衆所周知,木結構建築在近些年來越來越受到建築師們的追捧,美國紐約國家實驗室的研究證明:世界上唯一能稱得上真正綠色環保的建築設計--木屋設計。這使得其在衆多用材中脫穎而出。今天,我們列舉了50個和森林、木材、木結構建築有關的詞條,讓大家能夠具體了解木結構。
第一部分 森林•木材及木材産品
【1】可持續森林管理
使用來自可持續管理森林的木材不會對環境造成任何破壞,還會促進森林的再種植并有助于減少二氧化碳排放,緩解全球變暖。加拿大被公認為可持續森林管理的全球領導者,其可持續管理的森林可以滿足當代和未來幾代人在環境、社會和經濟方面的需要。每一年,加拿大要種植六億五千萬棵樹木,而采伐的數量隻有在這片土地上森林的0.2%。對于每一棵被砍伐的樹木,我們都将會以三倍的數量進行再種植。加拿大的司法體系、公司、以及專業人士,都參與并負責嚴格的森林經營規劃和審批程序,專業的監管,監測和執法。
【2】第三方森林認證
森林認證是一個自願的過程。由合格的獨立第三方根據當前的标準對森林的規劃、系統和現場管理績效進行審核。目前國際上有三大森林認證機構,分别是FSC、PEFC和SFI,他們内容大同小異,互不排除且存在互相競争關系。目前全世界約有10%的林地經過第三方機構的森林認證,這其中50%又位于加拿大,加拿大第三方森林認證面積世界第一。
【3】木材種類
木材的樹種可分為針葉材和闊葉材樹種兩大類。通常,優質的針葉樹種木材(如花旗 松、冷杉和雲杉等樹種)具有樹幹挺直、紋理平直、材質均勻、材質軟易加工、幹燥不易産生開裂、扭曲等變形,以及一定的天然耐腐能力等優點,是理想的結構用木材樹種。相比之下,落葉松、馬尾松、雲南松、青岡、桐木、錐栗、杵木和水曲柳等針葉材或闊葉材的材質較差,其特點是強度較高、質地堅硬、不易加工、握釘力差、易劈裂、幹燥易産生 開裂、扭曲等變形。在選用結構用木材樹種時,不僅要考慮木材的強度,還應結合樹種的各自特點和使用環境等因素。
【4】木材等級
軟木木材主要分為結構等級和外觀等級,比如SPF規格材1級和2級以上的木材,其結構強度能夠達到建築框架用途要求。外觀等級主要依據木材的結疤,裂紋等天然或加工缺陷來判定。外觀等級高的木材沒有或者很少結疤,色差小,更适用于對外觀有一定要求的場合。
【5】含水率:(通常縮寫為MC)
是木材中所含水分的重量與烘幹後木材重量的百分比。規格材出廠時通常帶有“S-Dry”(表面幹燥)标志。該标志意味着材在完成表面處理時的含水率最多為19%,且超過該限值的材料比例不超5%。還有一種闆材标志叫做“KD”(窯幹),這表明木材已經過窯内烘幹達到16% 或以下的平均含水率指标。
【6】規格材
規格材主要指木材截面按照一定規格切割的實木鋸材。在北美,規格材主要按照英制被分為2x4,2x6,2x8,2x10,2x12等幾種。其對應的公制截面尺寸分别為38 mm x 89 mm,38 mm x 140 mm,38 mm x 184 mm,38 mmx 235 mm,38 mm x 286 mm。不同規格的規格材被用于牆體、樓闆、屋架等不同部位。
【7】方料
指的是最小橫截面尺寸為90毫米或以上的實木鋸材。方料主要用于柱、梁等主要結構元素。
【8】工程木産品(EWP)
