胶合木结构建筑的发展现状及前景.pdf

低温建筑技术 2 0 1 1 年第l 2 期 总第 1 6 2 期 胶合木结构建筑的发展现状及前景 张磊 ， 李志国 ， 王敏杰 ， 王俊杰 1 ．天津大学 建筑工程学院 。 天津3 0 0 0 7 2； 2 ．滨海土木工程结构与安全 天津 教育部重点实验室 。 天津3 0 0 0 7 2 【 摘要】 胶合木在欧洲、 北美地区已有很长的发展历史， 我国古代木结构建筑历史悠久， 而现代胶合木结 构的发展才刚刚起步。随着环保节能观念的深人人心， 胶合木结构建筑越来越受人们的关注。本文介绍了胶合 木的主要性能， 在国内外的发展现状 ， 并分析其在我国的发展前景。 ＼ 【 关键词】 胶合木； 主要性能； 发展现状； 应用前景 【 中图分类号】 T U 5 3 1 ． 2 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 1 1 2 0 0 2 8 0 3 T HE DEVEL OP M哐NT S I T UATI ON AND P RoS P ECT oF GLULAM S TRACTURES I N oUR COUNTRY Z H A N G L e i ， L I Z h i g u o ， WA N G Mi n - j i e ， WA N G J u n - j i e 1 ． C o l l e g e o f C i v i l E n g i ． ， T i a n j i n U n i v ． ， T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 ， C h i n a ； 2 ． B i n h a i C i v i l E n g i ．S t r u c t u r e a n d S e c u ri t y K e y L a b o r a t o r y o f T h e Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n ， T i a n j i n 3 0 0 0 7 2 ， C h i n a A b s t r a c t G l u e d L a mi n a t e d T i mb e r G l u l a mi n E u r o p e a n d N o r t h A me ri c a h a s a l o n g h i s t o ry． C h i n a h a s a l o n g h i s t o ry o f a n c i e n t w o o d e n s t r u c t u r e s ， b u t t h e d e v e l o p me n t o f - mo d e m g l u l a m s t r u c t u r e h a s o n l y j u s t b e g u n ． Wi t h t h e d e e p l y r o o t e d c o n c e p t o f e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n a n d e n e r g y s a v i n g ， g l u l a m s t r u c t u r e b u i l d i n g i s mo r e a n d mo r e g e t t i n g t h e f a v o u r o f p e o p l e ． T h i s a r t i c l e d e s c ri b e s t h e ma i n p r o p e r t i e s o f g l u l a m， t h e d e v e l o p me n t s t a t u s a t h o me a n d a b r o a d， a n d a n a l y z e s i t s p r o s p e c t s i n C h i n a ． Ke y wo r ds g l u l a m ； ma i n p r o pe rti e s ； p r e s e n t s i t u a t i o n； p r o s p e c t 胶合木 G l u e d L a m i n a t e d T i m b e r 简称 G l u l a m 是一种根 据木材强度分级的工程木产品， 是采用由特别挑选的单板 锯材 一层板， 根据其性能特点， 将其安排在不同的位置， 然 后用耐久性高的粘合剂胶合在一起形成的， 见图 1 。 