裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)應(yīng)用研究

徐強(qiáng)，張念恩 （吉林建筑大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130000）

1 引言

裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的主要意義在于通過(guò)裝配式的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)新型建筑結(jié)構(gòu)形式。裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的基礎(chǔ)都是定制品，事先都是在預(yù)制工廠中制成的，之后運(yùn)往建筑工地，將這些預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行組裝，最后形成完整的裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑并進(jìn)行使用，極大地縮短了施工周期。

2 裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)相關(guān)概念

2.1 裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)概念

裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑屬于建筑工業(yè)化范疇。其主要特征在于前期標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方式、中期工廠化生產(chǎn)、裝配化施工以及后期的信息化管理和智能化應(yīng)用，使得其成為一種新型建筑模式。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑不同，主要是運(yùn)用最新的科學(xué)技術(shù)手段，將普通的木料進(jìn)行壓合、粘結(jié)、鏈接等技術(shù)進(jìn)行處理，所制造出來(lái)的木材的剛度和硬度遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)體系。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)符合綠色建筑的要求，即在整個(gè)施工期間符合節(jié)能、節(jié)約土地、節(jié)水、節(jié)約材料和環(huán)境保護(hù)的要求，滿足可持續(xù)發(fā)展理念。

2.2 裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)分類

裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)可以按結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)層面進(jìn)行分類，首先，按結(jié)構(gòu)層面可以分為混合型木結(jié)構(gòu)體系、輕型木結(jié)構(gòu)體系以及梁柱結(jié)構(gòu)體系。

混合型木結(jié)構(gòu)是將木結(jié)構(gòu)與其他類型結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝的一種綜合結(jié)構(gòu)體系。木結(jié)構(gòu)可以與多種其他結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行組合。比如說(shuō)大型公建需要結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的剛度，我們可以將木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行混合使用。可以將木板夾在兩片鋼板中間，以此來(lái)提高結(jié)構(gòu)的承載能力。由于混合型木結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特點(diǎn)，混合型木結(jié)構(gòu)可以用于多層木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)。

輕型木結(jié)構(gòu)體系是一種框架結(jié)構(gòu)由一些較小斷面的板材在低于600mm的間距上進(jìn)行緊密排列，通過(guò)這種排布其主要結(jié)構(gòu)之間的相互作用來(lái)承擔(dān)壓力。所以說(shuō)輕型木結(jié)構(gòu)體系小巧靈便，適合于小型民間建筑。當(dāng)前，該體系主要運(yùn)用于西方國(guó)家的公共建筑。

梁柱木結(jié)構(gòu)體系是將具有較大界面的原木，方木作為承重構(gòu)件進(jìn)而組合成為框架結(jié)構(gòu)。由于原木方木具有較大的橫截面，因而具有較大的剛度、強(qiáng)度，可以適應(yīng)大跨空間，所以一般在大型工業(yè)建筑及公共建筑中常見(jiàn)。例如工業(yè)廠房、博物館等。特別的是隨著科技的發(fā)展出現(xiàn)了膠合木，使得梁柱木結(jié)構(gòu)體系突破了高度、跨度的限制。

其次，裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)按功能層次可分為居住類木建筑，文化類木建筑，景觀類木建筑。

