改良木结构住宅的节能减排设计

改良木结构住宅的节能减排设计
薛雪;陈红
【摘要】在吸取传统木结构优良的抗震结构设计的基础上，利用现代建材，从建
筑结构设计，户型设计，墙体设计三个方面，对传统木结构农房进行了现代化改良，为我国农村木结构住宅设计提供了技术指导，以期使我国西南地震带新农村建设走向节能环保的科学发展道路。

%Based on good seismic structure design of traditional wood structure, using modem construction materials, from three aspects of building structure design, habitat model design, and walls design, it carries on modem improvement for traditional wood structure farmhouse, which has provide technological guidance for domestic wood structure residential design, with a view to take the new rural construction in southwest earthquake zone to the energy saving and environment protection direction.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2011(037)031
【总页数】2页(P174-175)
【关键词】木结构;结构设计;户型;墙体;节能减排
【作者】薛雪;陈红
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TU366.2
1 研究背景
自2008年5月12日汶川大地震以来，我国地震灾区重建工作正在积极展开。

其中，农房建设成为重建工作的重点项目。

农房建设有关政策指示，“在确保质量安全的前提下，需加快农房重建进度，同时要注意农房的风格风貌打造，风格风貌要有明显的地域特色和民族特色，色彩要和当地风貌和环境协调”。

考虑到灾区时有余震，农民朋友急需住房以及建设政策和资金限制等因素，改良的传统木结构成为建筑及结构设计专家们首选的住宅形式。

在四川省青川、彭州等地震灾区，现已有大面积新建木结构农房建成入住，但是，这些农房绝大部分属于农民自建房，其工艺水平，构造细节及结构的合理性仍然存在着巨大隐患，其中最突出的问题有:1)选材不合理;2)用材浪费;3)保温隔热性能差;4)户型设计不合理，使用舒适度低。

这些问题造成了一系列如:木材、供暖能源、水、电等资源的浪费。

在这样的背景下，科学的节能结构及构造设计研究成为木结构农房建设的热点。

我们的研究对象从灾区传统木结构住宅——穿斗木结构开始，将现代化的建造技术用入其中，将节能减排的具体措施融入其中，为农民朋友设计出美观舒适，节约能源、经济合理的现代化木结构农用住宅;为新农村建设提供可参考指导。

2 设计内容与具体构造
2． 1 户型改良
2．1．1 传统木结构的缺点
1)保温隔热隔音差，需消耗额外能量。

2)光照不强，由于自身结构和户型的限制，开窗少。

3)洁污分区不强，食物加工和剩余流线不清，人畜食物流线易交叉。

4)防火，防腐性差。

2．1．2 户型改良手法
1)平面布置要点——保证山墙的尺寸和数量。

a．平面形状大多采用矩形及其组合。

b．平面布置简单、规整，避免凹凸。

c．平面上柱网对齐。

d．立面上柱网上下对齐。

2)户型改良。

a．住宅常用开间2 700～4 200。

b．每个开间纵向尺寸大于横向尺寸。

c．宜多开间组合，最好大于2个开间(推荐3～5开间)。

d．使得总的平面外形纵横向比例适中。

e．亦可两个方向垂直钉接。

2．1．3 户型改良后的优点
1)户型设计通风良好、朝向合理、充分利用太阳光，冬暖夏凉。

2)光照充足，健康舒适。

3)生活空间分区合理、洁污分区明显，生活水平提高。

2． 2 木结构建筑的优势
1)木材坚固而质轻，作用在房屋上的地震力较小。

2)木框架结构有许多杆件和钉节点，有多种荷载路径吸收所施加的地震力。

3)木框架结构建筑中的钉节点可以有效地耗散地震所产生的能量。

4)房屋下部结构所承受的荷载小，可以用更少的材料来建造下部结构，节省材料。

2． 3 设计思路
通过对结构受力情况和抗震能力的优化，确保结构安全的同时，使用最少的材料、使用对环境最有利的材料，以此从另一方面诠释建筑节能减排技术。

2．3．1 结构优化
在传统的木结构形式的基础上采用穿坊式优化结构的性能及合理性，一方面使得结构更加稳固，另一方面也减少木材的大量浪费。

2．3．2 连接件优化
不再单独采用传统木结构榫卯连接的方式，采用大规模工业化生产的模式生产连接件，再以连接件连接各个木材，以此方式加固榫卯可以提高施工的效率，对于高效的灾后重建提供了一种可行且可靠的建造方式。

2．3．3 改良的木结构特点
1)每片山墙由木柱和木穿坊穿插构成，形成合理的受力结构。

2)每片山墙有较强的承重和平面抗剪能力。

3)山墙之间靠檩条、各层穿坊连接，保证受力的稳定。

4)檩条直接支撑在柱上。

5)节点的加固、钢材连接件的使用、工业化加工方式等增强的抗震性和建造方便性。

2． 4 保温隔热构造
2．4．1 热量传递的方式及解决方案
1)热辐射:利用遮阳、提高外墙表面反射性等措施解决。

2)热传导:提高墙体及屋面
的保温隔热性能。

3)热对流:消灭各种缝隙和裂纹，防止外墙空气渗透。

我国南方
地震带建筑主要通过热辐射及热传导接受热能，结合木结构建筑特点，提高建筑整体的保温隔热性能可以从以下几个方面着手:
1)热辐射:外表面浅色处理。

2)热传导:a．改良传统木结构的墙体砌筑形式。

b．面
层材料选用质轻的低导热率的现代板材。

c．适当增加墙骨柱间距。

d．在木结构
墙体中结构胶合板或定向刨花板外侧贴防潮薄膜。

e．内外墙之间添加保温隔热材料。

f．屋顶采用复合屋面的做法进行保温隔热设计。

g．采用双层木窗减少热损耗。

2．4．2 墙体保温设计
墙体是建筑物的重要组成部分，对于整个建筑的保温、隔热、隔声等性能起到至关重要的作用。

研究表明，建筑物通过结构传热，其耗热量占整个建筑使用能耗的73%～77%，其中外墙耗能量占了30%。

因此，降低围护结构特别是外墙保温隔
热性能至关重要。

1)针对不同构造形式的墙体保温隔热具体措施:a．类型1:自制竹篱笆。

b．类型2:
木骨架贴合面板。

2)面板选用。

适用于木骨架的轻质面层材料种类:石膏板:防火、
防潮、抗冲击。

硅酸钙板:质轻，高强，防火，防潮，防蛀，防霉，可加工性好。

水泥平板:良好的防火性能和隔声性能。

3)增加墙骨柱间距。

在保温材料和墙骨柱
种类相同的条件下，随着墙骨柱间距的增加，墙体的热物理性能也相应提高。

因此，在强度允许和结构安全的情况下，可以适当增大墙骨柱间距，以减少热损耗。

4)添加保温隔热材料。

a．玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率低、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定的特点。

同样厚度的玻璃纤维岩棉，其保温效果是混凝土的8倍～12倍。

b．墙体中选用乡土材料制作的保温隔热隔音材料作为
填充。

选用秸秆保温板不仅可以对当地农业废料进行重加工，使其在一定的科学处理下变废为宝，节约建造成本，减少建材使用量，达到节约资源的目的。

5)贴防潮薄膜。

在木结构墙体中结构胶合板或定向刨花板外侧贴有防潮薄膜，可防止水分湿气进入而使得墙体及内部材料产生霉变，避免墙体的保温性能的降低。

综上，木结构房屋对于抗震地区的作用十分明显，特别是改良后的新型木结构房屋，可以作为大面积推广。

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