通过胶合木生产， 可以把采伐作业和木材加工后的短 小材料， 以及人工林抚育问伐的小径材用拼接、 层积、 胶合 技术， 变短为长、 合窄成宽， 积薄为厚。胶合 木可以根据需 要采用不同等级的层板优化组合， 有效地避免了原木的缺 陷， 做到劣材优用， 使构件具有较高的强度和耐久性。 1 胶合木的主要性能 口 顶 部 受 压 层 [ ]中 间 核 芯 层 圈 底 部 受 拉 层 图l 标准截面梁布置 o ● o0● 0o ● 00● oo ●0 O． o0◆ 0o ●00 ● o0● o⋯O ●o 0● o0● oo ●o 0● o0 ●0o ● 00● o0 ● o0● oo● 0o ● 0o● 00● 00 ●o0 ● o0● o0● 0o ● 口0● 00 ● o0● oo ●0 o●0 O● 0o◆ 00 ●o o● o0◆ 0o◆ 0o ●0 0● 00● 0o ● 0o● 0 源， 因地适情， 突出特色。而特色的突出主要表现在差异性 上， 比如， 与南方人的温和含蓄不同， 寒冷地区的人民性格多 豪迈豁达 ， 因而在建筑色彩的选择上多倾 向于选择强烈、 温 暖、 奔放的色彩。其所反映的就是寒冷地区人民对建筑色彩 独特的审美心理结构。所 以说在寒地新农村的建筑色彩设 计中， 要尊重历史和社会生活， 体现地域文化内涵， 实现人与 自然的和谐之美， 同时， 新农村建筑色彩的设计也要反映出 寒冷地区社会文化和科学技术的进步。 4结语 寒地新农村建筑色彩的设计 ， 既要满足建筑本身的需 要， 又要符合地域环境和区域文化特征， 同时也要是寒地新 农村农民生活未来走向的真实反映。做好建筑色彩的设计 ， 不仅可以推动整个寒地新农村的建设进程， 更可以为建设一 个独具特色的寒地新农村提供有力支撑。 [ 收稿 日期] 2 0 1 1一 o 9- 0 5 [ 作者简介 ] 汪 静妹 1 9 7 8一 女 ， 哈尔滨人 ， 讲师 ， 硕士 ， 从 事 建筑 学专业教学工作。 张磊等 胶合木结构建筑的发展现状及前景 2 9 胶合木结构除了具有普通木结构美观舒适、 节能环保、 保温隔热、 抗震性能好的特点外 ， 还有其独特的性能优势 1 合理优化使用木材。实木锯材虽然 肓不同的尺 寸和等级 ， 但其截面尺寸和长度受到树木原料本身尺寸的 限制， 所 以对大跨度构件， 实木锯材往往难以满足设计要 求。在这种情况下可以采用结构胶合木构件 胶合木的出现， 极大地提高了木材资源的利用率。随 着生产和技术的不断发展， 除了传统上用实木锯材生产的 胶合木构件外 ， 现在也出现了一些复合结构胶合木。例如， 可以再胶合木构件的受拉或受压边缘采用单板层积材或其 他高分子材料， 这样可 以极大地提高构件的抗拉和抗 压 能力。 2 工业化生产。结构胶合木可以在工厂工业化生 产， 然后运输到现场进行装卸安装， 大大减少了建筑施工现 场的工作量。这样不但使构件尺寸具有较高的精度 ， 更重 要的是保证了产品质量、 提高了生产效率 ， 在一定程度上减 少了建筑成本费用。胶合木结构建筑多采用先进的技术 、 工艺和装备 ， 产品生产加工快， 施工机械化水平高， 减少 了 繁重复杂的手工劳动 ， 实现了资源的优化配置， 符合建筑工 业化的基本内容。 3 结构形式多样。胶合木是唯一可以做成弯曲形 状的工程木产品， 它突破了原木结构尺寸、 形状的限制， 可 以生产出形状相对 自由的结构构件， 使各类创新型的木结 构建筑设计成功实现成为可能。在保持木结构天然特性的 基础上， 大大拓展了木结构的用途和功能。 4 防火性能优。任何建筑物都必须满足相应建筑 防火规范、 标准， 达到相应 的防火安全要求。然而很少有建 筑能够真正的防火 ， 只能通过延长耐火极 限达到防火要求。 