轻型木结构科技新发展报告

课程报告题目轻型木结构科技的新发展姓名： xxxxxxxx学号： xxxxxxxxxxxx班级： xxxxxxxxxxx指导老师： xxxxx上海:城市建设与安全工程学院201x-xx-xx轻型木结构科技的新发展“面朝大海，春暖花开”很多人都很憧憬海子描述的生活，那么你希望面朝大海的那所房子是怎样的呢？如果让你去设计自己居住的房屋，你会选择冷冰冰的钢筋混凝土还是浪漫的小木屋？当你漫步在异国街道上，你会发现，国外建筑跟国内建筑有着很大的差别，国外的民用建筑偏向于选择轻型木结构，而在国内，大多数都是钢筋混凝土或者钢结构。仅在少数高档住宅小区的别墅区有着一些隐逸的轻型木结构别墅。随着现代科技的进步以及人类需求的发展，建筑的层数在不断上升，结构也变得越来越复杂，钢筋混凝土结构、钢结构渐渐代替了砌体结构以及木结构，我国停用木结构20余载，为满足物质和文化生活的需要，上千幢现代舒适的住宅及文化生活用房拔地而起。然而近几年，绿色环保一直是整个社会所提倡的，因此,轻型木结构开始被引用，被挖掘。轻型木结构在国内已经呈现快速增长的趋势，发展前景很客观。图一：轻型木结构别墅轻型木结构建筑主要是由木构架墙、木楼盖和木屋盖系统构成的结构体系，该结构体系是由各种木产品建造而成的，承担并传递作用于结构上的各类荷载。这些木产品主要包括那些用来建造结构框架的规格材（实心木）或工程木产品（再造木），以及用于覆盖在框架上作为覆面板之崩的板材，如针叶木胶合板和定向木片板等。轻型木结构建筑有平台式和连续墙骨柱式两种基本结构形式。平台式轻型木结构南于结构简单和容易建造而被广泛使用，其主要优点是楼盖和墙体分开建造，因此已经建造好的楼盖可以作为上部墙体施工的工作平台。通常墙体中的木构架可以在工作平台上拼装，然后人工抬起就位。轻型木结构建筑中的结构构件也可以在工厂加工，如组成屋盖框架的桁架及墙体。通过工厂将木材料切割组装，然后整体运往。工地现场安装，这样既可以节约时问，又有助于提高建造质量。图二：某轻型木结构别墅部分图集根据一篇名为《轻型木结构建筑技术在住宅开发中的应用》中提到轻型木结构建筑技术自上世纪90年代引进中国至今，在武汉、北京、上海、苏州、南京等地已有近千栋木结构别墅住宅完工，越来越多的开发商和消费者也体会到了木结构体系建筑带来的益处。北京西山美墅馆、上海松江丽斯花苑等木结构别墅已成为当地炙手可热的楼盘，上海浦东“金桥碧云”西郊宾馆和东郊宾馆等采用轻型木结构技术建造的一批别墅也有着极好的出租率，获得了海外高管的青睐。随着木结构建筑的悄然兴起，相关的技术规范和各种木结构设计资料也相继出现。2003年，一项旨在规范和指导建筑领域木结构用材和小结构设计要求的国家标准《木结构设计规范》(GB50005--2012)获得通过，自2012年8月1日起正式实施。2005年11月，中国建设部又出版发行了《木结构设计手册》。该手册由来自美国、加拿大、新西兰、欧州和中国本土的技术专家共同编写完成。在内容上除了紧密结合木结构自身特点进行指导外，同时还增加了部分国外木结构的先进技术和设计应用经验，以供相关设计人员参考。这两部关于木结构建筑的标准规范填补了相关领域的空白，为工程技术人员在设计轻型木结构建筑方面提供了可靠的技术保障和理论依据，为将来中国木结构建筑的发展起着推动作用。

