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现代木结构建筑的优点
浏览: 发布日期:2020-03-11
 

1.木结构建筑曾是中国古代建筑的精华

木结构建筑在中国建筑中占有很重要的地位,木结构是中国古代建筑的精华,没有木结构就没有中国古代建筑的辉煌。我们现在看到的多年前的宫殿、庙宇、楼亭,还有我们现在看到的塔等等,都是采用木材制作梁、架、柱等构件,并用榫卯结合建成的。其灵活的风格、合理的布局、适宜的建筑体量以及精巧的装修在世界享有盛誉,成为5个最古老的建筑体系之一。很多国家都从中国借鉴木结构的工艺,可以说中国的木结构建筑曾经引领风骚长达数百年之久。

而近代中国,由于国门被动打开,接受了西方工业文明,灌入了以钢筋混凝土为主的新的建筑结构体系,使中国发展了几千年的传统木结构体系逐渐解体,新的砖木结构一度成为住宅、工业等建筑的流行结构形式之一。上世纪60年代以前,我国的民用建筑基本上都是木结构或砖木构造。60年代以后,由于我国林业资源的匮乏和木材的短缺,政府对木材在建筑上的应用制定了严格的限制措施,提倡以钢代木、以塑代木。70年代,我国建筑结构以砖混结构为主。80年代,各种新结构体系不断涌现,现浇混凝土结构猛增。90年代,我国建筑结构体系又有了很大发展,高层建筑、超高层建筑和大型公共建筑大量兴建,大规模的基础设施建设、城市交通和高速公路、铁路等飞速发展。随着建设的加速,加之人口激增、乱砍滥伐、管理不当等因素,使得我国的森林资源严重匮乏而不得不停止使用木结构,木结构房屋渐渐被排除在主流建筑之外。因此,现代木结构建筑尤其是木结构住宅几乎成为我国住宅产业的盲点。

2.木材是唯一可以再生的建筑材料

中国改革开放后的新建住宅,大多是砖混结构、现浇混凝土结构。黏土、铁矿、石灰石是这些新建住宅的最主要的原材料。这些新增建筑物的修建,损耗了大量耕地,耗费了大量的铁矿资源、石灰石等原材料不可再生资源。

如果我们大量使用木材作为新建住宅材料,只要做到科学管理森林资源,合理砍伐森林,就能以树木的成才周期(少则5-6年,多则20-30年)为循环,周而复始地源源不断地得到上等建筑材料。木材是可持续利用的建筑材料。在未来10年内,中国每年要增加700万-800万个住房单位。如果我国大量使用木材修建经济适用房,一年盖出木结构建筑6层公寓10万栋,就可以减少1.02亿吨碳排放,减排贡献不可小视。

3.木结构的抗震性优良

木结构房屋在地震中有很好的生命安全性能。木结构房屋由于自身的质量小,地震时吸收的地震力也相对较少。 木结构的韧性大, 对于瞬间冲击载荷和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力, 可以吸收并消散能量。实践证明,木结构在各种极端的负荷条件下,均表现出其稳定性和结构的完整性,即使强烈的地震使整个建筑脱离其基础,其结构也经常完整无损。木结构韧性大,对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力,在所有结构中具有最佳的抗震性,这一点在许多大震区已得到充分证明。在日本1995年的神户大地震中,保留下来的房屋大部分是木结构的房屋。

4.木结构建筑的节能环保性能

木结构的墙体和屋架体系由木质规格材、木基结构覆面板和保温材料等组成,据测试,150厚的木结构墙体,其保温能力相当于610厚的砖墙,木结构建筑相对混凝土结构,可节能50%-70%。而在所有的主要建材中,木材是唯一可以再生的建材,在能耗、温室气体、空气和水污染以及生态资源开采方面,木结构的环保性大大优于砖混结构和钢结构,而且材料透气好、易于保持室内空气清新,是公认的绿色建筑。

在建筑材料的生产阶段,加工一个单位材料能耗,水泥是木材的5倍,钢铁是木材的191倍,铝是木材的791倍。而且水泥、砖和钢材在生产过程中还要产生大量污染物、C02的排放也相当高。而与之相反,树木在成长过程中,经过光合作用,反而会吸收二氧化碳并释放出人类赖以生存的氧气。据测算,每1立方米木材的使用,可以减少2吨的二氧化碳。如果人类用木材取代其他建材,就可以减少1.1吨的碳排放量,同时储存0.9吨二氧化碳在被使用的木材里。

在建筑的使用阶段,由于木质的导热系数小,只要做好墙体的保温隔热,就能大大减少为了保温、隔热而需要消耗的能量。在建筑完成其使用寿命而需要处理的时候,木质很容易就能重新利用或回归于泥土,开始新生,但混凝土和砖等却相对难于无害化处理,即使处理也需要较高的能耗。

5.木结构住宅可以刺激林业的发展

只要我们有好的林业政策,木结构住宅在地震断裂带上农村的普及是可以刺激林业的发展的,而林业的发展对于生态环境的恢复又是及其有益的,所以,我们认为在山地地区选用传统木结构作为建筑主体结构是比较好的选择。

“十二五”规划的环保目标之一是计划增加森林覆盖面积到21.66%,可见我国政府已相当重视造林需要。造林需要农民配合,不需要为种树而种,若有可观的经济效益、造房的实际需求,农民会主动要求种树!

