升，為木結構的發展提供不可或缺的材料供應；

②我國應推動產學研一體化發展，加大建筑用木材處理技術的研究以提高木材的利用率、推進木材加工業的轉型升級；再者，我國應鼓勵裝配式木結構建筑產業鏈上企業整合資源，融合協調發展，做好裝配式木結構產業培育工作以防惡性競爭；

③可以通過招大引強，夯實產業鏈條。實施“引進來”戰略，營造良好的投資環境，引進更優、更大的上下游產業鏈配套企業，形成新的帶動力強的龍頭企業以促進產業鏈的完善。

3.6 提高信息化技術應用水平

我國BIM技術在建筑中的應用主要是設計階段以及施工階段，Brock Commons學生公寓項目在建造過程中深度結合BIM技術給我國在BIM技術的應用上提供了經驗指導[6]。我國在木結構建筑建造過程中可以應用BIM技術進行管理，優化施工組織，逐步完善裝配式木結構建筑建設管理制度。目前，新基建受到越來越多的關注，我國應加大新基建與裝配式木結構建筑結合的研究力度，探索新基建在裝配式木結構建筑中應用的可行性，推動裝配式木結構建筑的發展。

4 結語

加拿大Brock Commons學生公寓向世界展示了木混合結構靈活的設計、成熟的裝配式建筑體系、驚人的施工效率、深度結合BIM技術等諸多內容，其中不乏值得我們借鑒學習的經驗。我國應結合國外的經驗，針對我國裝配式木結構建筑發展的不足之處，提出相應的解決措施，不斷推動裝配式木結構建筑的健康發展。