浅析园林生态景观应用中的木结构建筑及设计

李 洋

河南交通职业技术学院，河南郑州 450000

在园林生态景观建筑中，木结构建筑具备诸多优点，例如，工程造价合理、建设周期短、环保节能等，此外，设计合理的木结构建筑还具备良好的保温隔热性能、抗风抗震性能，其耐用性较强。木结构建筑受地域限制不大，建造方式灵活。建造材料使用天然材质，能够满足人们亲近自然的需求。作为我国传统建筑，木结构建筑在建筑行业中占据重要地位。设计师应当积极借鉴优秀的传统建筑文化，取其精华，弃其糟粕，对园林生态景观中的木结构建筑进行创新设计。文章介绍了木结构建筑的优势，并针对园林景观应用中的木结构建筑设计进行具体探讨，以此为相关行业提供参考[1]。

1 木结构建筑的优势

1.1 节能环保

在陆地生态系统中，森林是最大的碳库，能够大量吸收温室气体，减缓气候变暖速度。造成全球气候变暖的主要原因是二氧化碳气体，树木在生长过程中能够不断吸收空气中的二氧化碳，最终生长成建筑材料。因此，作为全球生态系统的重要的自然资源，木材属于负碳性建筑材料。由于木材在生长过程中释放的碳要比其固化的碳少，因此木材是一种较为环保的建筑材料，能够对大气中二氧化碳的增加进行有效抑制，缓解严峻的全球气候变暖局面，对于社会经济的可持续发展、乃至整个人类生存至关重要。

在工程建设过程中，木材属于环保建材，无论是木材的制造、运输，还是木材供应，其能源消耗量要比混凝土材料、钢材低很多，并且在建造过程中对环境影响不大。木结构建筑具有环境亲和性。随着科学技术不断发展，木结构件、连接件已经可以实现标准化生产。因此，构建标准化、建筑装配化是木结构建筑的主要优势。相较于砖石结构建筑和混凝土结构建筑，木结构建筑施工速度更快，施工效率更高，因此建筑施工时间得以缩短。不仅如此，木结构建筑具备优良的保温隔热性能。由于木材属于绝热材料，其结构为蜂窝状，因此相较于密度大的混凝土材料、钢材等，木结构有着更好的保温性能，其热阻值可达混凝土材料的9倍以上。在木结构建筑中，可以将玻璃纤维等保温材料填充到墙体、楼盖及屋盖的空腔中，进一步提高木结构建筑的保温隔热性能。木材可以实现循环利用，对于生态环境保护、资源能源节约工作的开展具有重要意义[2]。

1.2 结构安全

由于木结构韧性大，因此结构安全性高。木结构采取的箱式结构可均分受力，其自重轻，弹性恢复能力强，针对周期性疲劳破坏、瞬间冲击荷载破坏等，木结构建筑具备较强的抵抗能力。一旦发生地震，木结构建筑在基础位移的情况下能够利用自身弹性进行复位，因而很少出现倒塌事故。在地震发生时，木结构建筑具备墙倒架不塌的显著优势。现阶段，合成材料技术越来越完善，在木材中增加一些合成材料，能够实现材料强度的有效提升。例如：天然木材顺纹剪切强度较低，而复合型木材能有效解决这一问题。此外，对木材进行防火处理后，可确保木结构建筑达到防火要求。现代建筑多采用轻型木结构，其抗震性能优良，能够有效保障住户的生命财产安全，特别是在地震多发区，木结构建筑更是具备广阔的发展前景[3]。

