木结构在建筑设计中的应用

□文/赵克俭

木结构在建筑设计中的应用

□文/赵克俭

文章分析木屋在设计、构造、环保和节能等方面的问题。结果表明，木结构建筑具有综合性优势，符合节能减排的原则，条件许可时应予以采用。

木屋；建筑；节能

木结构建筑是美国、加拿大、北欧居民的“主力军”，有近80%的居民都住在木屋内。现代欧美人建造木屋，内隔墙一般较少用于承重，位置可以随意改变，使得室内设计完全可以依据个人的喜好，按照不同时期的需求而改变房屋内的空间组合，这对追求时尚、个性化的年轻家庭极具诱惑力，所以很适合现代人居住，也符合绿色建筑的要求。不过要说明的是，所谓的“木屋”并非“纯粹的木结构建筑”，真正的木屋其实由90%的木结构和10%的砖混、钢混结构组成，后者主要是用于地下结构、地基等。天津临港工业区的2幢绿化养管用房（以下简称“临港木屋”）就采用了木结构建造。

木屋的建造

木骨架隔墙

木骨架组合墙体是指在由规格板材制作的木骨架外部覆盖墙面板并可在木骨架构件之间的空隙内填充保温隔热及隔声材料的非承重墙体，临港木屋的木骨架隔断墙均采用SPF规格板材，内放置隔音棉（保温棉），外侧封定向纤维板（OSB板），厚度为110mm。见图1。

木骨架隔墙具有如下优势。

（1）设计成本减少，建筑成本降低。一般低密度建筑的基础设计不仅要计算上部结构的荷载、活载、地震荷载等，还和建筑所处的地理位置有关。轻型木结构因上部静荷载远比混凝土结构要小，因此建筑的成本也会随之降低。

（2）工厂加工材料、施工速度快、效率高。现场搭建缩短了时间，提高了效率。

（3）出房率高。轻型木结构建筑要比混凝土结构在出房率上多5%～7%，按通常面积250m2左右的建筑计算，木结构要比混凝土结构多13～17m2的使用面积。

（4）随意拆改性强。因木龙骨内隔墙为搭建式房屋隔墙，墙体不仅拆改方便、装修垃圾少，而且拆改下来的木材可以用于装修，降低了装修成本。

木骨架组合墙体中的主要材料——木材为可再生资源，石膏板和岩棉等具有处置和利用方便的特点。目前我国部分石膏板生产企业已经开发成功大量使用电厂脱硫废弃物来生产石膏板，因此推广木骨架组合墙体这种新型墙体技术，有利于减少土地等资源消耗，促进环境保护，符合我国的可持续发展战略。

轻型木桁架屋顶

木桁架屋顶是以木桁架为承重结构并以其他保温隔热和防水材料组合而成的复合屋顶。见图2。

屋面节能的原理与墙体节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。轻型木桁架屋顶具有如下优势。

（1）可靠的质量保证,标准化生产和工厂预制的精确。

（2）更轻的质量。轻型木桁架屋顶可以减轻对原有结构的要求,同时减少相应的材料成本及施工费用。木结构自重轻，基础处理简便，抗不均匀沉降能力很强，适用于大多数地质情况，其单位面积重量仅相当于同等面积砖混结构重量的1/4～1/3。

（3）更灵活地设计。可以快捷设计复杂的屋顶结构，优化材料用量。

（4）更快地施工速度。无需养护时间，无需设置及拆除模板。一支有经验的队伍完成400m2屋顶的整套桁架安装至多只须3d。木结构房屋的施工期为3～4个月，大约是传统砖混结构房屋的1/2。

（5）更好地抗震性能。结构柔性连接，抗震性能远优于传统混凝土和砖混建筑。木桁架屋顶系统在强风（台风）、大雨、下雪甚至是地震的条件下更为坚固，具有良好的抵抗自然灾害的能力。

门窗的选择

门窗是整个围护结构最耗能的一部分。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50%以上，因而改善其绝热性能是节能的重点工作之一。窗户的节能首先应区别不同朝向控制窗墙比；另一方面，应根据各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两个方面确定合适的玻璃品种。可用吸热、单片Low-E、热反射或Low-E中空玻璃。近年来，聚氯乙烯塑料门窗、单框双玻彩板钢窗和铝合金窗，以其良好的保温性和气密性在建筑中得到了较为广泛的应用。临港木屋选择节能的双层低E涂层中空玻璃的聚氯乙烯塑料门窗，保证了绿色建筑节能的要求。见图3。

地源热泵系统

在木屋设计时要注重绿色能源的利用。浅层地热能的合理开发利用，将会在一定程度上缓解能源压力。木屋采用地源热泵以充分利用自然资源和再生能源，减少大气污染和CO2排放，提高能源的利用效率。

木屋外部环境要素

木屋外部环境要素主要体现在与环境绿化的协调上。一方面应该注重木屋周围环境的绿化，尽量减少硬质铺地，扩大草坪面积并尽可能多种植高大乔木。另一方面，绿化可以有创造性思路，可以与自然环境、资源、社会、人文等背景相结合，使住区内外环境协调。

结语

通过临港木屋的建造分析结果表明，木结构建筑在全生命周期的能耗和对生态环境影响上都优于混凝土结构建筑，是能效最高的建筑形式。它的发展前景十分广阔，符合国家建筑节能降耗的政策措施和循环经济原则，绿色生态建筑将愈来愈受到世人的青睐。

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TU398+.4

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1008-3197（2010）05-18-02

2010-05-26

赵克俭/男，1975年出生，工程师，硕士，天津临港工业区建设开发有限责任公司，从事工程设计工作。