淺談木桁架平改坡的優(yōu)缺點

摘要：現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用極其廣泛，加拿大及美國大部分的住宅屋頂都采用了木桁架屋頂系統(tǒng)。木桁架屋頂也盛行于歐洲、日本和韓國等國家。近兩年來，加拿大駐中國的相關(guān)政府機構(gòu)與河北各級政府合作，在石家莊完成了近百棟的木桁架平改坡項目。本文以石家莊輕型木桁架平改坡與鋼結(jié)構(gòu)平改坡項目為例，結(jié)合國內(nèi)、外已完成的同類工程，闡述木桁架平改坡與普通的鋼結(jié)構(gòu)平改坡相比有哪些優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：木桁架 平改坡 優(yōu)缺點

平改坡是指在已有建筑物結(jié)構(gòu)許可、地基承載力達到要求的情況下，將舊樓平屋頂改造為彩色坡屋頂。不僅能有效解決樓頂居民屋頂漏水的問題，在保溫、隔熱、降低能源消耗方面都有很好的作用，營造建筑物平視、俯視、仰視等不同的視覺效果，極大美化建筑物的外觀。

我國傳統(tǒng)平改坡的結(jié)構(gòu)形式采用輕型鋼結(jié)構(gòu)。輕型鋼結(jié)構(gòu)有樓頂施工作業(yè)和擾民的時間長、體積重、易腐蝕、保溫隔熱效果差等缺點，許多急需整治的老舊居民樓因承載力達不到要求而無法進行平改坡整治。2009年在石家莊民心廣場周邊等地開始采用木桁架平改坡系統(tǒng)，有效地解決了這個問題。那么木桁架平改坡與普通的鋼結(jié)構(gòu)平改坡相比有哪些優(yōu)缺點呢？

1 木桁架平改坡的優(yōu)點

1.1 節(jié)能環(huán)保。木材作為唯一可再生的建材取自于可持續(xù)管理的森林，保證了我們沒有對森林資源造成任何破壞。由清華大學(xué)發(fā)布的“中國木結(jié)構(gòu)建筑與其它結(jié)構(gòu)建筑能耗和環(huán)境影響比較”的研究報告中明確指出現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑從建筑能耗及建筑材料的生產(chǎn)和使用能耗上來說都是最為節(jié)能的建筑系統(tǒng)。清華大學(xué)研究指出從整個建筑生命周期來看，生產(chǎn)木材建材所消耗的能量遠遠小于生產(chǎn)混凝土和鋼材所需的能量，木結(jié)構(gòu)在物化階段消耗的水和能源較少。據(jù)統(tǒng)計，如果用木結(jié)構(gòu)代替鋼結(jié)構(gòu)，將節(jié)省27.75%的能源和39.2%的水；如果用木結(jié)構(gòu)代替混凝土結(jié)構(gòu)，將節(jié)省45.24%的能源和46.17%的水。木桁架平改坡能有效節(jié)約能耗減少溫室效應(yīng)，能簡單有效對原有屋面提供優(yōu)秀的保溫性能。木材由于其蜂窩狀結(jié)構(gòu)具有數(shù)以百萬計的小氣孔，所以其本身就是天然的隔熱材料。木材的隔熱性能是混凝土和石材的10倍，鋼材的400倍。

1.2 施工工期短，減少擾民。木桁架平改坡只有圈梁基礎(chǔ)用鋼筋、混凝土，結(jié)構(gòu)主要部分是用鍍鋅鋼連接板（屋架齒板）連接而成的三角形結(jié)構(gòu)木材框架，大大減少鋼材和混凝土用量。由于木桁架可事先根據(jù)中國國家設(shè)計規(guī)范在工廠事先設(shè)計和預(yù)制并批量加工成半成品，保證了木桁架的統(tǒng)一規(guī)范設(shè)計及工程質(zhì)量，加工成半成品的木桁架只需在現(xiàn)場簡單拼裝且無需特殊的機械設(shè)備，也不需要專業(yè)的工人，一般木工都可以勝任。在施工現(xiàn)場組裝，也可以在場外組裝，安裝快捷，大大縮短了現(xiàn)場施工人員在樓頂施工作業(yè)的時間。施工速度遠遠快于鋼結(jié)構(gòu)平改坡。一般來說，木桁架屋頂?shù)慕ㄔ鞎r間大概是鋼結(jié)構(gòu)平改坡建造時間的三分之二，從石家莊2009年和2010年近百棟木桁架平改坡工程來看，平均每棟樓施工時間是20天，而一般鋼結(jié)構(gòu)平改坡需要將近30天或更長的時間。這也就縮短了擾民時間。另外，減少了混凝土施工，施工現(xiàn)場也更干凈整潔了。

1.3 節(jié)約人工成本。由于混凝土用量減少，在施工現(xiàn)場混凝土作業(yè)所需人工也大幅減少。由于木桁架在工廠中已加工成成品，在現(xiàn)場施工所需人工大為降低。

