有关木结构的优点和缺点

建筑材料 2020年9月17日

木材是人类最古老的建筑材料之一。 它被用来建造从新石器时代的长屋到第一座以黎巴嫩雪松建造的耶路撒冷圣殿的建筑。如今,木结构结构在美国的住宅建筑中占主导地位。多于 90% 美国房屋是用木结构建造的。 

然而,一些悲惨的城市大火—在美国,最重要的是芝加哥’s Great Fire in 1871—使建筑商考虑为更高,更高密度的建筑物选择其他方案。在19世纪末和20世纪初,混凝土和钢材主导了高层建筑的建造。木材被保留用于内部细节,偶尔(在处理时)外部覆层。木材最多只能在混凝土和钢材进行繁重的项目中发挥辅助作用。 

但是,由于工程技术的进步,对木材的新防护处理,对建筑的渴望,这种情况正在改变。“greener”建筑物以及建筑物规范的变更。木结构建筑正在住宅项目之外又有一个重要时刻。

 

木结构安全吗?

人们认为木结构会带来更大的火灾危险是’完全没有根据。尺寸木材,用于 轻型房屋建筑确实具有有限的耐火能力。 (我们都知道它会燃烧!)与混凝土不同,它需要用石膏墙板等保护材料掩盖,以增强防火性能。

但是木头 确实 在涉及火的威胁方面,它比钢铁具有优势:无论火的温度如何,其燃烧速度均相同。专业的建筑工匠乔丹·史密斯(Jordan Smith)解释说: 

“如果钢暴露于高温火中,其强度将急剧下降—nearly to zero—建筑就会倒塌。使用木材,您的燃烧速度相同。无论是相对较冷的火还是非常热的火,它都将以相同的速度燃烧。如果具有两小时耐火等级的建筑物着火,那么我知道我有两个小时,无论它是哪种类型的火灾。我有两个小时才能达到关键的规模,而且我能够安全撤离人员。”

与此同时,“heavy timber”—larger 木 supports—具有较高的耐火性,因为它们暴露在火焰中会形成保护性炭层。 

 

什么是“mass timber”? 

“Mass timber”指完全或主要使用木制支撑架建造的大型项目。这些建筑不仅包括重材和规格材,而且还包括新颖的—通常耐火—产品包括交叉层压木材(CLT),指甲层压木材(NLT)和胶合层压梁(GLB)。这些材料以及其他设计创新使大众木材结构越来越受欢迎—and safe—替代混凝土和钢结构设计。

2019年,国际法规理事会通过了14项与大型木材建筑相关的措施,这些措施将纳入2021年版的《国际建筑法规》中。以前,该代码允许用于最多6层的大型木材建筑,而新的代码扩展到了最多18层。这无疑将有助于激发人们对木结构建筑的兴趣。

 

在本文中了解有关木材特性以及如何在建筑中使用木材的所有信息 MT谷轮木料课程。由专业建筑商约旦·史密斯(Jordan Smith)教授,该课程涵盖从I型托梁到剪切强度的主题。

 

轻木结构的优缺点是什么?

在美国,绝大多数房屋是用木结构建造的:材料丰富且熟悉—建筑商知道如何快速建造木结构房屋。另一方面,美国的几乎所有较高的建筑物,无论是公寓楼还是办公大楼,都长期使用钢和混凝土建造,部分原因是出于安全考虑和建筑规范。但是有时候,旧规则没有’t always apply. 

 

木结构的优点

  1. 施工简单。 可以在现场切割木梁,托梁和螺柱的尺寸,这与其他一些方法不同 建筑材料,无需重型设备。 
  2. 施工速度。 虽然框架通常是在现场建造的,但可以预制一些元素,从而可以更好地控制细节并减少施工时间。
  3. 可持续发展 与混凝土和钢结构建筑不同,木制建筑是由可再生资源制成的,并且在北美尤为丰富:树木。
  4. 碳捕获效益。 在其生命周期中,树木从空气中去除碳,但是当树木最终分解时,它们会将捕获的碳返回到土壤和大气中。但是,当用木头建造房屋时,碳保持被捕集的状态,至少要保持建筑物的静止状态。
  5. 绝缘。 与玻璃,混凝土和钢铁等其他材料相比,木材的导热系数低—换句话说,它保留了热量,使房屋更加节能。 
  6. 改善空气质量。 一些研究表明,与其他建筑材料相比,木建筑中的空气质量更好,有毒物质排放较少。

缺点  

  1. 木腐。 尽管在木材处理方面已经取得了长足的进步,以延长木材的使用寿命,但与混凝土相比,木材仍然更易腐烂。霉菌和霉菌也可能与木材结构有关,但如果注意防潮,适当密封窗户和采取其他预防措施,也可以避免发霉。 
  2. 结构上的局限性。 木材是许多传统房屋的绝佳选择,尤其是那些 木构架 风格。但是,在更现代的房屋中发现一些设计特征,例如悬臂式元素或大窗户,可能很难依靠木结构来实现。对于某些现代家居设计,混凝土和钢结构可能是更合适的选择。 
  3. 火灾危险。 阻燃剂的应用和喷水灭火系统的安装可以限制完整木结构房屋着火的风险,但是建筑商应意识到木结构在很大程度上裸露在外且未受到保护,因此在施工初期就应注意防火隐患。 
  4. 建筑法规限制。 尽管国际规范委员会已经越来越多地接受木结构建筑,但总体上这些建筑仍不能像其他建筑那样高。但是,最近对建筑规范的更改创造了更多的选择。例如,2015年的更新允许在混凝土裙楼上建造木结构,从而使大多数木结构建筑达到新高度。 

由于化学家,工程师和其他方面的进步,木材作为建筑材料的许多缺点正在减少。建筑商乔丹·史密斯(Jordan Smith)看到了对木结构乐观的理由’ future: “我们已经为此建造了6,000个—maybe 10,000 years,” Smith says. 

“我们在工程方面取得的进步确实将木材推向了未来的框架。”

 

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