推动大中型木结构建筑的普及¦日建设计与住友林业共同开发连接木梁与钢筋混凝土楼板的“组合梁结构”
阅读:3204 2022-09-03

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株式会社日建设计与住友林业株式会社共同开发了一种组合梁结构形式,该组合梁是将带有锯齿状凹凸的木梁与钢筋混凝土楼板(使用钢筋混凝土的楼板)组合在一起,利用木材与混凝土抗压强度相近的特性将二者牢固地连接起来,以实现大跨度结构。通过控制梁高(梁的高度),从而增加建筑的层数,有利于促进办公设施、学校和医院等大中型木结构建筑的普及。


开发通过“锯齿形连接”将木梁与钢筋混凝土楼板组合在一起的“组合梁结构”

木材轻巧而坚固,是一种在日常生活中应用广泛的建筑材料。大中型建筑采用木结构时,常常会面临一些问题,比如木材用于楼板容易传递震动从而影响宜居性,为了确保强度需要增大木材截面从而挤占空间等等。

为了解决上述问题,开发可用于大中型建筑的通用型木梁,日建设计与住友林业于2016年成立项目组,进行了深入的实验和验证。最终,开发出了通过对木梁进行凹凸加工后与钢筋混凝土楼板形成“锯齿形连接”的“组合梁结构”。


“组合梁结构”的特点

该结构形式充分利用木材与混凝土抗压强度相近的特点,将彼此牢固地连接在一起。由于钢筋混凝土楼板提升了木梁的刚度,因此不易摇晃,其防颤效果丝毫不逊色于钢梁与混凝土楼板的组合梁。梁跨可实现传统梁2倍的12m大跨度,可以满足大建筑面积的大中型建筑。非组合梁的梁高通常在120cm左右,而组合梁的梁高约为90cm,仅为传统梁高的3/4,更有利于高层建筑控制层高和增加层数,从而增加建筑面积。通过降低梁高,可以减少防火涂层面积,降低整个建筑的高度,从而削减建筑成本。该结构形式可以使用胶合板和LVL等材料,不受木材种类的限制,通用性高,有助于促进非住宅大中型木结构建筑的推广。

“组合梁结构”于2022年4月通过了日本ERI株式会社的结构性能评估※1。该结构与楼板施工方法的组合自由度高,可应用于常规模板施工方法※2,也可用于楼承板※3等各种模板。


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左:组合梁 ; 右:锯齿形连接


该结构形式还适用于耐火结构的木梁,比如住友林业的“木GURUMI”系列※4。“组合梁结构”亦可用于对木质结构比较难实现的高层建筑,且不受建筑的结构类型、高度及层数的限制。


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左:12m大跨度全尺寸弯曲试验 ; 右:木GURUMI CT构件截面


面向W350计划的技术开发

住友林业创立于1691年,将于2041年迎来创立350周年。为此,住友林业2018年发布了“W350计划”,该项研究技术开发构想的目标是在2041年实现将城市变为森林的环境木化城市。作为该计划的示范建筑,日建设计设计了一座木结构的超高层建筑。本次开发的组合梁结构也是可应用于大中型建筑的技术之一。

日建设计和住友林业在推广易于使用的组合梁结构的同时,以2050年实现温室气体净零排放为目标,致力推进木质结构技术的开发和普及。


实现脱碳社会

日本国土的2/3被森林覆盖,战后种植的人工林迎来了采伐期,从森林资源循环和国土保护的角度出发,需要积极利用国产木材。非住宅市场的木结构化率不到10%,为了增加对包括国产木材在内的木材需求,大中型建筑和非住宅建筑的木结构化至关重要。随着2021年10月促进建筑物中木材使用的《改正木材利用促进法》※5的实施,进一步增加了通过积极利用木材实现森林循环的必要性。

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