中國大部分住宅樓和小別墅多半為混凝土建造,僅有極少量采用鋼結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)。而在北美,除了鋼筋混凝土建造的高層公寓樓以外,約95%的住宅都采用輕型木結(jié)構(gòu)體系建造。
輕型木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn):
一、成本低、易加工、建造快
加拿大有豐富的森林資源和木材資源,木材資源總量高達(dá)230億立方米,人均960立方米,幾乎是中國人均木材蓄積量的100倍。每年的人工造林量也保證在40萬公頃左右。
加拿大森林絕大部分為原始林, 樹木種類主要有白云杉、黑云杉、冷杉、鐵杉、雪松、花旗松及美洲落葉松等。木材取材容易、加工簡便,花旗松(即道格拉斯松,Douglas Fir)、云杉-松-鐵杉(SPF)制成的規(guī)格材、板材在建筑中有廣泛的應(yīng)用,其成本效益高。
木材輕、易加工,不管是現(xiàn)場搭建還是使用預(yù)制構(gòu)件,木結(jié)構(gòu)建筑的施工都無需大型起吊設(shè)備,施工速度快、幾乎不受氣候條件和天氣狀況的影響。木結(jié)構(gòu)建筑的內(nèi)隔墻和地板夾層空間還可以被用來排布包括電線、水管、空調(diào)管等各種橫向和縱向管線,開鑿和改動(dòng)都非常容易。施工周期短也就意味著節(jié)省了時(shí)間和人力成本,可加快銷售和資金流轉(zhuǎn)。
二、保溫隔熱、冬暖夏涼
與鋼材和混凝土相比,木材由于其獨(dú)特的蜂窩結(jié)構(gòu),而具有出色的隔熱性能,數(shù)以百萬計(jì)的小氣孔使木材成為一種天然隔熱材料。比如針葉木材(如道格拉斯松)的保溫性能是相同厚度混凝土和磚石的10倍左右、實(shí)心鋼材的400倍。
以下是材料熱阻值比較
材料熱阻值(RSI/MM)
鋼材 無顯著熱阻
混凝土 0.001
石膏板 0.006
木材和木基結(jié)構(gòu)板材 0.009
在木結(jié)構(gòu)建筑中,墻體、屋蓋、樓板中的有效隔熱材料(木板和玻璃纖維、礦物纖維等)以及氣密層和防潮層等可一起協(xié)同作用,進(jìn)一步增強(qiáng)了建筑的保溫隔熱性能、打造出冬暖夏涼的宜人住宅。
三、排水防潮
木材與水可自然和睦相處,因?yàn)榫哂形鼭裥?,可釋放或吸收材料?nèi)部的濕氣,從而達(dá)到與外界環(huán)境相吻合的濕度。利用加濕或烘干機(jī)制,可以維持木材正確的濕氣容量,從而保護(hù)建筑物的完整和耐久性。
現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑利用坡屋頂挑檐排水、外墻飾面和墻體采用耐久的防水防潮材料等設(shè)計(jì)方法也為木建筑的排水防潮提供了有力的支持和持續(xù)的保護(hù)。
四、 隔音佳
由于具有孔隙結(jié)構(gòu),有助于衰減聲音的振動(dòng),所以木材也是一種有效的隔音材料,特別適用于建造要求隔聲的住宅。利用彈性金屬橫槽將石膏板安裝在墻體和天花板上,可以大大減低聲音的傳遞。另外,在木結(jié)構(gòu)樓蓋和墻體構(gòu)件內(nèi)放置玻璃纖維或巖棉保溫材料也能夠減低聲音傳導(dǎo),進(jìn)一步提升隔音效果。
五、抗震性好
建筑物在地震災(zāi)害中發(fā)生倒塌,不外乎是由于建筑質(zhì)量原因或是建筑結(jié)構(gòu)選型問題,所以地震帶附近的建筑應(yīng)多選抗震型結(jié)構(gòu)。日本在1995年神戶大地震之后廣泛采用輕型木結(jié)構(gòu)體系建房,因而在之后的每次大地震中都極少發(fā)生大規(guī)模的傷亡。
當(dāng)發(fā)生地震時(shí),輕型木結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出良好的“以柔克剛”的抗震性能,這緣于其三大特性的共同作用:首先,輕型木結(jié)構(gòu)自重輕——木材的重量僅為混凝土重量的1/4至1/5。對于相同體量的建筑物,結(jié)構(gòu)自重越小受到的地震作用也越小,所以輕質(zhì)的木結(jié)構(gòu)受到的地震作用也比較小。
其次,輕型木結(jié)構(gòu)采用規(guī)格材做墻體骨柱,定向刨花板或膠合板等結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的板材做覆面板,形成具有良好抗側(cè)能力的木剪力墻,用作結(jié)構(gòu)主要的抗側(cè)力構(gòu)件。
小斷面密布的輕型木結(jié)構(gòu)是柔性結(jié)構(gòu),木材本身具有彈性,在外力作用下有一定的變形和恢復(fù)能力;釘節(jié)點(diǎn)和金屬連接件節(jié)點(diǎn)類似于傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)中的隼卯節(jié)點(diǎn),也有一定范圍內(nèi)的變形能力,結(jié)構(gòu)可以通過自身的變形來消耗能量,提高整體安全性。當(dāng)然,任何結(jié)構(gòu)都需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和良好的施工才能發(fā)揮其特點(diǎn)和作用,輕型木結(jié)構(gòu)也是如此。
六、節(jié)能環(huán)保
木材是可持續(xù)的可再生資源,樹木不僅在生長過程中就能吸收大量的二氧化碳,而且,由其制成的木產(chǎn)品也可繼續(xù)儲(chǔ)存有大量的碳,儲(chǔ)存期長達(dá)數(shù)十年或甚至數(shù)百年之久。木材生產(chǎn)和加工的能源消耗遠(yuǎn)低于混凝土或鋼材;加之質(zhì)量輕的特點(diǎn),木材的運(yùn)輸和施工能耗也相對較低。
此外,由于木結(jié)構(gòu)建筑有較高的保溫隔熱能力,在增加居住舒適度的同時(shí),也降低了房屋在取暖和制冷方面的能耗需求,建筑的運(yùn)行成本較低,既節(jié)能又環(huán)保。