木结构与其他建筑形式比较

    一个被称为"雅典计划"的科学研究项目,有建筑设计师、环境保护主义者、经济学家和工程技术人员参与,使用"生命周期分析"方法,经过5年的时间,将混凝土、钢材、木材对环境的影响进行了研究,现列表予以说明:
    主要建材生命周期对环境影响比较表:
分类 材料 对水污染 能源消耗 温室效应 空气污染指数固体废物
木材   1      1            1           1              1
钢材  120  1.9        1.47        1.44         1.37
水泥  1.9   1.5        1.88        1.69         1.95
    1. 对水的污染:木材是天然材料,将圆木加工锯成材耗用的水很少,对水体质量的影响是微乎其微的。水泥造成的水污染是木材的1.9倍。由于钢材生产过程使用大量的水,它对水的污染比木材大120倍。
    2. 能耗:是指在提取、生产、建设、运输过程中使用的各种燃料的综合计算得到能源的消耗量。水泥耗用的能源比木材多1.5倍,钢材比木材多1.9倍。这些数字是这些材料所消耗的能源,不包括建筑物投入使用后每年需要取暖用的能源消耗,建成后,木结构房屋耗用的能源,远远小于混凝土和钢材,可以节余大量的能源。
   3. 温室效应:不断增加的能源消耗,导致温室效应,木材导致温室效应最少,钢材是木材的1.47倍,混凝土是木材的1.88倍。
   4. 空气污染:虽然混凝土结构比钢结构使用的能源少,但在生产水泥的过程中,会产生大量的CO2,空气污染指数与温室效应相差不多,但树木在生长过程中吸收CO2,放出氧气,起到了净化空气的作用。由于CO2是温室效应的直接原因,科学家们提议为了减少空气中的CO2,我们应当多种植树木。年轻的、正在迅速成长的森林是吸收CO2的主体,可持续发展的林业所提供的永不枯竭的森林资源,可以使空气的质量更加清新。
    5. 固体废物:固体废物是生产过程中的副产品或残余物。这些废物必须有储存的场地,通常是作为填地材料或将其解体,但是解体的过程会耗用更多的能源并产生空气污染。钢材和水泥不能用作燃料,无法进行生物降解,要回收使用还要耗费大量的能源。但木材的回收只生产很少的废物。锯材生产的废料通常被用来制造纸浆、刨花板或作为燃料。木材同时又是100%可降解的。如果不作处理,它可很简单的解体融入土壤,并使土壤肥沃。木材从土里长出,自我更新,然后又回归大地,完全是一个自然的过程。在人类历史上,树木每时每刻都在成长和更新,但形成化石和矿藏需要多少时间呢?
    6. 粘土砖的危害:很可惜,"雅典计划"未考察粘土砖,但这恰恰是我国最广泛使用的建筑材料,尤其在广大的农村。粘土砖生产对环境的危害是众所周知的。过去我国每年约生产7000亿块实心粘土砖。据说这些砖的总长度可绕地球1600圈。每年制砖耗用的粘土侵吞10万亩以上的耕地。每年烧砖用煤约7000万吨,这些煤被称为"粗煤",其燃烧生产的废气造成空气污染和酸雨。由于砖的产生给我国带来极大的危害,政府已下令禁止生产,并寻找代替粘土砖的新型建筑材料,但由于各地区发展的差异,粘土砖的使用在某些地方仍是有禁不止。为了改善住宅的能效,1986年我国政府规定新建住宅能效提高30%,1993年又规定要提高50%。但有些人对这一有利于节约能耗的
法规认识不足,再加上建筑保温材料的匮乏和保温作法施工繁琐,有些地方没有认真执行,每年仍有大量的采暖或制冷能源被浪费,我国建筑物取暖能源比美国高出2倍,但室内温度仍然偏低。
    建造技术
    美国用于住宅的木结构有几种形式,用得最多、经验最成熟的一种叫轻型木结构,也叫
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    普通木结构。木结构房屋可在现场建造,也可在工厂预制构件,然后在工地装配。
    1 建造过程:先浇筑混凝土地基,在地基上安装基础衬垫和经特殊处理的底木,以防止白蚁的侵蚀和水分渗透到木结构中,然后建造房屋的框。通常用5㎝×10㎝的方子做楼面梁、吊顶梁、屋面掾子及墙体龙骨,这些构件中心间距一般为40㎝。楼面板及墙面板均参与结构作用。这些铺板可采用结构胶合板及实木板,梁和椽子的构件尺寸由跨度和荷载条件决定。
    板和结构构件之间采用钉连接,梁和承重墙体之间用轻质金属连接件连接,每层楼面作为承重平台,支撑上部结构传来的荷重,每层平台由下一层的墙体支撑,底层墙体支撑在混凝土基础上。底层墙体的底板和基础之间用螺栓铆固。结构部分施工完成后,在外墙面饰以挂板、面砖或其他装饰材料,而内墙及顶面则用防火石膏板或粉刷做装饰基层。
    2. 保温及防潮处理:在龙骨的空隙、顶层椽子和吊顶间的空间填充保温材料达到保温效果。保温材料是玻璃纤维、矿棉或棉毡。在屋面顶层阁楼及底层架空层处增设通风口。为防止覆土中水分的侵袭,在底层结构施工前,应在覆土上盖上防潮层。结构部分施工后,在整个建筑外表面裹一层防潮膜,该防潮膜透气不透水,使空气能进入结构内部。施工中不慎潮湿的构件可自然干燥。建筑物内部,在所有墙面上满铺防潮层,防止用户在使用过程中产生的水蒸气渗入结构内部。
    3. 防火设计:多层木结构的耐火极限1小时,楼梯井及疏散走道的耐火极限要求高一些。耐火试验的对象采用木结构外覆以不同厚度的防火石膏板,单层石膏板耐火极限为1小时,双层为2小时,具有2小时耐火极限的隔墙分隔的区域,可视作单独建筑。考虑到安全疏散,美国规范要求木结构建筑的层数不超过3层,每层面积不得超过1000㎡,但用防火隔墙可增加每层面积。采用自动灭火如消防喷淋系统,可增加一层或加大面积。在实际工程中,可根据规范中的其他条件灵活掌握。
    4. 木材收缩的考虑:木材干燥会引起收缩。就会产生饰面开裂及管道变形等问题。木材从其饱和含水量(28%到30%)干燥收缩到平衡含水量(一般在结构内部为8%到12%)后,收缩变形会很小,针叶木的纵向收缩可以忽略不计。水平构件考虑其横纹方向宽度和厚度的收缩。但因梁和龙骨尺寸相对很小,即使将所有水平构件的收缩量叠加,也可以忽略不计。所以结构木材必须使用经干燥窑烘干并按照质量分级的针叶木材。不是所有的木材都能用于建房。
    5. 隔声设计:国家规定的隔声量为45至55dB。为了增加单元之间的隔声效果,墙体龙骨应错开放置,宽度相应增加,龙骨间填充吸声岩棉。对隔声要求较高的工程可增加石膏板的厚度。楼板采用在夹板上浇注轻质石膏混凝土等措施。
    6. 管线安装:木结构框架式墙体中的空腔可以安装电线。上下水管和煤气管等。并在辅上墙板之前安装调试完毕,主要管道接口处都预留检修口。
当然,现代木结构房屋体系的优越性还是值得借鉴,尤其是木质屋架的部分,既能充分体现各种灵活的表现形式,又便于施工和节能环保。
    以砖结构、混凝土结构、钢结构作支撑和维护体系,以木结构为屋架结构体系,应该是中国建筑市场最具发展潜力的别墅建筑形式!

ailin

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