结构组成

许多用于建筑的木材都为复合材料,可能包含其他木制品甚至其他材料如金属等。这些木材可以通过不同类型的黏合剂或衔接方法合成。

胶合木

胶合木是一种工程木材,主要用于承重结构。胶合木不仅是强度/重量比最高的建筑材料之一,而且有着良好的环保性能,适用于暴露在室外环境下的承重结构。

胶合木结构框架常用于大型厅堂与公用建筑,近几年来在多层建筑和低层住房的使用量也在增加,桥梁也是其主要用途之一。

生产与控制

胶合木结构组件的工业生产遵循严格控制。利用指接结构可以生产长度很大的构件。主要原则是指接层板紧密连接胶合,形成大跨度结构构件。木纤维应沿着胶合木长度方向。构件的最终尺寸和长度,受运输条件和制造商的生产场地、器械条件限制。

瑞典胶合木的生产遵循标准SS-EN 14080,并且要有CE标识。

胶合木层板生产厚度为45mm,无论何种结构和尺寸,强度分级都要达到GL30。

异等组合组合胶合木至少有四层层板,并且在分级后带标志c。强度级别为GL30c的胶合木,由强度级别为T22的外部层板和T15的内部层板组成,外层层板区需为木材横截面高度h的17%的两倍。同等组合胶合木少于四层层板,并且在分级后带有标志h。强度级别为GL30h的胶合木由强度级别为T22的层板组成。

异等组合胶合梁(宽度小于90mm)通常由强度分级为GL30的胶合梁制成。但是在带锯切割后,剩下的部分弯曲强度丢失了2MPa,所以强度分级变为GL28cs(cs=组合梁切割)。异等组合切割胶合梁的高宽比小于或等于8:1。

生产胶合梁的精度要求很高。无论是在磨压指接处、备胶和上胶,还是层压力度和时间的掌控,都要求精准。生产过程中应进行多次检查,以保证胶合木产品的高质量。这些检查包括定期抽查样本的强度和其他性能。胶合木生产商需要通过第三方监管认证。

性质

胶合木主要是建筑材料,强度、硬度和耐久性是关键性质。胶合木产品一般达不到与细木工或家具用材一样的木材质量和表面完成度,但是标准产品可以达到普通外观要求。

瑞典主要使用云杉生产胶合木,但是赤松也在一些情况下使用,例如加压防腐的胶合木。

胶合木是用合成胶粘剂胶合而成,在长期荷载下具有高强度和高耐用性,胶合木的应用已经有了长久的实践经验。材料需要符合SS-EN 14080标准,以及个别子标准,比如规定了两种等级胶粘剂(I型和II型胶)的标准SS-EN 301。利用I型胶粘合的胶合木可用于所有气候条件下的建筑(根据欧洲木结构建筑标准Eurocode 5,气候级别为1-3),II型胶限用于有保护条件下的结构(气候级别1和2)。为了提高耐久性,胶合木应做好长期潮湿、防雨淋和强光照射。在瑞典,胶合木基本都是使用MUF胶生产,属于 I型。胶粘剂在胶合木的重量占比小于1%,几乎可忽略不计。

高强度和刚度的胶合木,适用于大跨度无支撑结构。在建筑用材中,单独一块板材的强度由其脆弱点决定(一般是大节子区域、指接区或斜纹区)。不同板材的强度区别差异很大。胶合木构件的强度和刚度一般比相同尺寸的普通板材大,称为“层板效应”:

一块胶合木构件由许多层板组成,各层板的缺陷脆弱点聚集在同一位置的可能性是很小的。每块层板也要经过强度分级。在组合胶合木中,外部层压区受到的负载最大,因此由强度大的层板组成。

在着火情况下的承重能力与结构的尺寸、已使用承重能力和结构连接处的设计有关。

胶合木是可燃材料,但是由于其横截面尺寸大且同质,在着火的初期阶段是相对稳定的。胶合木构件尺寸越大,在着火时的承重能力越强。胶合木燃点很高,并且燃烧缓慢,其聚热能力由起火程度不同而决定。胶合木燃烧时,碳化表面可以保护内部结构,保持其承重能力,还可以减缓燃烧速度,大约为每分钟0.6-1毫米,并且不会产生大量浓烟。

外观分级

外观分级用于所有刨光面,表面无修补是标准等级,边缘应通过刨光锯或类似工具完成。树脂囊、较小的树节洞和小木屑允许出现,锋利边缘应开坡口。标准等级的材料建议用于可见的结构,如体育场馆屋顶梁、商业建筑、学校和低层住宅等。

尺寸范围

胶合木可生产成笔直或弯曲的构件。最常见的横截面为矩形,但是也可根据需要生产成其他形状。矩形截面的直构件在尺寸和外观分级上需要符合标准规定。59页可以预览构件类型。

