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1、装配式木结构建筑在工程中的实际运用以吉林省珲春市五层木结构住宅楼为例 王晖 程小武 孙小鸾 南京市建筑设计研究院有限责任公司 南京工业大学土木工程学院 摘 要： 装配式木结构建筑采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用等方式, 具有建造速度快, 受气候条件制约小, 节约劳动力并可提高建筑质量等特点, 因此应用前景广阔。本文以国内目前最高的吉林省珲春市五层木结构住宅楼为例, 介绍了装配式木结构在标准化设计中的应用。关键词： 装配式木结构; 标准化设计; BIM 技术; 作者简介：王晖 (1970-) , 男, 江苏张家港人, 高级建筑师, 硕士, 主要从事建筑设计与装配化研
2、究工作。收稿日期：2017-9-25Received： 2017-9-25装配式建筑是指用在企业车间按标准生产好预制的构件在工地现场装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快, 受气候条件制约小, 节约劳动力并可提高建筑质量。主要包括预制装配式混凝土结构、装配式钢结构、装配式木结构建筑等类型, 采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用。木材是一种低碳、节能、环保的生态材料, 具有优异的保温、隔热性能以及良好的防火性能和抗震性能, 符合国家倡导发展现代木结构建筑的政策。1 项目概况吉林省珲春市五层木结构住宅楼位于吉林珲春, 建筑面积 4626m。主体 5 层, 层高 3.0
3、m, 总高度 18.8m, 项目采用生态建筑材料木结构作为承重和围护体系, 轻、重木结构承重体系的综合运用不仅体现出结构形态美, 更展示了木结构承重体系的多样化适用性。建筑应用工业化装配技术, 木结构框架梁、柱均采用工厂生产、现场装配的方式, 提高施工效率, 减少施工污染。图 1 住宅楼效果图 下载原图2 装配式建筑技术应用情况2.1 建筑设计本项目主要承重结构构件梁、柱等均采用工厂加工的胶合木构件。胶合木受力构件在工厂完成生产加工, 二次开槽打孔, 工厂预制拼装, 降低了现场安装的误差。现场胶合木主体框架搭建完毕后, 木质剪力墙的墙板现场装配。屋盖结构搭建完毕后, 部分采用规格材龙骨外封板材
4、形成屋面层, 部分采用桁架, 也丰富了立面造型。木结构梁、柱、屋架构件均按照模数进行设计。胶合木柱截面尺寸均为 210mm210mm, 高度随着屋面起伏略有差别;胶合木梁最外侧圈梁截面为 210mm600mm, 里面胶合木梁截面均为 210mm500mm, 长度随着开间略有不同。本项目构件连接均采用预制钢连接件, 其中胶合木柱脚采用新型专利, 植筋装配式连接节点, 减少安装误差, 降低了安装难度。梁柱节点处采用双柱夹梁, 配合钢板螺栓连接, 现场安装效率大大提升。预制墙板现场与主体胶合木梁、柱采用螺栓、木螺钉等形式连接, 方式简单, 效率高。本工程大部分胶合木柱脚、柱与梁间节点, 木桁架与胶合
5、木梁节点均按标准化进行设计。胶合木梁端开槽打孔形式仅与梁高有关, 且所有柱脚采用基本铁件相互组合形成不同的节点连接, 从而大大减少节点形式。图 2 整体构件模型 下载原图图 3 梁柱连接节点 下载原图2.2 结构设计住宅楼部分结构体系采用了胶合木梁柱-剪力墙结构体系, 项目应用的这种胶合木梁柱-剪力墙结构体系, 包括胶合木柱、胶合木梁、木基结构板、顶梁板、底梁板、墙骨柱和石膏板。木基结构板设置在墙体中间, 墙骨柱为多根, 分别设置于顶梁板与底梁板之间形成墙骨框架, 墙骨框架对称布置在木基结构板的两侧、且四周与木梁、木柱采用螺栓杆连接。石膏板设置在墙骨框架的外侧, 且边缘与墙骨框架外侧平齐。为了
6、提高现场安装效率, 减小安装难度, 本项目采用了装配式木结构梁柱植筋节点, 这种节点包括木柱、植筋、胶黏剂、装配式连接件、节点紧固件和钢垫板等。木柱与支撑结构间通过装配式过渡金属连接件、植筋和节点紧固件连接。螺杆事先在工厂通过胶黏剂植于柱脚根部, 并外露一定长度的丝扣, 装配式连接件通过紧固件 (或化学植筋) 固定于混凝土结构层上, 柱底部在植筋部位采用自攻螺钉进行横纹增强, 现场安装时将木柱定位与过渡连接件, 拧紧螺帽即可完成安装。项目中采用这样的柱脚连接方式, 使施工更加便捷快速, 效率提升 50%, 且安装后从室内看不到高出地面的柱脚, 满足美观要求。图 4 框架剪力墙 下载原图图 5
7、装配式植筋节点 下载原图3 BIM 技术运用项目采用 BIM 技术进行精细化设计, 在精确定位, 构件算量统计、碰撞检测以及效果图展示等方面体现极大优势, 提高了设计的质量及后期施工的效率。在构件统计方面, 项目应用 BIM 技术中“构件与图纸实时同步”的功能统计算量, 提高效率。避免以往对照二维图纸进行构件统计中的工作量大、统计复杂以及校核难度大的问题。在碰撞检测方面, 将利用 BIM 技术尽早将碰撞点反馈给设计人员, 显著减少由此产生的后期变更, 提高了现场施工的效率, 避免返工。4 结语本项目作为在建的国内最高的木结构住宅楼, 在设计中充分体现木结构装配化特点, 以标准化、智能化设计为核心, 将装配化理念贯穿设计、制造、施工全过程。本项目的设计实践将为木结构建筑的推广提供坚实的基础, 相信木结构事业必将迎来更加广阔的春天。