工程木産品是一系列由木材的纖維、顆粒或薄木片通過粘合劑粘合制成的結構複合材料産品。工程木産品能使我們有效利用木材資源。和實木建築木材相比,工程木産品的主要優勢在于它們的穩定性以及更大的結構性強度。這意味着很多建築項目中使用鋼材的地方均可使用工程木材料。工程木産品包括GLT、CLT、NLT、SCL、LVL、PSL、LSL、OSL、OSB、工字擱栅、指接材、木桁架和其他定期上市的新産品。
【9】層闆膠合木 (GLT)
是一種通過膠粘劑将組坯層闆膠合在一起的工程木産品,通常是将标準規格材沿平行于構件/面闆長度的方向在壓力下粘合在一起。
【10】正交膠合木(CLT )
CLT闆式構件由多層規格木材或結構複合木彼此成直角粘合而成,常為三層、五層或七層,各層之間木材正交交替放置,在某些情況下也可使用其它的層數或将連續兩層木材放置在相同的方向上,形成雙層以獲得特定的結構能力。
【11】層闆釘接木(NLT)
采用機械層壓方式形成堅固的結構面闆。它是将規格材按窄邊放置,并用釘子或螺釘一根一根固定起來以形成大塊的實心構件。NLT通常用作樓蓋闆和屋頂,也可以在一面上添加膠合闆或OSB 以提高其平面内剪切能力,用于剪力牆、電梯井和樓梯間的牆體。
【12】防腐木
是指表面上有塗層或經高壓灌注了化學成分的防腐防蟲木料。防腐處理過程不會改變木材的基本特性,但會延長惡劣環境下木質建築材料的使用壽命。木材防腐加工難易程度取決于不同樹種。現在,全球使用最廣的防腐劑就是ACQ,它不含砒霜和鉻。通過加拿大、美國、歐洲和日本多國的驗證,ACQ處理的防腐木很好。
第二部分 木結構體系
【13】傳統木結構
中國傳統木結構建築是由柱、梁、檩、枋、鬥拱等大木構件形成框架結構承受來自屋面、樓面的荷載以及風力、地震力。至遲在公元前2世紀的漢代就形成了以擡梁式和穿鬥式為代表的兩種主要形式的木結構體系。這種木結構體系的關鍵技術是榫卯結構,即木質構件間的連接不需要其他材料制成的輔助連接構件,主要是依靠兩個木質構件之間的插接。
【14】現代木結構
現代木結構建築是指主要結構構件采用标準化的木材或工程木産品,構件連接節點采用金屬連接件連接的建築。現代木結構分為輕型木結構,重型木結構,木混合結構,方木原木結構。現代木結構主要多用于中低層住宅類如獨棟,聯排别墅和公寓和中小型公建如學校,會所,養老院等。
【15】輕型木結構
《木結構設計标準》GB50005 和本手冊所指的輕型木結構亦被稱為“平台框架式結構”,是一種由木構架牆體、木樓梯、木樓蓋和木屋蓋所構成的結構體系。該結構體系不同的結構部件由不同的木産品按一定的間隔用釘子連接建造而成,很像骨架,承擔并傳遞作用于結構上的各類荷載。這些木産品主要包括用來建造結構框架的規格材或工程木以及用來覆蓋在框架上作為覆面闆之用的闆材,如膠合闆或定向刨花闆。
【16】重型木結構
重型木結構體系就是相對輕型木結構體系而言的另外一種木結構建築體系。主要是采用工程木材料比如膠合木,複合工程木等作為主要承重構件,采用梁柱體系的建造方法。主要用于一些需要大跨度,大體量的大型公共建築比如圖書館,火車站,體育館,大型會所等。常見的中重木體系有:柱梁體系、重木闆塊體系、木混合結構、方木原木結構。
【17】柱梁體系
柱梁木結構曆史悠久,它是由支撐在基礎上的柱子、橫梁和樓蓋的骨架框架。直立的木構件稱為柱,水平的木構件稱為梁,柱子和梁之間使用鋼緊固件連接。這種建築結構形式不需要承重牆。Glulam是最常用的柱子和梁的材料,而樓蓋通常由NLT、CLT或其它木質闆材制成。柱梁體系适用于開放式設計,如辦公室和商業建築。
【18】重木闆塊體系
