蘇格蘭木框架住宅的結(jié)構(gòu)和施工

馬燕婧

（南通職業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院 江蘇南通 226001）

引言

現(xiàn)代木框架施工在20世紀(jì)60年代進(jìn)入英國，現(xiàn)在得到了廣泛應(yīng)用。英國有一些6～7層的多層木框架建筑，大部分住宅層高在2～3層之間。和其它種類的施工一樣，木框架施工必須符合英國的建筑規(guī)范和法規(guī)。相比其它種類的建筑，木結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：施工時間短，成本低，可持續(xù)發(fā)展，保溫性能好，自重低。因?yàn)檩^低的自重，對基礎(chǔ)的要求也比磚或混凝土建筑低。對設(shè)計師而言，木框架提供了更高的靈活度，在平面規(guī)劃，材料利用和外墻飾面等方面。對于住戶而言，好的保溫性能可以減少供暖的花費(fèi)。干式施工使得裝飾工程能盡快開始，不損壞墻體飾面，較少產(chǎn)生裂縫。木結(jié)構(gòu)建筑的改建和延伸也比較容易。

1 木結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計

木結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計主要參照BS-EN1995和BS 5268。在蘇格蘭地區(qū)大部分的住宅設(shè)計應(yīng)用歐洲規(guī)范。Oregon公司一部分樓板的設(shè)計仍然使用英國規(guī)范，因?yàn)闅W洲規(guī)范的對應(yīng)部分對蘇格蘭地區(qū)的氣候和通常樓板細(xì)節(jié)不適用。因蘇格蘭地區(qū)地震頻率較少，抗震設(shè)計基本不考慮。木結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計靈活性比較高，可以根據(jù)業(yè)主的要求提供多種方案。

2 建筑材料

獨(dú)立木框架制造商Oregon木框架工程公司是當(dāng)?shù)睾芏嘧≌_發(fā)公司的供應(yīng)商，提供木結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計，木框架施工，包括外墻，屋頂和樓板。木構(gòu)件在車間加工成型，組裝，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。一棟2～3層的住宅施工時間只需一個星期。使用的木材少部分來自蘇格蘭北部森林，因?yàn)楸镜啬静谋容^疏松，強(qiáng)度相對不高，主要用在樓板和非承重的分隔墻部分。承重的框架使用的木材來自北歐地區(qū)，強(qiáng)度更大。所有的承力構(gòu)件都必須使用標(biāo)示強(qiáng)度等級的木材。木構(gòu)件的強(qiáng)度參照BS5268當(dāng)中相關(guān)的規(guī)定。木料的產(chǎn)地，重量，將要運(yùn)送到的項(xiàng)目，完成時間等噴繪在它的表面。所有的木材都經(jīng)過防蟲防腐處理。樓板構(gòu)件，框架和墻板在車間里組裝成型，屋頂因?yàn)檫\(yùn)輸不方便的原因，一般在施工現(xiàn)場組裝。大部分構(gòu)件在工廠預(yù)制，能縮短施工時間。

3 木結(jié)構(gòu)住宅施工

英國大部分地區(qū)使用的木框架結(jié)構(gòu)是平臺框架。樓板，墻板和其它構(gòu)件在工廠預(yù)制好后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，通過起重機(jī)吊運(yùn)到一個“平臺”上。平臺由基礎(chǔ)和底板構(gòu)成。墻板用釘子固定在位置上和安裝好的樓板形成另一個平臺。第二層的墻板被固定在第一層的平臺上。這幾個步驟重復(fù)進(jìn)行直到達(dá)到設(shè)計高度。施工的最后一步是安裝屋頂，一般是桁架椽。

因?yàn)樘K格蘭高地地區(qū)土質(zhì)較好，較少地震，大部分木結(jié)構(gòu)住宅基礎(chǔ)使用磚砌條形基礎(chǔ)或混凝土筏板，一些土質(zhì)較差的地區(qū)使用尺寸較小的樁基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)的部分多在地面以下，上部的一層樓板多在地面以上的高度，對土方工程的要求不高，需要開挖的土方量小。底板的下方有泡沫保溫層。整個一層的樓板和墻體都包裹在隔汽膜里，減少水汽進(jìn)入墻板。隔汽膜的外面有一層四到五皮高的全順磚墻，壓在隔汽膜的底部。

