1、引言：與傳統的鋼筋混凝土結構相比，可裝配式木結構具有高效，環保，清潔，耐久等優點，本文對新型可裝配式木結構的性能進行了分析，并與鋼筋混凝土，砌體等其他類型結構作對比，參考相關文獻資料得出應用裝配式結構在抗震、施工、節能、舒適、環保方面的優越性。相較于國外可裝配式木結構的大量運用，如美國每年建造的150萬棟房屋， 70%用木材建造，我國木結構建筑一直被排除在主流建筑之外，而木材是極少數環保且可再生的建筑材料，因此，在我國研究新型可裝配式木結構尤為重要。相較于目前的傳統結構，木結構在抗震、施工、節能、舒適、環保等方面具有得天獨厚的優越性。一、 抗震2008年5月12日，突如其來的汶川震造成建筑物大

2、量倒塌或嚴重破壞.然而經調查發現,木結構建筑表現出優越的抗震性能,僅有少數年久失修的木結構建筑發生倒塌及部分木結構民居破壞嚴重,絕大部分木結構建筑只發生輕微破壞甚至完好無損。可以說木結構在汶川地震中的表現是十分優秀的，體現了木結構相對于鋼筋混凝土和砌體在抗震方面的優越性，那么，木結構為何會有這么優異的抗震能力呢？眾所周知，地震造成的地面運動使建筑物產生的側向慣性力集中作用于建筑中質量最大的部分，如屋蓋和各層樓蓋。屋蓋和樓蓋的側向力應由墻體承受，且房屋的整個結構應適當地連接在基礎之上。木框架建筑的以下各部分對于其抗震能力至為關鍵：l 與基礎的錨固；l 墻體的強度及延性：l 水平樓蓋、屋蓋和天花板

3、的強度及連續性：l 所有框架構件的相互連接。以下是木框架建筑的一些特性：1、 強度和剛度地震產生的側向力會使建筑物扭曲，使墻體變形（不再方正）。帶撐墻或剪力墻的木結構在地震時會提供關鍵的抗變形能力。用膠合板或定向刨花板為面板的墻體，在地震時具有極為有效的抗變形能力。在可能發生強震的地帶，可使用較厚的結構面板，較多或較大的釘子，以增強墻體的剛度和抗變形能力。此外，研究和經驗還表明，些“非結構”構件也有助于增強建筑物的側向抗力。例如，墻飾面、隔墻以及多種外墻覆層，都有助于增強建筑物的側向抗力。2、 延性砌體和混凝土等建筑材料需要經過嚴格的設計及細部處理，才能保證較好的抗震性能。與這些材料相比，木結

4、構體系得天獨厚，具有較好的延性。延性是指建筑結構可以屈服、變形而不倒塌的能力。在經受地震這種突然荷載時，房屋具備一定的柔性是最為理想的，因為柔性可以允許房屋耗散部分能量。眾多釘節點使木框架房屋具有十分有效的延性。3、 重量木框架建筑的重量較輕。使用絕熱混凝土模板建造的混凝土墻約是一般木制框架墻7倍重。由于地震力與結構的重量成正比，精心設計和施工的輕質木框架房屋便可在地震中有上佳表現。4、 冗余性擁有較多傳力路徑的房屋一般被認為在結構上具有冗余性。他們在地震中可以提供額外的安全性。由沉重的框架支撐的建筑結構依靠較少的結構構件和連接。于是，設計或施工中的任何缺陷都可能導致相鄰的傳力路徑超載。而典型

5、的木框架建筑是由數以百計的結構構件和數以千計的釘節點連接構成的。這意味著，如果某一個傳力路徑受到破壞，它所承擔的荷載可由鄰近的構件或節點予以承擔。5、 連接性覆有木基面板的墻體除了能抵抗地震力外，房屋的設計與施工還應能防止房體的滑動或傾覆。無論是哪一種情況，都應將房屋適當地連接在基礎之上。墻體、樓蓋和屋蓋框架的相互連接，使得房屋成為一個堅固的結構單元，這對于房屋在地震中保持完整是十分重要的。而國外的許多案例也表明了木結構的優越性：SanFernando Earthquake in 1971該次地震發生在洛杉磯北郊，大量的獨戶住宅以及醫院和商業建筑受到影響。用無筋砌體與鋼筋混凝土建造的醫院和辦公

6、樓有的倒塌，有的受損程度嚴重而只能拆除。大多數木框架房屋卻表現出色，尤其是從保護生命安全角度來看，圣費爾南多地區舊住宅的損壞情況從表面受損到部分坍塌，情況不一。受損嚴重的包括：房體滑離基礎、管線空間的“矮墻”坍塌、房屋附加結構單元（如門廊）倒塌以及砌體煙囪坍毀。底層有大面積開孔的一幢較新的兩層公寓受到嚴重影響，這類公寓樓的底層一般都是車庫。由于車庫的一面墻體是敞開的，所以這類樓層便成為“軟弱層”。通過這次地震，人們認識到堅固的墻體與穩固的基礎連接的重要性。建筑規隨后也做了相應的更新。Northridge Earthquake in1994北嶺地震于1994年1月17日襲擊了洛杉磯北部人口稠密的

