木結構混合建筑應用手冊

1、上海辦事處地址：浦東新區(qū)紅楓路425號夢加園郵編： 201206電話： 021-5030-1126傳真： 021-3872-6796北京辦事處木結構混合建筑地址：北京市朝外大街乙12號昆泰國際大廈1507室 郵編： 100020電話： 10-59251255傳真： 10-59251258-集鎮(zhèn)建設新方案木結構混合建筑的優(yōu)勢木結構混合建筑簡介常見的混合建筑是指底層為混凝土結構，二樓至四樓為木結構建筑。這種結構使得兩種建筑用途共存于一棟建筑之中，通常下面一層可以作為商店，餐館和其它商用設施，上面幾層則可用作為住宅。多層混合木結構是一種輕型、經(jīng)濟實用的建筑技術，把混凝土結構和木結構的優(yōu)點很好地結合起

2、來。這種建筑結構形式在北美非常常見，通常被用在沿街商鋪的建設中，在上海也有此類混合結構項目?；炷两Y構在強度，門窗敞開度以及防火性能方面比較突出，木結構則在抗 震、保溫、施工速度和隔音方面效果最好，把木結構和混凝土結構結合在混合建筑當中，可以最大限度得發(fā)揮兩種結構的各自優(yōu)勢，既可以滿足強度、防 火、抗震、保溫、隔音性能的要求，又由于木結構在對地基的負荷大大減低， 可以降低基礎的成本。木結構得房率高的特點使得住戶可以得到更加寬敞的住房，享受實實在在的實惠。集兩種結構優(yōu)點的木結構混合建筑可以形象的理解為敞開洞口大：混凝土結構作為混合結構的下部建筑能夠提供更好的敞開空間，大面積的洞口更適合用于商鋪或

3、者其他商業(yè)用途。防火性能：混凝土結構防火性能出色，更能達到公共場所建筑的防火規(guī)范要求。輕質(zhì)抗震：混合結構上部的木結構部分結構自重輕，木材的重量僅為混凝土重量的1/4到1/5，相同體量的建筑物，結構自重越小受到的地震作用也越小，所以居住在上層木結構的居民在地震中會更安全。另外，木結構建筑本身墻體和連接點都能有效分散地震力，也是其抗震性能好的原因之一。節(jié)能保溫：木材本身難導熱的特性決定了它就是天然的隔熱材料。而木結構建筑結構體系的中空墻體設計內(nèi)能填充保溫材料，進一步提升了建筑圍護結構的整體保溫隔熱性能。根據(jù)清華大學2006年發(fā)布的一份題為“中國木結構建筑和其他結構建筑能耗和環(huán)境影響比較”的研究報告

4、指出，輕型木結構建筑在全年空調(diào)耗電量比輕鋼和混凝土結構建筑節(jié)約15%以上。其在全壽命周期的能耗和環(huán)境影響上也更優(yōu)于輕型鋼結構和混凝土結構建筑。得房率高：經(jīng)對比表明：在達到相同保溫性能的條件下，輕型木結構建筑要比混凝土結構在出房率上多出5%7%，按面積在250平方米左右的建筑計算，木結構要比混凝土結構多13-17m的使用面積。施工速度快：輕型木結構沒有濕作業(yè)，四季皆可施工，其許多構建可以在工廠預制并運送到工地現(xiàn)場安裝，大大加快了施工進度。一般來講，輕型木結構建筑的施工速度比磚混結構快2倍以上。易于內(nèi)部裝修：木結構建筑墻體內(nèi)可以方便的布線排管，改動也非常方便，木結構墻體也可以方便的作為隔墻，為居家

5、的房型設計提供靈活的設計。適宜居?。耗静臒o毒、無害，與人有天然的親和力。木材是長久以來人們最喜歡的裝修材料，接觸木材這種材質(zhì)，就會讓人們有一種親近自然的感覺，對于人類身體的健康很有好處。木結構建筑震后案例考察木結構的抗震性能四大特性決定現(xiàn)代輕型木結構建筑為何抗震：汶川地震案例在今年的汶川地震中，位于震區(qū)的輕型木結構再一次經(jīng)住了里氏8級的大震考驗。都江堰青城山前山的中國青城項目中有部分別墅的結構采用了輕型木結構，在災后的實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，建筑面積約200平方米的輕型木結構房屋底層裂縫最多出現(xiàn)了6處，二層的裂縫最多出現(xiàn)了2出，多為門窗洞口等角部的細小裂縫以及廚房衛(wèi)生轉(zhuǎn)角和鏡子周圍的裂縫，經(jīng)過專家的仔

