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    國外發展木結構建筑的經驗

    2016年10月31日

    打印專業人士:王潔凝   來源:建筑工業化裝配式建筑網

    當前,木結構建筑在北美、歐洲和日本等國家,在低層建筑中占一半以上,有些甚至占到90%左右。近年來,隨著現代木結構建筑技術的發展,國外5-7層甚至10層以上的木結構住宅并不鮮見。2016年8月,加拿大不列顛哥倫比亞大學的18層全木結構公寓竣工,該建筑采用了高度預制化的CLT和膠合木建筑構件作為主要材料,是目前世界最高的木結構建筑。除了建造大量木結構住宅外,木結構還向公共建筑、多層和高層混合結構建筑方向發展,木結構建筑在世界范圍內已得到普遍認可和大力推廣。


    綜合來看,美國、加拿大、日本等國住宅大量采用木結構,除了木結構本身所具有的自重輕、抗震、保溫隔熱等優點外,主要原因是其森林蓄積量大,可利用的木材資源豐富。此外,獨立住宅占比大、木結構建造速度快、造價較低、技術成熟、標準和市場較為完善等也是重要因素。對于我國而言,應學習借鑒他國經驗,立足本國國情與發展需要,適時加大現代木結構建筑的研究和推廣力度。


    一、日本木結構建筑發展經驗

    木材資源與木造建筑行業緊密相關。日本的木造建筑業強盛,得益于森林木材資源豐富。日本二戰后進行了大力度人工造林,目前森林覆蓋率68%,其中40%為人工林,10年以上樹齡的超過50%。隨著每年森林積蓄量(森林資源量)的快速增加,大量樹木已進入成熟期,如果不砍伐不僅浪費,還會排放大量CO?。通過發展木造建筑行業,能夠振興木材產業。另一方面,日本有非常強的木造傳統,木造技術發達,工廠預制加工能力強,社會分工成熟,也非常適合發展木材及木造建筑產業。


    日本在過去的幾十年一直以傳統梁柱式木結構為主。1985年前后受北美貿易摩擦影響,為增加木材進口,大力發展大跨木結構,日本迎來“第一次大型木結構”時代;2010年前后為“第二次大型木結構”時代,主要是為了消化使用日本國產材,開始發展多高層木結構。2005-2014年的十年間,日本每年新建木結構住宅戶數維持在50000戶上下,但是在住宅新建總戶數中的比例穩步上升。2008年木結構住宅總保有量為2923萬戶;2013年木結構住宅總保有量上升為3011萬戶,占比58%(數據來源于日本國土交通?。?。


    日本的國土交通省和林野廳等部門積極促進木結構建筑發展。以木結構住宅的振興為例,國土交通省主要實施了以下政策:


    表1 日本國土交通省木造住宅振興策略

    除此之外,日本從法律法規、機構建設等多方面保障木結構建筑發展。一是頒布法律法規。2010年頒布《公共建筑物等木材利用促進法》,要求3層以下所有的低層公共建筑物采用木質結構,政府和公共團體帶頭使用木材;認定的木材制造業者使用的林業木材產業改善基金償還期從10年延長至12年;將消防廳消防大學指定為開展公共建筑物用木材試驗研究的機構,對設施的使用給予50%以內的優惠。2012年設立可持續建筑物先導事業(類似示范工程),對木造化建筑、建筑內裝及外裝木質化的調查設計費(與木造化及木質化成本相關的部分)和建設工事費(與木造化及木質化成本增加的部分)給予補助。二是政府設立專門部門負責推廣工作。國土交通省設立“國土交通省住宅局住宅生產課木造住宅振興室”,農林水產省設立“農林水產省林野廳林政部木材利用課木造公共建筑促進班”。三是設立一般社團法人木材活用建筑推進協議會進行推廣。面向木材相關人員開辦培訓會、研討會、講座,技術開發及性能檢驗檢測,人才培育政策的調查、研究等。


    二、加拿大木結構建筑發展經驗

    加拿大為木材資源大國,森林蓄積量為230億立方米,森林90%為政府公有,政府對公有林地負有立法監管的責任。加拿大森林面積3.48億公頃,約占世界總森林面積的9%,世界原始森林面積的24%;立木蓄積量473億立方米,占世界總量的11%;木材年生長量4.7億立方米,可做商品木材的約416億立方米(數據來源于加拿大木業協會)。林產業是加拿大最為重要的支柱產業之一,加拿大從立法、規劃和監控評估三個層面執行嚴格的可持續林業發展策略,森林的砍伐成材期一般為80-150年。


