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本科生毕业论文（设计）
题目：浅谈现代木结构建筑及其在中国的发展状况
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层次： 专科起点本科
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完成日期： 2021年4月25日
木结构建筑从结构形式上分，一般分为轻型木结构和重型木结构，主要结构构件均采用实木锯材或工程木产品。木结构建筑有着施工简易、设计灵活、保温隔热性能好、防潮防虫性好、抗震性好等诸多优点。从国内外木质结构房屋的发展状况，介绍并分析了中国发展木结构建筑的可能性及存在的问题，结论是中国发展木结构建筑的市场前景很大，但真正的全面开发还有待时日。本文主要研究现代木结构建筑及其在中国的发展状况，希望通过本文的研究，能够了解其在中国的发展状况以及前景。
关键词：现代木结构；建筑；发展状况
目 录
“中国建筑乃一独立之结构系统,历史悠长,散布区域辽阔。在军事、政治及思想方面,中国虽常与他族接触,但建筑之基本结构及部署之原则,仅有和缓之变迁顺序之进展,直至最近半世纪,未受其他建筑之影响。”
古代中国人习惯采用木结构,这与中华文化的发源地——黄河流域与长江流域有着丰富的森林资源有关。从陕西省西安市半坡村遗址和浙江省余姚县河姆渡遗址可以看出,在新石器时期的母系氏族社会,木结构建筑已具有相当的规模和水平。河姆渡遗址发现的干栏式木构件,证实中国的祖先早已掌握了完善的榫卯连接技术,也说明木结构在此之前已经历了很长的使用和发展过程。
木材是人类认识和利用较早的建筑材料之一。据史书记载，木结构建筑早在公元1000年前就曾作为古代埃及和希腊基本梁柱结构形式得到应用，但由于当地木材资源的相对短缺，木结构技术在古代欧洲并没有发展成为主流结构技术。相反，古代中国木材资源相对丰富，木结构技术在中国的千年文明中却得到了广泛的应用和发展，而成为中国建筑史上最主要的建筑方式，并形成了风格独特的建筑体系。近代随着钢铁工业的发展和混凝土技术的发明及应用，出现了钢结构和钢筋混凝土结构，但西方木结构技术却也同得到了长足发展，特别是人造木技术的发展，使得木结构技术从住宅领域发展到了其他民用建筑领域，成为和钢结构技术、混凝土结构技术同时发展的建筑技术。在现代中国，由于前几十年森林管理等方面的原因，滥砍滥伐，以致木材材源枯竭[1]。政府对木材在建筑上的应用制定了严格的限制措施，提倡以钢代木，以塑代木。因此，在中国木结构技术目前被排除在主流建筑之外，木结构建筑几乎成了中国建筑的盲点。长此以往，这不但损害国家森林资源的可持续发展，也是我国建筑业发展的一大憾事。
木材是人类早期认识并使用较早的建筑材料之一。木结构建筑是指单纯由木材或主要由木材承受荷载的建筑。现代木结构建筑与古代木结构建筑有着本质的不同。现代木结构建筑是指以各种木质人造板材或者经过处理的原木、锯木为建筑的结构材料，以木质或其他建材为填充材，并以木构件或钢构件为连接材料建造的房屋。这些经过加工、处理的再生木质人造板材直接代替天然原木使用，其结构性能以及防腐、防火性能却远高于天然原木。
结构建筑在中国建筑中占有很重要的地位，木结构是中国古代建筑的
