楊子明，徐大為，潘峰

（上海建工五建集團(tuán)有限公司，上海200063）

1 引言

我國(guó)木建筑有幾千年的發(fā)展史，有著一整套成熟的營(yíng)造體系，但近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的加速，外國(guó)建筑技術(shù)的不斷涌入，森林的不斷砍伐，導(dǎo)致選擇木結(jié)構(gòu)建筑變得不合時(shí)宜?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的研究缺乏，木結(jié)構(gòu)規(guī)范的不完整等因素更加阻礙了木結(jié)構(gòu)的發(fā)展。為了繼續(xù)傳承我國(guó)幾千年木結(jié)構(gòu)建筑文化，充分挖掘發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)顯得尤為必要【1】。本文就木結(jié)構(gòu)的建造所選用的輕木結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行研究，圍繞輕型木結(jié)構(gòu)施工安裝及節(jié)點(diǎn)連接問(wèn)題展開(kāi)分析。

2 工程概況

某工程為3層輕型木結(jié)構(gòu)建筑。輕型木結(jié)構(gòu)總建筑面積為1 589m2，屋面采用三角形輕型木桁架，縱向承重；2層、3層樓面主要橫墻承重，走廊擱柵沿走廊寬度方向布置，結(jié)構(gòu)材料采用Glulam、LVL和SPF，基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)。輕型木結(jié)構(gòu)體系由基礎(chǔ)、墻體、樓蓋和屋蓋3部分組成【2】，樓蓋由規(guī)格材、剪力撐、定向木片板、鋼絲網(wǎng)聚酯砂漿整澆層組成；屋蓋由木桁架、剪刀撐和定向木片板組成；墻體采用覆以定向木片板的規(guī)格材框架。

3 木結(jié)構(gòu)框架構(gòu)件材料選用

規(guī)格材料的選用要有木材認(rèn)證機(jī)構(gòu)的質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)志。當(dāng)取樣檢驗(yàn)一批木材的強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，可根據(jù)其弦向靜曲強(qiáng)度的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判定。對(duì)于承重結(jié)構(gòu)用材【3】，應(yīng)保證其檢驗(yàn)結(jié)果的最低強(qiáng)度不得低于表1的規(guī)定數(shù)值。

本工程的承重墻的墻骨柱木材采用Vc級(jí)及以上級(jí)，樓板擱柵、窗過(guò)梁及屋面擱柵木材達(dá)到Ⅲ及以上，PSL強(qiáng)度等級(jí)為2.0E，LVL強(qiáng)度等級(jí)為1.8E，所有與混凝土交接處的木材均采用ACQ防腐木。各木材的選擇見(jiàn)表2【4】。

表1木材的強(qiáng)度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

表2主要選用的木材材料

4 木結(jié)構(gòu)框架施工流程及節(jié)點(diǎn)連接要點(diǎn)

4.1 木結(jié)構(gòu)施工流程

木結(jié)構(gòu)施工流程為：結(jié)構(gòu)定位→地梁安裝→1層木框架拼裝→矯正→2層木樓蓋安裝→2層木框架拼裝→矯正、樓梯安裝→木屋蓋安裝→屋面防水及找平層→外裝修展開(kāi)→內(nèi)裝修施工。在結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)，穿插外墻腳手架的搭設(shè)、內(nèi)外裝修、水電及設(shè)備等配套工程的進(jìn)行。

4.2 構(gòu)件安裝施工要點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)連接要點(diǎn)

在實(shí)際建造過(guò)程中，木材料可以根據(jù)施工環(huán)境和運(yùn)輸條件，將墻體、屋面、樓面等構(gòu)件通過(guò)以下3種方式快速吊裝：

1）將構(gòu)件在工廠制作成基本單元，分批次運(yùn)送吊裝；

2）構(gòu)件組裝成預(yù)制板式組件及預(yù)制空間組建；

3）將整棟建筑在工廠進(jìn)行整體制作或分段制作。

輕木結(jié)構(gòu)快速施工除了要選擇合適的吊裝方式，還要強(qiáng)調(diào)保證各構(gòu)件吊裝定位速率和質(zhì)量，既要避免保證各構(gòu)件快速吊裝，又要高效連接。

