轻型木结构建筑技术在住宅开发中的应用

2019-06-03 15:49:59

在北美,目前每年约有200万栋房屋在建,而约95%的独栋房屋采用轻型木结构,90%以上的双户、排屋和三层公寓采用木结构建造。轻型木结构建筑具有一系列优越的特性,使居住在北美的居民能够享受高标准的住房。这种建筑技术已成功地引入其他国家,如日本和英国。

随着我国人民生活水平的提高,轻型木结构建筑也进入了中国市场。越来越多的房地产开发商、设计公司、建筑单位和普通消费者对木结构表现出极大的兴趣。由于环保、设计灵活、成本具有竞争力的优势,轻型木结构建筑技术在我国已经过了市场开发初期的引进期,呈现出快速增长的趋势。

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一、轻型木结构建筑的概念

轻型木结构建筑主要是由木框架墙、木地板和木屋顶系统组成的结构体系。结构系统由各种木制品构成,承受并传递作用于结构上的各种载荷。这些木制品主要包括用于建造结构框架的规格材料(实木)或工程木制品(再生木材),以及用于覆盖框架作为覆层板的板材,如针叶木胶合板和定向木板。

轻型木结构建筑有两种基本结构形式:平台式和连续墙柱式。平台式轻型木结构因其结构简单、施工方便而被广泛应用。它的主要优点是地板和墙壁是分开建造的,所以已经建造的地板可以用作上部墙壁建造的工作平台。通常,墙壁中的木质框架可以在工作平台上组装,然后手动提升到位。轻型木结构建筑中的结构构件也可以在工厂加工,例如构成屋顶框架的桁架和墙壁。木质材料由工厂切割组装,然后运输到现场安装,这样可以节省时间,有助于提高施工质量。

二、木结构的特点

1、明显的能源优势

建筑的能效由建筑的结构体系和材料的隔热性能决定。轻型木结构建筑的墙体和屋架系统由木质规格材料、木质结构覆板和保温棉组成。据有关报道,在相同厚度的情况下,木材的保温值比标准混凝土高16倍,比钢材高400倍,比铝高1600倍。按照标准建造方法,在保温措施相同的情况下,木结构房屋的保温效果是砖墙房屋的三倍。因此,木结构房屋具有冬暖夏凉的优点,供暖成本较低。这种在轻型木结构建筑中的表现可以鼓励人们充分利用房子里的空间,因为整个房子的温度是均匀的。

此外,利用墙体缝隙铺设管道可以使集中供热系统或空调系统的安装效率更高,成本更低,同时不影响建筑物的美观。

木结构建筑隔热效率较高的关键是其围护墙结构,从内到外分为六层:

(1)墙板内衬;

(2)防潮层,通常是聚乙烯薄膜;

(3)根据气候条件和相关建筑标准,在墙体龙骨之间填充一层不燃保温材料,通常为玻璃纤维棉,厚度和密度适当。隔热材料也铺设在屋顶桁架间隙和地板网格之间。

(4)外墙结构基板;

(5)具有通风功能的建筑用防潮纸;

(6)外墙覆层。

除了建筑物的隔热性能之外,防潮层主要确保厨房和卫生间中形成的湿气不会穿过中空的墙壁,造成看不见的冷凝。这种结构有助于减少热量损失。此外,防潮层是防水的,但不阻止蒸汽排出。它在选定的外墙下充当挡风遮雨的遮蔽物,同时允许室内蒸汽从外面逸出。

轻型木结构建筑

1999年,英国建筑研究机构企业资源规划系统对建筑材料的综合环境影响进行了一项调查,并使用一种非常复杂的生命周期分析方法来研究建筑材料,评估产品各个阶段的环境影响,包括资源的获取、产品的制造、建筑物的建造、维护和使用后的拆除等。根据研究报告,在考虑了所有因素后,选择木结构对环境是有益的。该研究报告还比较了木结构房屋、金属框架房屋和混凝土房屋的环境影响:在能源消耗、全球变暖潜能、空气毒性和水毒性、“绿色建筑和环境保护”的监测指标方面,木结构房屋远远低于金属框架房屋和混凝土房屋。

3.强大的结构强度

木框架结构在各种极端载荷条件下表现出相对稳定性和结构完整性。与其他材料相比,木材具有更强的韧性,板材结构体系使其具有很强的抗冲击载荷和周期性疲劳损伤能力。同时,它具有重量轻的特点,因此具有很强的抗冲击性。在施工过程中,增加地锚和抗风锚,使木框架具有更强的抗风能力。因此,木结构房屋也特别适合我国易受台风袭击的地区。在日本神户,大型和中型轻型木结构房屋状况良好,而附近的传统建筑严重受损(见下图)。

4、良好的防火性能

"就生命危险而言,住在木质框架建筑中并不比其他任何结构类型大。"这是英国政府建筑研究所得出的结论(英国的建筑标准可能很严格)。木结构体系的耐火性比人们通常认为的要强得多。轻型木结构建筑中石膏板对木结构的覆盖和重木结构构件暴露在火中时形成的碳化层可以保护木结构构件并保持结构的强度和完整性。在轻型木框架结构施工期间,木框架的所有密封空间应使用木块堵塞,以防止火在墙壁、地板和屋顶的缝隙中蔓延。按照中国木结构设计规范建造的木结构房屋也能完全满足防火要求。

5.卓越的耐用性

精心设计和建造的现代木结构可以经受住各种木材侵蚀的考验,如真菌和昆虫。木材可以在极其恶劣的条件下使用,只要先经过防腐处理。如果设计和施工得当,木质房屋可以在多雨、潮湿和容易发生白蚁的地区完好地存活几代。可以追溯到18世纪的现代木结构建筑可以在北美国家找到。

三、轻型木结构建筑施工要点

1.门窗的防水处理

木结构建筑门窗的防水往往是建筑成败的关键。它的方法不同于传统的房子。在木结构建筑中,我们一般优先考虑带安装翼的门窗,这样在施工中防水接缝会更容易处理,效果会更好。

2.屋顶通风

屋顶结构易受雨水和冷凝水的影响,但屋顶结构的防水结构可确保其不受雨水的影响。为了防止冷凝水对屋顶结构造成伤害,应在屋顶上设置通风孔,以保持屋顶中的空气循环,从而使屋顶桁架空间中的潮湿空气能够随着气流排出屋顶桁架,以防止空气中的水蒸气在屋顶桁架空间中积聚。

3、木质构件与基础接触

所有与混凝土或砌体基础直接接触的木质构件必须采用天然防腐木材或经过压力防腐处理的木材。

4.墙壁系统

良好的墙体系统对整个墙体的防水和防潮起着关键作用。中国沿海地区是经济相对发达的地区,木结构建筑项目相对集中在这些地区。这些地区受海洋气候影响,潮湿,经常遭受强风和大风袭击。因此,当在这一地区建造轻型木结构建筑时,应在防潮保护层之间增加一个附加空腔(也称为等压防水层)

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