精华，没有木结构就没有中国古代建筑的辉煌。我们现在看到的多年前的宫殿、庙宇、楼亭，还有我们现在看到的塔等等，都是采用木材制作梁、架、柱等构件，并用榫卯结合建成的。其灵活的风格、合理的布局、适宜的建筑体量以及精巧的装修在世界享有盛誉，成为5个最古老的建筑体系之一。很多国家都从中国借鉴木结构的工艺，可以说中国的木结构建筑曾经引领风骚长达数百年之久。
1.1 现代木结构建筑的种类
根据标准建筑规范，按照木构件的大小轻重，木结构建筑可以分为3种类型:轻型木框架建筑，普通木框架建筑，重型木结构建筑。重型木结构建筑包括胶合木结构、原木结构等。现代木结构主要采用普通木结构、胶合木结构和轻型木结构。
1.1.1普通木结构
普通木结构指承重构件采用方木或原木制作的单层或多层木结构。为了保证木结构的 正常工作和延长结构的使用寿命和收到良好的技术经济效果，普通木结构设计应符合下列规定：
1)、应该通风和防潮，避免木材腐朽和虫蛀。
2)、木屋盖采用外排水为佳，若必须采用内排水时，不宜采用木制天沟。
3)、尽量地减少构件截面的用料，以符合机器化生产的要求。
4)、木结构特别是钢木桁架应在运输和安装过程中的保证强度、刚度和稳定性，如确实有必要时在应在图纸中提出。
5)、木材宜用于结构的受压或受弯构件，对于在干燥过程中易翘裂的树种木材（如 落叶松、云南松等），当用作桁架时，宜采用钢下弦；若采用木下弦，对于原木，其跨度不应大于15m，对于方木不宜大于12m，且应采取有效防止开裂危害的措施。
6)、在震区建筑木结构，在构造上构件之间、结构与支承物之间的连接必须加强，尤其是刚度差别较大的两部分或两个构件（如桁架与柱、檩条与桁架、木柱与基础等）之间的连接必须安全稳定。
7)、在有可能造成风灾的台风地区和山区风口地方，木结构的设计，应采取有效措施， 以加强建筑物的抗大风能力。尽量减小天窗的高度和跨度；采用短出檐或封闭出檐；瓦面（特别在檐口处）宜加压砖或座灰；山墙采用硬山；檩条与桁架（或山墙）、桁架与墙（或柱）、 门窗框与墙体等的连接均应采取稳定锚固措施。
8)、杆系结构中的木构件，当有不对称削弱时，其净截面面积不应小于构件毛截面面积的60%：当有对称削弱时，其净截面面积应大于构件毛截面面积的50%。 在受弯构件的受拉边，不应打孔或者开设缺口。
9、桁架的圆钢下弦、三角形桁架跨中竖向刚拉杆、受振动荷载影响的刚拉杆以及直径等于或大约20mm的刚拉杆和拉力螺栓，都必须采用双螺帽。
10、在房屋或构筑物建成后，应对木结构进行检查和维护。对于用湿材或新利用树种木材制作的木结构，必须加强使用前和使用后的第二年检查和维护工作。
1.2.1胶合木结构
胶合木结构是指采用胶粘方式将木料或木料与胶合板拼接成尺寸与形状符合要求而又具有整体木材效能的构件和结构。
（一）、胶合木结构具有以下技术上和经济上的优点
胶合木结构随着建筑设计、生产工艺及施工手段等技术水平的不断发展和提高，其适用范围也越来越大，采用胶合木结构的建筑工程也越来越受人们的喜爱。
1．能利用较短较薄的木材，组成几十米或上百米的大跨度构件，制做成各种不同的外形，构件截面也可制做成矩形、工字形、箱形等较合理的形状。解决了受天然原木尺寸的限制，可以灵活地设计建筑平面和外形，从而扩大了木结构的应用范围。
2．可以剔除木材中木节、裂缝等缺陷，以提高材料强度。也能根据构件受力情况，进行合理级配，量材使用，将不同等级的木材用于构件不同的应力部位，以达到提高木材的使用率和劣材优用的目的。3．由于制作胶合木构件所用的木板易于干燥，当干燥后的木板含水率小 于 15%时，制成的胶合木构件一般无干裂、扭曲等缺陷。