木結(jié)構(gòu)的框架各個構(gòu)件在工廠切割，組裝成型之后，在現(xiàn)場通過起重機(jī)械進(jìn)行起吊和安裝。框架墻板傳遞豎直和水平方向的荷載到基礎(chǔ)。構(gòu)件使用整塊木料或者木料和膠合板組成的復(fù)合構(gòu)件。

圖1 木梁

外墻和分隔墻是工廠組裝好的板塊，在現(xiàn)場組裝到位。墻體構(gòu)件的通用高度是2.4m，這也是大部分住宅的層高。墻體內(nèi)側(cè)的保溫層由羊毛，泡沫或其他材料構(gòu)成，厚度在200～300mm。外墻有磚砌體墻或木墻和磚飾面。墻面飾面（磚或者砌塊）除自身自重外不傳遞荷載。一些比較輕的飾面，如木板飾面則由墻板支撐。墻板由覆蓋物加固。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)墻板，Oregon生產(chǎn)車間

樓板和屋頂?shù)氖┕づc磚結(jié)構(gòu)建筑類似。屋架由木構(gòu)件在現(xiàn)場組裝成桁架。木構(gòu)件之間以釘子和金屬板連接。桁架固定在墻板上。

木結(jié)構(gòu)建筑的施工時間受天氣影響比較大。本地降雨較多，雨天砌體墻施工和木框架施工都會受影響。如果外墻使用磚砌體，施工時間比木墻加飾面要長。在天氣晴朗的情況下，三層中等面積木結(jié)構(gòu)住宅的施工時間約為一個星期，不包括基礎(chǔ)施工的時間。

圖3 Robertson Homes公司的住宅屋架

4 附屬設(shè)施

木結(jié)構(gòu)房屋的管線安排比較簡單，可以穿過墻板構(gòu)件之間的空隙。房屋的供暖利用地?zé)峒板仩t。每個住宅都有獨(dú)立的供暖系統(tǒng)。即使建筑在偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村地區(qū)，也不會給居民帶來任何不便。

5 結(jié)語

蘇格蘭的木結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計和施工已經(jīng)有了半個世紀(jì)的歷史，現(xiàn)已發(fā)展到比較成熟的階段，能夠很好的適用當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷刭|(zhì)條件，并得到了廣泛推廣?，F(xiàn)在大部分的混凝土建筑都是幾十年前的老樓或者一些商業(yè)建筑。木結(jié)構(gòu)住宅成本低，施工速度快，保溫性好，抗震性能好，施工過程中污染少，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。我國西部地區(qū)有豐富的木材和土地資源，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)住宅的推廣具有前景?？梢越梃b英國在木結(jié)構(gòu)住宅方面的成熟經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在大城市人口密集，市中心十分擁擠，高層混凝土建筑越來越多。在城市規(guī)劃方面建議構(gòu)成市中心與周邊城市的網(wǎng)絡(luò)，讓住宅區(qū)遠(yuǎn)離市中心。木結(jié)構(gòu)住宅在這種情況下有很大的優(yōu)勢。其自重輕，外表美，能提供設(shè)計師靈活設(shè)計的空間，可以滿足業(yè)主的很多外觀需求，居住環(huán)境較好，而且改建很方便。同時木結(jié)構(gòu)住宅可以在農(nóng)村地區(qū)推廣。目前農(nóng)村很多民宅為磚石砌體或者混凝土結(jié)構(gòu)，自重較大且施工復(fù)雜，時間長，改建困難。農(nóng)村地區(qū)冬季供暖困難，可以參考英國住宅的供暖系統(tǒng)，每個住宅有獨(dú)立的地?zé)岷湾仩t系統(tǒng)。

[1]BS EN 1995-1-1：2004 Eurocode5：Design of timber structures-general common rules and rules for buildings.

[2]BS5268-2：2002：Structural use of timber-code of practice for permissible stress design,materials and workmanship.