多高层木结构发展现状
多高层木结构发展趋势
木材作为一种绿色节能、可再生的建筑材料,在国外建筑行业中被广泛使用。随着层板胶合木、正交胶合木等新型工程木产品的研发与应用,木材也被用于高层建筑中。
高层木结构没有明确的定义,一般认为8层及以上即为高层木结构。自2008年起,木结构开始突破层数和高度的限制,国外高层木结构接连拔地而起。超高层木混合结构也处于热点研究和概念设计阶段。部分国家相继颁布新规,2015年8月,加拿大魁北克省政府宣布允许木结构住宅楼最高建到12层,并出版了名为《建造高达12层楼的大型木结构楼宇》的技术指南。
- 国际高层木结构发展现状
目前,欧洲、北美、澳大利亚等地区和国家在高层木结构建筑方面的研究与应用处于世界前列,在高层木结构建筑的结构用材性能、结构抗震性能和建筑抗火性能等领域,开展了大量的研究工作,并进行了多项工程实践与应用,使高层木结构建筑的研究和应用领域不断扩大,相关技术不断发展和进步
近些年,国外的多高层木结构建筑发展迅速,制订了相应的规范或手册。《欧洲标准5》《CLT设计手册》(美国)《胶合木结构技术规范》《Mid- rise Wood- Frameconstruction Handbook》《 Wood Handbook》(201004),以及《 Technical Guide for the Design and Constructionof Tall Wood Buildings》等,这些规范或手册对多高层木结构建筑作出了相应合理的规定。
这些规定既保障了木结构设计计算的基本理论,也有利于多高层木结构建筑建造的安全性。国外多高层木结构建筑的建成说明这些规范能在多高层木结构建筑建造设计中有效使用 。


现存高层木结构建筑
- 高层木结构建筑的最新技术及应用
① 新型木制品的研究和应用
研究和应用正交胶合木(CLT)和高强度木质复合材,为建造高层木结构建筑提供可行的、安全的木质建筑材料。
② 建造技术的提升
研究高层木结构建筑适用的连接节点和连接措施,提升构件、连接件制作技术,为建造高层木结构提供技术支撑。
③ 结构体系的深入研究
结合木结构建筑的特点,研究高层木结构建筑的结构体系与性能、节点连接体系与性能、抗震与抗风性能,进行了大量试验。
④ 防火技术的研究和改进
木结构建筑的防火性能是限制建筑高度的主要原因之一。目前,所有已建成的高层木结构建筑都具备良好的防火性能,为高层木结构建筑提供了可行的安全保障。
- 我国多高层木结构发展现状
我国现代高层木结构建筑领域的研究尚处于初期,还没有任何建造高层木结构建筑的经验,还需要对设计和安装等技术开展更多的研究。
目前,在国家政策的大カ支持和推动下,一批木结构设计和施工规范相应出台,
2016年,我国完成了GB50005《木结构设计标准》和GB/T50361《木骨架组合墙体技术规范》的修订工作,完成了GBT51233-2016《装配式木结构建筑技术标准》和GB/T51226-2017《多高层木结构建筑技术标准》的制订工作,还开展了工程建设强制性国家标准《木结构技术规范》的编制研究工作。
这些与木结构建筑相关国家标准的实施,进一步完善了我国木结构建筑标准体系,推动我国木结构建筑行业的升级换代,加快了高层木结构建筑在建设工程中应用的步伐。
《多高层木结构建筑技术标准》将高层木结构建筑的结构体系分为两种:
1)纯木结构:承重构件均采用木材或木材制品制作的结构体系;
2)木混合结构:由木结构构件与钢结构构件钢筋混凝土结构构件混合承重,并以木结构为主要结构形式的结构体系。木混合结构包括下部为钢筋混凝土结构或钢结构、上部为纯木结构的上下混合木结构,以及混凝土核心筒木结构。
结合国内研究现状和国外研究进展,发展我国高层木结构尚需关注以下关键技术问题:
- 结构用材。我国尚未建成批量生产CLT的流水线,目前主要依靠进口原材料。进口材是近期发展我国木结构产业的有效方式,零关税的木材成本较国产材便宜,但发展我国具有知识产权的现代化结构用木材是实现生态化城镇建设战略提升的必然要求。
- 材料カ学性能。CLT是目前高层木结构的主要结构用材,CLT板材的合理构成、在平面内荷载作用下的抗剪性能、竖向受压对抗剪性能的影响、平面外荷载作用下的抗弯和滚动剪切性能,和长期荷载作用下的蠕变性能等是今后所需研究的关键技术问题。
- 结构体系与性能。纯木结构的建造高度会受到材料特性的限制,可以利用混凝土、钢材等材料的力学性能优势,同木材互补,提出创新的高层甚至超高层木混合结构体系。
- 连接方式与性能。木构件之间主要通过销类抗剪件连接,结构的抗侧刚度较低,且节点处可能发生木材的横纹劈裂破坏。因此,高层木结构中CLT等木构件的连接方式、高层木混合结构中木材与混凝土或钢材之间的连接形式与协同工作机理也是高层木结构研究的关键。
- 抗火性能。CLT或胶合木在受力状态下构件和节点的抗火性能,以及高层木结构火灾作用下的整体抗倒塌性能需深入的研究;高层建筑居住密度高,且受到水喉喷水压力的限制,在火灾发生时所需的消防通道,楼层之间、户与户之间等的消防要求需有不同于低层木结构的专门规定。
木材是绿色环保、可持续发展和可循环利用的建筑材料,符合国家大力发展绿色建筑的政策,值得大力提倡,而且,高层木结构建筑的应用符合国家大力推广装配式建筑政策,适应当前对绿色环保、节能减排要求的时代趋势。随着我国环保节能政策的不断深入,也将为高层木结构建筑的发展带来难得的机遇。
木结构建筑从最初的低层木结构发展到现在的多高层木结构建筑,往后的多高层木结构建筑将必然会出现更多的可能性和创造性。今后,各国会进一步深化中高层木结构建筑的研究,低碳环保将更切身地融人日常生活。
[1]. 陆斌辉, 陆伟东, 刘杏杏,等. 国外多高层木结构建筑发展概况及趋势[J]. 建设科技, 2019. [2]. 熊海贝, 欧阳禄, 吴颖. 国外高层木结构研究综述[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2016, 44(9):1297-1306. [3]. 杨学兵.高层木结构发展现状及我国相关标准浅析[J].木材工业,2017,04:24-27.