4．可以减少原木、方木结构构件在连接处的削弱，且连接点少，所用连接铁件较少，整体刚度好。
5．经防火设计和防火处理的大截面胶合木构件，具有可靠的耐火性。 6．隔音性能好，能大量减少使用期和施工期对周围环境产生的噪音影响。 7．保温性能好，能防止构件的冷桥和热桥。
8．具有的天然木质纹理效果，在建筑中体现的美学效果经久不衰。
9．可以工业化生产，提高生产效率，尺寸能满足较高的精度，可减少现场工作量，便于保证构件的产品质量。
10．构件自重轻，有利于运输、装卸和现场安装，并能减少整个建筑物基础部分的费用。
11．构件在制作过程中耗能低，节约能源。 胶合木是利用天然材料，不污染环境，能使用在自然环境中，并能十分协调地融合在建筑环境中，可以不用其他材料再装饰而减少装饰费用。胶合木构件也能抵抗环境的腐蚀，特别适用于游泳场馆，不怕水蒸气中氯对构件的腐蚀。
（二）胶合木结构的结构形式
1．直线梁、单坡和双坡变截面梁：适用于跨度30m 以下的简支梁或多跨连续梁。
2．斜坡弓形梁：适用于 20m 以下的跨度，顶部坡度应小于10°，并且，底部弯曲应尽可能浅。
3．钢木桁架：适用于 75m 以下的跨度，受拉杆为高强度钢拉杆，受压杆为胶合木构件。
4．两铰和三铰拱：通常适用于60m 以下的跨度，在欧洲已建成超过100m 的实例。水平力由拉杆或承台承担，而由风荷载产生的吸力是设计时应考虑的主要问题。
5．弧形加腋门架：适用于 50m 以下的跨度。为了避免屋脊过大的挠度，顶部斜面坡度应大于14°。当斜面坡度较小时，应在拱腰处加设一个调整腋，以减少胶合木结构较高的造价。
6．指接门架：适用于 24m 以下的跨度，顶部斜面坡度应大于14°。在门架转角接口处，采用特殊的指接技术。
除以上的结构形式外，还采用了折板、薄壳及空间木桁架结构等。
随着工业生产水平的提高和设计计算技术的发展，更为新颖复杂的胶合木结构正出现在各种不同类型的现代建筑中。
符合上述条件制作的胶合木构件，可视为整体木构件进行计算。但由于胶合木构件可制作成任意的截面形式和高度。因此,在计算中，尚应考虑上述因素的影响,以保证胶合木结构的必要刚度和侧向稳定性。 1.1.3 轻型木结构
轻型木结构建筑主要是由木构架墙、木楼盖和木屋盖系统构成的结构体系，该结构体系是由各种木产品建造而成的，承担并传递作用于结构上的各类荷载。这些木产品主要包括那些用来建造结构框架的规格材（实心木）或工程木产品（再造木），以及用于覆盖在框架上作为覆面板之用的板材，如针叶木胶合板和定向木片板等。当采用轻型木结构时，应满足当地自然环境和使用环境对建筑物的要求，并应采取可靠措施，防止木构件腐蚀或被虫蛀。确保结构达到预期的设计使用年限。 轻型木结构的平面布置宜规则，质量和刚度变化宜均匀。所有构件之间应有可靠的连接和必要的锚固、支撑，保证结构的承载力、刚度和良好的整体性。GB 50206-2002 《木结构工程施工质量验收规范》 2.0.7 轻型木结构 wood-framle construction 将木基结构板材与间距不大于 600mm 侧立的规格材 楼盖和屋盖，并组成框架式结构，用于 1～3 层房屋。目前，轻型木结构在世界上不少国家地区的住宅以及商业和工业项目中获得了广泛地应用。只在北美，约有85%的多层住宅和95% 的低层住宅采用轻型木结构体系。
