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木结构在现代建筑中的应用

木结构在现代建筑中的应用

一、木结构发展史

二、古代木结构的特点

三、现代木结构的特点

四、现代木结构常用连接节点

五、海口市民游客中心项目介绍

一、我国木结构发展史

1.中国木结构有着悠久的历史,3500多年前,就基本形成了用榫卯连接的木结构体系。

2.唐代趋于成熟,宋代李诚(字明仲)所著《营造法式》(1103年出版) 从乐虎国际国际 、结构设计、到施工建造,全面系统地阐述了我国当时建筑体系(木结构)的设计与建造规则。

3.19世纪末,随着西方科学技术传入,用料较费而跨度有限的梁柱体系逐渐被砖墙支撑木桁架结构体系所取代。

4.1949年以后,我国木结构的传统设计与加工技术逐步进入现代胶合木结构的设计与加工阶段,并对现代木结构中的金属连接开展研究。但后来由于众所周知原因,停滞不前。

5.20世纪90年代,国际上开始对传统木结构的结构非线性、抗震性能、榫卯节点的接触力学特性等古木结构力学进行开拓性研究,改变了以往古建筑研究着重于历史性和艺术性的状况,但对现代木结构并未涉及。

6.2000年以来,随着我国经济的快速发展,国外木结构悄然进入,尤其近10年的木结构研究,具有了由引进、消化、吸收,向创新发展逐步转化的特点。

木结构优点:

      1.使用寿命长:只要维护得当,可存在几百甚至上千年;

      2. 施工容易、建设工期短:一幢现代木结构建筑最短一星期就可完工;

      3.具个性化室内外设计:亲近自然、造型别致;

      4.冬暖夏凉、环境友好:因木材温馨且无公害;

      5.具极佳的抗震性能:很多国家作为抗震重要措施;

      6.具节能、固碳特性:特别在使用过程中起保温隔热作用;

      7.可拆卸、便于运输,可循环使用;

  1. 木材可再生,对环境影响小。

    二、古代木结构的特点  

         古代木结构即木结构的古代建筑是指从“构木为巢”开始,木结构便是我国古代建筑中的一.种结构体系,它以木构梁柱为承重骨架,柱与梁之间多为榫卯结合,以砖石为体、结瓦为盖、油饰彩绘为衣,经能I巧匠精心设计、巧妙施工而成。集历史性、艺术性和科学性于一身,具有极高的文物价值和观赏价值。木结构体系一般分为抬梁式结构、穿斗式结构和井干式结构三种,其中以抬梁式结构应用较广。

          传统木结构营造技艺是古老的传统手工技艺。中国传统建筑是以木结构框架为主的建筑结构体系,以土、木、砖、瓦、石为主要建筑材料。营造的专业主要包括:大木作、小木作、瓦作、砖作、石作、土作、油作、彩画作、搭材作、裱糊作等,其中以大木作为诸“作”之首,在营造中占主导地位。中国工匠 师在几千年的营造过程中积累了丰富的技术工艺经验,在材料的合理选用、结构方式的确定、模数尺寸的权衡与计算、构件的加工与制作、节点及细部处理和施工安装等方面都有独特与系统的方法或技艺,并有相关的禁忌和操作仪式。这种营造技艺以师徒之间“言传身教”的方式世代相传,延承至今。代表作有苏州园林、北京四合院、西递宏村、蔡氏古民居以及杨阿苗故居。

    传统木结构  案例

          北京故宫是中国明清两代的皇家宫殿,旧称为紫禁城,位f北京中轴线的中心,始建于1406年,完建于1420是中国古代宫殿建筑之精华。故宫以三大殿为中心,占地面积72万平方米,建筑面积约15万平方米,有大小宫殿七十多座,房屋九千余间。是世界上现存规模最大、保存最为完整的木质结构古建筑之一。应县木塔  一宗教建筑 。

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    北京故宫一-宫殿建筑

          应县木塔位于山西省朔州山应县城西北佛宫寺内。始建于1056年,完建于1195年。是中国现存最高最古的一座木构塔式建筑。与意大利比萨斜塔。巴黎埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”。2016年, 获吉尼斯世界纪录认定,为世界最高的木塔。塔高67.31米,塔底层直径30.27米,呈平面八角形。全塔耗材红松木料3000立方米,2600多吨,纯木结构、无钉无铆。 

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    应县木塔

    三、现代木结构特点

     

         现代木结构建筑,与传统木结构建筑已经完全不同。现代木结构建筑的设计更符合力学原理,建筑用材也做到了工业化生产。产品主要包括:规格木材(实心木)和强度更高、用途更广的复合工程木材以及用来做面板的天然板材、胶合板和定向结构板等等。现代木结构构件之间的连接方式也不再用榫卯,而多靠金属连接件,以钉子或螺栓固定,施工便捷且强度更高。某些复杂的节点或结构构件,还会在工厂中加工,这样既可以节省施工时间,又有助于确保工程质量。

        现代木结构分为重型梁柱木结构和轻型桁架木结构。重型木结构是指用较大尺寸或断面的工程木产品作为梁、柱的木框架,墙体采用木骨架等组合材料的建筑结构,其承载系统由梁和柱构成;轻型木结构是指用规格材、木基结构板材制作的木构架墙体、楼板和屋盖系统构成的单层或多层建筑结构。在北美,85%的人居住在现代木结构房屋里,尤其是高档别墅几乎都是木制。目前,每年在北美新建的150万套房屋中,采用木框架结构的超过90%,英国、澳大利亚、新西兰、北欧、日本等许多国家也普遍采用木结构。

