木结构是最好的抗震建筑形式

时逢"5?12汶川大地震"三周年,各种灾后重建项目逐渐进入尾声.回首三年前地震发生时,各种建筑物坍塌损毁的景象还历历在目.根据中国工程院士和建设部专家分析,国的大地震致死原因,95%人是被建筑物倒塌压死的.抗震,成为灾后重建建筑物最重要或者说是必需的规范.

现代轻型木结构建筑--就是此我要推荐的一种抗震建筑形式.

"5?12汶川大地震"发生以后,加拿大联邦政府和加拿大卑诗省于2008年6月13日宣布共同出资为中国四川省地震灾区捐赠价值八百万加元的临时和永久性木结构房屋.此援建项目包括学校以及老人院等公共设施.所有房屋都将使用加拿大的结构木材和现代木结构建筑技术,并在中国完成设计和组装.加拿大木结构房屋具有优秀的抗震性能,地震多发地区较适合的一种建筑形式.卑诗省林业厅林业发展投资处中国部"林创中国"与中国5.12汶川地震重建总指挥部以及相关部门合作开展项目实施相关工作,包括提供技术支持和培训等,确保捐赠房屋的建设质量.经过与国家、省及地方各级重建主管部门商讨,三个项目获得批准.这三个项目具体是:都江堰向峨小学、绵阳特殊教育学校及北川县擂鼓镇中心敬老院,这三个全木结构的公共建筑项目不只抗震性能优异,同时兼顾了防火、节能、耐久、美观等其它诸多优点.

都江堰向峨小学由上海市对口援建,绿地集团负责施工,同济大学负责设计,林创中国提供所有木材及加拿大技术支持并保证施工质量.总建筑面积5749平方米的三栋全木结构现代化的校舍向峨小学,国第一个采用全木结构建造的大型公用建筑,自项目立项到最后竣工在专业技术领域取得了多项突破,引起了国内外专业人士和媒体的广泛重视,几乎每天都有慕名而来的观赏者来工地考察和学习,解木结构建筑技术的优越性.

绵阳政府于去年年底完成了一个面积约为5300平方米设施齐全的木结构残疾人学校项目,项目包括了木结构宿舍、教室及餐厅等.卑诗省和加拿大政府负责了所有木材、设计施工以及质量保证和技术转让.项目于2009年10月开工动土,并于2010年11月竣工.

北川县政府将该养老院项目作为援建工程的重中之重.通过与加拿大政府与卑诗省政府合作,该项目约占地4800平方米,包括居住楼以及医院、餐厅、康乐室、办公室、会议室、花园和室外景观等公共服务设施.项目于2010年春天开工,近期将竣工完成.

现代轻型木结构建筑抗震的原因在于以下四大特点:

1.木框架房屋具有无数的小连接点,而非少数的几个关键的连接点,从而为地震力提供了附加的转力路径.地震发生时,一旦某连接点超载,其超载局部可由相邻的连接点分担;

2.有较高的强度重量比,因而木结构一般比其它类型的结构重量轻.重量轻在地震是一大优势.

3.采用钉接节点,因而使结构体系有很好的柔性,因此能够在地震中吸收和耗散能量.

4.设计建造的木框架建筑,其结构用面板(胶合板或定向刨花板)与墙骨柱组成有效的抗侧向力的组件.

其实提到木结构,不得不说一下我国的激进木结构.中国的激进建筑以木材为主要建材,并发展繁衍出完整缜密的木结构建筑体系,有着悠久的历史和丰富的经验.国现存着的很多名刹古迹,有不少都是木结构,历经百年风雨,多次地震而不倒.例如天津蓟县的独乐寺,作为我国现存最古老的木结构建筑之一,曾经经历了28次地震依然屹立不倒.再如山西应县木塔,建成已近千年,经历过多次大地震的考验.据史书记载,木塔建成200多年的时候,当地曾发生过6.5级大地震,余震继续了7天,木塔附近的房屋全部倒塌,只有木塔岿然不动.这是因为激进木结构建筑采用了榫卯连接,构件与构件紧密的结合,又余有变动的空间,比如一把普通的木椅,构件之间也是榫卯连接的方式,去用力地摇它,虽然会有明显变形,但木椅不会散架破坏.这种"以柔克刚"方法,激进木结构建筑抗震思想的核心.类似的,现代轻型木结构体系,也是通过"以柔克刚"方式来达到其良好的抗震性能,并且,现代木结构建筑在北美已是一种成熟到几乎完美的工业化建筑体系,设计需经过科学计算,造价更便宜,效率也更高,适合住宅产业化生产.

汶川地震中,位于震区的轻型木结构就曾经经住了里氏8级的大震考验.都江堰青城山前山的中国青城项目中有部分别墅的结构采用了轻型木结构,灾后的实地调查中发现,建筑面积约200平方米的轻型木结构房屋底层裂缝最多出现了6处,二层的裂缝最多出现了2处,多为门窗洞口等角部的细小裂缝以及厨房卫生转角和镜子周围的裂缝,经过专家的仔细分析,局部裂缝是墙体石膏板覆面在地震中发生错动而引起的外表装修层的开裂,并不影响结构的平安性以及正常的使用.和轻型木结构别墅相邻的混凝土框架和砌体填充墙结构虽然混凝土主体框架并没有发生严重的破坏,但其间的砌体填充墙却在地震中严重破坏,掉落的砌块和出现的明显裂缝严重影响了建筑物的使用和安全.

通过大量的实际震害调查结果以及这次汶川地震的震害比拟,轻型木结构的房屋较相同体量的钢筋混凝土或砌体结构具有更好的抗震性能,没有明显和致命的破坏;另外,木结构墙体不会像砌体填充墙那样破坏并大面积的砸落引起伤害事故;根据中国抗震设计规范,轻型木结构的设计相对北美的设计更加激进偏安全,因为不考虑石膏板对抗侧力构件的贡献但北美的研究结果标明,石膏板在作为墙体覆面板时,可以提高墙体抗侧能力的,这无疑是提高了轻型木结构的平安储藏.

目前,很多国家和地区,轻型木结构都得到很多的应用和大力的推广,例如地震多发的美国加州地区、新西兰、台湾地区、土耳其以及日本.很多国家或地区都在大震中看到轻型木结构的优势,所以积极的推广并鼓励人们采用轻型木结构建造房屋,提高建筑的抗震能力.2010年9月的新西兰7.1级地震为我缔造了一个"零死亡"神话,就得归功于他近九成的民宅,都是抗震木结构.另外,很多实际工程还创新性地将轻型木结构与混凝土框架等不同的结构形式混合使用,既利用混凝土框架开较大洞口满足商业需要,又利用轻型木结构提高了结构整体的抗震性能.最好的例子当属木桁架屋架体系以及木骨架填充墙系统.

认为由于中国现有森林资源珍贵,大力发展木结构建筑一方面完全可以依靠利用国外林产丰富,科学管理,合法来源的森林资源,一方面又可进一步提升国内建筑行业可继续发展水平,提升建筑节能效率.