浅谈正交胶合木(CLT)体系的研究应用

王凯锋

CLT全称交错层压木材，是一种新型木建筑材料，采用窑干的杉木（云杉/冷杉）指接材经分拣和切割成木方，经正交（90度）叠放后，使用高强度材料胶合成实木板材，可按要求定制面积和厚度;其特点是将横纹和竖纹交错排布的规格木材胶合成型，强度可替代混凝土材料，经有关测试表明：以该材料组合成的木建筑物抗震性能良好。交错层积木材（CLT）本质上就具有很强的承重能力，并且不论是在纵向，还是横向组合应用方面，都可以作为一种重要的承重材料。理论上讲，交错层积木材（CLT）可以用于高达10层木结构建筑的结构材料，并且可以作为水泥或钢材的可替代材料。

该技术自2000年问世后，因其取材天然且性能优异，一直备受绿色建筑行业关注。这种自欧洲引进的新型工程木产品，不仅具有极高的强度且绿色环保，自身具备防火功能，因而，可为木质建筑提供灵活的设计方案、有竞争力的成本和优异的结构强度。

交错层压木材（CLT）属重型木结构，大面积的交错层压木材板，可直接切口后，作为建筑的外墙、楼板等，适合用于地面以上建筑;因该技术具有高效、高速施工的优势，且对天气要求低，可极大地提高施工进度。目前，交错层压木材（CLT）技术的运用尚处于推广阶段。

正交胶合木（CLT）最早于20世纪90年代在欧洲作为建筑材料使用，是一种由3至9层实木锯材或结构复合板材正交组坯，采用结构胶黏剂压制而成的矩形、直线、平面板材形式的工程木板材产品。由于采用组坯工艺，CLT板材能充分利用小规格锯材，经济性和尺寸稳定性均较好。由于CLT解决了木结构建筑的层高限制，可用于建造低、中层甚至高层的民用住宅和非民用建筑，被誉为是建筑业的“第二次文艺复兴”。目前我国正大力推动现代多层木结构的发展，正交胶合木（CLT）剪力墙体系为我国多高层木结构的适用结构体系之一。

现有技术的木结构，通常将CLT板材直接用作墙板或楼板，通过螺栓、自攻螺钉等连接件构成整个CLT结构体系。当CLT板材用作楼板时，由于其刚度较小，设计时通常由正常使用极限状态控制;且CLT楼板的隔振和隔声性能较弱，易影响正常使用的舒适度，这也是阻碍多高层木结构建筑发展的因素之一。另外，楼板是阻止火焰在层与层之间蔓延的关键，CLT板材作为一种可燃材料，将会增加建筑的火灾荷载密度。为提高CLT楼板的刚度、隔振和隔声性能以及耐火性能，需发明一种新型楼板，为多高层木结构的推广应用提供一种楼板的解决方式。基于其设计性质，交错层积木材CLT）本质上具有很强的承重能力并且不论是在纵向还是横向组合应用方面都可以作为一种重要的承重材料。由CLT材料建造的墙壁、地板和屋顶等在工厂预制，可在工地现场迅速搭起，这样可以大大缩短施工时间。这种木材在北美市场的引入给不少设计者和建造者带来了更多的选择，同时也为地区经济带来了潜在性的发展。理论上交错层积木材（CLT）可以用于高达10层木结构建筑的结构材料，并可作为水泥或钢材的可替代材料。

交错层积木材板的加工步骤与其它的工程实木产品有相似之处。交错层积木材板是通过将连续垂直背胶层木堆积而成;然后使用较大的水压或真空压力机使那些堆积的层木压成相互紧锁的木板;在某些情况下需再用计算机数控控制机器对压制后的木板进行进一步加工以确定其规格大小及成形，使其最后加工成所需的建筑构件。不同的生产商生产的交错层积木材（CLT）有所差异，这主要取决于木料种类、级别和木层的大小、胶水类型和连接工艺的细节。每一块压制好的木板的木片层数可以有3片到7片，甚至更多不等，并且木板的厚度可以从10到40.5厘米。长度仅受压床的长度的限制，欧洲最大的压床现在可达16米。并且在将压制好的木板运往建筑工地前，可以先在木板上加工好门和窗的开口以及管线系统的槽口。