6.耐久性

木材是一种天然、健康的且极具亲和性的材料,木制集成屋是环保健康的住宅。木材根据不同建筑造型经过了现代技术生产加工成不同的墙体型材,再经过阻燃、防腐处理等工序,更加坚固耐用。对抗下沉应力、抗干燥、抗老化,具有显著的稳定性。如果使用得当,木材则是一种稳定、寿命长、耐久性强的材料。

7.防火性

木制建筑结构用木材均采用《水基性阻燃处理剂》进行阻燃处理,具炭化效应,遇火时,木表面会形成炭化层,其低传导性可有效阻止火焰向内蔓延,从而保证整个木结构体在很长时间内不受破坏。

8.防潮耐腐性

木结构房屋是能做到不被腐蚀和不受潮的,因为我们对所有建筑用材进行烘干处理,这些木材已预先干燥至含水率19%以下,它的防潮性能甚至可以达到砖混结构的10倍左右。同时,我们对木材采用ACQ、BAC等防腐剂进行浸渍的防腐处理,采用天然植物油做表面涂层,来防止水侵蚀。事实上,与其他常用建筑材料相比木材更不容易因为偶尔浸湿而受到永久损坏。在多雨或潮湿地方的木建筑物可以有长期的毫无问题的性能表现。

9.绿色环保、保温节能性

木结构房屋保温(隔热)性能优异,比普通砖混结构房屋节省能源超过40%。它的保温性能是钢材的400倍,混凝土的16倍。研究表明,150厚的木结构墙体,其保温性能相当于610厚的砖墙。木材是“绿色建筑”的首选建材。制造木结构建筑材料的能耗低于钢材或混凝土,后两者都需要高温精练和制造。木屋采用全实木材料,被称为“会呼吸的房子”,室内空气中含有大量的芬多精和被称为空气维他命的负离子,能有效杀死空气中的细菌、遏止疾病、增强免疫力,对保持大脑清醒、提高注意力、降低血压、安定神经等有明显功效。木屋中的有害气体氡的放射量极低,对人体无害;木材对能耗、空气污染和水污染以及温室气体排放等因素的相对影响极小。

据清华大学建筑环境与设备工程研究所研究得出:木结构建筑比轻纲结构建筑节能5.3%,比混凝土结构建筑节能8.1%,在建筑寿命周期内,较普通混凝土屋顶可节约运行费用约6%。

10.木结构在建筑中的适用性

木结构建筑还有设计灵活、建筑工期短、易于整修等诸多优势。现代技术有效地解决了木结构防火、抗震、抗风、隔音和防虫、防腐的问题,使得木结构建筑的使用寿命也更加延长,可达到50-200年。同时,其稳固性也相当好。

加拿大木业协会目前正与中国政府合作引进混合结构技术,既在木结构中运用了混凝土、钢材等其他建筑材料。将木结构与中国现行的建筑方式结合,这种结合提升了建筑节能性和舒适性,同时能够满足四层及四层以上建筑的需求,为木结构进入中国多户住宅房产提供了契机。

目前在上海、山东青岛、辽宁营口等地,混合结构建筑技术已被应用于“平改坡”工程,它可以在一定程度上解决房地基承载力不够、空间狭小等问题。同时,由于木结构重量较轻,可通过设计适用任何建筑的要求,因此将木结构应用在实际建造中完全可行,也可以节省大量能源,而来自这部分木结构空间的销售收入还可以抵消建筑的改造成本。

11.施工标准化

由于木结构房屋的结构件和连接件都是标准化生产,所以减少了施工所需的劳动力,降低了操作强度,节省了劳动成本,提高了施工质量。

12.扩大了居住空间

木结构房屋的墙体较薄,总厚度一般只有89mm左右,而传统的砖混结构外墙厚度要达到240mm, 在相同基础面积条件下,可以扩大居住面积10%。

13.工厂化制造木房屋的优越性

能保证房屋结构的高质量和可以接受的成本;不论用手工或者工业化方式建造木房,木构件可以在全年的任何气候条件下生产, 然后在建筑场地上短期完成预制构件的装配。

14.布局与造型灵活以及维修和翻修方便

木材进行维修或改造时所需要的设备相对简单,人员也较少。材料资源可再生和利用木材是可再生资源,若将森林加以科学的管理,坚持生长量大于采伐量,森林资源就可持续利用,循环使用。

15.木结构建筑体系对环境的影响最小

1)能量消耗比较:对制造,运输及安装过程中的能量损耗进行比较后,结果显示木结构在几种结构中能量消耗最低。钢结构是木结构的2.4倍。

2)温室效应比较:结果显示,木结构建筑的温室效应最低。钢结构是木结构的1.8倍。

3)空气污染指数比较:结果显示,木结构污染指数最低,钢结构是木结构的1.42倍。

4)水污染指数比较:研究结果显示,钢结构的污染指数是木结构的120倍。

5)固体废料比较:研究表明,木结构在生产及建造过程中产生的固体废料最少。钢结构的废料是木结构的1.36倍。

6)生态资源的使用:经综合评估,木结构攫取的资源最少,钢结构是木结构的1.16倍。


以上为现代木结构建筑体系的各方面性能和优势,但任何一种建筑形式都不是完美的,随着社会的发展,我们在不断探索更有利于环境的,对环境影响最小和使居住着更舒适的建筑体系,现代木结构建筑无疑是一个较好的选择。