直胶合木产品最长一般为12米。(在胶合木尺寸范围内,胶粘剂类型I,外观分级为所有面刨光,无表面修补,无防腐处理)

胶合高度短于180mm的胶合木强度等级为GL30h(h表示同等组合胶合木),大于或等于180mm的胶合木强度等级为GL30c(c表示组合胶合木)。宽度短于90mm的胶合木称为组合切割胶合梁木,强度等级为GL28cs。其他长度和横截面可以根据要求生产。

单板层积材(旋切板胶合木)

单板层积材是与胶合木相似的一种建筑材料,是工业化生产出的一种方形横截面构件,主要用于承重系统的梁和板构件。单板层积材由大量的赤松或云杉薄板胶合而成。为提高其硬度和承重能力,薄板的层压方向根据其不同用途决定。板构件的薄木板为垂直层压,而梁构件则为纵向层压。

LVL厚度为从27mm至75mm之间每隔6mm有一个尺寸。具体运用和尺寸应参照生产商的说明和产品信息。单板层积材必须有CE标识。

轻型托梁和横梁

市面上存在不同形式的轻型托梁和横梁,最常见的为工字梁(建筑用木材或单板层积材作为翼缘接楼板,或定向刨花板作腹板)、建筑用材生产的托梁(单板层积材单板托梁(凸缘衔接覆盖)。

具体运用和尺寸应参照生产商说明和产品信息。必须有CE标识。

正交胶合木

正交胶合木是一种由锯材芯板或边板层压而成的板材,相邻层板方向垂直互为 90°,正交胶合木是一种尺寸稳定、承重能力强、重量轻的材料。使用大型的正交胶合木实现了高效的安装,缩短建设时间。在国际上,正交胶合木又称为X-Lam。具体运用和尺寸应参照生产商说明和产品信息。

墙骨架

专门的槽型骨架适用于有隔音要求的隔墙。专门的骨架墙体系适用于有大型设备安装要求和较高尺寸稳定性要求的隔墙。

围护结构单元(外墙和地板)

木制墙和楼板单元有多种生产方式,一般是将木材运用于支撑托梁和横梁。低层建筑一般使用不同种类的轻型横梁和托梁。

近几年来,墙体和楼板的新产品层出不穷,以满足不同的需要。例如防火、隔音、承重和保温等。

实木建筑结构一般采用预制构件搭建。木结构建筑单元一般设计为开放系统,来自不同生产商的产品构件都可以使用。同样,预制结构单元也可以与建筑工地上搭建的部分结合。

楼板结构

传统上,楼板结构由间隔600mm的梁体系为支撑,表面铺承重地板,楼板下面为下层天花板结构。为了达到隔音效果,横梁的间隔部分由吸音材料部分或全部填充。

高层建筑中的楼板结构采用全实木和半实木单元结构。全实木结构中,整个承重横截面由正交胶合木制成,并在表面铺设地板结构,底面铺设下层天花板结构。在承重部分,实木构件相互胶合或榫接在一起。

在半实木结构中,承重梁与传统楼板结构相似,空隙由吸音材料填充。

墙壁和屋顶

传统的墙和屋顶结构,有间隔600mm或450mm的托梁和横梁体系,这些构件根据具体使用有不同的搭设方式。

搭建实木墙体和屋顶可以使用预制构件,在建筑工地灵活搭设。这些构件由一层或多层木板制成,单层构件与实木地板构件相近,使用胶粘剂或榫接法衔接。多层构件一般由3-9层的正交胶合木制成,可以由不同种类、不同表面质量和不同表面工艺的木材组成。这些预制构件可以达到最大尺寸为宽3000mm,长12000mm,厚300mm,并且可以根据需求切割和塑型。

屋顶结构

屋顶结构一般在工厂直接生产完成,必须有CE标识,符合SS-EN 14250标准,使用建筑用木材,厚度通常为45mm。

屋顶结构组件由压入木材中的齿钉板连接。所有木材组件都应摆放在同一水平面上,方便屋顶结构现场的安装和保温材料的填充。

这种技术可以用于所有类型的预制承重木构件。尺寸可以通过一款根据欧洲木结构建筑标准Eurocode5开发的计算软件计算。

屋顶结构应垂直运输和保存,保护其不被雨淋和隔离地面潮气。

屋顶结构也可以根据欧洲木结构建筑标准Eurocode 5的计算,在施工现场搭建。所有材料如木材、钉板、结构螺丝或钉子都必须有CE标识。

屋面板

生产屋面板的木材等级要达到SS-EN 1611标准的G4-3等级或更高。厚度为17、20或23mm。长度可以根据标准屋确定,桁架间隔为1200mm(如2400、3600或4800mm),宽度通常为510-550mm。屋面板的一面或两面为槽形,或是一面槽形、另一面刨光。其他尺寸可以根据要求生产。

屋面板在屋架上底对底无缝对接。隔热板需要通过蹬踏安全认证。