7、圣費爾南多谷地。此次地震雖是中等強度(6.7級），但其地面峰值加速度卻是有史以來所記錄到的最高的，遠遠高于當時建筑規中所給出的加速度8。為數眾多的房屋在地震中倒塌，其中很多是大型建筑。幸虧地震發生的時間較好，造成的傷亡人數有限。人們對1994年北嶺地震進行了廣泛的研究。結果表明，絕大多數木框架房屋在地震中表現良好。而且這類房屋遭受的大部分損壞不是結構性的，易于修復1。二、 施工1、 施工方便, 周期短木結構房屋的施工期大約是傳統房屋的50%, 為開發商提供了最快的資金回籠時間。傳統房屋的施工期是6 -10 個月, 由于木結構板架與墻體以預制構件形式運到工地組裝, 因此施工期僅為3-4 個月。完

8、工時，傳統房屋是毛坯房, 而木結構完工時是精裝修的, 馬上可入住。木結構房屋的墓礎施工工期約需要14 天, 結構部分一般為14 天, 室外裝修等在62 天左右。總的工期為90 天。預制件如屋架, 地板、板架和墻體可以在基礎架構開始施工的同時生產, 有人測算過, 一棟3 0 平方米房屋的屋架, 地板、板架和墻體可以在48 小時完成。此特點給開發商帶來了項目運作周期短, 少支付銀行利息, 減小資金壓力和降低市場變化風險的有利條件。另外, 木結構房屋施工簡易, 除土地配套設施外, 施工現場沒有成堆的磚頭、鋼筋、水泥和塵土, 木結構房屋所用的結構構建和連接件都是在工廠按標準加工生產, 再運到工地, 稍

9、加拼裝即可建成一座漂亮的木房屋。2、 建造成本低因現代木結構的一次性投資成本較高，使得人們對其望而卻步，但人們忽略了這只是建筑耗費的開始。不同的建筑成本對比上表表明了不同結構的總成本對比結果。從建造成本考慮，現代木結構使用工廠預制、現場拼裝的方式，節約了大量的人力。從使用成本考慮，木結構具有保溫隔熱等節能特性，減少了大量的能源耗損、日常開支等。從維護成本考慮，木結構可采用直接替換進行更新，降低了大量的材料消耗。因此，與其它結構相比，現代木結構最具有成本優勢3。三、 節能木材的蜂窩狀結構，使其具有吸收空氣的特征，所以它是一種良好的保溫隔熱體。經實驗研究，在達到相同保溫效果的條件下，木材需要的厚度

10、是混凝土的1/15，鋼材的1/400，鋁材的1/1600。而且，現代木結構特殊的墻體結構使其具有更加優良的保溫隔熱性（如圖）。通常在墻板、屋頂板、墻板夾層中分別設置10或5厚的保溫隔熱層，總墻體約15厚就可滿足建筑熱工的需求。具體來說，如果使用同樣的玻璃纖維或泡沫塑料作為保溫材料時，木結構比鋼結構的保溫性能高15%-17%，隔熱效果比空心磚墻建筑高3倍。檢測結構及能量匯總上表是對輕型木結構住宅與磚混復合保溫墻體結構住宅節能及空調供熱系統檢測與對比研究試驗，結果表明輕型木結構實測采暖耗熱量（25.38W/）比磚混復合保溫結構住宅（43.75W/）節省41.99%，折算到標準年單位采暖耗熱量節省了

11、45.40%，采暖季耗煤量節省了45.40%。所以，木結構墻體材料的保溫御寒性與磚混結構相比可大大節省空調數量、空調用電和采暖煤氣。現代木結構就好像一座天然的空氣調節器，相比其他結構，冬暖夏涼、熱舒適性更好。從節能角度考慮，木結構的優越性不言而喻4。四、 舒適由于國多年來使用實心黏土和混凝土建造房屋，所以人們更偏愛磚混住宅。但走進木結構住宅去感受一下，就會現其優勢。例如：磚混住宅無論裝修如何豪華，隔一段時間不用就會有陰冷潮濕之感，而木結構住宅使用的配套建材都具有環保特性。生活在木結構住宅里，仿佛置身于大自然，使人受益于潛移默化之中。所以，西方對木結構住宅有強烈的偏愛。同時由于建筑材料自身的特點

