木結(jié)構(gòu)是最好的抗震建筑形式

時(shí)逢"5?12汶川大地震"三周年,各種災(zāi)后重建項(xiàng)目逐漸進(jìn)入尾聲.回首三年前地震發(fā)生時(shí),各種建筑物坍塌損毀的景象還歷歷在目.根據(jù)中國(guó)工程院士和建設(shè)部專家分析,國(guó)的大地震致死原因,95%人是被建筑物倒塌壓死的.抗震,成為災(zāi)后重建建筑物最重要或者說(shuō)是必需的規(guī)范.

現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑--就是此我要推薦的一種抗震建筑形式.

"5?12汶川大地震"發(fā)生以后,加拿大聯(lián)邦政府和加拿大卑詩(shī)省于2008年6月13日宣布共同出資為中國(guó)四川省地震災(zāi)區(qū)捐贈(zèng)價(jià)值八百萬(wàn)加元的臨時(shí)和永久性木結(jié)構(gòu)房屋.此援建項(xiàng)目包括學(xué)校以及老人院等公共設(shè)施.所有房屋都將使用加拿大的結(jié)構(gòu)木材和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù),并在中國(guó)完成設(shè)計(jì)和組裝.加拿大木結(jié)構(gòu)房屋具有優(yōu)秀的抗震性能,地震多發(fā)地區(qū)較適合的一種建筑形式.卑詩(shī)省林業(yè)廳林業(yè)發(fā)展投資處中國(guó)部"林創(chuàng)中國(guó)"與中國(guó)5.12汶川地震重建總指揮部以及相關(guān)部門合作開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)施相關(guān)工作,包括提供技術(shù)支持和培訓(xùn)等,確保捐贈(zèng)房屋的建設(shè)質(zhì)量.經(jīng)過(guò)與國(guó)家、省及地方各級(jí)重建主管部門商討,三個(gè)項(xiàng)目獲得批準(zhǔn).這三個(gè)項(xiàng)目具體是:都江堰向峨小學(xué)、綿陽(yáng)特殊教育學(xué)校及北川縣擂鼓鎮(zhèn)中心敬老院,這三個(gè)全木結(jié)構(gòu)的公共建筑項(xiàng)目不只抗震性能優(yōu)異,同時(shí)兼顧了防火、節(jié)能、耐久、美觀等其它諸多優(yōu)點(diǎn).

都江堰向峨小學(xué)由上海市對(duì)口援建,綠地集團(tuán)負(fù)責(zé)施工,同濟(jì)大學(xué)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),林創(chuàng)中國(guó)提供所有木材及加拿大技術(shù)支持并保證施工質(zhì)量.總建筑面積5749平方米的三棟全木結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化的校舍向峨小學(xué),國(guó)第一個(gè)采用全木結(jié)構(gòu)建造的大型公用建筑,自項(xiàng)目立項(xiàng)到最后竣工在專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域取得了多項(xiàng)突破,引起了國(guó)內(nèi)外專業(yè)人士和媒體的廣泛重視,幾乎每天都有慕名而來(lái)的觀賞者來(lái)工地考察和學(xué)習(xí),解木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的優(yōu)越性.

綿陽(yáng)政府于去年年底完成了一個(gè)面積約為5300平方米設(shè)施齊全的木結(jié)構(gòu)殘疾人學(xué)校項(xiàng)目,項(xiàng)目包括了木結(jié)構(gòu)宿舍、教室及餐廳等.卑詩(shī)省和加拿大政府負(fù)責(zé)了所有木材、設(shè)計(jì)施工以及質(zhì)量保證和技術(shù)轉(zhuǎn)讓.項(xiàng)目于2009年10月開(kāi)工動(dòng)土,并于2010年11月竣工.

北川縣政府將該養(yǎng)老院項(xiàng)目作為援建工程的重中之重.通過(guò)與加拿大政府與卑詩(shī)省政府合作,該項(xiàng)目約占地4800平方米,包括居住樓以及醫(yī)院、餐廳、康樂(lè)室、辦公室、會(huì)議室、花園和室外景觀等公共服務(wù)設(shè)施.項(xiàng)目于2010年春天開(kāi)工,近期將竣工完成.

現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)建筑抗震的原因在于以下四大特點(diǎn):

1.木框架房屋具有無(wú)數(shù)的小連接點(diǎn),而非少數(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵的連接點(diǎn),從而為地震力提供了附加的轉(zhuǎn)力路徑.地震發(fā)生時(shí),一旦某連接點(diǎn)超載,其超載局部可由相鄰的連接點(diǎn)分擔(dān);

2.有較高的強(qiáng)度重量比,因而木結(jié)構(gòu)一般比其它類型的結(jié)構(gòu)重量輕.重量輕在地震是一大優(yōu)勢(shì).

3.采用釘接節(jié)點(diǎn),因而使結(jié)構(gòu)體系有很好的柔性,因此能夠在地震中吸收和耗散能量.

4.設(shè)計(jì)建造的木框架建筑,其結(jié)構(gòu)用面板(膠合板或定向刨花板)與墻骨柱組成有效的抗側(cè)向力的組件.

