木结构中的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。
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木结构( wood structure)是以木材为主制作的结构,但由于受自然条件的限制,我国木材相当缺乏,仅在山区、林区和农村有一定的采用。
用木材制成的结构。木材是一种取材容易,加工简便的结构材料。木结构自重较轻,木构件便于运输、装拆,能多次使用,故广泛地用于房屋建筑中,也还用于桥梁和塔架。近代胶合木结构的出现,更扩大了木结构的应用范围。
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木结构建筑已成为我国休闲地产、园林建筑的新宠。许多建筑、园林设计公司,已经开始将木结构建筑作为体现自然、增加商品附加值的首选。随着国外部分木结构生产、经营企业的进入,带来了新工艺和新的设计理念,极大地促进了国内木结构建筑行业的发展,一些国内起步较早的木结构制造商、防腐木生产企业也日渐壮大。国内木结构生产、经销商数量一直保持着上升趋势,近一、两年来上升幅度最大,这些企业遍布全国各地。随着我国休闲城市园林绿化建设的快速推进,加上人们对回归自然、提高生活品质的要求越来越高,以及上海世博会大量推广的节能低碳竹木结构建筑,引发国内竹木结构需求量进一步增加。
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中国是最早应用木结构的国家之一。根据实践经验采用梁、柱式的木构架,扬木材受压和受弯之长,避受拉和受剪之短,并具有良好的抗震性能;建于辽朝(1056年)的山西省应县木塔(见彩图),充分体现了结构自重轻、能建造高耸结构的特点。在木结构的细部制作方面,采用干燥的木材制作结构,并使结构的关键部位外露于空气之中,可防潮而免遭腐朽;在木柱下面设置础石,既避免木柱与地面接触受潮,又防止白蚁顺木柱上爬为害结构;在木材表面用较厚的油灰打底,然后油漆,除美化环境外,兼有防腐、防虫和防火的功能。
中国的木结构建筑在唐朝已形成一套严整的制作方法,但见诸文献的是北宋李诫主编的《营造法式》,是中国也是世界上第一部木结构房屋建筑的设计、施工、材料以及工料定额的法规。对房屋设计规定“凡构屋之制,皆以材为祖。材有八等,度屋之大小,因而用之”。即将构件截面分为八种,根据跨度的大小选用。经按材料力学原理核算,当时木构件截面与跨度的关系符合等强度原则,说明中国宋代已能通过比例关系选材,体现出梁抗弯强度的原理。与梁、柱式的木构架溶为一体的中国木结构建筑艺术别具一格,并在宫殿和园林建筑的亭、台、廊、榭中得到进一步发扬,是中华民族灿烂文化的组成部分
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木结构之胶合木结构
包括层板胶合结构和胶合板结构。由于胶合木结构能较好地利用木材的优点和克服其缺点,使木材在结构中的应用更为合理,所以在一些技术发达的国家得到较大的发展,而成为木结构的主要形式。多用于大跨度的房屋。美国相继建成直径为153米、162米及208米的胶合木圆顶。
此外,将木材旋切成3~10毫米厚的单板,木纹相互平行层叠热压胶合成30~50毫米厚的板材称为密层胶合木,可用以制成各种构件或结构。密层胶合木的问世使胶合木结构的应用达到新的高度。如建于1976年跨度为122米的密层胶合木筒拱,用于美国爱达荷州立大学足球场的屋盖,上、下翼缘采用由16层单板胶合厚度为45毫米的密层胶合木。图为在吊装筒拱。
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