為了保證安裝高效，各構(gòu)件在制作時(shí)，對(duì)預(yù)留孔位的準(zhǔn)確度要求較高【5】。比如，房屋中柱四周的梁高會(huì)不一致，制孔必須搞清楚相對(duì)位置，孔洞在木柱子的上下左右都要精確，制孔不僅要考慮周全，還要及時(shí)和施工單位進(jìn)行溝通，避免施工才發(fā)現(xiàn)與其他構(gòu)件連接困難及施工操作煩瑣。除了孔洞的位置，孔洞的大小也要控制精確，木構(gòu)件相對(duì)混凝土構(gòu)件及鋼構(gòu)件有著不同的彈性模量，施工荷載對(duì)孔洞有著不一樣的施工影響，需要特別注意?？滋?，施工困難并造成對(duì)木構(gòu)件的過(guò)度擠壓，甚至因?yàn)槭┕ふ`差的原因?qū)е骂A(yù)留孔洞穿不過(guò)去；孔太大，會(huì)過(guò)度削弱截面尺寸，影響構(gòu)件承載力。另外，木構(gòu)件連接不緊密，往往導(dǎo)致空氣進(jìn)入建筑內(nèi)部從而影響保溫效果。同時(shí)，木材材料尺寸還會(huì)在制作、搬運(yùn)、堆放環(huán)節(jié)等原因下引起一定的誤差，所以，需要兼顧連接高效和施工方便2方面來(lái)確定孔的尺寸。

4.3 節(jié)點(diǎn)連接施工要點(diǎn)

4.3.1 基礎(chǔ)施工要點(diǎn)及相應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接

基礎(chǔ)作為上部結(jié)構(gòu)的載荷主體，為木結(jié)構(gòu)墻體提供直接

支撐面。木結(jié)構(gòu)框架通過(guò)采用底部焊有鋼板的錨栓和剪力墻抗拔固結(jié)件沿內(nèi)外墻體預(yù)埋入基礎(chǔ)連梁進(jìn)行連接，埋入深度至少為300mm，當(dāng)埋置深度不夠時(shí)可采用在錨栓上塞焊鋼板或彎鉤的形式。另外，木材與混凝土連接處用不小于0.15mm厚的聚乙烯發(fā)泡防潮膜。為達(dá)到良好的施工安裝效果，應(yīng)嚴(yán)格控制基礎(chǔ)混凝土表面的標(biāo)高及平整度，為上部木結(jié)構(gòu)框架中底梁板（見(jiàn)圖1）安裝創(chuàng)造良好條件。

圖1基礎(chǔ)和上部木結(jié)構(gòu)框架連接示意圖

4.3.2 墻體安裝施工要點(diǎn)及相應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接

木結(jié)構(gòu)建筑的墻體一般都是承重構(gòu)件，墻體可以拆分為墻骨柱和墻面板。

墻骨柱作為墻體框架的豎向構(gòu)件，在開(kāi)孔寬度大于墻骨柱間距的墻體，開(kāi)孔兩側(cè)的墻骨柱應(yīng)采用雙栓，開(kāi)孔寬度小于等于墻骨柱間凈距并位于墻骨柱之間的墻體，開(kāi)孔兩側(cè)可用單根墻骨柱，墻體轉(zhuǎn)角和墻相交處的墻骨柱數(shù)量不得少于2根，以保證墻內(nèi)飾，墻面板和護(hù)墻板具有足夠的支撐。對(duì)于較大的墻體孔洞，諸如需要采用3層以上規(guī)格材組合或結(jié)構(gòu)復(fù)合材制作過(guò)梁的孔洞處，孔洞兩側(cè)各采用3根墻骨栓，其中2根用于支撐門窗過(guò)梁。

墻面板木結(jié)構(gòu)房屋允許采用針葉膠合板，定向木片板和石膏板作剪力墻的面板材料，前2種木基結(jié)構(gòu)板材具有防潮功能，特別適用于外墻外側(cè)面，但也可以用于內(nèi)墻。石膏板用于內(nèi)墻，通常不能防潮而且其結(jié)構(gòu)性能也不如木基結(jié)構(gòu)板材，但具有良好的防火性能。

墻體作為承重構(gòu)件及圍護(hù)構(gòu)件，墻體的安裝質(zhì)量直接影響房屋安全性及舒適度問(wèn)題，為保證墻體的安裝質(zhì)量和美觀性，需要通過(guò)墻體支撐嚴(yán)格控制墻體的水平度及垂直度，在安裝過(guò)程中要實(shí)時(shí)監(jiān)控墻體的水平狀態(tài)和垂直狀態(tài)，確保墻體使用2m垂直檢查尺的安裝偏差不超過(guò)3mm。對(duì)于墻體的防滲漏問(wèn)題，應(yīng)考察墻面材料的防水能力、連接件的質(zhì)量、節(jié)點(diǎn)處理等因素。