其實(shí)提到木結(jié)構(gòu),不得不說(shuō)一下我國(guó)的激進(jìn)木結(jié)構(gòu).中國(guó)的激進(jìn)建筑以木材為主要建材,并發(fā)展繁衍出完整縝密的木結(jié)構(gòu)建筑體系,有著悠久的歷史和豐富的經(jīng)驗(yàn).國(guó)現(xiàn)存著的很多名剎古跡,有不少都是木結(jié)構(gòu),歷經(jīng)百年風(fēng)雨,多次地震而不倒.例如天津薊縣的獨(dú)樂(lè)寺,作為我國(guó)現(xiàn)存最古老的木結(jié)構(gòu)建筑之一,曾經(jīng)經(jīng)歷了28次地震依然屹立不倒.再如山西應(yīng)縣木塔,建成已近千年,經(jīng)歷過(guò)多次大地震的考驗(yàn).據(jù)史書(shū)記載,木塔建成200多年的時(shí)候,當(dāng)?shù)卦l(fā)生過(guò)6.5級(jí)大地震,余震繼續(xù)了7天,木塔附近的房屋全部倒塌,只有木塔巋然不動(dòng).這是因?yàn)榧みM(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑采用了榫卯連接,構(gòu)件與構(gòu)件緊密的結(jié)合,又余有變動(dòng)的空間,比如一把普通的木椅,構(gòu)件之間也是榫卯連接的方式,去用力地?fù)u它,雖然會(huì)有明顯變形,但木椅不會(huì)散架破壞.這種"以柔克剛"方法,激進(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑抗震思想的核心.類似的,現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)體系,也是通過(guò)"以柔克剛"方式來(lái)達(dá)到其良好的抗震性能,并且,現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在北美已是一種成熟到幾乎完美的工業(yè)化建筑體系,設(shè)計(jì)需經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算,造價(jià)更便宜,效率也更高,適合住宅產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn).

汶川地震中,位于震區(qū)的輕型木結(jié)構(gòu)就曾經(jīng)經(jīng)住了里氏8級(jí)的大震考驗(yàn).都江堰青城山前山的中國(guó)青城項(xiàng)目中有部分別墅的結(jié)構(gòu)采用了輕型木結(jié)構(gòu),災(zāi)后的實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn),建筑面積約200平方米的輕型木結(jié)構(gòu)房屋底層裂縫最多出現(xiàn)了6處,二層的裂縫最多出現(xiàn)了2處,多為門窗洞口等角部的細(xì)小裂縫以及廚房衛(wèi)生轉(zhuǎn)角和鏡子周圍的裂縫,經(jīng)過(guò)專家的仔細(xì)分析,局部裂縫是墻體石膏板覆面在地震中發(fā)生錯(cuò)動(dòng)而引起的外表裝修層的開(kāi)裂,并不影響結(jié)構(gòu)的平安性以及正常的使用.和輕型木結(jié)構(gòu)別墅相鄰的混凝土框架和砌體填充墻結(jié)構(gòu)雖然混凝土主體框架并沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重的破壞,但其間的砌體填充墻卻在地震中嚴(yán)重破壞,掉落的砌塊和出現(xiàn)的明顯裂縫嚴(yán)重影響了建筑物的使用和安全.

通過(guò)大量的實(shí)際震害調(diào)查結(jié)果以及這次汶川地震的震害比擬,輕型木結(jié)構(gòu)的房屋較相同體量的鋼筋混凝土或砌體結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能,沒(méi)有明顯和致命的破壞;另外,木結(jié)構(gòu)墻體不會(huì)像砌體填充墻那樣破壞并大面積的砸落引起傷害事故;根據(jù)中國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,輕型木結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)相對(duì)北美的設(shè)計(jì)更加激進(jìn)偏安全,因?yàn)椴豢紤]石膏板對(duì)抗側(cè)力構(gòu)件的貢獻(xiàn)但北美的研究結(jié)果標(biāo)明,石膏板在作為墻體覆面板時(shí),可以提高墻體抗側(cè)能力的,這無(wú)疑是提高了輕型木結(jié)構(gòu)的平安儲(chǔ)藏.

目前,很多國(guó)家和地區(qū),輕型木結(jié)構(gòu)都得到很多的應(yīng)用和大力的推廣,例如地震多發(fā)的美國(guó)加州地區(qū)、新西蘭、臺(tái)灣地區(qū)、土耳其以及日本.很多國(guó)家或地區(qū)都在大震中看到輕型木結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),所以積極的推廣并鼓勵(lì)人們采用輕型木結(jié)構(gòu)建造房屋,提高建筑的抗震能力.2010年9月的新西蘭7.1級(jí)地震為我締造了一個(gè)"零死亡"神話,就得歸功于他近九成的民宅,都是抗震木結(jié)構(gòu).另外,很多實(shí)際工程還創(chuàng)新性地將輕型木結(jié)構(gòu)與混凝土框架等不同的結(jié)構(gòu)形式混合使用,既利用混凝土框架開(kāi)較大洞口滿足商業(yè)需要,又利用輕型木結(jié)構(gòu)提高了結(jié)構(gòu)整體的抗震性能.最好的例子當(dāng)屬木桁架屋架體系以及木骨架填充墻系統(tǒng).

認(rèn)為由于中國(guó)現(xiàn)有森林資源珍貴,大力發(fā)展木結(jié)構(gòu)建筑一方面完全可以依靠利用國(guó)外林產(chǎn)豐富,科學(xué)管理,合法來(lái)源的森林資源,一方面又可進(jìn)一步提升國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)可繼續(xù)發(fā)展水平,提升建筑節(jié)能效率.