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木结构设计技术讲座
木材在建筑中应用具有悠久的历史,最早的古木建筑可追溯到西汉时期,我国就基本上形成了用榫卯连接梁柱的框架体系,一直到唐代,特别是到了宋、元时期,建筑上统一了做法,如李诫著《营造法式》,明、清时期,又有《园冶》、《清工部工程做法则例》,经数千年几十代人的努力,造就了我国古木建筑的辉煌成就,不愧中华民族瑰宝之一,在世界建筑史上独竖一帜,丰富了人类的文明史。
现代木结构建筑主要是指由木材为主建造的公共建筑、住宅建筑、景观建筑和其他构筑物等。它是建筑中极为重要的部分,由于近几十年来国内此领域发展的滞后,大家对木结构建筑的认知不是很广泛,为了让大家熟悉了解木结构建筑的现状与设计原理,质量技术部特邀请我司总工张博给大家进行了一次木结构方面的培训讲座,张博从中国木结构简史、现代木结构设计、轻木结构、重木结构四个方面并结合工程实例给大家做了一次非常精彩的讲课,让我们对木结构建筑有了一个全方位的认知。
通过此次培训,首先了解到木结构与其他结构形式相比较,其具备的优点有:
1、绿色建筑:木结构房屋已经被证明是最健康、安全、节能、环保且具有高效能的建筑,是理想的绿色居住空间。
2、环保节能:木结构房屋的建造过程与钢筋混凝土房屋建造过程相比,对水及空气的污染、能源的消耗、产生的温室效应,以及产生的固体废物等多项“生命周期分析”量化指标都低得多。同等条件下木结构房屋的能耗最低。3、防水防潮:绝大多数经干燥处理的木材可以避免体积变化,它的防水性能可高于砖混凝土结构房屋的10倍左右。
4、抗风抗震:木结构房屋能抗风抗震的主要原因有三点,一是房屋由箱式六面体组成,结构稳定;二是房屋自身质量轻,地震时吸收的地震力也相对较小,同时,楼板与墙体构成的空间箱形结构可使构件之间相互作用,地震时即使整体稍微变形亦不会散架;三是木结构受力性能良好,对瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏具有良好的延展性,
其破坏过程是一个渐变的屈服过程,当房屋在地震中晃动时,木结构骨架仍然可以保持结构的整体稳定性。5、低导热性:轻型木结构房屋采用防火石膏板来阻断火焰与木结构的接触,可满足有关规范规定的耐火极限要求。木结构房屋遭遇火灾时,木质表面会形成炭灰层,其低导热性可有效阻止外部火焰向内部蔓延,从而保证整个结构体不受破坏。
6、经久耐用:我国的大量古建筑均采用木结构,如故宫、祈年殿、承德避暑山庄等,历经三四百年仍保留完好。木结构房屋在经历数十年、甚至数百年的使用后,木构件仍可以被用于新的建筑中,而这只需消耗很少的能源或无需消耗能源。
其次、现代木结构房屋的种类,木结构房屋从木材的采伐、加工成型到现场拼装,对环境影响极小,正确拼装后安全也有保障,最主要的优点还是其具有良好的保温节能效果。1、轻型木结构房屋:轻型木结构房屋是由小尺寸规格材、木基结构板材或石膏板制作的木骨架墙体、楼盖和屋盖系统构成的。构件之间的连接有钉连接、螺栓连接、齿板连接及粘接,其中以钉连接为主。房屋基础通常采用混凝土板式基础或条形基础,底层地板下宜设置架空层,以便于地板下的通风和防止蚁害。2、原木结构房屋:原木结构房屋是采用规格及形状统一的矩形实木和圆形实木或胶合木构件叠合制作而成的,是集承重体系与围护结构于一体的一种木结构建筑。木构件采用天然耐腐的木材,其用材一般不分等级,在构件用材的选择上,设计者常选用的是矩形木和圆形木两种。矩形木或圆形木结构主要通过其肩上的企口上下叠砌,端部的槽口交叉嵌合形成内外围护墙体,木构件之间加设麻布毡垫及特制橡胶条,以加强外围护结构的防水防风及保温隔热性能。
房屋基础通常采用混凝土墩式基础、条形基础或底板基础。采用大尺寸构件的实木墙体适用于各种气候条件,采用小尺寸原木复合内保温的墙体可以节省房屋造价。
3、普通木结构房屋:普通木结构房屋是采用统一规格的锯木为梁、多种规格的锯木为柱制件的承重木框结构建筑。构件之间采用齿连接、螺栓连接及钉连接等多种连接方式,并可采用钢连接件加强。房屋基础为钢筋、混凝土条形基础,基础底层地板下设架空层。
最后,现代木结构房屋的发展方向:目前国家倡导的节约型社会的方针政策为木结构的发展提供了契机,现代钢筋混凝土建筑属于高耗能建筑,其耗能占到全国能耗的三成左右,国家已明确规定要降低该类不可再生建筑材料的使用量,因此大力发展节能建筑刻不容缓。木结构房屋所消耗的能源远远低于其他结构房屋的能耗,加上木构件自身结构的稳定性、耐久性、材料的可再生性和绿色环保性等优越性能,从长远来看木结构房屋将成为发展节能建筑的首选之一。
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