轻型木结构建筑有平台式和连续墙骨柱式两种基本结构形式。平台式轻型木结构由于结构简单和容易建造而被广泛使用，其主要优点是楼盖和墙体分开建造轻型木结构体系，是在框架外根据受力需要，将小截面构件按一定的间距等距离平行排列形成框架，然后，包上结构面板，使之建筑物的墙体，楼盖和屋盖等基本构件。整个结构结构就是由这些墙体，楼盖和屋盖构成的箱形建筑体系。作为一种高次超静定的结构体系，轻型木结构的结构强度通过主要结构构件（框架）和次要结构构件（墙面板，楼面板和屋面板）的共同作用得以形成。具体地说，是指用规格材及木基结构板材或石膏板制作的木构架墙体、楼板和屋盖系统构成的单层或者多层建筑结构。轻型木结构建筑一层楼板为木楼板或混凝土楼板，以一层楼板为平台建造一层墙体的基础通常为混凝土基础，并以此类推。轻型木结构建筑在屋盖和墙体空间填充保温材料以达到良好的保温效果。屋面和墙面铺设防水材料以满足防潮、防水的要求。轻型木结构建筑外墙外侧面可选用涂料、挂板、贴砖等多种外饰面材料，室内墙板采用石膏板以满足防火要求。，因此已经建造好的楼盖可以作为上部墙体施工的工作平台。通常墙体中的木构架可以在工作平台上拼装，然后人工抬起就位。轻型木结构建筑中的结构构件也可以在工厂加工，如组成屋盖框架的桁架及墙体。通过工厂将木材料切割组装，然后整体运往工地现场安装，这样既可以节约时间，又有助于提高建造质量。
当使用轻型木结构时，应满足本地自然环境和使用环境对建筑物的基本要求，应采取可靠措施，防止木构件腐烂或被虫蛀，确保结构达到预期的设计使用年限。噪声控制是多层轻型木结构必须考虑的一大要点，而现有技术能大幅度减少声音在墙体和楼板之间的传播。轻型木结构的平面布置宜规则，刚度和质量变化宜均匀。所有构件之间应有可靠的连接和必要的锚固、支撑，保证结构的承载力、刚度及良好的整体性。 从古至今，轻型木结构分成两种，即平台框架式和全高框架式两种全高框架式轻型木结构主要用在20 世纪的早期，墙体框架构件在两层楼高范围内沿竖向连续。按照标准的建筑方法，采用相同的隔热措施，木框架住房的隔热效果比砖墙住房高三倍。所以，木框架住房的取暖费用较低，具有冬暖夏凉的优点。轻型木结构建筑的这种性能能鼓励人们充分利用住房内的空间，因为整个住房内的温度是均匀的。
1.2现代木结构的先进性
1.2.1工业化
由于木结构房屋的材料和结构特点，可使平面布局贰舌多变并易于实现风恪化和个性化突出的空间。设计可采用单体菜单组合式哇蝴助设计，零部件由工厂专业化生产，配件及辅助材料均可达到标准化、系列化，便于运输，建筑与装修一次完成，使木结构建筑的建筑周期比砖混结构的建筑周期短得多。
1.2.2环保性
木材是绿色环保生物质材料，旌工中可以选用符合环保标准的辅助材料和涂料。木结构建筑在建造过程中较钢筋混凝土建造过程中对水的污染、能源的消耗、产生的温室效应、对空气的污染以及产生的固体废物等多项“生命周期分析”量化指标上都低得多。
1.2.3宜人性
对于人类生理来说，房屋以木质材料建筑为最佳。因为人置于木质环境中，精神状态相对良好，免疫力与生育能力易于进入最佳状态。木材的隔热保温、隔音性能好，可以调节空气湿嚏。设计系统需考虑居住环境的综合眭因素，使居室格外温馨、安宁。考虑空调系统、热水系统、净水系统和除尘系统等，使生活非常方便。
1.2.4安全性
木材经防：J<处理可达到建筑的防火要求；燃烧后的逃逸时间比较长；合理的木建筑结构可达到抗震的特点；新型的密封材料及木结构形式可大大提高建筑的密封性能。
1.2.5舒适性