為了保證吊裝設(shè)備高效施工，可以將部分墻體、頂梁板和底梁板在現(xiàn)場(chǎng)空地拼裝，再進(jìn)行吊裝。初始起吊時(shí)，在拼裝好的外墻特定位置設(shè)置手動(dòng)牽引繩，在著地點(diǎn)設(shè)置木頭防護(hù)墊，防止其翻轉(zhuǎn)，避免損傷構(gòu)件本身和產(chǎn)生安全隱患。當(dāng)墻體安裝就位后，馬上進(jìn)行垂直度、軸線位移校正，并進(jìn)行臨時(shí)固定后，才可以松鉤。

墻體間連接節(jié)點(diǎn)是整體穩(wěn)定性及建筑功能的重要保證，其保證措施表現(xiàn)在剪力墻墻端與基礎(chǔ)用抗拔連接件連接（見(jiàn)圖2），上下墻體中的墻骨柱由連接件定位（見(jiàn)圖3），螺栓將上下兩層墻體拉通，錨栓還應(yīng)避免在落地窗戶布置。

4.3.3 樓蓋安裝施工要點(diǎn)及相應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接

樓蓋系統(tǒng)的構(gòu)件包括梁、擱柵和樓面板材料。樓蓋支承自重以及居住、設(shè)備和家具等活荷載。

圖2墻體連接示意圖

樓蓋梁位于墻之間（見(jiàn)圖4），也可以支撐于柱上，它們支撐樓蓋擱柵（見(jiàn)圖5），梁可用規(guī)格材制成，通過(guò)釘子或螺柱連接在一起，一般采用分層規(guī)格材制成。規(guī)格材的厚度為40mm，并側(cè)立安裝，梁在支座上的擱置長(zhǎng)度不小于90mm。組合截面梁的尺寸取決于木材種類、等級(jí)和跨度，以及荷載要求。其中，包括梁支承的樓層數(shù)組合梁正確的釘連接可使其成為單個(gè)復(fù)合木構(gòu)件。除了釘連接，允許使用配以墊圈并且最小直徑為12mm的螺栓，螺栓中距不得大于1.2m。單根規(guī)格材料相接時(shí)接縫平整，同量對(duì)接處應(yīng)位于梁的支座上。

圖3上下層墻體抗拔錨固件示意圖

圖4擱柵與墻體連接示意圖

圖5擱柵與梁連接示意圖

用于樓面板的木基結(jié)構(gòu)板材，板材長(zhǎng)度方向與擱柵垂直，寬度方向拼接與擱柵平行并相互錯(cuò)開(kāi)、拼接于相同擱柵上的面板之間必須有3mm間隔，以適應(yīng)可能發(fā)生的膨脹變化情況。木基結(jié)構(gòu)板材一般在板的邊緣用企口連接，這使板和板之間能相互咬合并有助于分散樓面荷載。樓面板使用釘子固定時(shí)，應(yīng)確保：粗細(xì)不小于1.6mm以及釘冠不小于9.5mm的U型釘平行釘進(jìn)框架，樓蓋麻花釘直徑至少3.2mm。

3.3.4 桁架屋蓋安裝施工要點(diǎn)及相應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接

建筑物的屋蓋可以保護(hù)房屋免受氣候的影響，屋蓋可以承受雪載和風(fēng)載，排走雨水，并有助于控制房屋內(nèi)外熱量的流動(dòng)，屋蓋的強(qiáng)度和剛度是其重要特性。

屋蓋采用桁架建造，桁架是工程木產(chǎn)品，屋蓋桁架橫跨兩側(cè)外承重墻無(wú)需中間支撐，可適用于任何形狀的屋頂。

桁架為易損建筑構(gòu)件，操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致桁架損壞，對(duì)于跨度小于6m的較小桁架，可以用單吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝，跨度大于9m的桁架應(yīng)該至少用2點(diǎn)吊裝，一旦桁架就位，應(yīng)鋪設(shè)屋面板以避免上桿發(fā)生平面外失穩(wěn)。當(dāng)不能馬上鋪設(shè)屋面板時(shí)，需要在屋脊處加間距為2.4m的臨時(shí)支撐。為不干擾屋面板安裝，臨時(shí)支撐應(yīng)該安裝于桁架上弦桿的下方，永久支撐需按桁架工程詳圖設(shè)置。

