寒地木结构景观建筑的设计初探

寒地木结构景观建筑的设计初探

李惠华

身份证号码：33082119770901XXXX

摘要：我国地域辽阔，北方寒冷气候区的季节性特征明显，冬季漫长而寒冷，夏季酷热，春秋两季气候干燥且常有风沙天气。这些地域性气候特征是建筑材料和技术选择方面所必须应对的自然条件。木结构建筑具有可持续发展、绿色环保等优势，因此，在严寒地区推广使用木结构建筑形成趋势。文章重点就寒地木结构景观建筑的设计展开相关论述。

关键词：寒地；木结构；景观建筑；设计

目前，我国建筑业主要采取的结构方式是钢筋混凝土结构，然而这种结构体系不利于节约能源，而且材料损耗大，因此难以适用于当今人居环境的可持续发展。而且由于寒冷地区冬季漫长，不利于钢筋混凝土建筑的施工。木结构建筑具有绿色节能的特点，同时具有工厂化预制、现场装配、施工周期短、安全系数高等优势，因此符合我国绿色生态发展的国策。

一、木结构景观建筑在寒地应用的优点

木结构是中国历代传统的建筑体系，但由于材料单一，大量使用未加工的原木，对森林资源造成严重破坏。而且未加工的原材料在耐火、防腐等方面性能都较差，难以适应现代城市环境可持续发展的形势要求。当今，木结构建筑制作工艺越来越现代化，材料更加多样化。因此，寒地木结构景观建筑在寒地发展有以下几方面优势：

（一）木结构景观建筑的气候适应性优势

木材是一种绿色的节能材料，由于具有大量微孔结构，其导热系数低、热阻值高，具有天然的隔热、保温性能。木结构建筑屋顶、墙体等热阻值都远高于混凝土建筑。在相同节能标准条件下，木结构景观建筑可以减少许多保温材料，从而减少墙体厚度，增加更多的可利用空间。同时木材又是一种可以回收利用、自然降解的材料。

（二）木结构景观建筑的装配化优势

木结构景观建筑的形式多样，可以采用装配式技术搭建完成，其承重构件、木组件等在工厂预制完成后，运输至施工地点，进行现场组装，规模较大的木结构景观建筑可采用吊装拼接完成。装配化建造可以缩短施工周期、并降低对环境的污染，从而减少冬季施工带来的各种问题。

（三）木结构景观建筑的结构“韧性”优势

木结构建筑构件之间采用“柔性”连接，使建筑结构在承受较大荷载的同时，允许通过形变来吸收地震产生的能量，“对于瞬间冲击载荷和周期性疲劳破坏，有较强的抵抗能力”，因此具有良好的抗震性能。而且木材对热胀冷缩系数变化或应力有一定适应性，可以减少寒地由于温度变化对建筑产生的影响。

（四）木结构景观建筑与环境融合的优势

木材源于自然，能表现建筑与自然的和谐关系。而其他材料形式的建筑在这方面有许多不足，“现代建筑简洁理性的结构形式与钢筋、混凝土、玻璃材质的人造意味很难让人们将其与自然环境联系到一起”。木材的自然肌理特征，能表现出优雅的品质，并给人们带来温暖感和亲切感。这种特征使景观建筑能够与自然密切融合，尤其是在寒冷的环境当中。

二、寒地木结构景观建筑设计思路

（一）采用标准化构件

我国寒地发展木结构景观建筑，应结合当地的气候特点，借鉴加拿大寒冷地区的发展经验，尽量采用标准化构件，如节能木墙、高效能门窗等。使景观建筑设计达到低能耗标准，提高室内保温性能，并且便于工厂预制、缩短工期、减少材料消耗、提高建造精度等。

（二）明确木建筑结构体系

由于木结构景观建筑墙体主要是非承重结构，不受结构受力特征限制，因此木隔墙布局灵活，可以满足对空间的不同需求。并且在抗震方面，体现了“韧性”特征，类似我传统木结构建筑中“墙倒屋不塌”的特点。在寒地木结构景观建筑设计中，应注重承重结构体系和非承重结构体系的关系，以及区分承重结构和围栏结构。

（三）空间功能单元化

建筑历史上有很多模块单元类型建筑，如日本的舱体大楼、加拿大的空间综合体住宅Habitat67等，由于很多原因，这样类型的建筑难以推广。而木结构建筑自重轻，运行成本低、材料绿色环保，因此相比其他混凝土建筑，这种模块化更容易实现。通过预制成单元后，现场组装，为单元式空间装配化施工提供了有利条件。由于这些单元在工厂预制，其保温、抗震、耐火等性能比现场施工更加精准，整体建筑安全性更高。

