現代木結構建筑的安全性與耐久性

楊懿煜，曾就職于美國某頂尖木結構公司，擁有超過10年的木結構設計與施工經驗，目前就職于加拿大木業協會上海代表處。先后擔任技術培訓及市場開發工作，參與編寫全國高職高專教育土建類專業教學推薦教材，與南京林業大學共同開發木結構建筑工程學網上課程等。

1 現代木結構建筑的安全性

現代木結構建筑通常可以分為輕型木結構建筑和重型木結構建筑兩種，其防風、抗震及防火表現優異。

（1） 現代木結構建筑的防風及抗震。現代木結構建筑的框架構件、剪力墻都由多個分散的連接節點連接，可在建筑受風或地震作用的情況下提供多條傳力路徑來分散受力。靈活的節點使建筑框架成為一個柔性結構，在強震或強風的作用下，結構不會發生突然垮塌，保證了建筑結構整體的安全性。

建筑受到的地震作用與建筑本身的質量有關。現代木結構建筑質量輕，在相同地震烈度下，產生的地震作用也很小。且現代木結構建筑的節點為耗能節點，可在地震發生時通過短暫的變形和受力轉向吸收地震能量，同時構件自身又不會發生破壞。此外，現代木結構建筑的整體性較好，因此在國內外歷次強震中，現代木結構建筑均表現出較好的抗震性能。

英國的 TF2000 研究項目、美國的 NEESWood 研究項目、意大利的 SOFIE 研究項目以及日本、新西蘭、加拿大和中國的研究項目都表明，純木結構或混合結構中，木結構部分具有良好的抗震性能，且層間位移角位于限值以內，非結構構件在某些工況下部分破壞，但非結構構件的破壞是可以通過加強措施提前預防。

（2） 現代木結構建筑的防火。對于現代木結構建筑來說，防火是一個非常重要的課題。國內建筑設計防火規范對現代木結構建筑的適用范圍、主要構件的燃燒性能和耐火極限、高度、層數、防火分區面積、防火間距、安全疏散以及消防設施等方面給出了相關的規定。木結構設計標準更關注現代木結構建筑的防火構造及措施。多高層木結構建筑技術標準則提高了現代木結構建筑的最高允許層數，并對較高的現代木結構建筑明確了其他防火要求。

總體而言，針對小截面的構件要求使用石膏板保護，形成整體后達到耐火極限要求；針對大截面的構件則是通過燃燒過程中木材表面產生的碳化層起到保護作用，使構件不發生明顯的結構性破壞，從而達到耐火極限的要求。小截面的構件見圖 1，大截面的構件見圖 2。

圖 1 小截面構件

圖 2 大截面構件

除了這些被動防火措施，還有許多主動防火措施的使用都保證了現代木結構建筑的防火安全。例如噴淋系統以及煙霧報警器等。

2 現代木結構建筑的耐久性

與傳統木結構建筑相比，現代木結構建筑在設計過程中，對建筑耐久性的考慮更全面，可以概括為以下 4 個主要原則。

（1）讓雨水偏離建筑物表面，最大限度減少雨水滲入圍護結構的可能性。主要手段包括屋面挑檐和有組織排水裝置及路徑的設計等，如圖 3 所示。

圖3 排水設置

（2）對屋面及水平構件進行斜面設計，讓水在重力作用下流出房屋。主要手段包括導水泛水板、防雨幕墻和排水空腔等，如圖 4 所示。

圖 4 斜面設計

（3）干燥機制能借助通風使水蒸氣蒸發擴散防止形成冷凝水。主要手段包括屋頂通風設置，如圖 5 所示。

圖 5 屋頂通風設置

（4）必要的地方需要使用防腐木材來提高關鍵構件的耐久性。

綜上所述，良好的耐久性設計能夠確保現代木結構建筑無論是在多雨，抑或暴曬的環境下，都能始終保持最佳性能。

木結構建筑在中國有著悠久的歷史，雖然目前國內木結構建筑的發展與國外相比還存在一定差距，但已漸漸形成一定的規模。在如今全球追求低碳、節能、綠色的建筑體系大環境下，在引進國外先進的現代木結構建筑體系的同時，也可以借鑒傳統木結構建筑技術，取其精華，去其糟粕，形成一套與當前國內建筑體系相適應的中國現代木結構建筑技術。但最重要的是，不論如何。建筑的安全性和耐久性都是設計之中的重中之重。