木结构建筑复苏应重视几个问题

  木结构建筑指以木材为主建造的建筑。我国木结构建筑历史悠久,远朔3500年前,我国就基本上形成了用榫卯连接梁柱的框架体系,到唐代逐渐成熟,许多大木结构已历经百年甚至千年。解放后,我国木桁架结构由传统的设计与加工技术,逐步进入现代胶合木结构自行设计与加工的应用。上世纪80年代,我国可用于木结构建筑的木材十分紧缺,国家又无力从国外购进优质结构用材,以至木结构建筑被停止使用,迄今已达20多年。去年,建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了“木结构工程施工质量验收规范(GB50206-2002)”和“木结构设计规范(GB50005-2003)”,使我国停滞了20多年的木结构建筑开始复苏。
木结构建筑复苏的意义

        一、将为人们提供温馨、自然、安宁、舒适的起居场所
木材是绿色环保材料,它纹理美观,色彩丰富;吸声、隔音性能良好;很多种木材能够散发出特殊的芳香,有利健康,又可抵抗多种生物的危害等等。据日本学者调查,居住木造住宅者的平均寿命较居住钢筋混凝土造住宅者高9~11岁。而美国一般住宅所用材料90%为木材。
        二、将极大地促进我国木材工业的发展和技术水平的提高
住宅建设是木材消耗的大户。据统计,2001年我国社会木材消耗总量为25000万立方米左右,其中建筑及房屋装修用材为5400万立方米,占总量的21.6%,而发达国家一般均在30%~50%,如果我国建筑木材消耗达到该水平,则木材工业的加工量将同比扩大。现有的木材产品,如原木、板方材、人造板等不但数量要增大,对质量的要求亦将提高。新兴的木质工程复合材(简称工程木),必将应运而生,因此,我国木材的加工技术必须在现有的基础上全面提高,才能满足需要。
           三、将有利于速生丰产用材林的快速发展
实践表明,很多情况下,植树造林较种植农作物经济效益好,加以国家启动速生丰产林基地建设工程,给予营林者诸多优惠政策,如财政贴息,信贷优先,采伐宽松等,必将吸引各类企业、林农等的积极性,加快速生丰产用材林的发展。这既有利于建材企业原料的供应,又有益于生态建设的发展,对于实现资源培育与加工利用相结合,产业与生态共发展,具有重要意义。
                 四、有益于环境保护
木材是可再生的主要建筑材料,而且从能源利用和空气、水污染等方面比较,木结构较其他结构对环境的影响也最小。就能耗而言,混凝土结构是木结构的2.2倍,钢结构为木结构的1.5倍;钢结构和混凝土结构产生的温室气体分别是木结构的1.2倍和1.5倍;木结构的空气污染指数最低,钢结构产生的空气污染为木结构的1.7倍,混凝土结构为2.2倍;木结构的材料对水毒性的影响亦最低,钢结构为木结构的3.47倍,混凝土结构为2.15倍……
木结构建筑复苏应重视几个问题
一、木材供应问题
我国木结构建筑复苏后,木材供需矛盾必将日益加大,解决的办法有:
1、继续进口一定数量的木材 为解燃眉之急,进口一定数量的木材是必需而合理的。因为有的国家将木材及其制品视为长期而且重要的出口收入,如俄罗斯、新西兰、美国、加拿大等国,供应较为稳定。
2、积极发展速生丰产用材林 为保证木材安全供应,节约外汇,积极发展速生丰产用材林是根本办法。根据2002年国家林业局编制的《重点地区速生丰产用材林基地建设工程计划》,总规模为1333万公顷的速生丰产用材林工程建设期为2001~2015年。按每公顷年平均生产量15立方米计算,全部建成后,每年可提供木材13337万立方米,是国内生产用材需求量的40%,加上现有森林资源的采伐利用,届时国内木材供需可望基本趋于平衡。
在国家没有扶持资金投入的情况下,据初步统计,2003年上半年,全国重点地区速生丰产用材林基地建设已完成造林面积67万公顷,各地速生丰产用材林营造势头强劲。
3、努力推动新兴木质工程复合材的发展 20世纪中叶,美国等国的科学家,为了利用低值、径小的天然木材,满足木结构建筑的需求,开展了大量的科研工作,取得了丰硕的成果,其主要而成熟的产品有:
