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超高层装配式木结构大楼如何建造?(一)

超高层装配式木结构大楼如何建造?(一)

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近几年世界各地兴起了

打造巨型木质建筑的热潮

去年年底落成使用的

由坂茂设计的全球最大的木构建筑

在瑞士贝尔城的Swatch新总部


该项落地过程非常曲折

落成后,坂茂甚至表示

“这个项目改变了我一生!” 


无独有偶

近日,又一工程学上的杰作


由HESS TIMBER设计的

全球最大木构装配式球体让众多设计师叹为观止


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© Corvin Oelschlaeger


纵观建筑史,你会发现

混凝土使罗马帝国得以扩张

使钢铁致密的城市达到了以前无法想象的高度

而塑料则使建筑内部和建筑经济得以重振


而到了21世纪,木材在经历几千年的沉寂后

又重新被赋予了奇迹般的地位


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这些绿色环保、可持续发展的木结构是怎样应用到建造场景中?怎样应用到装配式建造中?以下从几个方面展开论述:


我国木结构建筑现状 


按结构形式:


1.  轻型木结构:主要应用于居住建筑、小型公共建筑


2.  方木原木结构:主要应用于居住建筑、中小型公共建筑


3.  胶合木结构:主要应用于各种大型、中型、小型公共建筑


按建筑功能:


1.  居住建筑


2.  旅游休闲建筑


3.  综合建筑


4.  文体建筑


5.  寺庙建筑


国内应用现状


- 贵州省黔东南州游泳馆 -


该游泳馆用地为东西长132.4m,南北深112m长方形地块,采用大跨度木拱屋架结构形式。上部屋盖采用张弦木拱体系,跨度50.4m;木拱沿弧长分三段拼接,每段由2块截面为170mm(厚度)×1000mm(高度)胶合木构件组合拼装而成,并选用PRF结构胶黏剂粘接,表面采用环保型木材防腐液ACQ和防护型木蜡油进行二次涂装,有效提高了耐久性和防潮性。通过6根木撑杆与主索共同形成张弦结构,与纵向索和屋面索构成完整的稳定结构体系。自平衡的张弦木拱以滑移支座支撑,消除了支座水平推力。


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贵州省黔东南州游泳馆


Swimming Pool of Qiandongnan Prefecture, Guizhou Province


- 成都都江堰向峨小学 -




成都都江堰市向峨小学总建筑面积为5290㎡,学校可用用地面积为16311㎡。教学综合楼、宿舍楼均采用轻木结构建筑,是中国第一所全木结构校舍,如图所示。每个单体建筑零标高以上外墙、内隔墙均采用38mm×140mm内龙骨,外墙龙骨间距为406mm;楼面主要由楼面搁栅和楼面板组成,在下层墙顶标高处设置大梁,搁栅之间用填块加强连接。


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都江堰向峨小学


Dujiangyan Xiangye Primary School


- 苏州胥江木结构桁架拱桥 -


苏州胥江木结构桁架拱桥全长108m,宽6m,主拱跨度为75.7m的胶合木桁架拱体系,主拱截面高度1.2m,建造这座木拱桥共使用了400m³的木材,是目前世界单孔跨度最大的木结构桥梁,如图所示。该桥采用高硬度松木,由7cm宽、3cm厚、2m左右长度的小木条拼接胶合而成,设计承载力4.5kN/㎡,总承载力为195t。


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苏州胥江木结构桁架拱桥


Suzhou Xujiang wooden truss arch bridge


木结构建筑的优势 


文化优势 —— 木结构连接智慧优雅


➢独特的连接方式 —— 榫卯


➢宏伟的悬挑方式 —— 斗拱


➢最初的隔振耗能 —— 基础础石浮搁、屋盖铺作


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 政策优势 —— 绿色行动计划


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材料结构优势 —— 可再生绿色材料


自然,可再生


环保,低碳迹


保温,少能耗


安全,耐地震


快捷,全天候


美观,多方位


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材料结构优势 ——材料性能提高


现代工程木产品使高层和大跨木结构成为可能


通过加工,弥补了天然木材缺陷多、幅面小的不足 


产品材质均匀、强度和可靠度高、材料利用率高


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木-FRP加强材等


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冬季施工不间断


材料结构优势 —— 结构体系多样


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强重比大抗震性能优越


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美观舒适怡然天成


装配式木结构连接节点 


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日本SE工法


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CLT多层结构的连接


装配式木结构耗能连接节点


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摩擦耗能连接


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软钢屈服耗能连接


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高阻尼橡胶+软钢屈服耗能连接(轻木结构用)



装配式木结构试验研究


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如何建造? 


高层/超高层装配式木结构大楼


新型高层木混合结构设计


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高层木-混凝土“框盒”结构体系




防火:人员沿核心筒纵向撤离,火势在三层间阻断


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混凝土核心筒;混凝土楼板+挑檐


- 密集城区装配式木混合结构体系关键技术 -



结构体系


减灾调控


建造标准-有力保障


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平面

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立面


优点:


⑴ 结构体系高效,物尽其用; 


⑵ 自重轻,地震作用小,耗能强,抗震性能好;


⑶ 防火性能有保障; 


⑷ 居住舒适、环保、节能; 


⑸ 装配化程度高;


(6) 基础造价低、综合造价低、效益显著。


结构对环境的影响指标


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注:Athena清单用于北美低层结构,因此本表中未考虑混凝土在高层结构中的泵送,以及进口海运等造成的影响。


高层混凝土框架核心筒-木盒混合结构体系


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结构体系:


“主结构+子结构”体系


混凝土框架-核心筒为主结构,三层模块化木结构为子结构


优势


➢ 建筑


• 绿色 / 环保 / 健康


• 模块 / 多变 / 永续


➢ 结构


• 防火 / 抗风 / 抗震


• 减轻自重• 节省造价• 控制蠕变


➢ 施工


• 模块建造• 快速装配


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全生命周期对环境的影响LCA


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木盒子——整体性、装配性、模块化


• 轻型木结构房屋


• CLT房屋• 传统木结构房屋


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蒙特利尔住宅67


(责任编辑:何雯丽)



延伸阅读:

木结构连接节点构造设计要素 最近研究:全球建设木材城市,到2100年或可减少1000亿吨二氧化碳排放 野奢风向标—木结构,和露营氛围很搭!

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[责任编辑:Susan]

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