在传统的思想观念中， 木材是易燃材料 ， 很多人便错误地认 为木结构建筑防火性能差， 其实不然， 木结构在遇火的情况 下， 其表面会形成阻碍氧气在木材中渗透的碳化层， 见图 2 ， 有效地降低木材的燃烧速率。 图2 木材碳化层 试验表明， 木材的碳化率通常在 0 ． 7 m m ／ m i n左右。胶 合木结构通常用于尺寸较大的承重构件 ， 只要通过控制尺 寸 ， 便可延长其耐火极限， 达到相应的耐火要求 ， 2 胶合木结构建筑在国外的发展现状 胶合木结构在西方 国家已有很长 的发展历史。在 欧 洲、 北美、 日本等发达国家和地区， 胶合木结构的应用非常 普遍。早在 1 9 0 0 年 ， 德国的赫茨 O t t o K a r l F r i e d r i c h H e t z e r 先后在瑞士和德国申请并 获得胶合 木的第一批专利， 他 1 9 0 6年在德国注册的曲线胶合木结构专利标志着胶合木建 筑应用的真正开始。 吕 蛔 { L ／ ／ 1 9 9 7 1 9 9 9 2 0 0 1 2 0 0 3 2 0 0 5 2 0 0 7年份 图3 1 9 9 7 2 0 0 7 年世界胶合木产量增长情况唧 北美、 欧洲、 日本等国家和地区有着丰富的森林资源， 发展胶合木结构具有得天独厚的优势， 胶合木结构是其主 要建筑结构形式。由联合国欧洲经济委员会 U N E C E 和联 合国粮农组织 F A O 共同发布的 2 0 0 7 o -2 0 0 8林产品年度 市场报告 显示， 北美工程木制产品产量的 6 0 ％以上， 用于 民用建筑以及学校、 商店等非民用建筑 ； 欧洲 2 0 0 7年总产出 工程木制产品2 5 0万 m’ ， 亦主要用于桥梁、 体育馆等大型建 筑 J 。纵观全球胶合木结构材料的发展， 从 1 9 9 7年到 2 0 0 7 年的 1 O年里 ， 世界胶合木产量增长了近3倍见图3 。 美国、 加拿大等国木结构建筑的设计、 制作、 检验、 施工 已有一整套完善的运行体系。随着新型结构用胶和连接件 的使用， 各种新建商场、 体育馆、 桥梁、 游泳馆、 车站等公共 建筑和商业建筑大多采用胶合木结构， 充分展现了胶合木 结构的实用性与艺术价值。 3 胶合木结构在我国的发展现状及前景分析 3 ． 1 胶合木在我国的发展现状 我国的木结构建筑历史悠久 ， 木结构也是我国古代建 筑的主要结构类型和重要特征。斗拱和榫卯的使用更是将 古木结构建筑的功能与艺术巧妙地融为一体。最具代表性 的建筑有紫禁城古建筑群、 应县木塔等， 历经百年而巍然 屹立 。 中国第一座胶合木结构的房屋于 1 9 5 7年在北京建成。 1 9 5 9年在福厦公路上蒲田枫亭镇建成的 4 4 m跨径的胶合木 桁梁桥 ， 是中国最早的胶合木桥梁， 该桥已于 1 9 7 0年改为钢 筋混凝土桥。但过去几十年， 由于我国林业资源的匮乏和 木材的短缺， 相关条文和政策对木材在建筑上的应用制定 了严格的限制措施， 现代胶合木结构技术发展缓慢。近些 年来 ， 随着我国经济建设的不断发展， 人民生活水平的提高 以及低碳环保意识的增强 ， 越来越多的人开始关注舒适美 观的木结构建筑。胶合木作为一种性能优 良的工程木产 品， 是现代木结构建筑不可缺少的。但我国的胶合木结构 技术尚不成熟， 相关的规范也正在编制中。 通过引进北美、 欧洲先进的胶合木结构技术和产品， 目 前在北京、 上海 、 天津、 成都、 等许多城市， 各种胶合木结构 建筑相继建起。2 0 0 4年建成的上海佘山高尔夫球场弧型胶 合拱人行桥。桥的跨度为 3 3 m， 宽度为 2 ． 5 m。所有胶合木 构件均采用花旗松生产， 见图4； 上海欢乐谷过山车， 以被誉 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0 5 4 3 2 1 低温建筑技术 2 0 1 1年第 l 2期 总第 1 6 2期 为超级结构用材的美国南方松为主材， 沿湖堤搭建， 带给游 客超过 l O次的太空零重力感受， 挑战生命不能承受之轻， 见 图5 ； 成都欢乐谷人口门厅， 由美国西部木结构工程公司设 计的椭圆形胶合木结构， 于 2 0 0 7年完工， 见图6 。 3 ． 2 我国胶合木的发展前景分析 木结构在国外 1 0 0多年的发展历史已经充分证明了木 材作为一种绿色建材在建筑工程中应用的优越性。