图三：北美轻型木结构别墅至此，不得不提到的是轻型木结构在国外建筑当中的应用。在北美，现每图四：美国田纳西州皮肤科门诊木结构大楼年大约动工兴建两百万幢住宅，而约有95%的独户住宅是轻型木结构建筑，双户住宅、排屋和三层公寓则有90%以上都采用木结构建筑体系。轻型木结构建筑具一系列优越的特性，使生活在北美地区的居民享有世界上最咼标准的住房。此建筑技术已经被成功地引进到其他一些国家，如日本和英国等。图四：美国田纳西州皮肤科门诊木结构大楼木材已成为许多发达国家别墅及低层住宅所采用的首选材料。在美国，已有百年历史的木屋随处可见，年代久远的木结构房屋甚至可以追溯到18世纪。由于木结构建筑长期、大量使用，美国已经形成了一套针对木结构建筑的严格的建筑标准。有了统一的标准作为依据，就能有效保证每栋建筑的质量。到1997年为止,美国共建单体别墅约为113.8万栋，其中90%采用木结构。另外，在所建的33.8万栋多层住宅中，绝大多数也采用木结构形式。木结构建筑在加拿大十分普遍，以至于成为当今加拿大许多城市的一大景观，同时也成为加拿大建筑文化的再要组成部分。加拿大90%的居民住宅属木结构房屋。在商用、公共建筑中木结构建筑也比比皆是。小结构建筑在欧洲也非常流行,尤其是北欧一些国家。那里的森林资源富饶,许多家庭都建造木结构住宅。木结构的公共建筑也并不少，例如建于芬兰奥卢的圆顶直径达115m，是欧洲最大的旋切板胶合木结构，体现了新型、现代木结构的建造水平。图五：芬兰奥卢此外木结构建筑在亚洲许多国家也有大量使用。在日本，由于森林资源丰富,森林覆盖率达68%,具有典型日本风格的木屋一直应用广泛。据统计，2003年日本住宅开工项目达到116万套，其中木结构住宅53万多套，占总住宅开工项目的45%。在谈到木结构的优势之前，我们先来看一个工程实例，以上海著名的“金桥碧云”为例：表一：“金桥碧云”木结构别墅与砖混结构别墅施工周期比较表比较项目轻型木结构别墅正常情况下的砖混结构别墅挖方和基脚1周(05.12.06至05.12.13)1周

地基、排水和回填土1周1周(05.12.14至05.12.21)1周上部结构（包括屋顶、泛水）2周(05.12.21至06.01.07)6周管道工程、米暖及电气设备1周1周春节期间停止施工保温层、空气及蒸汽屏障4周(06.02.07至06.03.07)4周门窗（包括窗台板等）2周(06.03.03至06.03.17)2周室内装饰2周(06.03.18至06.04.02)4周油漆、橱柜和设备2周(06.04.02至06.04.16)2周施工周期112天154天表二：两种结构别墅竣工后得房率对照表轻型木结构别墅正常情况下的砖混结构别墅建筑面积使用面积有效面积率建筑面积使用面积有效面积率SP-A292.41269.260.92296.54252.470.85SP-C314.7280.080.89319.4268.290.84SP-E324.8283.230.9329.33279.930.85B-A442.08393.450.89449.29377.40.84B-B408.66362.050.89414.07350.830.85从以上数据可以看出，轻型木结构别墅与专混结构别墅相比，施工周期明显较短，竣工后的实际使用面积却增加了5%〜7%,这是因为木结构的墙体（包括内外墙）比砖混结构要薄。从目前情况来看，轻型木结构材料的成本要比砖混结构略高，但随着轻型木结构建筑在国内的逐步推广，木结构材料的采购价格也在逐年下降，相信不久以后两种不周结构的别墅建造成本可基本持平。