2 园林生态景观应用中的木结构建筑设计

2.1 木结构建筑选材

相较于砖石结构，木结构十分轻便，其结构形式灵活性高、适应性强，具备诸多优势。同时，木材还具备质轻、便于加工、抗拉性与抗弯性强、抗震性能优良等优点。在木材资源较丰富的地区可做到因地制宜、就地取材。在选择木结构建筑的材料时，应当确保树种具有良好的耐腐蚀性、耐蛀性，同时还要考虑到不同位置的木材，以此实现建筑整体强度的提升。第一，木屋架。作为屋面结构的主要承重部位，木屋架与建筑结构安全、建筑使用寿命之间存在直接联系。在选择木屋架时，尽可能选择强度高、自重轻、不易变形开裂、木纹顺直的树种，例如，杉木和红松等。第二，木檩条与椽条。在屋面工程中，檩条与椽条属于受弯构件，对于屋面上部的静荷载、动荷载（包括施工荷载、雪荷载等）起直接承担作用，在选择木檩条与椽条时，应尽量选择木纹顺直、抗弯性高、强度高、不易腐朽、不易变形、不易开裂的树种，例如，红松、杉木、樟子松及白松等。第三，龙骨与格栅。在建筑装修工程施工中，龙骨与格栅作为主要的受力件，需要承担吊顶板材重量。在选择龙骨与格栅时，应尽量选择不易变形、重量轻、方便加工的树种，例如，杉木和白松等。第四，木门窗。木材制作的内外门窗是木结构建筑的主要构件。外门窗受气候因素影响较大，往往会出现变形、开裂或损坏现象，因此要选择方便加工、不易变形、硬度较高、美观性强的树种。第五，木地板。木地板对强度、耐磨性、美观性有较高要求，同时还要选择变形小、不易开裂的材种[4]。

2.2 木结构建筑设计

2.2.1 木结构建筑结构设计要求

第一，木结构建筑的结构高度应当控制在三层以内。近年来，木结构建筑迅速发展，其施工技术与结构体系也越来越完善。然而，相较于发达国家，我国木结构建筑施工水平还存在一定距离，建筑高度不能超过三层，如果超过三层，很难有效保障木结构建筑的安全性。

第二，协调好木结构建筑与周边环境的关系。在设计木结构建筑时，应当认真考察周围环境，对周边环境状况进行全面把握，确保设计风格、设计内容符合自然环境要求，确保建筑工程与生态环境具有统一性。

第三，木结构建筑设计要满足可持续发展要求。在设计木结构建筑时，应当科学选择建筑材料、构件等，确保其符合生态建设要求，以此实现建筑项目经济效益与生态效益的共同提升。在选择木结构建筑材料时，其防腐工程要考虑湿度、温度、养分等多方面因素，利用结构设计有效保护木结构建筑材料。在设计构件时，应考虑其尺寸、截面大小，通过设计内容对材料使用效益进行改善，实现材料经济价值的提升，获取最大的工程综合效益。

第四，木结构建筑设计应符合力学原理。木结构建筑对抗风性、抗震性有较高要求，建筑必须对外力冲击进行有效抵抗。在进行结构设计时，应当认真分析木结构建筑的力学原理，把握其力学内容，在此基础上找出相应的力学体系，包括高次超静定结构体系及次要结构受力体系等，确保设计方案具有科学性、合理性，以此实现木结构建筑整体强度与刚度的提升。

2.2.2 木结构建筑结构设计方法

在木结构建筑的结构设计中，有限元分析法是一种常用方法，该方法是利用数学微分来完成结构分析、计算的，具有较强的科学性、准确性与逻辑性。相较于其他数学分析方法，有限元分析法效益更高，属于木结构建筑设计的核心计算内容。在木结构建筑结构设计中，有限元分析法按照数值分析内容、差分分析内容等处理设计数据，从而确定建筑结构之间的关系，构建出数学模型及对应的模型体系，对木结构建筑的设计效益、设计性质加以明确。在此过程中，设计师需注意以下几点：首先，合理划分设计内容。根据木结构建筑的具体结构情况，科学划分设计内容，将木结构建筑结构划分为内容单一、形状规则的标准受力单元。其次，分析单元内容特征。设计人员利用有限元分析法处理单元结构，对单元之间的受力特点、受力情况进行分析处理。最后，组装单元，对建筑结构形态加以确定。设计人员根据单元性质明确木结构建筑的整体结构刚度，利用微分方程处理建筑结构初始状态、受力情况等数据，对结构设计效果进行确定。在完成上述工作后，确定CAD构图作为最终设计方案[5]。

3 结语

综上所述，社会经济的发展带动了建筑行业发展。近年来，由于环保意识的增强，人们开始关注木结构建筑。再加上木材防腐技术、防火技术以及防蛀技术不断完善，木结构建筑得到迅速发展，在园林生态景观中得到愈加广泛的应用。在设计木结构建筑时，设计师应当将木材的优点充分发挥出来，实现小材大用、次材优用，提升木材利用效率。由于木结构建筑具备优良的防火防潮、抗震防风性能，既能满足人们的居住舒适度要求，又能达到环保节能目标，因此其在建筑行业逐渐得到推广应用。除了在园林生态景观中应用，木结构建筑还可应用到城镇住宅中，其发展前景十分广阔。