    2014年加拿大新建住宅33923戶,其中獨棟住宅中木結構占比87%,多層多戶住宅中木結構占比54%,木結構住宅總占比約為80%。


    加拿大、美國、日本木結構建筑的占比情況如表2所示。


    表2 加拿大、美國、日本木結構建筑的占比情況

    數據來源:加拿大林產創新研究院


    加拿大非常重視順應木結構建筑技術的發展,不斷完善木結構建筑標準規范。不列顛哥倫比亞省政府率先于2009年修訂了省建筑規范,將輕型木結構建筑的層高限制由原先的4層放寬到6層,這一舉措大大拓展了輕型木結構的應用范圍,該省隨之出現了大量6層木結構公寓樓項目。安大略省和魁北克省也相繼出臺了類似的政策,魁北克省允許木結構建筑建造到12層。2015年,新版加拿大國家建筑規范允許木結構建筑建造到6層。加拿大國家規范為性能規范,從理論上講只要滿足規范規定的性能要求,就可以采用規范可替代方案,給予了建筑師和工程師充分發揮創造力的空間。


    在鼓勵政策方面,木材第一法案(Wood First Act)是加拿大不列顛哥倫比亞省政府在2009年推出的一項政府政策,目的是促進推廣木材在新建政府項目中的使用。法案規定由省、市、區等政府全部或部分出資的建筑項目或擴建的項目,在其設計、施工時,需要充分考慮木材作為優先、主要建筑結構材料。加拿大政府有權要求開發商就政府出資項目提供關于木材使用情況的報告,并審核這些報告的準確性,確保該法案能夠得到有效實施。加拿大自然資源部林務局及各省林業廳負責林業、林產品、木結構建筑的相關政策支持和科研開發支持,近年來加大了對多高層木結構建筑的研究和支持力度,在全國遴選3個10層以上的高層木結構示范項目支持其相關材料特別是正交膠合木(CLT)、建筑體系和防火科學研究,促進了多高層木結構建筑的迅猛發展。


    三、芬蘭木結構建筑發展經驗

    芬蘭人口約550萬,森林覆蓋率71.6%,資源十分豐富。木材蓄積量增長約1億立方米/年,各類產業每年消耗木材量約55%,鋸材中的80%用于建筑行業。芬蘭將木結構建筑產業作為林業產業的有機組成部分,每年林業產業產值占出口的20%,GDP的5%,就業人口的4%,可再生能源的70%來源于木材。


    芬蘭現有285萬棟存量民用建筑,每年新建房屋量3萬棟,其中80%是木結構建筑的?,F有的木結構建筑多為度假小木屋,近年來也在研究探索高層木結構建筑。


    芬蘭在發展木結構建筑方面有如下經驗值得借鑒:一是將木結構建筑的發展作為減緩氣候變化政策的一部分,在建筑法、能源效率提高方面的法律法規等中都對木結構建筑有規定;二是頒布國家木結構2011-2015年推廣計劃,設立國家級木結構推廣項目,并明確現任政府就職期多層木結構市場占有率要從1%增加到10%;三是高度重視建筑師等人才培養和培訓工作。


    四、對我國發展現代木結構建筑的啟示

    (一)加大規劃編制和政策激勵力度

    在充分研究分析木結構建筑在我國的發展基礎與發展趨勢的基礎上,科學制定發展規劃,明確發展目標、推廣范圍、重點任務、激勵政策和保障措施。適宜發展木結構建筑的省或市可以在充分調研當地木結構建筑發展現狀、問題與發展需求的基礎上,編制適宜當地的地區木結構建筑發展規劃。


    充實、完善我國裝配式建筑、綠色建筑、綠色建材的標準規范及評價標識體系,將木結構建筑技術納入相關發展計劃及財政激勵機制。加快研究制定推進木結構產業發展的財政、金融、稅收等優惠政策,如建立積極的投融資機制,鼓勵擔保機構加大對木結構建筑企業的支持力度。


    (二)開展木結構建筑關鍵技術研究

    大力開展木結構建筑關鍵技術研究,探索研究適應于不同地區的現代木結構技術體系和配套部品體系。鼓勵現代木結構建筑關鍵技術研發,建立符合我國國情的、以本土林產工業為支撐的技術體系。加大對現代木結構建筑技術開發研究的支持力度,盡快縮小與國際先進水平的差距。將木結構建筑相關研究納入國家重大研究專項、科技重點項目和科技支撐計劃項目框架內。鼓勵行業骨干企業建立技術研究機構和試驗室,成為國家或地方某工程領域專項技術研發基地。