不同于傳統的柱梁結構,重木闆塊體系充分利用了複合闆材,特别是CLT的雙向跨越能力,而形成類似于蜂巢的建築結構,同時承受垂直和橫向載荷。在重木闆塊系統中,大型實木闆材像在鋼筋混凝土闆式建築中一樣形成地闆和牆壁,而由牆壁承受結構的載荷。
【19】木混合結構
第一種是下部為鋼筋混凝土或鋼結構,上部為輕型木結構的混合形式,下部的混凝土結構部分在歐美通常用于商業和辦公等用途,而上部木結構部分則可用作住宅。這種木結構混合建築具有實用、高效和經濟等優點。按照中國規範,這種混合建築如果采用三層混凝土加三層木結構可以最高建到六層。
【20】方木原木結構
方木原木結構是指承重構件主要采用方木或原木制作的單層或多層建築結構。根據其結構類型可分為井幹式結構、木框架剪力牆結構和傳統梁柱式結構。
第三部分 木結構構件
【21】地梁闆
一種水平結構構件,錨固于基礎牆的頂部,并支承擱置在其上面的樓蓋擱栅。地梁闆采用經過防腐處理的規格材。
【22】地梁闆錨栓
将地梁闆錨固于混凝土基礎上的L形鋼螺栓。抵抗作用于結構構件上的上拔力及側向力。埋在混凝土中的鋼螺栓的端頭通常彎曲以确保鋼螺栓和混凝土間的錨固力。
【23】擱栅
一系列水平結構構件,用于支承樓闆、吊頂和屋蓋。擱栅可采用規格材或工程木産品。
【24】封頭擱栅
和一系列相互平行放置的擱栅末端垂直連接的水平結構構件。封頭擱栅可采用規格材或工程木産品。
【25】底梁闆
一種水平結構構件,與牆骨柱的底部連接并固定于樓面闆和樓面闆下的樓蓋擱栅。底梁闆可采用規格材。
【26】木底撐
一種水平支撐, 固定于擱栅底部作為加勁杆之用。木底撐采用小尺寸的規格材。
【27】梁
較大規格的水平結構構件,為樓蓋與屋蓋擱栅提供中間支撐。梁可以采用規格材組合梁(如圖所示)或工程木産品。
【28】樓面闆
水平鋪設的結構面闆,彼此相接,并固定于擱栅頂部。一般為固定尺寸的,針葉材膠合闆或定向木片闆。面闆的長邊為企口以增加相接強度。
【29】牆骨柱
一種用于外牆和内牆框架的垂直構件。由規格材建造而成。
【30】承重内牆
能承擔由上面樓蓋和牆體傳遞下來的荷載的内牆。大多數的外牆為承重牆。
【31】頂梁闆
置于牆骨柱頂端的水平結構構件。一般使用兩層頂梁闆,頂梁闆和頂梁闆相互疊合。上層頂梁闆将牆肢連接在一起,并支撐擱置在其上面的樓蓋擱栅或屋面桁架。頂梁闆采用規格材。
【32】外牆面闆
一種相鄰豎直放置的結構面闆,和牆骨柱外側固定在一起,牆面闆之間應有一定的空隙。牆面闆由具有特定規格的膠合闆或定向刨花闆制作而成。
【33】剪刀撐
在樓蓋擱栅之間作為加勁杆的短交叉斜撐。采用規格材。
【34】桁架
一系列垂直放置的結構框架,用來支撐屋蓋以及作用于屋蓋上的荷載。桁架與牆的頂梁闆一般通過釘連接或金屬連接闆連接,桁架跨越的兩個外牆為桁架提供所有的支承。
【35】挑檐
是一種延伸出外牆的桁架上弦杆,從而形成一個屋檐區域,為望闆和封檐提供支撐。
【36】下弦杆
指的是桁架(屋頂或地闆)底部的主要杆件,從軸承延伸到軸承,形成一個外下緣,多用于支撐彎曲和拉應力載荷的共同作用。
【37】椽條
一系列傾斜的結構構件,用來支撐屋蓋以及作用于屋蓋上的荷載。在建造屋蓋的時候, 也可以用椽條和屋蓋擱栅來代替桁架。
【38】屋面闆
覆蓋在屋蓋坡面上的結構面闆,并固定在桁架的頂部。相鄰屋面闆的長邊用金屬夾連接,以加強屋面闆在桁架或椽木之間的強度。屋面闆由特定規格的膠合闆或定向刨花闆制作而成。
【39】懸臂
指的是延伸超過支撐點,超出支撐牆、梁或柱的結構構件,且突出的挑檐末端不受支撐。
