浅谈木结构住宅建筑应用和特点

[摘 要]木结构是美国住宅建筑的主要结构形式，木结构住宅建筑在美国特别普遍。本文结合美国的住宅现状介绍了木结构在美国的应用以及其性能、特点和优点，以期待对我国木结构住宅的建设起到一定的积极作用。

[关键词]木结构 特点 抗震 耐久

中图分类号：TU366.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0155-01

2014年到2015年间，我有幸和家人一起在美国生活了一年有余，亲身体会美国文化，通过观察和了解美国的建筑特点和住宅工程施工过程，对我印象最深的就是美国轻型木结构住宅的大量应用。木结构建筑是理想的人居住宅，较普通建筑有更优越的性能，在加拿大、美国等地备受欢迎。

一、木结构具有施工简捷、周期短的优点

木结构的地下基础工程和我国住宅建筑基础工程类似，基槽开挖完毕后采用钢筋混凝土浇筑基础。地上部分墙体、楼地板等都采用木结构，其各种构件如墙柱、楼面梁、椽条、木屋架、各种面板等都是工厂生产运输到现场，现场工人将各种构件进行拼接组装起来。墙体采用断面尺寸为2×4英寸或者2×6英寸的工程方木作骨架，墙体的两侧面上，覆贴2-3cm厚度的合成木板，即OSB定向刨花板。外墙室外的表面，一般再覆横向木板，即所谓的“壁板”，或者叫“挂板”。

轻型木结构建筑分层施工，已安装好的下层结构将为上层结构的施工提供工作平台。单块墙板都是单层高度的，尺寸小、重量轻，因此施工过程中不需要塔吊等设备，只需要使用小型吊装设备即可。而且作为现场拼装式的施工，单个工程的施工作业面多，容易加快施工进度，如一栋将近300O的木屋，一般可在3个月内交房，建造周期短，施工安装速度远远快于混凝土和砖混结构建筑，而且拆卸搬迁也极为方便。木结构还适合低温作业，因此冬季施工也不受限制。

二、木结构建筑具有良好的抗震稳定性能

木材自身结构轻，其重量仅为混凝土重量的1/4或1/5相同体量的建筑物。地震力与木结构的重量成正比，结构自重越小受到地震作用也越小，所以在大地震中吸收的地震力小，木材本身较有弹性，能在较大程度上缓冲并分散地震力，结构在基础发生位移时可由自身的弹性复位而不至于发生倒塌。

轻型木结构采用标准规格木材做墙体骨柱，定向刨花板或胶合板等结构性能稳定的板材做覆面板，形成具有良好抗侧能力的木剪力墙，这也是结构主要的抗侧力构件。小断面密布的轻型木结构是柔性结构，有很大的结构冗余度以及一定范围内的变形能力，结构可以通过自身的变形来消耗能量，提高整体稳定性。

木结构房屋由楼板和墙体体系组成的空间箱型结构使构件之间能相互作用，所以它们在地震时整体稍微变形却不会散架。如：旧金山、洛杉矶大地震，绝大部分木结构房屋仍保持完整，木结构别墅被整体推前了数米或地震力使其抛离了基础，仍完好无散架。由此证明了木结构别墅在各种极端的负荷条件下结构的抗地震稳定性能和结构的完整性。

三、木结构具有耐久性好、平均使用时间长的特点

严格按照规范设计和施工的木结构建筑，能够面对各种挑战，是现代建筑中耐久性最好的结构形式之一，它能经历数代而状态良好，例如山西省应县佛宫寺释迦塔，该塔自建成至今，已有900余年，并经历多次地震的考验，仍巍然屹立；北京的故宫等皇家木结构建筑也经历数百年而仍然可以使用。建筑物的一般寿命平均为50年左右，在美国一百年以上的木房屋到处可见，而且一样完美无缺，年代最久远的美国木结构住宅可以追述到18世纪。

木结构房屋坚固、耐久，目前在美国有95%的居民居住在这种木结构的别墅中。木结构舒适性好，温度均衡；木材绿色无污染，不会对人体造成伤害；木材透气性好，易于保持室内空气的清晰和湿度均衡，这些特点也是木结构的优势所在。

四、木结构可以防火、防潮、防蚁

轻型木结构的防火，一般采用耐火石膏板等无机建材覆盖来阻断火焰与木构件的接触，犹如给墙体、楼盖、天棚和屋盖覆上一道防火屏障。在木结构建筑发达的国家，木材被定为“准耐燃的材料”。其耐火性是钢结构住宅的1.3倍，是水泥结构住宅的1.7倍。大尺寸的木材在燃烧时，常在外层形成一层碳化层，有效隔绝燃烧的继续，有助于保护内部木质强度和结构完整性。

木结构建筑的防潮主要通过对木材的防腐处理和配套使用防潮建材来实现。严格、独特的施工技术能保证木结构的干燥，结构中加入了一种屋内的空气能释放出去、屋外的水汽却进不来的单向呼吸纸，潮气隔层、蒸汽隔层及内部装饰材料可有效隔离室内外潮气。以美国旧金山为例，冬季一般比较潮湿，但木结构住宅在那里并没有受到威胁。

木材的平衡含水率在19%以下时，虫子就不能存活。而用来建造木结构别墅的木材的平均含水率只有17%，木材在经过处理后物理性质稳定，不会轻易发生变形或化学反应。并且在地基处使用各种屏障系统，例如使用防腐材料、挡虫网、周边喷洒药物等来阻隔白蚁的入侵，令家居远离这些小虫的侵扰。

五、木结构材料利用率高、投资少，保护资源

随着木材工业的发展，充分利用木材资源生产出的工程木产品，为木结构建筑的可持续发展奠定了基础。研究显示，实木产品对于树木的利用率为60%，而工程木产品可达95%。在木材加工过程中，为了最大限度地利用原木，可利用其不同长度、不同断面同时生产很多品种和规格的材料，如去除边角后可以生产各种尺寸的规格材，从而提高材料利用率，减少材料浪费。轻型木结构建筑还能利用速生材生产的定向刨花板作为墙板、楼板，从而进一步降低结构造价。

木材是一种再生的天然资源，且人类习惯使用木材已有悠久历史，在对木材的防腐、防虫、防火措施日臻完善的条件下，充分发挥木材自重轻、制作方便的优点，做到次材优用，小材大用，提高木材的利用率，除继续用于一般建筑外，在大跨度建筑屋盖结构方面有其一定的前途。

木结构建筑因其综合能耗低，抗震性能好等突出的有点，满足业主对环保和舒适的要求，在我国得到了国家建设部住宅产业发展中心的支持和推广，木结构的运用定能成为新型城镇住宅的一种很好的建筑形式，并能形成产业链，带动相关行业的发展，具有广阔的应用前景。

参考文献

《木结构设计规范》（GB50005-2003）.