    組織重點領域和關鍵技術的研究。針對木材特性、結構安全、防火安全、熱工性能、耐久性能等方面開展系統研究。針對速生林木材應用、膠合木的加工與應用、環保墻體材料等綠色建材、多層木結構技術等多個領域開展研究。重點加強對現代木結構建筑節能、環保、抗震、防火、安全監控、既有建筑改造等關鍵技術的研究。研究大跨度、多層木結構技術體系,特別要逐步定型木-鋼、木-混凝土組合結構體系和節點技術等。


    木結構建筑研究是一個系統工程的研究。不僅涉及到建筑結構形式,還與建筑材料密切相關。木結構建筑從結構單元到完整的木結構建筑環環相扣,一個木結構單元的性能就會影響到整個木結構建筑組件、結構系統,甚至整個建筑的使用性能?,F階段還需開展對木結構組件設計、部件連接形式、連接構件及木質結構材料防蟻、防腐、防火、耐久性及膠黏劑的研究等,建立木結構建筑及材料管理的標準化體系。


    (三)加快完善相關標準規范

    通過開展木結構建筑關鍵技術研究,對現有規范標準進行梳理、修訂,為新編和修訂與木結構相關的規范標準提供依據,逐步擴大木結構建筑技術的應用范圍和規模,逐步建立和完善我國現代木結構建造技術的標準規范體系。鼓勵有條件的地區根據當地實際情況,制定地方性木結構建筑技術導則和規范。


    借鑒國際上木結構用于多、高層建筑的實踐經驗,就如何突破目前對木結構建筑的層數限制問題,與規劃管理部門進行溝通,有計劃地開展相關標準規范制訂和修訂;對木結構防火性能和耐久性能進行深入研究,建立與木結構建筑特點相匹配的防火消防驗收規范。加大已有標準和規范的貫徹力度。加強行業主管部門指導,形成上下游企業和行業組織共同參與的標準制修訂工作機制,及時將創新技術成果納入標準。


    (四)在適宜地區推廣木結構建筑

    針對我國各地區經濟發展不平衡,木結構產業基礎不一的現狀,采取多措并舉的方針。重點推進在具備條件的特色地區、旅游度假區、園林景觀等低層建筑以及平改坡、棚戶區改造工程中因地制宜地采用木(竹)結構建筑。在經濟發達地區農村自建住宅、新農村居民點建設中推進木結構農房建設。在政府投資的學校、幼托、敬老院、園林景觀等新建低層公共建筑中采用木結構。


    借鑒發達國家多層、高層木結構建筑發展的經驗,研究適合我國的多層、高層現代木結構建筑技術,在適宜地區進行多層、高層木結構建筑試點示范,特別是3層以上木結構集合住宅的應用示范,為相關標準規范的出臺和多層、高層木結構建筑的推廣奠定基礎。


    (五)建立完善木結構建筑建設管理制度

    建立與木結構建筑體系相適應的管理制度和質量監督制度,完善木結構建筑的設計、審圖、生產、施工、監理、驗收等一系列管理體系和制度。


    完善木結構建筑市場準入和招投標制度,營造有利于木結構建筑發展的建設管理環境,完善木結構住宅產權制度。完善木結構建筑工程造價管理制度,建立木結構建筑施工定額體系。建立木結構建筑統計制度,基于現有信息系統形成木結構建筑企業和工程項目數據庫,完善木結構行業施工資質體系,建立木結構建筑維修維護體系。


    加強和完善木結構建筑部品構件質量監管、檢測制度,強化木結構建筑構件部品質量追溯機制。建立木結構建筑構件部品認證制度,定期發布優良、合格和強制淘汰的部品目錄。加強施工現場木結構建筑構件部品進場檢測的監督抽查。制定和完善針對木結構建筑施工特點的質量驗收、安全管理及監督檢查標準,對超出現行標準的結構體系安全性實行專家審查論證制度。推進木結構建筑工程質量保險制度,完善質量追償制度。建立木結構建筑構件安裝施工現場質量、安全標準化管理制度,加強對起重吊裝等重大危險源的監管。逐步建立木結構建筑現代化評價體系,實現全生命周期的質量跟蹤管理。建立獨立的木結構、木-鋼結構、木-混凝土結構環境效益評估和監管體系,實現全生命周期的“綠色化”跟蹤管理。


    (六)加強相關人員能力建設

    加強木結構建筑設計、構件生產、施工、監理等一線人員綜合技能培訓;高等院校和高等技術培訓學校合作,開設木結構建筑有關專業課程、選修課程或講座;鼓勵企業建立技術中心,培養有生產實踐經驗的技術領軍人才及工程技術骨干;建立校企聯合培養人才的新機制,優化專業知識結構,培養創新型、技能型、應用型和復合型人才。


    作者:王潔凝

    作者單位:住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心(住宅產業化促進中心)


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    [責任編輯:Susan]

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