现代木建筑十分重视建筑内外环境的和谐与统一，注重设计按个性化的特点进行并系统的考虑使用者的年龄、职业、民族、爱好、宗教、以及风格等心理特征。木结构房屋多把家具作为建筑的一部分，可节省购买家具的费用。
1.3结构房屋在我国将迅速发展
1.3.1顺应了现代住宅建筑理念
主现代住宅建设着眼于人居环境循环系统的创造，注重现代化和个性化的同时，重视房屋质量、能源消耗、生态环境等综合效益，注重将传统设计方法与现代先进技术的融合。而木结构房屋的结构性能、美学特陛、个性特征、应用环保材料的特性，以及高科技含量与现代建筑理念紧密呼应。
1.3.2环境意识的增强
当前，环境问题已经由少数专家关心的技术问题转变为全人类共同关注的经济社会问题，我们面临的重大挑战是如何使经济发展与环境保护有机的结合起来，从而促进建立一个可持续发展的社会。可持续发展战略强调(1)人类享有追求健索而富有生产成果的生活权利，但应该是和坚持自然和谐方式的统一，而不应该是凭借着人民手中的技术和投资，采取耗竭资源、破坏生态和污染环境的方式来追求这种发展权利的实现：(2)当代在创造和追求今世发展与消费的时候，应该承认并努力做到是自己的机会和后代人的机会相平等，不能允许当代人一味地、片面地、自私地为了追求今世的发展与消费，而毫不留情地剥夺后代人本应该享有的同等发展与消费的机会。因此，人们转变传统发展模式、实行可持续发展战略的时候，必须纠正过去那种单纯靠增加投入和加大消耗实现发展的模式和以牺牲环境来增加产出的错误作法，从而使经济发展更少的依赖与地球上有限的资源，更多地与地球的承载能力达到有机的协调[2]。可持续发展有技术、经济和生态三方面的指标。技术是解决环境问题的根本方法和途径。经济效益和市场需求是技术进步的动力和目标，生态环境则是这一目标的结束。绿色技术是以节约资源和能源为目标，以保护环境为准则。进入2l世纪，人类生活的需要已经从基本的生存及居住等层面，提升到养生与体验生活的精神层面。特别是提出了生活质量的概念，要求有清新、优美、环保、自然的居住环境。现代木结构房屋就是从环境保护的角度，以可持续发展为目标，运用现代科学技术和绿色设计技术而产生的木质产品。
1.4建造现代木结构房屋的效益
1.4.1经济效益和社会效益
木结构建筑主要是面向国内经济发达地区，面向生态旅游(尤其是森林生态自筻游)地区，面向高收入人群和外商。木结构建筑的推广与应用具有直接经济效益和间接经济效益。在黑龙江省目前建造木结构建筑的费用约为每平方米1500-2000元，市场销售价约每平方米为3000-4000元，保守估计每平方米利润约为15(X]元。根据资料，经济比较发达地区每年新建住宅面积可观，如上海，在2000年住宅竣工面积为1500厅平方米，假设其中万分之一为木结构住宅，则利润可达225万元，假如全国有10个经济发达地区均出现该种木结构建筑，则利润将达到2250万元。
1.4.2经济效益和社会效益
结构建筑与混凝土建筑相比，在全过程中原材料(木材和水泥)的资源提取、生产过程、建设、服务及用后处置等方面，对于水的污染指标水泥是木材的1,9倍能源消耗指标水泥是木材的1．5倍，钢材是木材的1．9倍、产生的温室效应混凝土是术材的1．88倍，钢材是木材的1．47倍。材作为有机碟储存的一种方式(碳约占植物体干重的50％)，用于房屋建筑，可使其贮存时间加长，从而减少因木材燃烧和大量生产水泥而释放到大气中的碳，这对于维护全球碳平衡、缓解温室效应具有重要的生态学意义。