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    现代木结构案例一列治文椭圆速滑馆

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    典型欧美小木屋

     

    四、现代木结构常用连接节点

    4.1木构件与木构件的连接

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    4.2基础与木柱连接

     

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    4.3胶合木柱与木梁

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    4.4木梁与木梁连接

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    4.5木结构防护.防腐防虫

      1.规格木防腐:

      ★将普通木材经过人工处理之后,使其具有防腐蚀、防潮、防真菌、防虫蚁、防霉变以及防水等特性。

      ★还有一种没有防腐剂的防腐木深度炭化木,又称热处理木。炭化木是将木材的有效营养成分炭化,通过切断腐朽菌生存的营养链来达到防腐的目的。

      2.胶合木防腐:常采用后期喷涂木材保护液,已达到防腐、防白蚁效果

      3.防潮处理:因为所有建筑用材使用前需进行烘干处理,干燥至含水率19%以下,通过烘干处理的木材可以避免绝大多数的体积变化,它的防潮性能甚至可以达到砖混结构的10倍左右

4.6木结构防护--防火

      古代木结构建筑防火设计方法:

      (1)承重木立柱外包不燃材料进行保护,承重构件使用不燃建筑材料,如夯土墙,砖墙等。

      (2)设置防火隔墙。无门无窗防火房间,内填实土,还有硬山墙、封火墙、石制隔火门。

      现代轻型木结构防火设计方法:

      (1)防火涂料:木结构防火涂料是以水作溶剂、由有机和无机复合材料作粘结剂,加入高效阻燃剂和助剂配制而成。木结构防火涂料集环保、装饰和防火为一体,涂料以水作为分散介质,干燥后具有涂膜平滑、耐火性能好、无毒、无污染、便于施工等优点。木结构防火涂料遇火时涂膜膨胀发泡形成均匀致密的蜂窝炭层。

  1. 包覆防火材料:即木构架墙的两侧设置耐火石膏板覆面并且用螺栓固定,用以阻断及防止火焰直接燃烧木构件,以满足建筑构件的耐火极限要求。

    4.7国内主要木材来源与木结构造价

    (1)规格材来源:欧美或北美市场

    主结构造价(包含水电预埋) :4-6k人 民币

    (2)胶合木来源:

    ★欧洲云杉胶合木

    ★北美花旗松胶合木

    主结构造价(包含水电预埋) :6-8k人民币

    五、海口市民游客中心项目介绍

    海口市市民游客之家项目位于滨海公园内,建设用地面积约58.79亩,该用地性质为文化娱乐用地,东侧、北侧、西侧分别毗邻泰华路、泰华横路、世纪公园路,南侧紧靠公园内湖。

    地上建筑面积17800m,地下13000m;层数:地上四层,地下一层;主要功能:展示和办公;材料:下部:混凝土结构,

    屋面:钢支承木屋面

    5.1主要结构设计技术参数

    ●本工程混凝土结构分为多塔, 地上4(局部1),地下1层,采用框架剪力墙结构,结构最大高度17米。

        顶部屋架采用木结构(3) ,木结构顶部高度约21米。●设计使 用年限为50;

    ●建 筑结构的安全等级:二级;

    ●建筑抗震设防类别: 标准设防类(丙类) ;

    ●风荷载: 基本风压W.=O. 75kN/m2 (50) ;地面粗糙类别: A

      抗震设防烈度: 8(0.3g) ;地震分组:第二组

    ●场地特征周期值: 0. 55s;场地类别: Ill类。 (9度提高抗震 构造措施)

    ★绿色材料的概念是国际材料科学研究会于1988年首次提出。其定义为:在原料采取、产品制造、应用过程和使用以后的再生循环利用等环节对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料。环保、节能、健康、安全是“绿色材料”的特点

    ★绿色材料的评估指标:

    ●资源利用效率:木材既是一种可再生资源,也是一种可循环利用的材料,废弃木,材可以用来造纸,制造人造板等用途。(室内空气质量: 由于木结构材料加工过程简单,涉及的化学物质少,因此木结构中的空气质量清洁,无污染物。

    ●能源利用效率:能源利用水平远高于钢铁、混凝土等其他建筑材料。

    ●价格合理

    ★结论:以木材为主要材料的木结构房屋是优秀的“绿色建筑”。

     推广木材制品的使用符合中国建材的发展趋势、推广木结构顺应目前的政策环境。

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    长宇(珠海)国际乐虎国际国际 有限公司南昌分公司是一家以绿色乐虎国际国际 为主的现代高科技服务型企业,其业务涵盖规划方案、施工图设计、优化设计、绿色建筑咨询等。 90年代初,江西省优化工程设计咨询院成立;2005年5月长宇(珠海)国际乐虎国际国际 有限公司南昌分公司成立。 长宇人本着“以技术为核心,以客户为中心”工作态度,为客户的工程项目提供优质的、全方位服务。长宇愿遵循“以人为本”的管理理念,注重团队合作与敬业精神,关注人的培养与企业的可持续发展。 在新的发展时期,长宇乐虎国际国际 致力于推广和应用绿色建筑技术,为客户提供最专业的服务。我们相信,选择长宇,将是双方迈向更辉煌成功的开始!

 


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