木結構在建筑設計中的應用

□文/趙克儉

木結構在建筑設計中的應用

□文/趙克儉

文章分析木屋在設計、構造、環保和節能等方面的問題。結果表明，木結構建筑具有綜合性優勢，符合節能減排的原則，條件許可時應予以采用。

木屋；建筑；節能

木結構建筑是美國、加拿大、北歐居民的“主力軍”，有近80%的居民都住在木屋內。現代歐美人建造木屋，內隔墻一般較少用于承重，位置可以隨意改變，使得室內設計完全可以依據個人的喜好，按照不同時期的需求而改變房屋內的空間組合，這對追求時尚、個性化的年輕家庭極具誘惑力，所以很適合現代人居住，也符合綠色建筑的要求。不過要說明的是，所謂的“木屋”并非“純粹的木結構建筑”，真正的木屋其實由90%的木結構和10%的磚混、鋼混結構組成，后者主要是用于地下結構、地基等。天津臨港工業區的2幢綠化養管用房（以下簡稱“臨港木屋”）就采用了木結構建造。

木屋的建造

木骨架隔墻

木骨架組合墻體是指在由規格板材制作的木骨架外部覆蓋墻面板并可在木骨架構件之間的空隙內填充保溫隔熱及隔聲材料的非承重墻體，臨港木屋的木骨架隔斷墻均采用SPF規格板材，內放置隔音棉（保溫棉），外側封定向纖維板（OSB板），厚度為110mm。見圖1。

木骨架隔墻具有如下優勢。

（1）設計成本減少，建筑成本降低。一般低密度建筑的基礎設計不僅要計算上部結構的荷載、活載、地震荷載等，還和建筑所處的地理位置有關。輕型木結構因上部靜荷載遠比混凝土結構要小，因此建筑的成本也會隨之降低。

（2）工廠加工材料、施工速度快、效率高。現場搭建縮短了時間，提高了效率。

（3）出房率高。輕型木結構建筑要比混凝土結構在出房率上多5%～7%，按通常面積250m2左右的建筑計算，木結構要比混凝土結構多13～17m2的使用面積。

（4）隨意拆改性強。因木龍骨內隔墻為搭建式房屋隔墻，墻體不僅拆改方便、裝修垃圾少，而且拆改下來的木材可以用于裝修，降低了裝修成本。

木骨架組合墻體中的主要材料——木材為可再生資源，石膏板和巖棉等具有處置和利用方便的特點。目前我國部分石膏板生產企業已經開發成功大量使用電廠脫硫廢棄物來生產石膏板，因此推廣木骨架組合墻體這種新型墻體技術，有利于減少土地等資源消耗，促進環境保護，符合我國的可持續發展戰略。

輕型木桁架屋頂

木桁架屋頂是以木桁架為承重結構并以其他保溫隔熱和防水材料組合而成的復合屋頂。見圖2。

屋面節能的原理與墻體節能一樣，通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。輕型木桁架屋頂具有如下優勢。

（1）可靠的質量保證,標準化生產和工廠預制的精確。

（2）更輕的質量。輕型木桁架屋頂可以減輕對原有結構的要求,同時減少相應的材料成本及施工費用。木結構自重輕，基礎處理簡便，抗不均勻沉降能力很強，適用于大多數地質情況，其單位面積重量僅相當于同等面積磚混結構重量的1/4～1/3。

（3）更靈活地設計。可以快捷設計復雜的屋頂結構，優化材料用量。

（4）更快地施工速度。無需養護時間，無需設置及拆除模板。一支有經驗的隊伍完成400m2屋頂的整套桁架安裝至多只須3d。木結構房屋的施工期為3～4個月，大約是傳統磚混結構房屋的1/2。

（5）更好地抗震性能。結構柔性連接，抗震性能遠優于傳統混凝土和磚混建筑。木桁架屋頂系統在強風（臺風）、大雨、下雪甚至是地震的條件下更為堅固，具有良好的抵抗自然災害的能力。

門窗的選擇

門窗是整個圍護結構最耗能的一部分。普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物冬季保溫或夏季降溫能耗的50%以上，因而改善其絕熱性能是節能的重點工作之一。窗戶的節能首先應區別不同朝向控制窗墻比；另一方面，應根據各種玻璃的太陽能阻隔特性和導熱性兩個方面確定合適的玻璃品種。可用吸熱、單片Low-E、熱反射或Low-E中空玻璃。近年來，聚氯乙烯塑料門窗、單框雙玻彩板鋼窗和鋁合金窗，以其良好的保溫性和氣密性在建筑中得到了較為廣泛的應用。臨港木屋選擇節能的雙層低E涂層中空玻璃的聚氯乙烯塑料門窗，保證了綠色建筑節能的要求。見圖3。

地源熱泵系統

在木屋設計時要注重綠色能源的利用。淺層地熱能的合理開發利用，將會在一定程度上緩解能源壓力。木屋采用地源熱泵以充分利用自然資源和再生能源，減少大氣污染和CO2排放，提高能源的利用效率。

木屋外部環境要素

木屋外部環境要素主要體現在與環境綠化的協調上。一方面應該注重木屋周圍環境的綠化，盡量減少硬質鋪地，擴大草坪面積并盡可能多種植高大喬木。另一方面，綠化可以有創造性思路，可以與自然環境、資源、社會、人文等背景相結合，使住區內外環境協調。

結語

通過臨港木屋的建造分析結果表明，木結構建筑在全生命周期的能耗和對生態環境影響上都優于混凝土結構建筑，是能效最高的建筑形式。它的發展前景十分廣闊，符合國家建筑節能降耗的政策措施和循環經濟原則，綠色生態建筑將愈來愈受到世人的青睞。

[1]葛 盛.談綠色生態住宅[J].山西建筑，2007，33（4）：44-45.

[2]林竹華.住宅建筑節能檢測技術探討[J].科技創新導報，2009，（3）：43．

[3]徐 磊．節能建筑的發展現狀及其應對策略[J]．科技創新導報，2008，（36）：48．

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1008-3197（2010）05-18-02

2010-05-26

趙克儉/男，1975年出生，工程師，碩士，天津臨港工業區建設開發有限責任公司，從事工程設計工作。