所以木结构的优点就显而易见了，光是节能环保不产生多余建筑垃圾这条就足矣让人折服。除此之外，木材还具有密度小、强度高、弹性好，色调丰富、纹理美观和易加工等特点。但这些仅仅是一小部分，其特点主要有以下几点：1、能源优势大，包括保温隔热性建筑物的能源效益是由该建筑物的结构体系和材料的保温性能决定的。轻型木结构建筑的墙体和屋架体系由木质规格材、木基结构覆面板和保温棉所组成。据有关资料报导，在同样厚度的条件下，木材的隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。按照标准的建筑方法，采用相同的隔热措施，木框架住房的隔热效果比砖墙住房高三倍。所以，木框架住房的取暖费用较低，具有冬暖夏凉的优点。轻型木结构建筑的这种性能能鼓励人们充分利用住房内的空间，因为整个住房内的温度是均匀的。此外，利用墙体空隙敷设管道，这可使中央采暖系统或空调系统的安装效率较高而费用较低，同时还不影响建筑的美观。木结构建筑较高的隔热效率，关键在于其嗣护墙体结构，从里到外南六层组成：（1）墙扳内衬；（2）防潮层，通常为聚乙烯薄膜；（3）—层非可燃性的隔热材料，通常足填充在墙龙骨间的玻璃纤维棉，并根据气候条件和有关建筑标准采用适当的厚度和密度。该隔热材料也敷设在屋顶屋架间隙和楼板隔栅间。（4）外墙结构基木板；（5）有通气功能的建筑用防潮纸；（6）外墙覆层。除了建筑的隔热特性外，防潮层还主要确保在厨房和卫生间形成的水分不会透过空，亡、墙，引起看不见的冷凝。此结构有助于减少热量的损失。另外，防潮层防水而不防水蒸汽外排，它在所选定的外墙下充当避风挡雨的屏障，同时允许室内的水蒸汽逸出室外。轻型木结构建筑能在长期处于寒冷气温下的北美和处在热带地区的澳大利亚、南非等国得到广泛应用，足以证实轻型木结构建筑技术能够充分节约能源。2、 隔声性木结构的隔音性能本身就优于砖混结构及其他结构形式，尤其是还有墙间墙上还有很多保温隔热层，能够进一步加强隔声性能。如果允许成本略有增加，木结构可以在技术上做到绝对隔音。3、 抗震性抗震性能对于木结构来说简直就是小菜一碟。木结构韧性大，且因木结构别墅的箱式结构将力均分，自身结构轻，又有很强的弹性回复性，对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力，所以在大地震中吸收的地震力小，结构在基础发生位移时可由自身的弹性复位而不至于发生倒塌。在美国洛杉矶的大地震中，木结构别墅或是稍微变形而决不倒塌。即使在强大的地震力下，木结构别墅被整体推前了数米或地震力使其抛离了基础，仍完好无散架。由此证明了木结构别墅在各种极端的负荷条件下，其结构的抗地震稳定性能和结构的完整性。日本政府在神户大地震后明令所有的民用住宅必需采用北美的木结构别墅。同时在日本国实施了JAS的建筑标准。所以在所有结构中木结构建筑具最佳抗震性。中国古代很多有几百年甚至上千年历史的木结构建筑，在经历了多次地震的考验后，依然完好无损：山两应县木塔建于辽清宁二年（公元1056年）距今已有近千年的历史。虽然经历过历史上多次地震，但直到今天仍完好如初。