12、，使木結構外觀造型和室布局設計十分靈活，可以充分發揮設計師的想象力和入居者的個性。在加拿大，即使大規模的住宅區也很難找到兩幢設計相同的住宅，更沒有“兵營式”的同房型小區，而這正是目前中國的房地產業所缺乏的。加拿大的歐洲移民背景使其在建筑風格上吸收了歐洲各國各時期的建筑特色，擁有眾多的傳統及現代建筑風格。例如，源于英國中世紀的“都鐸式”，田園情調的“鄉村式”，充滿浪漫色彩的“法蘭西式”，嚴謹典雅的“維多利亞式”等。中國的低層住宅在設計水平和品位上尚待提高，一個重要的障礙就是使用混凝土材料難以完成復雜靈活的建筑造型。而木結構住宅在這方面擁有極大的優勢。不僅房屋設計可以隨心所欲，施工過程中還能隨時調

13、整和更改房間的布局、門窗的位置等，甚至在使用過程中，也可以輕易地擴建和改造。這些都是混凝土住宅所難以企及的。五、 環保在當今的四大材料“鋼材、水泥、塑料、木材”中，木材是惟一可以再生，又可多次循環利用的天然資源。木材是綠色生態建材，除了給人以舒適、美感、回歸自然的感受外，還給人帶來健康的生活環境。作為生態建材具有以下幾方面的優勢：1、 木材生產和使用能耗低樹木的生長借助于自然界的土地、水分、而生長成材，在所有的建筑材料中，木材及其制品的獲取，包括生產、加工、運輸、供應，它所需要的能量最小。不像鋼材、水泥要歷經采掘、冶煉、煅燒消耗大量的熱能和造成環境污染。木結構具有良好的隔音性和保溫隔熱性能，有

14、研究表明：若達到同樣的保溫效果，木材需要的厚度是混凝土的1/15，是鋼材的1/400。在使用同樣的保溫材料時，木結構比鋼結構的保溫性能好15% -70% ，這意味著不僅建筑能耗的大大降低，也可節約材料，而且居住環境質量將得到提高。另外，木材對熱、聲、電的傳導性都較低，把木材作為木結構的梁、板、柱和墻體材料是粘土磚和水泥制品所不可及。通過常用建筑材料熱工參數指標(上表)可以比較得出作為墻體材料而言，紅磚砌體的導熱系數是松和云杉垂直木紋及膠合板材料的435倍，是干木板的13倍；鋼筋混凝土是上述木質材料的869倍和26倍，由此可知木材和木制品作為墻體材料對建筑的冬季取暖和夏季空調的建筑能耗將大幅度的

15、降低5。2、 木材對環境污染小木材的加工過程僅是改變形狀的冷加工物理過程，不涉及到相變或其他復雜過程，不像水泥、紅磚的燒成和鋼材的冶煉排放CO2、SO2 和大量粉塵，對水體和空氣的污染是很小的。水泥造成的水污染是木材的1.9倍，鋼材的生產對水的污染是木材的120倍；木結構材料對水毒性的影響亦最低，鋼結構為木結構的3.47倍，混凝土結構為木結構的2.15倍。木材在生長過程中吸收CO2，放出氧氣，起到了凈化空氣的作用。鋼結構產生的空氣污染為木結構的1.7倍，混凝土結構為2.2倍；由于CO2 是溫室效應的直接原因，科學家們提議為了減少空氣中的CO2，我們應多種植樹木。正在迅速成長的森林是吸收CO2的

16、主體，可持續發展的林業所提供的永不枯竭的森林資源可使空氣質量更加清新。另外，木材在加工過程中產生的廢棄物和廢木制品以及建筑木制品垃圾，可以綜合利用和多次循環使用，不產生剩余物，對環境少污染6。總而言之，通過以上對木結構房屋的的介紹, 可以充分體現出木結構的特色: 木結構建筑可以產生更具沖擊力的視覺效果, 取自大自然的天然材質使建筑具有一種特別的親和力,消除建筑本身作為外來物的冰冷感覺; 木結構建造的靈活性可以充分發揮個性化、人格化特點。木材作為一種永恒的材質, 古老而又現代, 木結構建筑在風格特性上與城市特點遙相呼應, 彰顯人文特點。因此, 木結構建筑將塑造的不僅僅是可供使用的建筑實體, 更可成為一座座人文景觀, 木結構建筑完全是取自天然, 用之天然的建造手段, 是順應環境的結構體系。，現代木結構從各個方面展現了其不可替代的優勢，現代木材又給建筑增添了新的功能和作用。只要設計合理和防護良好，必然使得現代木結構成為我國建筑的主流。六、 結論：由于可裝配式木結構具有質輕，可再生，抗震性能良好，工期短，環保節能等優點，所以其可以代替鋼筋混凝土而被使用到各類現代建