1.4 適應(yīng)性強，設(shè)計靈活。木桁架平改坡重量比鋼結(jié)構(gòu)輕，使其適用于大跨度屋面，能滿足不同舊房形式的改造需求，木桁架平改坡適合常見的兩坡頂和四坡頂；端部可以是硬山、懸山、歇山、曼莎等多種形式，有多種老虎窗可供選擇。木桁架平改坡更穩(wěn)固的木屋架結(jié)構(gòu)，完全滿足抵抗臺風、暴雨和大雪，還可在坡屋面上安裝太陽能熱水器。木結(jié)構(gòu)更具有優(yōu)秀的抗震能力，在世界地震多發(fā)帶如日本，木結(jié)構(gòu)以其高強度和耐用度是最風靡的建筑形式。平改坡的同時，可在坡屋面上安裝太陽能熱水器，也可保留屋頂原有水箱。

1.5 施工期不受天氣影響

采用木桁架制作坡屋面不受氣侯影響，特別是在北方寒冷的冬季也可正常施工。石家莊的聞喜小區(qū)的7棟樓就是2010冬天完成的。

1.6 木桁架制作的坡屋面重量輕。以2009年石家莊天苑小區(qū)J-8號樓和聞喜小區(qū)5號樓為例，兩棟樓都是511平方米，天苑小區(qū)J-8號樓為鋼結(jié)構(gòu)屋架重量是14.363噸，聞喜小區(qū)5號樓為木結(jié)構(gòu)屋架重量是11.22噸。所以木桁架平改坡特別適用于許多急需整治的老舊居民樓因承載力達不到要求而無法進行平改坡整治的樓宇。在承受相同外荷載的情況下，木結(jié)構(gòu)的自重與混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的自重相比要輕很多。在加屋頂或加樓層時，木結(jié)構(gòu)對原有建筑的結(jié)構(gòu)影響最小。

1.7 高強度經(jīng)久耐用。在全球，每年有幾百萬的家庭選擇現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑為自己安家落戶，而其中大約一半以上的房屋選用了木桁架屋頂系統(tǒng)。這一屋頂系統(tǒng)在北美、歐洲、日本和韓國非常盛行。結(jié)構(gòu)等級材與現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建造技術(shù)相結(jié)合，就能建造出比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固的木屋架結(jié)構(gòu)，而且完全滿足抵抗臺風、暴雨、大雪甚至是抗震的需要。三角形木屋架可以有效地分散應(yīng)力作用，從而大大降低了結(jié)構(gòu)不牢固的風險。在世界地震多發(fā)帶如日本，木結(jié)構(gòu)以其高強度和耐用度是最風靡的建筑形式。由于木桁架可事先在工廠預(yù)制和設(shè)計，保證了木桁架的統(tǒng)一規(guī)范及最后的工程質(zhì)量。國外的事實證明，如果設(shè)計安裝到位，木桁架屋頂能夠使用70年以上的時間，滿足中國政府的規(guī)范要求。事實上在北美，房齡超過100年的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑比比皆是。經(jīng)過中國權(quán)威部門的反復(fù)論證和試驗，使用木桁架屋頂系統(tǒng)完全符合《中國木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50005-2006)，是適合中國市場特殊要求的優(yōu)秀的建筑系統(tǒng)。另外根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016）的規(guī)定，木桁架屋頂能夠被建造在5層及以下的混凝土結(jié)構(gòu)房屋上。

2 木桁架平改坡的缺點

2.1 由于木桁架在工廠加工，而工廠的數(shù)量和工廠的生產(chǎn)規(guī)模制約著木桁架不便于大規(guī)模推廣，木桁架生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)需從加拿大進口，國內(nèi)的一般木材加工、生產(chǎn)廠家不具備。

2.2 與一般鋼結(jié)構(gòu)相比木桁架平改坡造價更高，以石家莊市裕東小區(qū)28、29號樓為例，我分析其中原因之一是石家莊受地理條件限制與上海、南京等南方城市不同，平改坡屋面坡度一般控制在30-35度，木桁架的高度一般在5米左右，裕東小區(qū)28、29號樓木桁架的高度為4.827米，受到運輸和搬運條件的限制，石家莊的木桁架要做成上下兩部分，上部是三角型，下部是梯形，需要在樓頂做拼裝。不僅增加了木材的用量，也增加了人工成本。所以木桁架平改坡在石家莊與一般鋼結(jié)構(gòu)相比造價更高。

2.3 木桁架設(shè)計程序是從加拿大直接拿來用的，設(shè)計圖紙所用的文字全部是英文，度量單位也與我國不同，給管理與施工帶來了不便。

3 結(jié)語

綜上所述，木桁架平改坡系統(tǒng)的多種優(yōu)勢充分證明了其在舊房改造平改坡工程中的運用前景廣闊。隨著木桁架平改坡逐步推進，木桁架平改坡缺點可以逐步改進，特別是第2.1、2.3點可以完全克服，第2.2點也隨著在石家莊市區(qū)新建設(shè)了加工廠而運費有所降低。所以我認為木桁架平改坡值得推廣。