木材的 可再生性决定了木结构的可持续发展性， 目前我国的森林 面积已在快速增长， 发展胶合木可以更加合理有效 的使用 木材 ， 潜力巨大、 前景诱人。 图4 上海余山高尔夫球场 图5 上海欢乐谷过山车 图6 成都欢乐谷 1 技术需要。我国古代木结构的建造技术已相当 成熟， 榫卯连接梁柱的框架结构体系在唐代已趋于成熟 ] 。 我国的许多古代木结构建筑世界闻名， 而我 国的现代木结 构却刚刚起步。目前 ， 我国的胶合木结构产品主要靠进 口， 选材主要是北美花旗松、 南方松等， 设计、 施工管理也多由 外国公司进行 ， 这也是我国胶合木结构造价较高的因素。 他们正将这种产 品和服务推向中国市场， 我们应该抓住这 个机遇， 学习他们的经验技术 ， 并与我国的文化相结合 ， 形 成 自己的木结构体系。从长远利益看 ， 不仅能降低木结构 的成本， 还能对保护环境做出巨大贡献。 2 市场需求。改革开放 3 O年， 我国的经济建设取 得了巨大成就 ， 人们对居住生活的质量也有了更高的要求。 具有优良性能的木结构房屋越来越引起人们的重视。特别 在一些大城市， 由于国外技术的引进和开发商的参与， 胶合 木结构建筑物的建设成为一个新热点。 上海世博会上 ， 瑞典馆人 口大厅的创新之处就在于用 了胶合木结构， 既体现了可持续发展的主题， 又展示了对大 自然的热爱。我国地少人多， 土地资源紧张， 普及木结构住 宅尚不可能， 但在高档住宅和公共设施中采用胶合木结构 却是不错的选择。目前， 在我国许多大城市的新建高档住 宅、 园林景观、 大型公共建筑多采用胶合木结构， 不仅有庞 大的消费群体， 而且收获巨大的经济效益。可见胶合木结 构在我国的发展空间很大 ， 具有广阔的市场。 表 l 主要建材寿命周期对环境的影响} 匕 较 3 生态需要。木材是一种天然的、 健康的、 且极具 亲和力的材料， 制造木结构建筑材料的能耗远低于钢材或 混凝土。“ 雅典计划” 的科学研究项 目， 使用“ 生命周期分 析” 方法， 经过 5年的时间， 将混凝土、 钢材、 木材对环境的 影响进行了研究， 对比结果如表 1 。 可见， 木结构建筑在保温 、 节能、 环保、 舒适 、 结构灵活 性等方面有着传统砖混结构无可比拟的优越性， 正好满足 人们 日益追求的与环境相和谐 的愿望。同时， 发展木结构 必将推动林业的发展、 森林资源的快速增长， 又促进了生态 环境的改善。 4结语 目前， 我国的胶合木结构建筑正处于蓬勃发展之初， 面 对潜力巨大的市场需求 ， 当务之急是应该投入更多的开发 实践和学术研究。同时， 规范木材市场， 对木材进行合理的 分级 ， 制定相关的质量检验标准并成立相应的管理机构， 对 胶合木结构的发展意义重大。近年来 ， 加拿大木业协会、 美 国工程木协会 A P A 都在我国成立了办事处， 我国与美国、 日本、 芬兰、 比利时等国举行的木结构技术交流研讨会为我 国胶合木结构的发展提供了良好契机。我国胶合木的发展 必将迎来崭新的局面和美好的未来。 参考文献 [ 1 ] 龙卫国． 木结构设计手册 第三版 [ M] ． 北京 中国建筑工 业出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ] U N E C E ／ F A O ． F o r e s t P r o d u c ts An n u m Ma r k e t R e v i e w。 2 0 0 72 0 0 8 [ R ] ． N e wY o r k a n d G e n e v a G e n e v a T i m b e r a n d F o r e s t S t u d y P a p e r 2 3， 2 0 0 8 ． [ 3 ] 任晓峰， 申 世杰， 林翔 ． 中国工程木制材料开发大有前景[ J ] ． 国际木业 ， 2 0 0 8 ， 4 2 O一 2 3 ． [ 4 ] 樊承谋． 木结构在我国的发展前[ J ] ． 工程科技论坛 ， 2 0 0 3 ， 3 4 4 2 9 7 2 9 9 ． [ 收稿 日 期] 2 0 1 1 一 o 9 一 o 7 [ 作者简介] 张磊 1 9 8 6一 ， 男， 山西晋城人， 硕士研究生， 主要从事新型建筑材料研究。