装配式现代木结构建筑建设应用研究

徐强，张念恩 （吉林建筑大学，吉林 长春 130000）

1 引言

装配式现代木结构建筑的主要意义在于通过装配式的特征来实现新型建筑结构形式。装配式木结构建筑的基础都是定制品，事先都是在预制工厂中制成的，之后运往建筑工地，将这些预制构件进行组装，最后形成完整的装配式现代木结构建筑并进行使用，极大地缩短了施工周期。

2 装配式现代木结构相关概念

2.1 装配式现代木结构概念

装配式现代木结构建筑属于建筑工业化范畴。其主要特征在于前期标准化的设计方式、中期工厂化生产、装配化施工以及后期的信息化管理和智能化应用，使得其成为一种新型建筑模式。现代木结构建筑与传统木结构建筑不同，主要是运用最新的科学技术手段，将普通的木料进行压合、粘结、链接等技术进行处理，所制造出来的木材的刚度和硬度远超于传统木结构体系。现代木结构建筑应符合绿色建筑的要求，即在整个施工期间符合节能、节约土地、节水、节约材料和环境保护的要求，满足可持续发展理念。

2.2 装配式现代木结构分类

装配式现代木结构可以按结构和功能两个层面进行分类，首先，按结构层面可以分为混合型木结构体系、轻型木结构体系以及梁柱结构体系。

混合型木结构是将木结构与其他类型结构进行组装的一种综合结构体系。木结构可以与多种其他结构形式进行组合。比如说大型公建需要结构具有更强的刚度，我们可以将木结构和钢结构进行混合使用。可以将木板夹在两片钢板中间，以此来提高结构的承载能力。由于混合型木结构的独特特点，混合型木结构可以用于多层木结构建筑建设。

轻型木结构体系是一种框架结构由一些较小断面的板材在低于600mm的间距上进行紧密排列，通过这种排布其主要结构之间的相互作用来承担压力。所以说轻型木结构体系小巧灵便，适合于小型民间建筑。当前，该体系主要运用于西方国家的公共建筑。

梁柱木结构体系是将具有较大界面的原木，方木作为承重构件进而组合成为框架结构。由于原木方木具有较大的横截面，因而具有较大的刚度、强度，可以适应大跨空间，所以一般在大型工业建筑及公共建筑中常见。例如工业厂房、博物馆等。特别的是随着科技的发展出现了胶合木，使得梁柱木结构体系突破了高度、跨度的限制。

其次，装配式现代木结构按功能层次可分为居住类木建筑，文化类木建筑，景观类木建筑。

2.3 BIM技术概念

BIM技术属于一种新型建筑设计技术，其主要运行模式就是建立项目数据库将信息采集和储存功能结合起来，之后再将项目数据库和三维数字技术进行有机的结合成为建筑三维模型。该模型可以指导解决整个设计、施工以及管理各个环节出现的任何问题，这样对建筑设计能提供更全面并有更直观的信息。经过归纳总结，BIM技术作为一种新型建筑设计技术具备五项技术优势，分别为可视性、可协调性、可模拟性、优化性和可出图性。可视性就是可以将前期建筑设计，中期建筑施工，后期建筑管理的整个建设流程直观地呈现在眼前；协调性就是应用BIM技术进行建筑试验，以此来检测建筑施工是否合理，之后实现项目中各项施工的协调性，推动整个项目建设建成的顺利开展；模拟性则是指利用BIM技术模拟出建筑项目的任何一个阶段，之后可以检测出设计施工过程中出现的任何不足并进行调整，对建筑设计施工方面有很大的推进作用；优化性指的是BIM技术可以提供建筑变化前后的全部信息，之后用BIM技术的优化工具对建筑变化前后信息进行优化，这是BIM独有的功能；可出图性就是BIM将上述的四种优势联合起来，可以出建筑、结构水暖电等各个专业的图纸，更加细致地将整个项目建设呈现出来。

