国外木结构集成建筑研究现状

国外西方发达国家,经过上个世纪几十年的发展,装配式建筑技术已趋成熟,迈入了向更加完备的发展时期。完善的方面有改善居住质量,改进部件质量与设备品质,进一步研发集成建筑产业化,研发新型环保建材,开发利用新能源,加强对质量品质的保障与技术管理协调等。从只发展结构的集成化,向室内装修的集成化发展,提高预制化率。

a.欧洲

欧洲的住宅产业化经历了以数量为重、数量和质量同重、质量品质优先的3个阶段。欧洲很多国家的建筑都已经实现了高效的流水线集成建筑形式生产。由设计中心发出命令,生产线精确地操作生产,结构系统制作、保温材料生产固定、安装门窗、设备管线安装、墙体装饰面施工,全套流程都在工厂加工制作,最后拉到现场进行施工。一座两层左右的小楼5天之内就可以建造完成,拎包入住。

在欧洲,由于集成建筑的发展,房地产开发商渐渐分为地产商与建筑制造商。在欧洲最大的装配式建筑展览区维也纳展示了几十家企业的150多栋工厂加工建造的先进装配式建筑,展示独自的风格特色。法国ALGECO公司是欧洲最大的集成建筑生产企业。其轻型钢结构装配式集成建筑广泛应用于各种类型的建筑,也能依照客户需求建成高品质的住房,包括室内外装修。其轻型钢结构建筑是以3D模块化建成的1到3层建筑。建筑可以由几个3D模块化盒子单元拼装成大的使用空间,也能用隔断划分为小空间,组合方式灵活。3D模块是由轻型钢材做成结构框架,墙板可以采用多种保温的夹芯板,屋顶一般用压型钢板覆面加保温材料与各种多样的吊顶形式,可在柱子的断面中隐蔽地设置管线。

近代实验性的现代木构装配建筑先驱是20世纪80年代英国发展起来的Segal系统。事实上这已经不是真的使用集成装配,但确实突出了标准化与简单操作的建造技术体系,该方法已经广泛的运用于英国普通住户为自己建造的住宅中。国际木材研究发展协会(TRADA)也研发了一套木构装配建筑体系,并将其运用到Integer住宅的原型中。

芬兰HONKA公司生产的原木结构木屋

在木结构建筑体系的发展中,瑞典、芬兰等欧洲发达国家,很早就普遍应用了现代木结构技术。瑞典的Huf’n’Puf系统已经被利用到Dulwich的开发区中,这个项目中将柱和梁系统建造在一个预制混凝土板造的地下室上,木结构能够和很多的立面材料进行结合,以满足遮风避雨以及防火需求。民居建筑中的木结构占了90%左右,结构体系一般是原木结构体系(即层叠法建筑),这种体系集成化程度较低,现场施工量较大、造价较高,但建筑质量、使用时间、使用性能上具备很强的优势。

德国的木结构研究是国家的研究重点,设有各种先进研究院与设计所,而且实验建设了多种类型的木结构建筑物。其中著名的贺府公司主要生产的一系列HUF HOUSE木结构建筑具有很高的科技含量,室内实现智能化控制,为满足品质保障,现场的施工量还是比较大,价格较高,主要面对高端客户。

b.美国

美国的居住建筑很早就以木结构为主,独栋别墅占据主体地位,80%以上的居民生活在温馨的木结构建筑里。其中采用了上个世纪30年代就已经发展形成的Balloon预制木构架。美国住宅产业化建筑关注建筑的舒适度与多样化发展,建筑构件和部件的标准化、系列化程度很高,近乎达到了100%,各种施工设备工具的租售业也很繁荣,商品化率有40%左右的程度。

建造中与完成后的美式壁式框架法木结构房屋

木结构的形式以壁式框架法木结构为主,其有两种样式:墙骨柱贯通式木框架和平台框架式结构。墙骨柱贯通式轻质木框架是以小断面的垂直构件为主干,由房屋的基部连续伸展至整栋房屋的立面,垂直构件与水平构件以钉子连接,房屋内的地板以搭建在横档上的水平构件组成。这种结构是美国单层或两层木住宅(它们有的也包括地下室和阁楼)的一般结构。平台框架是在墙骨柱贯通式木框架之后发展起来的,平台框架以每一层为单元,以平台为基础,在平台上构建 2×4 结构的四面壁体和这一层的顶面,然后这层顶面又作为上一层的平台继续构建一层。现在一般建造多层采用的是平台框架结构,占据了美国 80%的住宅结构体系。壁式框架法木结构建筑现在主要是采取工厂加工预制一部分构件之后拖到工地施工组装,集成化程度相对较低,没有形成板式和盒子式的快速建造方式。

美国居民的住宅多建在城市的郊区,客户依照自己的意愿构思好自己想要的住宅,再按照房屋建设商提供的住宅产品样板,购买自己所需要的材料、构件或部件,最后委托建设商建造。其优点是制造商制作的构件部件达到了标准化、系列化生产,机械化施工效率高,速度快。

c.日本

目前,体现日本集成装配式建筑产业化水平的最高代表是位于市中央区域的超高层公寓建筑。日本单层、多层集成装配式住宅的发展也非常强大。每年新建完成的单层多层集成建筑有二十万座左右,以每座平均150平方来算,总建筑面积达到了三千万平方米。在新建集成住宅建筑中,木结构建筑所占比例有45%左右,其中梁柱式木结构体系占有很大的比例,日本吸收了中国古代木建筑的精华,并发扬形成本国特有的建筑特色。例如在日本守山市于2011年建造的一座“一户建”住宅,结构体系为梁柱式体系,工厂加工制作精度高的结构梁柱与围护木壁板,现场直接拼装,集成化程度较高,结构连接方式采用榫卯配合镀锌钢制螺栓连接,精致美观。

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