胶合木结构在景观建筑中的应用——以求索亭为例

王 路 张海燕 张 浩 王佳文 孙小鸾

（1.南京工业大学建筑学院，江苏 南京 211800； 2.南京工业大学建筑学院，江苏 南京 211800；3.南京工业大学建筑设计研究院有限公司，江苏 南京 211800； 4.南京工业大学建筑学院，江苏 南京 211800；5.南京工业大学土木工程学院，江苏 南京 211800）

木材独具的天然纹理和质感是其他建筑材料无法取代的属性[1]，景观建筑作为公共空间的有机组成部分，在具有观赏功能的同时，其自身也应该成为环境中的景观。如果将木材作为景观建筑的主要材料，可以大大增强建筑的可观赏性以及建筑与环境的融合度。胶合木不仅可以保留住木材原本的美学特征，还能通过现代加工手段减少木材自身节子、裂纹等缺陷对其力学性能的影响，其耐腐性相较于原木也得到很大的提升[2-4]。因此越来越多的建筑师在设计景观建筑时选择使用胶合木，本文中求索亭（图1）以胶合木作为主体结构材料，通过综合考虑多种木材的性能，选择合适的结构形式，将胶合木的应用优势最大化体现。

图1 求索亭效果图Fig.1 Effect of qiusuo pavilion

1 求索亭背景

求索亭的建设是为了保护与展示一段明清时期通往贡院的古道遗迹（长为5.20 m，宽为3.20 m，厚0.68～0.74 m），项目选址于南京工业大学逸夫图书馆报告厅西北方的小型坡地上，背靠校内的中央森林公园。用地面积约为1 061m2,场地东侧有一条约为8 m宽的校园主干道，西侧有一条约为4 m宽的登山小道，基地周边有一座两层的八角景观亭，北侧有一方池塘（图2）。

图2 基地周边环境Fig.2 Map of the surrounding environment of the base

2 材料选择

2.1 主体结构使用材料

主体结构材料的选择主要考虑力学性能、建造方式难易、对周边的影响度、工期长短、造价以及耐久性等方面。本文结合实际工程项目对原木、胶合木、钢以及钢筋混凝土这4种材料进行分析比较，结果见表1[5-6]。

表1 主体结构材料各项特性得分比Tab.1 The score ratio of various characteristics of main structural material/%

用地面积约1 061 m2，由于地势起伏及周边道路的限制，使得现场施工环境较为复杂。如果整体结构选用钢制或钢筋混凝土，则对于环境的影响较大，施工周期内可能会造成周边交通的不便。并且基地靠近图书馆与教学楼，施工过程会产生较大的噪声干扰，这对于校园内建筑的施工是一个较大的弊端。

建筑整体选用胶合木结构可以很好的规避对环境的干扰问题，并且木结构施工环境相较于一般建筑工地更加整洁，对周边的影响可以降到最低[7]。场地可操作的范围比较狭小，使用胶合木结构也能使施工过程更加灵活。综合考虑多种因素，胶合木结构更适合该项目的实际情况。

2.2 胶合木树种选择

胶合木结构一般会根据结构受力要求，选择符合相应强度等级的木材。同时考虑使用环境，应选择具有适合含水率的木材，这样可以有效降低后期使用过程木材开裂的情况[8]。如表2所示[9]，通过分析比较几种常见国产木材的基本特性和性能，选出更适合该项目环境特点的木材树种。相较于其他木材而言，落叶松具有气干密度大、强度高、耐腐蚀性强等特点，更适合用在室外环境中。

表2 国产木材基本特性和主要加工性能得分比Tab.2 The score ratio of basic characteristics and main processing properties of domestic wood/%

3 建筑形式

景观建筑的意境是基于营造这种建筑技巧之上，同时融合建筑景观以及建筑形态等具体内容。在设计中希望体现与周围环境的和谐共生，使建筑在整个布局中“顺其自然”“融于自然”[10]。如表3所示[11]，综合分析适用于此建筑功能的建筑形式，选取最优项进行后续深化。

表3 建筑形式方案对比分析Tab.3 Comparative analysis of architectural form scheme

通过比较，使用开敞式的长廊会更有优势。结合周边环境和现有建筑，将长廊稍作变形，其建筑形态如图3所示。

图3 变形后的建筑形态Fig.3 Final architectural form

4 结构与节点

在确定好建筑形态以后，需要选择合适且经济的结构类型。表4[12-13]对比了类门式钢架、三角桁架和张弦结构这三种结构类型的特点。

表4 结构方案对比分析Tab.4 Comparative analysis of structural scheme

经过分析和比较，选用的整体框架结构类型为门式刚架。虽然主要结构构件的截面会变大，但减少了次要杆件的数量，并且使得整个建筑空间也变得更加干净和简洁,同时不影响建筑的廊下净高。

木结构建筑构件间的节点可通过多种方式进行连接，如榫卯连接，钉、螺栓连接，齿板连接等。各部分构件之间的节点连接很大程度上决定了木结构建筑的承载力[14]。在此项目中，综合考虑实用性和外观等因素，选择使用螺栓连接的方式。这种连接方式使用较为广泛，具有紧密性好、韧性充分、制作简单、安全可靠和施工快捷的特点[14]。

如表5所示，整体木框架的梁柱相交节点使用隐藏式节点，梁相交节点使用外露式。隐藏式节点的一端可以先在工厂预制好，提前打孔，安装好螺丝和金属件，减少现场的工作量[15]。对于梁相交节点而言，选用隐藏式则安装较为复杂，且面外刚度小[16]。因此，选用外露式节点。

表5 节点样式Tab.5 Node style

5 施工过程

主体工程的施工时间约为两个月，各项任务完成的时间如表6 所示。合理的前期规划，可以有效提高后期施工的效率。同时，胶合木结构的装配式施工技术，也节省了大量人力及物力，对施工设备的要求也比较低[17-19]。

表6 工程进度概览表Tab.6 Table outlining the progress of the works

亭子上部结构使用的胶合木尺寸，依据整体承载计算以及模数化生产要求定制。其中，主要结构构件包含26 根柱子和50 根梁。柱子和梁有两种截面尺寸：木柱MZ1，250 mm×250 mm；木柱MZ2， 250 mm×170 mm；木梁ML1，250 mm×170 mm；木梁ML2，150 mm×150 mm。在柱与梁连接的节点处，需要预先在胶合木上打孔，给后面金属件的安装预留螺栓孔位。

装配式木结构大大减弱了施工人员的现场工作量，减少了人工湿作业，保证了现场组装的高效与安全[20-25]。同时，提前在工厂预制好的构件，不会在场地内产生过多的建筑垃圾，对于周围环境的影响较低[26-29]。

6 结语

通过对深入分析，在短时间且施工环境较为狭小的情况下，选用胶合木结构是理想的选择。在本案例中，胶合木结构的优势主要有三点：1）建造全过程对周围环境的影响最小；2）胶合木的使用既能满足结构承载要求，其自身纹理又具有一定装饰性，可以省去后期的内饰工程；3）胶合木结构预制和装配式技术，大大缩短了工程周期，减少了现场施工的工作量。此外，设计与建造的一体化流程，也保证了工程的精准度和实际效果的呈现。

随着数字化建造的飞速发展、木结构节点和结构类型的逐渐丰富，以及人们对于创新性建筑空间的需求，胶合木结构因其独特的优势，在建筑方面的应用将具有广阔的前景。