装配式现代木结构功能分类及存在形式（表格来源：自绘）

BIM设计和建造不仅是设计思维上的创新，而且是建筑和建造转型的结果，这对设计人员提出了更高的要求。对于建筑物的整个生命周期，必须考虑各个方面的所有影响因素，并且应将结构综合考虑。施工和设备设计阶段，随后的运输条件和施工现场环境也将影响空间模块的初始施工，这种总体设计形式可以避免单方面考虑导致建筑物，设备和结构要素的空间结构。忽略频繁修改的问题或颠倒设计计划。此外，模块化设计的特点是设备、结构和施工的一体化设计，对设备和结构进行综合研究后，可以丰富建筑空间的创新思想，设计出更加合理，综合的建筑体系。

3 装配式现代木结构建筑应用现状

我国木结构建筑的发展一直在下降。在1990年代后期，我国与发达国家之间在木质建筑实践上的交流增加了，现代社会中国内的木质建筑又有了增加。从那时起，全国范围内对现代预制木结构建筑物的设计和建造过程进行了研究，但是到目前为止，木结构建筑物还没有形成完整的设计和生产体系。因此，国内对木制建筑发展的关注度上升到一个新的水平。计划到2020年，我国将建立国家木结构工业化研发中心，并建立80万～100万m木结构示范项目。并增加了3～5个木结构生产设施。同时，我国的研究还很不成熟，国内木制建筑的实际建设还处于研究和学习阶段。我国大多数木结构建筑是通过与国内外相关公司的合作完成的，并由木工制造商进行销售和推广。对于该项目，我国仍在学习国外先进技术，以完成建设目标。

4 发展国内装配式现代木结构建筑建设举措

我国装配式现代木结构建筑还处于刚发展状态，应该根据国外发达国家先进的技术水平，结合自身国情做出相应的措施，可以从以下几点出发。

4.1 开展木结构建筑关键技术研究

要立足于我国基本国情，以本土林木产业为支撑，探索适合于不同地区的现代木结构技术体系，开展现代木结构建筑的技术研究。目前我国现代木结构落后于加拿大、日本、芬兰等其他发达国家，所以我们应大力引进国际先进技术。在研究确定国家重大项目专项等科技项目时要将现代木结构纳入其中，并给予经费扶持。鼓励高等院校和相关建筑企业设立重点实验室并开展相关科研项目，针对木材一些性能比如说防火性能、结构方面开展研究。现阶段要建立木结构建筑的标准化管理，还需要开展对木结构组件设计、连接形式以及防火防腐等方面进行研究。

4.2 在适宜地区推广木结构建筑

由于我国各地方发展不平衡，各地区木结构现状不同，所以我国应根据不同地区的实际情况采取相应的举措[4]。应因地制宜地在有条件的旅游区，公园景观以及特别地区采用装配式木结构建筑。使木结构建筑在公共建筑，文化建筑等其他建筑中更好地结合利用。同时可以在经济发展较快的农村地区加快木结构房屋的推广建设。

4.3 建立完善木结构建筑建设管理制度

建立木结构建筑构件的认证体系，定期发布优质、合格、强制性部件的分类目录，加强监督抽查，现场检查原木结构构件的进入。制定和完善质量验收和安全管理标准，对木结构建筑物性进行监督检查，对超出现行标准的结构系统安全性实行专家评审和展示制度。加强木结构工程质量保证体系，完善质量恢复体系。建立统一的木结构建筑构件安装施工现场质量安全管理体系，加强对吊装等重大危害的监督。建立渐进式改造评估系统，以在整个生命周期中实现质量可追溯性管理。建立独立的木材结构、实木结构、木结构混凝土环境评估和监督体系，实现整个生命周期的“绿色”可追溯性管理。

5 结语

木材是一种天然的绿色材料，具有木质建筑能耗低，环境污染小的特点。在此阶段，大力推广装配式现代木结构的发展，可以节省资源和能源，减少温室气体排放和污染物，加快建筑和林业方面的转型和升级，并增强木材的技术储备。从而促进中国生态文明建设重要的组成部分。回顾发达国家木制建筑的发展，特别是在发展的初期，发展规划、法律法规的出台，政策激励措施的实施，标准法规的完善，示范项目的建立都是有效的措施。我们可以根据发达国家开展木结构建筑的经验，结合我国实际情况和相关设计规范，促进中国装配式现代木结构建筑的积极发展。