2.3 BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)屬于一種新型建筑設(shè)計(jì)技術(shù)，其主要運(yùn)行模式就是建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)將信息采集和儲(chǔ)存功能結(jié)合起來(lái)，之后再將項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)和三維數(shù)字技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合成為建筑三維模型。該模型可以指導(dǎo)解決整個(gè)設(shè)計(jì)、施工以及管理各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的任何問(wèn)題，這樣對(duì)建筑設(shè)計(jì)能提供更全面并有更直觀的信息。經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)，BIM技術(shù)作為一種新型建筑設(shè)計(jì)技術(shù)具備五項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分別為可視性、可協(xié)調(diào)性、可模擬性、優(yōu)化性和可出圖性。可視性就是可以將前期建筑設(shè)計(jì)，中期建筑施工，后期建筑管理的整個(gè)建設(shè)流程直觀地呈現(xiàn)在眼前；協(xié)調(diào)性就是應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑試驗(yàn)，以此來(lái)檢測(cè)建筑施工是否合理，之后實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中各項(xiàng)施工的協(xié)調(diào)性，推動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)建成的順利開(kāi)展；模擬性則是指利用BIM技術(shù)模擬出建筑項(xiàng)目的任何一個(gè)階段，之后可以檢測(cè)出設(shè)計(jì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的任何不足并進(jìn)行調(diào)整，對(duì)建筑設(shè)計(jì)施工方面有很大的推進(jìn)作用；優(yōu)化性指的是BIM技術(shù)可以提供建筑變化前后的全部信息，之后用BIM技術(shù)的優(yōu)化工具對(duì)建筑變化前后信息進(jìn)行優(yōu)化，這是BIM獨(dú)有的功能；可出圖性就是BIM將上述的四種優(yōu)勢(shì)聯(lián)合起來(lái)，可以出建筑、結(jié)構(gòu)水暖電等各個(gè)專業(yè)的圖紙，更加細(xì)致地將整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)呈現(xiàn)出來(lái)。

裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)功能分類及存在形式（表格來(lái)源：自繪）

BIM設(shè)計(jì)和建造不僅是設(shè)計(jì)思維上的創(chuàng)新，而且是建筑和建造轉(zhuǎn)型的結(jié)果，這對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。對(duì)于建筑物的整個(gè)生命周期，必須考慮各個(gè)方面的所有影響因素，并且應(yīng)將結(jié)構(gòu)綜合考慮。施工和設(shè)備設(shè)計(jì)階段，隨后的運(yùn)輸條件和施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也將影響空間模塊的初始施工，這種總體設(shè)計(jì)形式可以避免單方面考慮導(dǎo)致建筑物，設(shè)備和結(jié)構(gòu)要素的空間結(jié)構(gòu)。忽略頻繁修改的問(wèn)題或顛倒設(shè)計(jì)計(jì)劃。此外，模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是設(shè)備、結(jié)構(gòu)和施工的一體化設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)備和結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合研究后，可以豐富建筑空間的創(chuàng)新思想，設(shè)計(jì)出更加合理，綜合的建筑體系。

3 裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展一直在下降。在1990年代后期，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間在木質(zhì)建筑實(shí)踐上的交流增加了，現(xiàn)代社會(huì)中國(guó)內(nèi)的木質(zhì)建筑又有了增加。從那時(shí)起，全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)現(xiàn)代預(yù)制木結(jié)構(gòu)建筑物的設(shè)計(jì)和建造過(guò)程進(jìn)行了研究，但是到目前為止，木結(jié)構(gòu)建筑物還沒(méi)有形成完整的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)體系。因此，國(guó)內(nèi)對(duì)木制建筑發(fā)展的關(guān)注度上升到一個(gè)新的水平。計(jì)劃到2020年，我國(guó)將建立國(guó)家木結(jié)構(gòu)工業(yè)化研發(fā)中心，并建立80萬(wàn)～100萬(wàn)m木結(jié)構(gòu)示范項(xiàng)目。并增加了3～5個(gè)木結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)施。同時(shí)，我國(guó)的研究還很不成熟，國(guó)內(nèi)木制建筑的實(shí)際建設(shè)還處于研究和學(xué)習(xí)階段。我國(guó)大多數(shù)木結(jié)構(gòu)建筑是通過(guò)與國(guó)內(nèi)外相關(guān)公司的合作完成的，并由木工制造商進(jìn)行銷(xiāo)售和推廣。對(duì)于該項(xiàng)目，我國(guó)仍在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，以完成建設(shè)目標(biāo)。