6、細分析，部分裂縫是墻體石膏板覆面在地震中發(fā)生錯動而引起的表面裝修層的開裂，并不影響結構的安全性以及正常的使用。和輕型木結構別墅相鄰的混凝土框架和砌體填充墻結構在地震中嚴重破壞，掉落的砌塊和出現(xiàn)的明顯裂縫嚴重影響了建筑物的使用和安全。左圖所示都江堰青城項目中的輕型木結構別墅在大地震發(fā)生后并未發(fā)現(xiàn)結構性損壞。內(nèi)墻也只發(fā)現(xiàn)很少幾處出現(xiàn)裂橫。在磚混結構墻體上出現(xiàn)的X型裂縫并未在木骨架墻體上發(fā)現(xiàn)。1典型的木結構房屋具有無數(shù)的小連接點，而非少數(shù)的幾個關鍵的連接點，從而為地震力提供了附加的轉(zhuǎn)力路徑。地震發(fā)生時，一旦某連接點超載，其超載部分可由相鄰的連接點分擔。2木材具有較高的強度重量比，因而木結構一般比其它

7、類型的結構重量輕。重量輕在地震是一大優(yōu)勢。3木框架體系采用釘接節(jié)點，因而使結構體系有很好的柔性，因此能夠在地震中吸收和耗散能量。4經(jīng)工程設計建造的木框架建筑，其結構用面板（膠合板或定向刨花板）與墻骨柱組成有效的抗側向力的建筑組件。如左圖所示， 輕型木結構建筑具有柔性結構特性，在地震力的作用下，能夠允許一定程度的變形，其多節(jié)點設計能夠?qū)⒌卣鹆鬟f到整體結構，不會造成某個節(jié)點超載而影響建筑整體安全性通過大量的實際震害調(diào)查結果以及這次汶川地震的震害比較，輕型木結構的房屋較相同體量的鋼筋混凝土或砌體結構具有更好的抗震性能，沒有明顯和致命的破壞；另外，木結構墻體不會像砌體填充墻那樣破壞并大面積的砸落引起

8、傷害事故；根據(jù)中國抗震設計規(guī)范，輕型木結構的設計相對北美的設計更加保守偏安全，因為不考慮石膏板對抗側力構件的貢獻，但北美的研究結果表明，石膏板在作為墻體覆面板時，是可以提高墻體抗側能力的，這無疑是提高了輕型木結構的安全儲備。如上圖所示，建筑物地震力的作用下為了保持慣性，屋頂和墻體圍護結構會向相反方向運動造成房屋結構破壞日本阪神大地震案例1995年阪神大地震中，輕型木結構表現(xiàn)出了良好的抗震性能，其在住宅市場占有率迅速提高，日本政府加大推廣力度在80年代末開始引進輕型木結構，目前日本每年新建建筑中40%采用北美輕型木結構體系。日本阪神大地震造成6000人喪生，神戶大部分住宅及公共設施遭到毀滅性的破

9、壞。左圖顯示了在地震過后，神戶一處輕型木結構和傳統(tǒng)日本木結構的對比。傳統(tǒng)木結構由于采用梁柱式支撐結構，地震中結構受力點集中在很少幾處連接點上，房屋不堪重負發(fā)生坍塌。而后方的輕型木結構則沒有發(fā)生結構性破壞，震后還可以繼續(xù)使用。木骨架墻體與混凝土的連接墻體斜向支撐防火石膏板結構OSB定向刨花板木骨架墻體中的斜向支撐，防火石膏板以及結構OSB定向刨花板等構建能夠在地震中提供抗側向剪 力，防止墻體出現(xiàn)破壞。即便墻體發(fā)生坍塌時，其輕質(zhì)的龍骨也會盡可能小的對居住者造成傷亡木結構建筑震后案例考察北美木結構地震案例木結構建筑抗震實驗2006年，上海同濟大學對一幢三層木結構混凝土混合結構建筑進行了模擬地震振動臺

10、實驗。被研究的房屋為底部一層混凝土框架結構，上部兩層輕型木結構， 對稱布置。實驗研究上下剛度比不同對上部輕木結構抗震性能的影響。試驗結果表明，這種典型的混合結構建筑在8級地震的烈度下能夠很好的保證結構的完整性和安全性。什么是建筑物振動臺試驗？以北美范圍內(nèi)的幾次大震中輕型木結構的實際表現(xiàn)來看，輕型木結構的抗震性能是穩(wěn)定和經(jīng)得起考驗 的。輕型木結構大量的用于北美地區(qū)的住宅建筑，所占比例在95%以上， 1964年阿拉斯加地震，1971年加州圣佛南多地震，1987年紐西蘭艾幾坎比地震，1988年魁北克薩坤內(nèi)地震，1989年加州婁瑪布理塔地震以及1994年加州北嶺地震，20世紀以來的歷次大震中，輕型木結

