绿色节能的木结构

【摘 要】分析了木结构在节能、环保方面的优良特性及在我国当前发展木结构的问题,从节约能源、保护环境的角度提出了应重视木结构发展的建议.

【关 键 词】木结构；绿色节能；环保；建筑

随着我国经济发展和人们生活水平的提高,人们对居室环境的要求越来越高,具有优良性能的木结构房屋越来越引起人们的重视,特别是在一些大城市由于国外技术的引进和开发商的参与,以及与钢、钢筋混凝土结构比较,木结构所用木材原料不仅在生长过程中能改善自然环境,而且加工过程能耗低,废弃后可自然降解,堪称绿色结构,木结构的建设成为了一个新热点.

一、当今木结构的兴起

以钢筋水泥架构的现代文明使我们一步步失去了熟识的蓝天白云、绿水青山.但木结构的出现,使熟悉了钢筋水泥的现代人在往“上”也开始显示出回归自然,还原生活本色的追求.目前,在北美建筑市场,近90%以上的住宅以及50%的低层商业建筑和公共建筑（餐馆、学校、旅店、办公楼等）都采用轻型木结构.在亚洲的日本,欧洲的芬兰、瑞典等国家在民居建筑中已普遍推广了现代木结构住宅.德国还设有生态住宅研究所和设计院,专门从事生态材料（包括木材）建造住宅的研究和设计,并已建造了该材料的建筑群.我国入世前后,陆续涌进上千幢1-3层轻型木结构的住宅,以及大连旅顺观景亭、青岛崂山步道、丽江玉龙雪山收费站、苏州河畔的“仓库”、随处可见的私家晒台、花园等体现了木结构拥有着无法比拟的视觉美感和亲和力.这反映了我国人民生活水平提高后的要求,特别是数量已超过4000万的中等收入者的要求.与此同时,造型优美的用于大学生体育馆的层板胶合木拱形房屋也正在建造.这说明我国当前在拥有2500亿美元储备的条件下,完全允许从国际市场进口木材或房屋构件,这就是我国木结构停滞20多年后复苏的现实.

二、木结构在节能环保方面的优良特性

在当今的四大材料“钢材、水泥、塑料、木材”中,木材是唯一可以再生,又可多次循环利用的天然资源.木材是绿色生态建材,除了给人以舒适、美感、回归自然的感受外,还给人带来健康的生活环境.作为生态建材具有以下几方面的优势：

1.木材生产和使用能耗低

树木的生长借助于自然界的土地、水分、阳光而生长成材,在所有的建筑材料中,木材及其制品的获取,包括生产、加工、运输、供应,它所需要的能量最小.不像钢材、水泥要历经采掘、冶炼、煅烧消耗大量的热能和造成环境污染.木结构具有良好的隔音性和保温隔热性能.有研究表明：若达到同样的保温效果,木材需要的厚度是混凝土的1/15,是钢材的1/400.在使用同样的保温材料时,木结构比钢结构的保温性能好15%～70%.这意味着不仅建筑能耗的大大降低,也可节约材料,而且居住环境质量将得到提高.另外,木材对热、声、电的传导性都较低,把它作为木结构的梁、板、柱和墙体材料是粘土砖和水泥制品所不可同日而语的.通过常用建筑材料热工参数指标（表1）可以比较得出作为墙体材料而言,红砖砌体的导热系数是松和云杉垂直木纹及胶合板材料的435倍,是干木板的13倍；钢筋混凝土是上述木质材料的869倍和26倍,由此可知木材和木制品作为墙体材料对建筑的冬季取暖和夏季空调的建筑能耗将大幅度的降低.

2.木材环境污染小

木材的加工过程仅是改变形状的冷加工物理过程,不涉及到相变或其它复杂过程,不象水泥、红砖的烧成和钢材的冶炼排放CO2、SO2和大量粉尘,对水体和空气的污染是很小的.水泥造成的水污染是木材的1.9倍,钢材的生产对水的污染是木材的120倍；木结构的材料对水毒性的影响亦最低,钢结构为木结构的3.47倍,混凝土结构为2.15倍.木材在生长过程中吸收CO2,放出氧气,起到了净化空气的作用.钢结构产生的空气污染为木结构的1.7倍,混凝土结构为2.2倍；由于CO2是温室效应的直接原因,科学家们提议为了减少空气中的CO2,我们应多种植树木.正在迅速成长的森林是吸收CO2的主体,可持续发展的林业所提供的永不枯竭的森林资源,可使空气质量更加清晰.另外,木材在加工过程中产生的废弃物和废木制品以及建筑木制品垃圾,可以综合利用和多次循环使用,不产生剩余物对环境污染.

三、木结构的发展展望

目前,我国建筑行业和房地产业空前发展,资料显示,“九五”期间,城镇住宅竣工面积23.45亿m2,大大高于“九五”计划12亿m2的目标,1999年中国建造的住房面积达4.1亿m2.建设部在其《建设事业“十五”计划纲要》中提出,到2005年使城镇人均住宅建筑面积达到22m2.“十五”期间,全国城乡住宅累计竣工面积57亿m2,其中城镇住宅竣工面积27亿m2.但目前新建住房大部分为钢筋混凝土结构,只有不到1%为木结构建筑,未能满足不同层次人们的需要.在全国范围来讲,木结构房屋的市场基本还是空白,因此发展的空间很大.加拿大联邦政府官员曾宣称,目前在中国内地建造中的木结构房屋只有300栋,计划再建9000栋,估计中国内地五年内将使其每年建造的木结构房屋数量达到15000栋.

木结构房屋采用防火石膏板对木房子进行重重设防,重点对可燃的木构件（包括墙体、楼盖、天棚和屋盖等）进行保护,以阻断火焰与木构件的接触,像是给木房子穿了一件难燃或不燃的防火外套一样,轻松达到一般的耐火极限要求.木结构房屋是不是防潮、防腐,要看木材的含水率,它指的是一块木材中含有多少相对于木材本身重量的水分.用来建造美式木结构房屋的木材的平均含水率只有17%,再加上严格、独特的施工技术能保证建筑材料的干燥,结构中还加入了一种屋内的空气能释放出去、屋外的水汽却进不来的单向呼吸纸,以及一旦木结构进了水也能使其干燥的技术措施,使木结构成为既能有效防潮、透气性能又十分优秀的房子.至于白蚁的侵袭,木结构房屋对此已设有防范措施,木材的平衡含水率只要在19%以下时,虫子就不能存活,并且在地基部位使用防腐材料来阻隔白蚁的入侵.

3.设计规范已颁布实施

《木结构设计规范》是业内期待已久的一项国家标准,由建设部和国家质检总局联合发布.内容包括木结构施工和设计的一些基本指导原则,并参考了美国等一些国家的相关标准和规范文本.本次规范修订中新增的关于工程进口木材和轻型木结构的内容,符合国家关于森林保护以及走森林可持续发展道路的政策.修改后的木结构设计规范将对我国木结构的发展起到积极作用.修订委员会已开始着手起草《木结构设计手册》,《手册》被认为是中国木结构设计和建筑规范的配套手册,其终稿预计于2004年下半年完成并出版.该国家标准的实施,对中国建筑行业的木结构设计及发展产生深远的影响.