CLT交错层积木材固有极好的耐火性，这与重型木结构的特性相似：一旦发生火灾，CLT木板材料表层会以一定的速率缓慢地碳化并且同时能较长时间的维持内部原有的结构强度。因此这种炭化效果也能进一步保证木板的结构强度。在地震频发的地区，在安全设计过程中考虑的重点是结构体系的抗震能力。CLT作为一种建筑材料与其它在建造中使用到的连接件和紧固件一起保证了整体结构具有较强的抗震能力。在日本神户三木市，一座在防震实验室里的用CLT材料建造的七层建筑结构经受住了一系列高强度的地震模拟测试，结果显示该CLT建筑没有持续明显的结构破坏。交错层积木材板的加工步骤与其它的工程实木产品有相似之处。交错层积木材板是通过将连续垂直背胶层木堆积而成;然后使用较大的水压或真空压力机使那些堆积的层木压成相互紧锁的木板;在某些情况下需再用计算机数控控制机器对压制后的木板进行进一步加工以确定其规格大小及成形，使其最后加工成所需的建筑构件。

不同的生产商生产的交错层积木材（CLT）有所差异，这主要取决于木料种类、级别和木层的大小、胶水类型和连接工艺的细节。每一块压制好的木板的木片层数可以有3片到7片，甚至更多不等，并且木板的厚度可以从10到40.5厘米。长度仅受压床的长度的限制，欧洲最大的压床现在可达16米。并且在将压制好的木板运往建筑工地前，可以先在木板上加工好门和窗的开口以及管线系统的槽口。

在以钢筋混凝土为主的现代建筑中，木材作为一种旧式的建筑材料正以全新的形式成为建筑界新宠，甚至可能改变建筑业的“游戏规則”，把这个领域的生产力提到全新的高度。 新加坡贸工部兼国家发展部高级政务部长李奕贤日前在新加坡国会提到交叉层叠胶合木材（CLT）这个新名词，并宣布将在未来的一些政府售地计划地段，要求业者使用这款材料。 对于迫切需要提高建筑业生产力的新加坡而言，交叉层叠胶合木材最大的优点是，能大幅提高施工效率、减少对人力的依赖。 根据新加坡建设局预计，CLT建筑的工地施工时间，比传统材料建造时间节省25%至35%。这款材料是一种规格标准化的木板材料，由90度叠放的木块胶合成实木板材，具有很高的强度和耐火性，能替代混凝土建造房子的外墙、支柱和楼板等结构。 CLT材料在欧洲有约20年的历史，德国使用最广。1995年至2012年期间，德国约有8000个建筑项目用这种材料建造。其他使用CLT的欧洲国家还有法国、意大利、奥地利和瑞士等，美国、加拿大和澳大利亚也在近年加入这个行列。新加坡建设局表示，CLT已获得包括民防部队在内的各监管机构原则上批准。不过相关建筑须符合一些条件，比如建筑高度不能超过24米，如果用于医疗保健项目，高度限制是12米。建筑必须符合防火设计要求，整栋建筑须根据规定安装洒水灭火系统。随着城市化建设不断发展，人们对桥梁要求也越来越高，在满足方便、美观和安全的前提下，同时也越来越关注桥梁对环境的影响。现代木结构在满足桥梁基本使用功能的同时，在环保性方面具有明显的优势。

目前，CLT木结构在欧洲的生产、使用已经较为广泛，随着木结构技术的发展与推广，未来CLT中高层木结构建筑在中国也是一种趋势，中国土地资源有限，建造中高层符合中国的实际国情，满足中国土地资源稀少的需求，中国森林资源有限，使用实木建造中高层建筑缺乏原材料，而CLT的生产不需要大径级木材，小经级材就可以满足，中国大力发展绿色建筑，CLT在性能上与钢筋和混凝土材料相似，既可以作为它们的替代产品又是促进绿色建筑发展的绿色材料。在以后的建设中，CLT将会得到更大的推广和应用。

（作者单位：山东冠耀建设工程有限公司）