11、構的抗震性能得到了充分的體現(xiàn)和證明。加拿大國家林產(chǎn)工業(yè)研究所結合每一次的震后調(diào)查結果，總結了輕型木結構的抗震表現(xiàn)，在上述六次地震中，因為輕型木結構的破壞而造成的人員傷亡數(shù)量幾乎為零，最多的一次是在北嶺地震中，死亡人數(shù)為20人，其中，16人死于一幢公寓大樓的倒塌，4人死于山體滑坡引起的房屋倒塌。下表列出了六次地震中總的死亡人數(shù)以及由于木結構坍塌造成的死亡人數(shù)。通過數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，在輕型木結構中，死亡人數(shù)為零。木結構良好的抗震安全性由此可證。7月14日，在日本神戶三木市日本和美國的科學家進行了一次迄今為止世界上規(guī)模最大的7層木結構建筑振動臺實驗。此次試驗模擬的人造地震強度相當于里氏7.5 級，持續(xù)震

12、動了約40秒鐘。測試結果表明中等高度的木結構建筑物對強烈的地震有較高的耐受力。該次測試是一個名為“NEESwood”項目的一部分，該項目由美日兩國科學家主持，主要研究中等高度的木結構建筑對地震活動的反應。項目有美國國家基金會提供資金，美國日本多所大學聯(lián)合出資出力。進行試驗的木結構建筑內(nèi)，共有23套住房，是科學家花費數(shù)月建成的， 也是為地震試驗建造過的最大的建筑物。而完成本次測試的工作臺，也是世界上最大的震動試驗工作臺。美國科羅拉多州立大學和一家美國的建筑公司參加了這次試驗。研究人員希望，這些試驗能夠為在地震多發(fā)的日本神戶以及美國洛杉磯地區(qū)建造防震住房獲得更多資料。中國中央電視臺新聞頻道和東方電

13、視臺新聞頻道也對實驗進行了報道。目前，在很多國家和地區(qū)，輕型木結構都得到了很多的應用和大力的推廣，例如地震多發(fā)的美國加州地區(qū)、新西蘭、中國臺灣地區(qū)、土耳其以及日本。很多國家或地區(qū)都在大震中看到了輕型木結構的優(yōu)勢， 所以積極的推廣并鼓勵人們采用輕型木結構建造房屋，提高建筑的抗震能力。例如1999年臺灣集集地震達到里氏7.6級，造成2200人死亡，100，000人無家可歸，當局立刻引進輕型木結構房屋并大力支持， 且根據(jù)北美和日本的相關規(guī)范和建設經(jīng)驗制定了適合臺灣地區(qū)的建筑設計規(guī)范，使輕型木結構迅速得以推廣和發(fā)展。地震地震參數(shù)死亡人數(shù)（個）受影響的輕型木結構數(shù)量（幢）里氏PGA（g）最大地面加速度

14、3總數(shù)輕型木結構破壞造成美國圣佛南多6.70.6634100000新西蘭艾幾坎比6.30.32007000加拿大魁北克薩坤內(nèi)5.70.150010000美國加州婁瑪布理塔7.10.566050000美國加州北嶺6.71.060160日本阪神6.80.8630008000通過人工模擬地震動，采用人工擬合的地震波， 以及在歷次實錄大震地震波對建筑物或結構進行抗震性能測試，以了解結構在地震動作用下的各種響應。為抗震設計及抗震科研提供有力的大量實驗數(shù)據(jù)支持及振動分析。四川構混合項目A戶型1層平面圖A戶型2層平面圖這套混合房型的設計充分參考了四川當?shù)氐纳盍晳T，結合了房屋設計先進理念，有效合理的利用了構

15、混合結構的特點。房屋分為A，B兩套戶型：A戶型為底下一層60平米的商鋪，包括廁所、廚房以及一個儲物空間；第二層構由客廳、書房、臥室、餐廳以及一個水房組成，適合主人居??；最上層構被分隔成三間小臥室和一個廁所，比較適合出租或招待客人住宿。B戶型底下一層商鋪和A戶型相似，面積約在60平米，二層構由客廳、書房、臥室、餐廳，吧臺，儲物間以及一個水房組成。B戶型1層平面圖B戶型2層平面圖B戶型剖面圖A戶型剖面圖木結構混合建筑房型示意圖木結構混合建筑案例木結構混合建筑案例上海莘莊工業(yè)園坐落著一棟木結構混合結構項目，該建筑由兩層混凝土結構上加第三層木結構和木屋蓋系統(tǒng)組成，木結構層采用現(xiàn)代加拿大輕型木結構建造技術。該項目展示了輕型木結構的優(yōu)勢，以及如何將其運用于