图六：辽代山西应县木塔辽代山西应县木塔4、 灵活性如同钢结构一样，木结构改建、拆除十分简单方便，有时候甚至直接到工地拼接即可。此外木结构还具有施工周期短、易安装易迁移等优点。但相较于钢结构，木结构设计更趋向于简便，选择多样，外观及室内布局灵活多变，更易于加工，使用起来也更加灵活多变。5、 舒适性从舒适性来说，木材取材于天然植物，是一种有“生命”的材料，更为环保，对人体损害更小。这方面国内认识得比较晚，重视程度也相对不足。国外有大量试验和研究结果能证明木结构对居住者心理、生理上的积极作用。6、 耐久性、防火性更优越木结构寿命可逾百年，完全达到了国内住宅寿命标准要求。如果处理得当，木材是一种非常稳定、寿命长、耐久性强的天然可再生无污染材料。精心设计和建造的现代木结构建筑，能够经受各种诸如真菌和虫类等对木材侵蚀的考验。木材只要先进行防腐处理，就可在极端恶劣的条件下使用。只要设计和建造得当，在多雨、潮湿以及白蚁多发地段，木结构房子也能经历数代而状态完好。在北美国家年代最久的现代木结构建筑可以追溯到18世纪。木材在许多方面具有明显的缺点，但是经过技术处理后，相应的性能可得以大幅提升，如：防潮、防

火、耐久性等。有的性能甚至明显优于其他建筑材料。在采用了高效绝缘玻璃棉的结构设计中，小结构建筑的防潮性能甚至可达到砖混结构的10倍。在防火性能方面，木材燃烧时产生的焦炭层有助于保护其内部木质强度和结构完整性，新的研究数据显示，其耐火性是钢结构住宅的1.3倍和混凝土结构的1.7倍。建筑行业也逐渐往智能化的方向发展，为了使结构更加稳定，施工更加便利,计算机等一系列手段势必要运用到建筑行业当中。从一开始的CAD到后来的PKPM，再到现在的BIM技术，但这种类繁多的建模计算软件却很少有单独针对木结构的。从下图可以看到，木结构的设计其实也是非常繁琐的，如果没有计算机加以辅佐，也很难设计出性能良好的木结构。图七：原木结构房屋体系条O** 图七：原木结构房屋体系条O** 1/ 防嘲层 // 保酬屛 //彈板 /原木结构房屋体系07灯翌4申核|j枝对加来ftt毎4权（4ill娄忆用戈如柯页79 ,经过大量文献的检索与阅读，在一篇题为《轻型木结构住宅CAD软件》的文献中提到：针对目前国内无轻型木结构设计软件，且国外软件在规范和设计惯例等方面与国内实际的应用存在较大差距的问题，基于AutoCAD的ObjectARX开发一套轻型木结构住宅建筑CAD软件。该软件的模块架构将墙体、楼盖和屋盖等3个构件设计为平行层次，在构件层次之上再架设结构整体模块，处理构件间的彼此作用，很好地解决部分与整体的关系。运用面向对象编程方法进行软件开发，主要的核心类包括木构件基类、木构件聚合基类、木杆件类、墙体类、楼面类、桁架类、墙洞类和楼面洞口类等。通过实例介绍软件的主要功能，包括墙体和楼面建模，坡屋面和桁架建模，栽荷布置与自动导算，墙体和楼面的结构计算以及结构施工图自动绘制等。轻型木结构的选材也是相当有讲究的，木材是天然石材，在生长过程中不免会产生种种天然缺陷，例如节子、腐朽、振裂和干裂、虫眼、斜纹和扭曲等，此外，木材在加工过程中会产生加工缺陷，包括钝棱、漏刨等。所有这些缺陷，都会影响到木材的强度。所以，在使用之前，必须对木材进行分等分级。在美国，规格材的分等分为目测分等和机械分等。用于轻型木结构的规格材主要采用目测分等。对于规格材分等的标准称作“分等分级标准”由分等机构编写。规格材生产时，在锯木厂由分等员负责分等，由作为第三方的分级机构进行不定期的质量抽检控制。经过分等的规格材，如符合质量要求，都会打上等级标识，标识内容包括：1、 分级机构的名称或标识2、 生产厂家代号3、 规格材的等级4、 树种或树种组合名称5、 干燥状态（19%含水率以下称干燥状态）最后，在施工方面，轻型木结构有以下几点施工要点：1、 门窗的防水处理木结构