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木结构没有过时,是对木结构有刻板印象的你out了

导读:
木结构不仅仅代表了文化和过去的记忆,也展示出了广大未来的可能性。而现代木结构所展现出的空间表现能力则吸引了众多建筑师的注意,在实践中使用和推广现代木结构已然成为了一时风尚。

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在汉语里,建筑活动常常用“土木”代称,其中“木”更是最重要的元素。在古代中国上至帝王宫殿,下到普通民居无不以木结构为核心。

我们的祖发展出了一套极其成熟的木结构体系,在美学,哲学,工程逻辑上都可以称得上登峰造极,由此影响了整个东亚以至于东南亚的建筑文化。即使以今度古,中国古代的木结构体系在模数化和预制化方面甚至体现出了工业化时代的现代性。

 

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而现如今我们周围的建筑,除了历史遗留下来的名胜古迹,木结构在当下中国的城市中已经几乎消声匿迹了,建筑师们对于木斗拱的理解多数变成了一种单纯形式化的符号。个中原因值得我们建筑人思考。

 

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从历史上找原因,中国林木业资源相对匮乏,这与我们数千年来对森林资源的持续采伐有关。所谓“蜀山兀,阿房出 ”,历代大兴土木又缺乏植树造林的意识,到了清代中期皇家重修宫殿的时候已经到了无大材可用的地步。到了近现代工业化以后,我们对林木资源的无节制消耗愈演愈烈。

回到当代的社会现实状况,现浇钢筋混凝土体系低廉的造价和广泛的用途几乎将木结构完全挤出了市场。木材由此变成了装饰材料。在建筑规范层面,虽然近年来有所发展,却依然存在许多滞后,不足和空白。

 

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《木结构设计规范》仅仅提供1到3层简单木结构建筑设计准则。新的《建筑设计防火规范》加入了现代木结构体系的内容但是依然不够完备。

其他的重要规范还有《木结构工程施工质量验收规范》,《胶合木结构技术规范》,《木骨架组合墙体技术规范》,《轻型木桁架技术规范》,《轻型木结构建筑技术规程》(上海),以及回应现在预制化潮流的《装备式木结构建筑技术规范》,看似林岚满目,但依然缺乏完整的体系,难以对面向未来的现代木结构建造提供合理的指导。

 

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然而在世界范围内,木结构目前正是方兴未艾。对于木结构的讨论和发展一直是热门话题。每一次的突破都会引起业内的关注。

我们为什么要用木材

木材在特定语境下是非常环保的可再生材料,在科学的林木资源管理下,其生产使用和建筑垃圾的处理过程对环境的压力都相对较小。

在建筑功能层面,木材具有良好的热工性能。木材的导热惰性使得木结构几乎不产生冷热桥,这点在保温设计中非常重要。在当下节能环保的浪潮中,木材具有天然的优势。

当代木结构具有很强的预制性,相对传统的钢筋混凝土体系,木材更适应建筑生产的工业化和预制化。在人工成本日益上升的当下,各国开发商都开始认识到构件高度预制的现代木结构的优势,因为它能有效的减少了施工时间和成本。

 

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木结构不仅仅代表了文化和过去的记忆,也展示出了广大未来的可能性。欧美发达国家政府普遍对木结构持积极欢迎态度,通过信贷,退税,制定相应的节能减排标准等奖励方式推动木结构建筑的发展。

而现代木结构所展现出的空间表现能力则吸引了众多建筑师的注意,在实践中使用和推广现代木结构已然成为了一时风尚。

 

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现代木结构体系

目前有三种主要的现代木结构体系: 轻木体系,胶合木体系,交叉层积木体系。

轻木结构体系:使用标准尺寸的小型木材组成的框架结构体系。多采用密肋框架,造价低廉,用于小型房屋建造。轻木体系同时也广泛使用在其他结构的体系的非承重外墙部分,不过在当代建筑学术语中,这类建筑并不被定义为木建筑。

 

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胶合木体系Glued laminated wood (glulam) /Laminated veneer lumber (LVL) : 胶合木由多层单板胶黏而成。这种方法集小材成大材,很好的解决了大材难求的问题。利用不同纹理和强度木材的合理排布,能很好的增强其整体的受力性能,同时可以定制出曲线的形态。

相比传统木材,胶合木是理想的大跨度,大荷载材料,同时具有耐火性好的特点,可以用于大型公共建筑的大跨度结构中。其受力形式同行为梁柱框架或者桁架系统。

 

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交叉层积木体系 Cross laminated timber (CLT) : 同样是集小成大的思路,利用各种不同技术将小尺寸实心木材拼接而成的大型板材就是层积木。层积材的拼接方式多种多样。连接构件可以是金属或者木榫,也可以是胶合。根据承重的需要,小木材可以集合成不同厚度的板材。

 

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和胶合木相比,集成木体系减少或者消除了胶水的使用对环境的压力,很多时候甚至省去了内饰面,更加环保。大型的集成木板材受力通常为楼板剪力墙系统,建造过程如同用卡纸制作建筑模型。承重墙楼板的造型和开口均可在工厂切割完成,精度可以控制在毫米级,在现场吊装即可,大大缩短了现场施工时间。

 

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在很多项目中,三种不同的体系还可以混合使用,灵活组合成千变万化的空间效果。大跨度大空间不在话下,另外在世界范围内已经有不少超过10层的高层木结构建成的案例。

 

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木结构的防火

现代木结构虽然具有非常多的优势,但是其防火性能一直是一个争议话题。特别对于木结构的高层建筑而言,防火更是一个难题。木结构体系能带给使用者面对火灾的信心吗? 

很多人会本能的以为纯木结构建筑如同一个易燃的火柴盒,然而最近5到10年,现代国际防火研究使人们对木建筑防火能力的认识有所改观。越来越多的防火研究研究证明了现代木结构在火灾中的完全性,甚至某些方面和常规结构体系比可以更具优势。

 

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阿姆斯特丹木结构摩天楼HAUT,在建计划中

关键在于主管部门需保持一个开放理性的心态,结合最新的材料和消防技术,正确认识和评估实际情况下木结构的消防风险。

而从整个城市的角度,在当今的防火安全设备保护下,并不存在整座城市大火的风险。而木材在大火中的承重能力可预见可计算,是木建筑的优点之一。

 

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