现代木结构建筑室内设计风格初探

现代木结构建筑室内设计风格初探

摘要:本文通过对现代木结构建筑类型及其特点等研究,结合室内设计风格的相关知识,介绍了现代木结构建筑室内设计风格。

关键词:现代木结构;室内设计风格;建筑材料

1现代木结构建筑的发展

木材作为建筑材料,具有强重比高、美观、绿色可再生、加工性能好等优点。伴随着科技的进步,现代木结构建筑将传统的建筑形式与现代建造处理工艺相结合,已在世界上许多国家建筑工程领域普遍应用。现代木结构建筑是指主要结构构件采用标准化的木材或工程木,构件连接节点采用金属连接件连接,利用最新科技手段建造的建筑形式。因采用现代化建造技术,建筑施工周期短,建造方便快捷且无污染,木材绿色环保,隔热保温效果好,建筑具有节能、固碳作用,还具有优良的抗震性能。[1,2]同时,可进行个性化室内外设计,造型别致,加上木材质量轻,由建筑构件通过金属连接件构成的现代木结构建筑可拆卸和整体移动,是可持续绿色建筑的发展方向。现代木结构建筑的发展可追溯到20世纪50~80年代,期间,我国实行计划经济,提出节约木材的方针,木材进口也受到限制,至70年代,基于国内生产建设需要,又提出了“以钢代木”“以塑代木”的方针,钢混结构开始大力发展,此时木结构建筑的发展受到很大束缚,其发展暂时停滞。[3,4]20世纪80年代开始,我国倡导生态、绿色可持续发展,大力支持环保、节能建筑产业的发展,随着生态城镇化建设不断推进,我国开始引进西方现代木结构建筑,现代建筑材料和建造处理工艺逐渐成熟化,开始产业化发展。[5]现代木结构建筑的发展催生了大量的木结构建筑设计、结构材料生产、建造设备制造、金属连接件及其他建筑材料经营企业,经过30余年的发展,形成了以东北、长三角、环渤海地区为主的企业集群。[6]随着现代木结构建筑研究的逐渐深入,我国现代木结构建筑的规范逐步系统化,根据我国实际国情,已制定了符合国内木结构建筑发展的相应的标准、规范。[7,8]近年来,随着我国经济、社会的发展,建筑节能减排、建材污染、雾霾问题、环境污染向农村蔓延等问题日益严重。自党的十八大召开以来,国家把生态文明写入党章,要求把生态文明建设放在突出地位,同时还倡议积极推进新型城镇化建设。十二届全国人大四次会议提出了发展绿色建筑和绿色建材的要求,将绿色发展作为“十三五”期间的五大发展理念之一,大力推进工厂式建筑、装配式建筑,其中木结构建筑以其优异的性能在生态建设、绿色发展中占据重要地位,发展现代木结构建筑成为必然趋势。

2现代木结构建筑类型及其特点

现代木结构建筑主要分为轻型桁架木结构建筑和重型梁柱木结构建筑。轻型桁架木结构是指用规格材、木基结构板材等建造的箱型建筑结构体系,其承载系统由木框架墙体的墙骨柱体系构成,适用于3层及以下民用建筑。现代重型梁柱木结构是指用较大尺寸工程木作为梁、柱承重结构的主要建材,墙体采用木框架结构作围护结构,并不承受主要建筑荷载。同时,伴随着新型工程木产品的研发,如正交胶合木(Cross-laminated…timber,CLT),中高层木结构建筑也得到了很好的发展。

2.1轻型桁架木结构建筑

从19世纪初,西方国家开始采用木框架结构建筑以来,轻型木结构经历了从独户式住宅到联合式住宅及多层公寓建筑等各种形式,在国外应用最多、技术经验也最为成熟,既可实现工厂预制构件,还可现场建造、现场组装,建造技术趋于成熟。[9]轻型木结构建筑墙骨柱、墙面板、楼面及屋面共同受力构成一个整体结构体系,具有较好的结构强度和刚度,建筑基础一般采用钢筋混凝土结构形式,上部采用木结构形式,通过基础预理金属连接构件进行连接固定,加强建筑的整体性。[10]综合现代轻型木结构建筑结构体系及其材料特性,其建筑具有如下特点:第一,保温隔热性能好。因木材本身为低导热性材料,用于建筑主要用材,在墙体、屋盖、楼盖等结构内填保温材料的共同作用下,轻型木结构建筑具有优良的保温隔热性能,保证室内冬暖夏凉的效果,可大大降低能耗,达到节能减排的效果。[11]第二,建筑绿色、环保。木材作为一种可再生天然资源,具有低碳、环保的优点,是一种绿色建材。建筑建造过程,从材料采集、加工成型到现场施工组装,对环境影响小,几乎不产生污染,对于建筑废弃材料也可充分再利用。第三,建造周期短。现代轻型木结构建筑加工工艺已相对成熟完善,配套的金属连接件、防水防潮材料、保温棉材料等发展也系统化。目前在国外,木结构建筑结构构件以及连接件可批量标准化预制,建筑墙体、楼板、屋盖等均可在工厂预制,现场进行吊装,或是直接现场拼装。第四,防火性能好。轻型木结构建筑为框架结构建筑,建筑墙体常采用OSB(定向刨花板)、石膏板等覆面,框架结构填充保温棉材料,提高了建筑的整体防火性能。第五,抗震性能好。现代轻型木结构常采用加拿大进口SPF(云杉—松—冷杉)规格材,具有一定的弹性和韧性,在发生地震时可消耗部分地震能量,加上木构件间多采用金属连接件进行固定,地震时木材与金属连接件相互作用,可有效消耗竖向地震产生的能量冲击,同时建筑外墙采用OSB覆面,增强了建筑的侧向支承力。

