木结构发展综述及在空间结构中的应用分析

付 斌 刘建江

（中南建筑设计院股份有限公司， 湖北 武汉 430071）

木材是建筑材料的重要组成部分，属于一种绿色环保的材料，具有质轻美观、使用方便的特点。在科学技术发展的推动下，建筑材料不断推陈出新，木材的地位却没有动摇，反而在建筑工程中的应用愈加广泛。因此对木结构发展综述及在空间结构中的应用进行分析，具有十分重要的意义。

1 木结构发展综述和优点

1.1 木结构发展综述

在我国古代，木结构在建筑中十分常见，我国古代建筑多将木材制作成为梁、架、斗拱等构件，我国是世界范围内应用木结构最早的国家之一。

《营造法式》是我国北宋时期的建筑著作，此书对北宋时期官式建筑的发展水平进行了反映，是我国首部总结建筑设计和技术经验的著作。在辽代建设的山西应县木塔是我国古代现存的唯一一座木塔，是我国古代木结构建筑的代表。

我国于2004 年出台了关于木结构质量验收的规范和手册，其目的在于保证木结构工程的施工质量，为木结构建筑的发展，创造有利的条件。2009 年我国在上海市举办了首届木结构技术及产业发展论坛，并在论坛上就森林资源的利用以及木结构技术和建筑进行了说明，完善了我国木结构产业链条[1]。

国外木结构的发展与国内相比较为成熟，尤其是北美和北欧地区，对于木结构的应用十分重视，且技术较为成熟，木结构在建筑市场中牢牢占据着主要的地位。总而言之，国外木结构发展之所以优于国内，主要原因就是国外地广人稀，人均森林资源丰富。

1.2 木结构的优点

木结构建筑与常规建筑相比，具有工期短、传导性低、设计灵活性和防火性能强的优点。与此同时，木结构对于重力、风力和地震力的抵抗能力，明显优于普通建筑。伴随着科学技术的不断进步，木材料加工工艺也实现了快速发展，木材制品在兼具原木优点的基础上，对原木优点进行了强化，为现代木结构的发展的创造了空间。现阶段在绿色环保政策的倡导下，人们对木结构的关注上升了一个台阶，木结构也凭借自身的优点被广泛应用于现代建筑工程之中，且取得了良好的应用效果。

2 木空间结构分析

在建筑技术和材料的发展推动下，木质大空间的结构被广泛应用于建筑工程领域。因此，笔者结合自身所学知识，对木结构在空间结构中的应用进行简要概述。

2.1 木空间结构分类

1） 木空间网格结构，木空间网格结构与传统空间网格结构大致相同，都是由诸多杆件通过节点后连接而成，木空间网格结构可以被分为多种类型，常见的包括球面木网壳结构、树形结构、木网架结构等等。木空间网格结构需要使用的材料包括锯材、胶合木等，并且这些材料的截面存在不同。

2） 木空间张拉结构，这类木空间结构的组成部分为木构件和钢拉杆，通过合理的搭配，使木空间结构在具备木材抗压能力的同时，也兼具钢材的抗拉性能，不仅可以使跨度增加，还能够在一定程度上节约材料，丰富造型。例如：苏格兰会议厅就采用了这种木空间结构。

2.2 塔科马穹顶体育馆

塔科马塔科马穹顶体育馆位于美国，是美国规模最大的体育馆之一。该体育馆在建设过程中，为提高建筑结构的稳定性，在受力构件选择上，选用了胶合木梁，工程使用木构件数量为414 根，并在此基础上使用金属连接件，将胶合木梁连接为一个整体，最终形成木空间网格结构中的球形单层网壳结构，体育馆穹顶的直径达到了162m。通过木空间结构的使用，大大降低了体育馆穹顶的造价，在计算后得知，使用木空间结构作为穹顶，其成本远低于充气穹顶和混凝土穹顶。

木空间结构相较于混凝土结构和钢结构，其强重比相对较高，因而在地震发生时，所受地震力的影响要小于其他结构。例如：在2001 年体育馆附近发生了地震等级为6.8 级的地震，与体育馆相邻的建筑分别出现了不同程度的损毁，而体育馆却没有丝毫的损伤[2]。

体育馆在进行穹顶施工过程中，通过将木柱作为支撑，省去了搭设手脚架的工序。在初次构件拼装阶段，就完成了36 根构件的拼装，在拼装过程中，一根柱子对应一根构件，与现浇钢筋混凝土环形成了一个完美的平衡体系，确保了施工人员的安全。在穹顶构件拼装完毕后，进行其它构件的安装。在完成屋面保温和防水层施工后，工程宣告竣工。

2.3 木结构未来发展前景

伴随着暖通绿色建筑的不断发展，具有节能环保优点的木结构建筑会成为人们的重要选择，必然会在未来建筑市场中占据一席之地。由此可见，木结构建筑的市场潜力十分巨大，且发展前景值得期待。发展木结构建筑是未来城市建筑的重要发展方向，也是城市发展响应绿色发展理念的具体表现。笔者建议应该从以下方面着手，促进木结构的发展和应用。

1） 在木材资源丰富的地区，推广木结构建筑，将其作为试点地区，不断积累经验，并建立完善的制度，为木结构的应用和发展，奠定坚实的基础。

2） 将木结构建筑作为建筑工程的发展方向，加强研究和推广，对生产工艺和技术方法进行创新和优化，通过实验研究、召开论坛会议、组织专家进行学术交流等方式，促进木结构建筑技术实现更好的发展。

3 结语

综上所述，在社会经济高速发展的背景下，为响应绿色发展理念的要求，在建筑中应用木结构，发展木结构建筑十分重要。因此，建筑行业应该予以重视，并在实践中总结经验，从而促进我国木结构建筑的发展。