【40】天花闆隔闆
為了使木結構保持穩定,側向力需要通過結構隔闆水平地轉移到垂直支撐牆體中。這是一種與相鄰構件(屋架)底部邊緣充分連接的指定材料,具有天花闆和結構隔闆的雙重優勢,能夠防止扭轉振動的情況出現。
【41】角撐
是裝在從垂直柱到水平桁架裝的呈45度角的斜構件,适用于沒有中間支撐和/或橫向支撐的桁架系統。通常用于大跨框架和谷倉建築。側向約束——連續橫向支撐這是一種固定在桁架弦杆/腹杆構件上的永久性結構構件,具有加固、側向支撐和荷載傳遞的作用
【42】連接件
在輕型木結構建築中,連接件的作用是将各結構構件和覆面材料連接在一起,并承擔和分散荷載,幫助結構抵抗特殊荷載,如地震荷載和風荷載。連接件是房屋設計和建築總體結構性能的一個基本部分。
【43】緊固件
輕型木結構建築中,緊固件的作用是連接各結構構件形成框架結構,并将覆面闆固定于框架結構上。以及将内外裝飾層固定于結構上。另外還可用于固定門窗框架、樓梯、樓闆、裝飾線條和屋面材料。
第四部分 關于荷載
【44】施工荷載
指的是正常的施工過程中,比如在框架地闆(幹式牆等)臨時堆放材料時引起起結構框架受到非永久性荷載。請參考安全公告和施工荷載最佳做法。
【45】設計荷載
為了達到要求的性能,建築結構在建築的使用壽命内抵抗建築、居住和氣候荷載。建築物尺寸、預期用途和結構都可能會影響載荷的計算,同時,建築的位置也可能會作為變量影響預期的荷載。本地的氣候數據通常由管理建築機構提供,能夠對特定大小的結構元素和系統提供幫助。住宅建築結構設計的設計荷載含有包括一個安全系數(荷載系數),能夠确保建築系統承受建築正常使用壽命期間超出預期的荷載。
【46】地震荷載
指由地震引起的、施加在建築上的外力。地震荷載是一種環境力。
【47】雪荷載
指由降雪引起的、施加在建築上的外力。雪荷載是一種環境力。
其它
【48】綠色建築
又稱可持續建築,指的是在包括計劃、設計、建造、運行、維護、翻新和拆除在内的一系列建築生命周期過程中既環保又節約資源的結構和應用過程。這就要求承包商、建築商、工程師和客戶在項目的各個階段都要保持密切的合作。綠色建築實踐能夠在舒适性、實用性、耐久性等方面拓展和彌補傳統的建築設計。
【49】木結構節碳計算器
Carbon Calculator 是一個免費的在線的木結構碳計算工具,Carbon Calculator由美國Wood-Works開發。(WoodWorks是一家在美國推廣木結構建築的非營利機構,為木結構設計、工程和施工提供免費技術支持和培訓。)通過這款在線工具,根據項目所采用的木結構建築形式和所用木材材料,便可大緻推算出該棟建築物全年可減少碳排放量。
【50】木結構建築設計軟件
建築設計:Auto CAD,SketchUp,Autodesk Revit,Rhinoceros 3D (Rhino) and Grasshopper
結構設計:Auto CAD(繪圖),邁達斯(結構計算)、SAP(結構計算)、德儒巴(結構計算)
木材作為一種永恒的建材,古老而又現代,木結構建築在風格特性上也彰顯了不同地域的人文特點。總體來說,現代的文明讓我們被困于鋼筋水泥叢林,木結構建築所具備的強大優點,加上木材本身釋放的負離子和芬多精有益于人體健康,木結構建築在未來也将受到越來越多開發商的青睐!
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