（四）突出木结构建筑的形态特色

由于木材本身易于切割、挂钉，以及便于和金属构件结合。因此，木结构景观建筑外立面可以根据不同的地域文化、不同建筑风格，通过与多种其他材料相结合，使木结构建筑外形更加丰富多彩。笔者通过尝试，以不同材料和木结构建筑外立面进行结合。建筑外立面采用了木质挂板，使整个建筑有一种森林感，而且刷漆后可以增加木材的自然纹采用聚乙烯基塑料挂板，整个建筑会体现出一种现代简约的风格；采用水泥纤维板，可以使建筑体现出田园质朴的美观；使用石料砌面或砖贴面与木结构建筑外立面进行结合，使建筑体现出一种古典优雅的气息；结合合成灰泥或硅酸盐水泥灰泥的木结构建筑，可以体现建筑坚实厚重，并且外墙可以任意更改颜色。

（五）做好木结构景观建筑屋顶设计工作

屋顶是覆盖建筑物最顶层的围护结构，并且在整个围护结构中所占的面积比重较大，对适应变化性气候的作用显著，并直接影响建筑的舒适度，因此，在严寒地区应特别关注屋顶部分的设计。屋顶又是建筑形象的重要组成部分，而且由于常规视野的美学要求，屋面形态及材料技术方面的选择与创新往往被忽略，仅仅被动满足防水、保温、隔热等方面的技术要求。以下以保温性能为例，探究其保温设计思路。基于严寒地区的气候特点，木结构屋顶的保温性能是一个需要重视的方面。木结构屋顶需要采用性能良好的保温材料，同时根据计算应该适当增加保温层厚度。保温材料通常可以铺设在木结构板之上，再上浮防水材料，或直接铺设在木结构屋面板下。常见的木结构屋顶保温材料有软性絮棉型保温材料、松填型保温材料、刚性保温板和辐射隔离层。在严寒地区，由于冬季室内外温度相差较大，当围护结构局部温度低于露点温度时，水蒸气易通过屋面板慢慢渗入保温层，导致其形成结露、受潮的现象，使围护结构受损并导致保温材料导热系数增大，从而降低保温性能。因此，通常在安装有保温材料的木结构屋顶中设置隔汽层，一方面可以阻挡潮气从建筑外部渗入保温层从而破坏屋面结构；另一方面可解决木结构屋顶因构造设计不合理而导部温差过大产生的“冷桥”问题，在严寒地区表现为在屋面檐口处等局部“结冰”现象，进一步对屋顶热工造成影响。常用三种方法防止冷桥现象产生：1）使保温层足够厚从而在源头处防止产生冷桥现象；2）保温层完全包住构造层；3）设置通风间层，利用空气流动带走多余热量。寒冷气候区木结构屋顶的水蒸气主要存在于结构内部，因此如何利用空气流动带走结构构件内的湿气就尤为重要。常见的做法是当保温材料放在屋面板以下时，其上方应留有一定的空气通腔来保持干燥，并在屋脊、屋面、屋檐等部位设通风口。若屋面坡度小于1/6时，所需畅通的通风总面积为吊顶面积的1/150；若屋面坡度大于1/6时，所需畅通的通风总面积为吊顶面积的1/300。进风口宜在屋檐下底部，排风口宜在屋脊或屋面。

总之，建筑行业快速发展，建筑结构形式日趋多样化。木结构凭借其节能环保、安全可靠的特点，在建筑领域占有一席之地。特别是在我国寒冷的北方地区，木结构更是成为了当地景观建筑的主要类型。通过寒地景观建筑中率先采用木结构体系，取得相关实践经验后，进一步推动木结构在其他类型建筑的发展，并最终推动我国木结构建筑产业发展。

参考文献：

[1]丁叶蔚，傅海燕，王正，曹瑜.木结构建筑外墙保温特性及热湿耦合传递技术的研究进展[J].西南林业大学学报（自然科学），2019（03）

[2]加拿大BC省率先修改木结构建筑规范[J].江西建材，2019（04）

[3]姜雷.被动式超低能耗木结构建筑外围护结构节能设计[J].科学技术与工程，2019，19（08）