屋面板的木基結(jié)構(gòu)板材可為針葉膠合板或定向刨花板（OSB），木基結(jié)構(gòu)板材的尺寸不得小于1.2m×2.4m，在鄰近邊界處，開(kāi)口和其他框架變化處，允許使用寬度不小于300mm的面板，但不得超過(guò)2塊。屋面板之間的接縫應(yīng)與這些構(gòu)件平行，并且交錯(cuò)布置，擱置在同1根構(gòu)件上的屋面板之間必須留有3mm的縫隙，以適應(yīng)屋面板膨脹變化情況。

桁架屋蓋的安裝可以人工安裝和機(jī)械安裝，在吊升桁架時(shí)，選用適當(dāng)?shù)奶嵘O(shè)備，為了消減齒板內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)變，桁架應(yīng)該垂直運(yùn)輸。人工安裝的要求是不會(huì)使桁架的大小和形狀引起過(guò)大的側(cè)向變形，其變形應(yīng)該小于75mm。機(jī)械安裝則需要設(shè)置支撐，且間距最大為7.5m，并且設(shè)置足夠的安全措施來(lái)避免桁架損傷。用于提升所用的繩子應(yīng)該系在桁架的上弦桿且為閉合環(huán)形套。桁架屋架按平面布置，通過(guò)提升設(shè)備支撐，使桁架固定再加設(shè)臨時(shí)支撐。為減少側(cè)向變形，提升線之間的角度應(yīng)小于60°。

跨度大于15m的桁架屋蓋可以選用以下單元提升方法：先在地面上一起組裝好桁架屋蓋，然后將組裝好的桁架全部進(jìn)行提升及定位，這種方式方法的優(yōu)勢(shì)是可以在現(xiàn)場(chǎng)平地更好地、更直接地安裝桁架，可以更好地避免節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)變，并且能更加高效地防止桁架在屋頂安裝完成之前在大風(fēng)的作用下產(chǎn)生坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。

本工程桁架屋蓋的整體穩(wěn)定性及建筑功能需要通過(guò)桁架屋架與墻體高效連接得以保證（見(jiàn)圖6）。

圖6桁架屋架與墻體連接示意圖

4.4 木結(jié)構(gòu)防蟲(chóng)措施

1）地基處理時(shí)應(yīng)清除含有樹(shù)根、木材以及其他纖維材料的建筑垃圾；及時(shí)清理地表在施工過(guò)程中產(chǎn)生的一切有機(jī)廢棄物。

2）建筑區(qū)域土壤中應(yīng)使用專用的滅蚊劑，嚴(yán)格按照滅蚊劑使用說(shuō)明進(jìn)行處理，并應(yīng)避免因雨水等原因造成滅蚊劑配比濃度的稀釋。

3）基礎(chǔ)頂部與底梁板之間安裝金屬板屏障，其余間隙、裂隙或接頭處用防白蟻填縫料填充；一層結(jié)構(gòu)墻體涂噴人體無(wú)毒防蟲(chóng)藥劑；屋面結(jié)構(gòu)設(shè)置防蟲(chóng)網(wǎng)。

4）在蟻害多發(fā)地區(qū)，尚應(yīng)在建筑場(chǎng)地周圍安裝白蟻誘餌系統(tǒng)，并定期監(jiān)控。

5）工程建成3a內(nèi)，應(yīng)每年進(jìn)行定期檢查，之后進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控。

5 結(jié)語(yǔ)

木結(jié)構(gòu)體系相對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)而言，本土化特點(diǎn)顯著，具有高舒適度感官及高親和力外觀的優(yōu)點(diǎn)。另外，結(jié)構(gòu)性能上的保溫、隔聲、抗震不輸于其他結(jié)構(gòu)，環(huán)保、可持續(xù)化特點(diǎn)也極其顯著。當(dāng)下，社會(huì)提倡環(huán)保，追求可持續(xù)發(fā)展，這就使得木建筑給建筑行業(yè)走向現(xiàn)代化提供了又一大選擇。

輕型木結(jié)構(gòu)的框架相對(duì)其他結(jié)構(gòu)有輕質(zhì)的突出特點(diǎn)，使得在制作、運(yùn)輸、堆放、吊裝上有靈活的選擇空間。不管是將構(gòu)件制作成基本單元，分批次施工，還是將構(gòu)件組裝成預(yù)制板式組件及預(yù)制空間進(jìn)行組建，甚至將整棟建筑進(jìn)行整體制作或分段制作，都能取得良好的建造效果。