本文來自：地震三點通

作者：黃浩宇（北京工業大學建築工程學院）

現代人大都居住在鋼筋混凝土建造的建築中，以鋼材和混凝土爲主導的建築業會消耗大量能源並排放出大量的二氧化碳，導致人們對現有的環境和城市越來越不滿意，嚮往自然，迴歸自然的願望日益強烈。

因此，近年來節能、生態環保、高性能、低成本的綠色木質建材逐漸受到人們的關注和喜愛，這些新材料比起古代木結構建築的用料都具備哪些“超能力”呢？它們在防震減災方面又有哪些優勢呢？

讓古代建築“復活”的新材料：

用正交膠合木搭房子

想要住在木結構房子裏，

非鬼斧神工，

無能工巧匠如何實現？

現代科技恰好爲我們建造古代木建築提供了“利器”，讓我們可以沿用古代木結構技藝。

近年來，在歐美髮達國家，以鋸材等爲基本單元製成的新型材料——正交膠合木（CLT）正在部分取代鋼筋混凝土和磚混結構建築。

正交膠合木是按照順紋和橫紋垂直交錯的疊合方式進行連接，膠合而成的高強度的實木板材。它與裝配式建築施工方式堪稱是建造傳統木結構建築的“利器”。

正交膠合木材料有哪些優勢？

1

正交膠合木穩定性卓越

普通的木材都可以看到木紋的方向，而木紋就相當於纖維，當沿平行於木紋的方向拉伸木材時，木材很難被破壞；當沿垂直於木紋的方向拉伸木材時，木材就很容易被破壞。

所以木材是縱紋方向強度大，橫紋方向強度小。

但正交膠合木可以將木材橫紋和縱紋平均分配，使木材兩個方向強度都大，大大提升木材的穩定性。

如果將正交膠合木用於蘇州園林等木結構建築的修復，則會使其結構更加堅固，更不容易受到地震、颱風的損壞。

2

正交膠合木節能環保

國外一項研究表明，長期居住在木質住宅的人的平均壽命要比住在鋼筋混凝土住宅的人高出9~11歲。

因此，木結構房屋是世界上能真正稱得上環保的建築之一。

美國的一項研究證明，木結構建築比一般水泥、磚瓦結構住房節能50%，綠色環保，居住舒適。

如果用正交膠合木建造蘇州園林式仿古建築則更能體現綠色建築理念。

3

耐阻燃性能好，防火性能優異

在同等條件下，普通木結構的耐火阻燃值是鋼結構的1.3倍，是水泥結構的1.7倍。

而正交膠合木可以在火災發生時形成絕熱保護碳化層，起到隔火作用，使大火無法快速燒入木材內部。

另外，正交膠合木的燃燒速度穩定，我們可以精確預測其燒燬時間，爲火災救援提供更多保障。

4

正交膠合木適合裝配式建築

正交膠合木適合裝配式建築，並且可以根據建築設計要求在工廠預製加工成較大尺寸門窗洞口規格的樓面板、牆面板和層面板，這些構件可以直接運至現場快速安裝，大大縮短了建築的安裝週期。

正交膠合木組裝快、工期短，並且建築現場噪聲低，無污染，無建築垃圾產生，拆卸後可重新利用，有效減少了施工污染。

機械加激光

榫卯更在行

在我國古代，建築以木構架結構爲主要的結構方式，由立柱、橫樑、順檁等主要構件建造而成，各個構件之間的結點以榫卯相吻合，構成富有彈性的框架。

榫卯這種構件連接方式，使得中國傳統的木結構成爲了特殊柔性結構體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產生一定的變形，在地震荷載下通過變形抵消一定的地震能量，減小結構的地震響應。

這些構件用正交膠合木可以做出來嗎？

當然可以！

現代科技已經大量使用了激光切割與機械手臂，可以精準地參數化加工木結構構件，榫卯更是不在話下。

激光切割就是用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發形成孔洞，隨着光束在材料上的移動，孔洞之間連續形成寬度很窄的（如 0.1毫米左右）切縫，完成對材料的切割。

所以，木結構的連接件能便捷、精準地被加工出來。而機械手臂不但可以控制切割木材的角度，還可以組裝木構件，比手工操作更加精準。

機械手臂形態各不相同，但都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點進行作業。

古代木結構的斗拱

操作精準的機械手臂

正交膠合木的用處還遠不止於此。

它可用於木結構古建築的修復，在不破壞古建築整體結構的情況下有針對性地對損壞部分進行修復，且使得修復部分更加堅固。

隨着科技的進步，高性能抗震斗拱已經進入研發階段，抗震斗拱具有變形恢復能力，即使發生較大的變形，也可以恢復形狀，有效降低地震所導致的結構位移，降低地震對木結構建築的影響。

與此同時，建築專家還在開發一種可恢復的木節點，這種節點即使在地震中發生大幅度變形，也可以恢復到變形前的形狀。

此項研究對於提升木結構建築的

防災減災功能意義重大

新科技的應用

讓傳統木結構建築的抗災能力得到提升

使得傳統木結構建築的魅力更加持久

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