●胶合木又称胶合层积材,适于大跨度的场馆建筑。
●结构复合成材常用于轻型木结构房屋的主梁和屋脊梁。
●结构人造板指用于承重结构的人造板,包括结构胶合板和定向刨花板。多用作轻型木结构房屋的楼面板、屋面板和墙面板。
●预制复合木材工字梁是采用结构复合成材与结构人造板胶合而成。现已大量用于轻型木结构房屋中,取代钉连接的规格材组合梁。
上述新兴木质工程复合材,有的在我国已有生产,但产量小且未用于木结构,大多数品种在我国尚属空白,随着木结构房屋的复苏与发展,宜推动相应发展。
综上可知,木结构房屋需要的木材问题,只要我们本着自力更生,加快速生丰产用材林建设为主,并相应发展新兴木质工程复合木材,再从进口木材加以调剂,前景应是十分乐观的。
二、安全问题
安全涉及强度、防火、防护、造价等问题。
1、强度问题 木结构建筑的首要安全问题是木材与木构件的力学强度。木材的力学强度测试,较其他材料比较困难。新发布的“木结构设计规范”,是总结国外经验与我国实践而制定的,目前应是可行的。但在胶合木的设计强度规定上,我国还缺乏系统的实验工作和大量数据,现利用国际上的强度设计值,也还需要做大量的转换工作。
木结构建筑只要科学设计,合理施工,是安全的,这是中外建筑史已经证明过的。
2、防火问题 19世纪初,国内外相继探索使用多种化学方法处理木材,旨在提高木材防火(阻燃)性能。目前阻燃木材与木制品已日益为国内工业与建筑领域采用。
实事证明,建筑物着火的火源主要是室内其他易燃物件,由于燃烧时室内严重缺氧,致使人们窒息死亡。如果木结构容易着火,美国和日本住宅怎么会长期而大量采用?我国消防主管部门赴美考察后,对此亦予以确认。
3、防护问题 木结构的防护主要包括:木材的防虫、防腐、防霉和防裂等方面。在长期潮湿的环境里,木构件易受木腐菌侵害,若通风良好,则木构件可以使用上百年仍保持完好无损。对于室外和一些特殊部位,如与地面接触的木构件等易形成腐朽和白蚁等虫蚀问题,一定要按照新发布的“木结构设计规范”与“木结构工程施工质量检验规范”的条例进行防护处理。我国现时已有多家防护企业可以承担此项工作。但同时要加快开发研制新型低毒防腐药剂及其对速生丰产用材林木材的防腐效果的研究,使国内的速生丰产用材林早日用于木结构建筑领域。
4、造价问题 木结构房屋以其质量优越,节约能源,施工速度快等优点,其造价较钢筋混凝土结构房屋有一定优势。具体单位造价又因建筑造型,建筑地点、材料等次及施工管理有关。据美国工程木结构技术访华团介绍,通常,独立木结构住宅每平方米的总建造成本约4000元人民币,别墅最低可以做到每平方米2500元人民币的成本。由于木结构住房一般最大高度为三层,如地价较高地区,则不经济。至于大跨度木结构建筑,例如,1980年建造的美国华盛顿州塔科马市的竞技场,木结构拱顶的造价在承建中标时为3.02亿美元,而充气拱顶为3.55亿美元,混凝土拱顶为4.38亿美元。
随着木结构房屋的推广,国产速生材的利用,设计、施工本土化,成本可望逐步降低。
几点建议
一、认真贯彻执行有关木结构建筑的两个规范。
二、正确引导国内建筑材料市场
在适当进口国外木材的同时,积极引导建材企业参与国家速生丰产用材林建设,并建议建设部牵头组织有关设计、木材科研、加工等单位,开展速生丰产用材林的利用研究,争取木结构材料尽早国产化。
三、加强专业人才培养与科研工作 木结构在我国停滞了20多年,目前比较全面掌握木结构且长期从事木结构科研工作的专家为数甚少,大多数人对木结构缺乏应有的认识,为了延续并发展我国的木结构建筑事业,建议在国内有关大专院校设立这一专业,并在科研单位成立木结构研究中心。
总之,我国木结构建筑的复苏,既是建筑业的一件大事,我们必须抓住机遇,找准切入点,认真贯彻执行新发布的规范,逐步全面推进;同时,还要积极参与国家速生丰产用材林建设工程,相应发展新兴木质工程复合材,加强科研,扩大其在木结构建筑中的应用,不断提高设计、施工水平,开创有中国特色的木结构建筑体系,造福人民,再现我国木结构建筑的辉煌。

 

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