4 發(fā)展國(guó)內(nèi)裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)舉措

我國(guó)裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑還處于剛發(fā)展?fàn)顟B(tài)，應(yīng)該根據(jù)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的技術(shù)水平，結(jié)合自身國(guó)情做出相應(yīng)的措施，可以從以下幾點(diǎn)出發(fā)。

4.1 開(kāi)展木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研究

要立足于我國(guó)基本國(guó)情，以本土林木產(chǎn)業(yè)為支撐，探索適合于不同地區(qū)的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)技術(shù)體系，開(kāi)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的技術(shù)研究。目前我國(guó)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)落后于加拿大、日本、芬蘭等其他發(fā)達(dá)國(guó)家，所以我們應(yīng)大力引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)。在研究確定國(guó)家重大項(xiàng)目專項(xiàng)等科技項(xiàng)目時(shí)要將現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)納入其中，并給予經(jīng)費(fèi)扶持。鼓勵(lì)高等院校和相關(guān)建筑企業(yè)設(shè)立重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室并開(kāi)展相關(guān)科研項(xiàng)目，針對(duì)木材一些性能比如說(shuō)防火性能、結(jié)構(gòu)方面開(kāi)展研究。現(xiàn)階段要建立木結(jié)構(gòu)建筑的標(biāo)準(zhǔn)化管理，還需要開(kāi)展對(duì)木結(jié)構(gòu)組件設(shè)計(jì)、連接形式以及防火防腐等方面進(jìn)行研究。

4.2 在適宜地區(qū)推廣木結(jié)構(gòu)建筑

由于我國(guó)各地方發(fā)展不平衡，各地區(qū)木結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀不同，所以我國(guó)應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的舉措[4]。應(yīng)因地制宜地在有條件的旅游區(qū)，公園景觀以及特別地區(qū)采用裝配式木結(jié)構(gòu)建筑。使木結(jié)構(gòu)建筑在公共建筑，文化建筑等其他建筑中更好地結(jié)合利用。同時(shí)可以在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的農(nóng)村地區(qū)加快木結(jié)構(gòu)房屋的推廣建設(shè)。

4.3 建立完善木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)管理制度

建立木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的認(rèn)證體系，定期發(fā)布優(yōu)質(zhì)、合格、強(qiáng)制性部件的分類目錄，加強(qiáng)監(jiān)督抽查，現(xiàn)場(chǎng)檢查原木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的進(jìn)入。制定和完善質(zhì)量驗(yàn)收和安全管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑物性進(jìn)行監(jiān)督檢查，對(duì)超出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全性實(shí)行專家評(píng)審和展示制度。加強(qiáng)木結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量保證體系，完善質(zhì)量恢復(fù)體系。建立統(tǒng)一的木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件安裝施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全管理體系，加強(qiáng)對(duì)吊裝等重大危害的監(jiān)督。建立漸進(jìn)式改造評(píng)估系統(tǒng)，以在整個(gè)生命周期中實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可追溯性管理。建立獨(dú)立的木材結(jié)構(gòu)、實(shí)木結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)混凝土環(huán)境評(píng)估和監(jiān)督體系，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生命周期的“綠色”可追溯性管理。

5 結(jié)語(yǔ)

木材是一種天然的綠色材料，具有木質(zhì)建筑能耗低，環(huán)境污染小的特點(diǎn)。在此階段，大力推廣裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的發(fā)展，可以節(jié)省資源和能源，減少溫室氣體排放和污染物，加快建筑和林業(yè)方面的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，并增強(qiáng)木材的技術(shù)儲(chǔ)備。從而促進(jìn)中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)重要的組成部分。回顧發(fā)達(dá)國(guó)家木制建筑的發(fā)展，特別是在發(fā)展的初期，發(fā)展規(guī)劃、法律法規(guī)的出臺(tái)，政策激勵(lì)措施的實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的完善，示范項(xiàng)目的建立都是有效的措施。我們可以根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展木結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，促進(jìn)中國(guó)裝配式現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的積極發(fā)展。