多高层木结构实践分析

随着“十三五”装配式建筑的政策推动和国家标准《多高层木结构建筑技术标准》的出台，木结构建筑在国内的发展潜力越来越大。加拿大木业协会自成立以来致力于推动现代木结构建筑体系。本文将讲述该调研的项目背景以及多高层木结构建筑的案例分享。

一个多世纪以来，多高层建筑主要采用混凝土和钢材建造。这两种材料是结构材料的首选并将继续成为未来建筑的重要材料。尽管如此，气候变化、城镇化、可持续发展及世界宜居需求为选择木材作为结构材料提供了契机。

随着城镇化进程加快，制定和实施各种规模的低碳建筑解决方案十分必要。多高层木结构建筑不仅可以减少温室气体排放，还能满足城市密集人口对住房的需求，是城市开发的重要策略之一。

近十年来，由于最新的工程木产品和系统不断发展和进步，以及以基于目标和性能要求的建筑规范的制定，建成了许多8~14层的高层居住及公共木结构建筑。此外，消防安全和防护工程、建筑科学和结构工程分析的进步也促进了多高层木结构建筑的发展。

消防

刚颁布的国家标准《多高层木结构建筑技术标准》GB/T 51226-2017（2017年10月1日生效）规定，当墙体、楼板和屋盖等结构构件满足规范要求的耐火极限时，木结构最高允许建造5层。超过5层的木结构建筑，需要进行专项论证。

对于轻型木结构建筑，通常通过安装石膏板等耐火材料使构件达到1小时和2小时的耐火极限实现。重木结构建筑由于木材截面炭化层的作用，构件具有更长的耐火极限。炭化层一旦形成，可以保护木材内部的结构整体性，防止结构强度下降。此外，重木结构体系与混凝土结构和胶合木结构体系相似，可以控制燃烧的密闭空间。实木板本身也形成具有耐火极限的防火分隔，控制火灾向其它区域蔓延。

重木结构的被动防火设计有两种方法。一是“包覆石膏板”用于提高重木结构构件的耐火极限，二是考虑木构件的炭化时间，达到木结构的防火性能要求，第二种方法在世界范围内正越来越多地被视为一种保证木结构防火安全的有效途径。

“包覆石膏板”—根据规范对构件耐火极限的要求，在楼板下方和整栋建筑包覆1-2层耐火石膏板，以满足防火要求。这个方法与在可燃或不可燃建筑中，建造有耐火要求的楼板、屋盖和墙体构件的方法类似。 “炭化”——重木结构的实木构件在火灾中会形成炭化层，这个炭化层将外界热气与内部木材隔离。大尺寸构件的耐火极限可以根据构件的最小厚度和炭化层厚度计算得出。通过结合现代消防系统和建筑防火分隔措施，可以不通过“包覆”手段，而采用“炭化”计算方法，就能满足结构防火要求。这样就不需要石膏板，减少建筑重量和成本，同时可以呈现木材的自然美。