01

概述

轻型木结构体系，是将小截面构件按一定的间距等距离平行排列形成框架，然后在框架外根据受力需要包上结构面板，形成建筑物的墙体、楼盖和屋盖等基本构件。整个结构体系就是由木构架墙体，楼盖和屋盖构成的箱形建筑结构体系。

 ?ultralam

作为一种高次超静定的结构体系，轻型木结构的结构强度通过主要结构构件（木框架）和次要结构构件（木墙面板、楼面板和屋面板）的共同作用得到，承担并传递作用于结构上的各种荷载。其中，建造结构框架主要使用规格木材（实心木）或工程木产品（再造木），覆盖在框架上的覆面板主要使用胶合板或定向木片板。

?decoist

历史上，轻型木结构建筑分成两种结构体系，即气球框架建造系统（Balloon Frame）和平台框架建造系统（Platform Frame）。

左图气球框架｜右图平台框架

19世纪出现的气球框架建造系统（Balloon Frame）采用的是通柱式建造，因为工业化木杆的长度通常不超过6m，所以气球框架普遍应用于二层房屋建造，木杆无需切割直接通至屋檐。

而演化自气球框架的平台框架建造系统（Platform Frame）就选择把木杆按层切割，与上下楼面连成笼状，每层楼板完工后也就成为上层的施工平台，因而可以实现四、五层及以上的房屋。这种演化策略还有别的收获：在气球框架中，跨越楼层的饰面和保温材料都需要现场安装；而平台框架的构件不会跨越楼层，这一特征为将来出现更预制化的体系做好了准备。

?re-thinkingthefuture

从20世纪后期开始，轻型木结构建筑主导了北美的住宅市场，并广泛地用于商业和轻型工业建筑。随着建筑行业工业化的发展，现代轻型木结构建筑将更多地通过工厂预制的方式实现。轻型木结构建筑中所需的结构构件，可以在工厂加工完成并组成屋盖框架的桁架及墙体。通过工厂将木材材料切割、组装，然后整体运往工地现场安装，既可以节约时间，又有助于提高建造质量。

?Metsa Group

02

发展历程

目前，轻型木结构在世界上多个国家地区广泛应用。单在北美，95%的低层住宅采用轻型木结构体系，还有约50%的低层商业、公共建筑也采用这种结构体系。 

轻型木结构建筑在欧洲也使用广泛，尤其是瑞典、芬兰等北欧国家。据估计，全世界每年大约建造200万栋轻型木结构房屋建筑。

?Juan Cordona?Juan Cordona

03

主要模块

地面基础

在美国，轻型木结构的基础主要采用地下室基础。一般通过现浇钢筋混凝土或混凝土砌块建造，也有使用经加压防腐处理的木材建造，即除了地下室的底板采用混凝土外，周围墙体采用经过加压防腐处理的规格材和木基结构板材。之所以采用这类基础，是因为许多人不喜欢混凝土质感，希望地下室与上部结构有同样的建筑性能标准。 

?源自网络

楼盖系统

楼盖系统的构件包括梁，搁栅和楼面板材料，这些构件的选择是根据强度和刚度来确定的。根据强度要求（受荷载与所用材料的强度所控制）来确定构件尺寸；刚度要求则为了避免发生过度变形，限制振动和避免吊顶开裂。

楼盖系统的性能受多种因素影响，包括木材种类、等级、构件尺寸、构件间距；楼面底板厚度及楼面底板与搁栅之间的连接方法，以及相邻构件间荷载分配程度。 

?源自网络

?源自网络

屋面系统

轻型木结构的屋面体系一般有两种，即传统的搁栅-椽条体系和轻型桁架。而后者的应用现在越来越广泛，已经达到了75%的市场占有率。建筑物的屋盖可以保护房屋免受气候的影响，并有助于控制房屋内外热量的流动。屋面板强度必须足以承受积雪、屋面材料以及在施工和维修时的荷载。用作屋面板的木基结构板材可为针叶木胶合板或定向刨花板（OSB）。

?Swedish Wood

建造屋盖的方法有两种。一种是在工厂预制，现场安装的屋盖桁架。另一种是将单个构件，例如椽条和搁栅、在现场组装构成屋盖。后者称为传统屋盖。大多数屋盖采用桁架建造， 以便节约现场工作时间和材料。桁架是工程木产品，可通过设计来满足雪载和屋盖自重等特定荷载。屋盖桁架横跨两侧外承重墙，无需中间支撑，可适用于几乎任何形状的屋顶，也可用于屋面悬挑结构。

?Swedish Wood

外墙系统

除了山墙，轻型木结构的外墙一般都是承重墙，承载楼盖和屋盖传来的荷载。墙体的框架构件主要包括竖向的墙骨柱和其他水平向构件，这些水平构件包括顶梁板，底梁板以及门窗洞上的过梁等。为使得过梁与墙体的宽度一至，一般在两根过梁间用填块连接。除此之外，也可采用预制工字木搁栅或其他结构复合材。

?Hanabusa-kensetsu

外墙面板材料一般采用木基结构板材。在轻型木结构中，并不是要求所有的墙体都起到传递剪力的功能，对于具有传递剪力功能的墙体，我们称作加撑墙或剪力墙。为了保证这些墙体本身的刚度用以传递剪力，墙体内部必须有支承。而最常用和简单的支承办法就是利用墙面板，包括木基结构板材和石膏墙板。

?源自网络

04

主要结构材料

规格材（Dimension Lumber）

轻型木结构的框架，或者说骨架，包括楼盖搁栅，屋盖椽条，天棚搁栅以及墙体中的墙骨柱等，一般采用规格材。所谓规格材是指按一定尺寸和模数制成的实心锯材，轻型木结构框架最常用的是截面宽度为38 mm （名义宽度2”）的构件。规格材的长度一般为600 mm 为进级单位。

?源自网络

工字木搁栅（Wood I-joist）

工字木搁栅是一种可以有效代替实木规格材搁栅的工程木产品。工字木搁栅一般采用规格材或单板层积材(LVL) 作翼缘，结构胶合板或定向刨花板（OSB）作腹板。因为工字木搁栅采用了高强度的工程木，所以与传统的实木规格材搁栅相比，它的跨度更大（单跨一般可以达到18 米）。 

?源自网络

轻型木桁架 (Truss)

轻型木桁架可用于轻型木结构的屋盖和楼盖，代替屋盖椽条和楼盖搁栅。屋盖桁架根据屋面形状的不同，有不同的坡度。杆件在节点处，采用金属镀锌齿板从桁架两侧压入，将所有杆件连接在一起。目前在美国，约有75%的住宅的屋盖系统采用轻型桁架。 

?Premierbuildingsupply

?Premierbuildingsupply

木基结构板材（Wood-based Structural Panels）

我们一般所说的木基结构板材包括结构胶合板（Plywood ）和定向刨花板（OSB）。木基结构板材在轻型木结构中用作楼盖，屋盖和墙体的面板。作为结构构件，面板除了承载竖向重力荷载外，更主要起到传递和承载由风和地震荷载引起的侧向荷载的作用。所以称作结构板材，以示与不承重的非结构板材的区别。

?源自网络