2.2重型梁柱木结构建筑

梁柱式木结构建筑是我国传统的木结构建筑形式,因近年来大径级天然木材的日益匮乏以及木材加工处理技术的不断进步,现代梁柱木结构建筑逐渐采用工程木产品作为建筑主要承重结构。[12]梁柱木结构建筑作为民居建筑,目前多应用于少数民族地区。工程木产品是由小径级材经一系列加工优化制成的大截面构件,其承载力大大提高,目前在国外常应用于大型公共性建筑。[13]综合现代梁柱木结构建筑结构体系及其材料特性,其建筑具有如下特点:第一,充分合理地利用建材。目前,已有结构用材均为小径级材,受树木本身尺寸限制,实木锯材用于梁、柱承重结构的发展受到限制。工程木产品的出现,极大地提高了木材利用率,通过将不同长度、尺寸的锯材相结合,以满足大跨度结构的设计要求。第二,力学性能好。在梁、柱构件加工制作过程中,剔除木材缺陷部位,提高结构构件的强度。第三,建造方便快捷。跨度梁、柱等结构常在工厂完成预制加工、定位钻孔、开槽等,运送至现场定位吊装,通过螺栓、钢板、螺钉等进行连接固定,施工快捷。第四,美观。工程木产品保留了木材的天然纹理,经过系列加工工序构件具有较好的防潮、防腐性能,其结构外露,充分展示木材的自然亲切。第五,防火性能优良。传统的梁柱木结构建筑即有“墙倒屋不塌”的说法,现代梁柱木结构建筑更甚。尤其是大截面尺寸的梁、柱构件,在火灾情况下,表面发生炭化,形成保护层,燃烧速度缓慢,能够在较长时间内保持其结构力学特性,为逃生争取时间,降低伤亡率。

2.3正交胶合木(CLT)建筑

20世纪90年代,由奥地利和德国建造了第一栋CLT建筑,由此,CLT建筑开始在国外迅速发展,各国纷纷兴起CLT建筑热潮。CLT是由3层及以上的实木锯材或结构复合板材相邻层垂直正交组坯或成一定角度组坯,采用结构胶粘剂压制而成的新型工程木产品,主要用于木结构建筑的墙体、楼板和屋盖等。[14,15]近年来,在欧美发达国家,CLT建筑逐渐部分取代钢筋混凝土结构建筑和砖混结构建筑,广泛应用于中高层住宅建筑与公共性建筑。目前,CLT建筑在国内的研究和发展也颇为火热,在提倡发展绿色建筑的背景下,CLT建筑作为新一代重型装配式结构,在中高层木结构建筑发展方向具有很好的应用前景。CLT建筑是现代从西方引进我国的新建筑形式,其墙体、楼板、屋盖结构均为CLT板件,综合其加工、建造工艺、材料和结构特性等,其建筑具有如下特点:第一,抗震性能好。CLT采用正交组坯结构,具有较好的尺寸稳定性,墙体为CLT板件,通过金属连接件进行节点连接,可提高建筑整体抗震性能。[16]第二,隔声性能优良。相比较轻型木结构而言,CLT楼板密度大,且通过胶粘剂压制而成的CLT整体性好,楼板受力时振动减小,隔声效果相对较好。第三,高度预制化。因建筑墙体、楼板、屋盖基本单元均为CLT板件,可实现工厂预制,预留墙体门窗洞口以及连接节点槽孔,运至现场吊装连接完成即可。第四,可向中高层装配式木结构建筑发展。已有CLT在加工过程中充分剔除木材本身缺陷,大大提高构件强度,同时CLT实现工厂预制、现场装配,根据建筑承载情况,设计CLT板坯厚度,作为现代装配式建筑,在中高层木结构建筑领域具有很好的发展前景。目前,国内也开始展开了CLT材料研究、生产和市场应用。[17,18,19,20,21]

3现代木结构建筑室内设计风格

现代木结构建筑类型多种多样,适合多种室内设计风格。但室内设计风格必须结合现代木结构建筑本身的类型特点。现就这个问题进行研究探讨。

3.1轻型木结构建筑室内设计风格研究

轻型木结构建筑室内形式多样,特点大致可以概括为:其一,把木构件暴露在外;其二,墙面、屋面都用装饰材料覆盖。木构件暴露在外的室内可以结合建筑材料进行设计。适用的室内风格有原木风格、中式传统风格、新中式风格和田园风格。原木风格的室内空间自然清新,环保安全,总体来说非常舒适,适合多种人群居住,尤其适合儿童。中式风格的室内空间自然少不了木质材料,中国的传统建筑就是梁柱结构的木结构建筑,在木质材料的环境中搭配中式风格的家具陈设品,稳重、端庄、温馨的中式风格就呈现在眼前了。田园风格本身就是采用天然材料来打造自然温馨的室内环境,这种室内形式自然能合理地搭配设计。墙面、屋面都覆盖装饰材料的情况下,与现代的钢筋混凝土建筑的室内环境几乎一样,室内设计风格自然也相差无几。除了上述的风格之外还主要有现代风格、欧式风格、地中海风格,等等。

3.2重型梁柱木结构建筑室内设计风格研究

重型木结构建筑将梁柱等建筑结构材料外露,借助木质材料本身特有的丰富的装饰效果,以外露等结构体系展现最简单、最精致的美。大跨度等木质材料,既体现了木质材料本身等力度美感,又展示了材料纹理等原生态美感。

4结语

近几年来,现代木结构建筑在中国迅速发展,但是对于现代木结构建筑室内设计等研究甚少。本文通过有关现代木结构建筑的研究,对于室内设计风格在现代木结构建筑的应用作了初步的探讨。

作者:孙崇咪 董惟群 单位:钟山职业技术学院 南京林业大学