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全國首座！“木-混凝土組合結(jié)構(gòu)”多高層建筑！

近日，江蘇省土木建筑學(xué)會組織召開了由中建五局華東建設(shè)有限公司、南京工業(yè)大學(xué)等單位完成的“多高層木-混凝土組合結(jié)構(gòu)建造關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”科技成果鑒定會。

江蘇省康復(fù)醫(yī)院：全國首座“木-混凝土組合結(jié)構(gòu)”多高層建筑

課題依托江蘇省康復(fù)醫(yī)院等項目，在多高層木結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，提出了木-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系，開展了建造關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)研究，取得了如下創(chuàng)新性成果：

1）創(chuàng)新了多高層木混凝土組合結(jié)構(gòu)抗側(cè)體系，研發(fā)了高性能的木結(jié)構(gòu)連接節(jié)點，解決了多高層木混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑抗震關(guān)鍵問題；

2）創(chuàng)新了鋼板條增強木-混凝土組合樓蓋技術(shù)，提升了樓蓋面內(nèi)剛度，確保了地震作用下豎向抗側(cè)構(gòu)件的協(xié)同工作；

3）提出了進口針葉材與國產(chǎn)速生材混合組坯膠合木構(gòu)件的力學(xué)和抗火性能提升技術(shù)，攻克了針葉材滾剪強度低、速生材尺寸穩(wěn)定性差的技術(shù)難題。

成果成功應(yīng)用于國內(nèi)首座高層木-混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑，實現(xiàn)了很好的社會和經(jīng)濟效益，研究成果創(chuàng)新性突出，應(yīng)用前景廣闊，達到國際領(lǐng)先水平。

江蘇省康復(fù)醫(yī)院項目

中建五局華東建設(shè)有限公司承建的江蘇省康復(fù)醫(yī)院是江蘇省首家規(guī)模化康復(fù)醫(yī)院，肩負(fù)著打造“健康中國”樣本的使命，項目在住院樓屋面構(gòu)架及醫(yī)技樓7-8層采用膠合木材料，是全國首例在多高層區(qū)域應(yīng)用木-混凝土組合結(jié)構(gòu)的建筑，項目建成將為未來在雙碳戰(zhàn)略下發(fā)展裝配式木結(jié)構(gòu)建筑奠定堅實基礎(chǔ)。

江蘇省康復(fù)醫(yī)院項目效果圖

木結(jié)構(gòu)是中國傳統(tǒng)建筑文化重要的代表符號，我國在木結(jié)構(gòu)的研究和運用上有著悠久歷史，木材的低碳、可降解性和可再生性等特性，也讓它成為一種公認(rèn)的綠色建材。

木-混凝土組合結(jié)構(gòu)施工

在2021年全球十大低碳建筑中就有3座國外建筑采用了與江蘇省康復(fù)醫(yī)院相同的CLT板建造而成。所引用的GLT(膠合木)梁柱、NLT板(層板釘合木)、CLT板(正交膠合木)是新型輕型綠色建材代表，出色的強度重量使木結(jié)構(gòu)可以達到與鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)相同的強度效果，其自重更輕、空間變換更靈活，同時加工生產(chǎn)每單位體積的木結(jié)構(gòu)使用的化石燃料能源大幅降低，這意味著木材具有超低碳足跡。

屋頂木結(jié)構(gòu)

國內(nèi)第一座

多高層采用木-混凝土組合的建筑

結(jié)構(gòu)體系：創(chuàng)新性地采用了木結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的上下與水平混合的組合方式。混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)性能及防火性能，而木結(jié)構(gòu)材質(zhì)輕，在抗震、環(huán)保、節(jié)能和施工效率方面具有顯著優(yōu)勢，充分發(fā)揮了兩種材料的性能優(yōu)勢，實現(xiàn)木與混凝土兩者特性的融合。在頂部兩層水平混合結(jié)構(gòu)體系中，木結(jié)構(gòu)部分僅承受所在區(qū)域的豎向荷載，不設(shè)置抗側(cè)墻體，結(jié)構(gòu)通透、利于使用。核心區(qū)域以及考慮消防要求的樓梯間區(qū)域的混凝土框架則同時承擔(dān)樓層所有的水平作用及所在區(qū)域的豎向荷載。

結(jié)構(gòu)上下混合

結(jié)構(gòu)水平混合

為有效地將木結(jié)構(gòu)部分的地震作用傳遞至混凝土框架，木結(jié)構(gòu)區(qū)域采用正交膠合木組合樓蓋，膠合木樓板頂部鋪設(shè)拉結(jié)鋼板條，采用自攻螺釘與木樓蓋固定，再澆注50mm厚的細(xì)石混凝土層，確保地震作用下結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作。

綠色智能建造

助力裝配式木結(jié)構(gòu)高質(zhì)量發(fā)展

木-混凝土組合結(jié)構(gòu)在多高層建筑中應(yīng)用，全國基本無先例，新工藝全新領(lǐng)域國內(nèi)也無施工經(jīng)驗。由于技術(shù)的創(chuàng)新性，沒有典型的經(jīng)驗可供項目團隊參考。

結(jié)構(gòu)BIM模型

項目建造過程采用全過程BIM技術(shù)，通過多高層膠合木-混凝土組合裝配式技術(shù)研究，并對該施工工藝提煉與總結(jié)，形成了“基于 BIM 技術(shù)的多高層木-混凝土組合裝配式體系施工工法”。采用工廠化加工，構(gòu)件尺寸、質(zhì)量得以保證，木-混凝土組合結(jié)構(gòu)裝配式施工效率得以提高。

現(xiàn)場實施效果圖

通過過程施工，總結(jié)木-混凝土組合結(jié)構(gòu)預(yù)埋件精準(zhǔn)安裝定位技術(shù)，成功解決裝配式木結(jié)構(gòu)定位難，誤差大的問題，提升裝配式木結(jié)構(gòu)整體智能建造水平。

理論與試驗結(jié)合

為裝配式木結(jié)構(gòu)建造提供理論與實踐參考

作為國內(nèi)自主設(shè)計、建造的木-混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑，旨為同類木混結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計分析與建造提供理論與實踐參考。

項目通過對整體結(jié)構(gòu)的時程分析，現(xiàn)場正交膠合木（CLT）樓蓋的原位測試，研究了設(shè)計理論結(jié)果與現(xiàn)場試驗結(jié)果對比分析，人致振動下正交膠合木樓蓋的振動性質(zhì)。

現(xiàn)場靜載試驗照片

試驗一：正交膠合木（CLT）樓蓋靜載試驗

通過正交膠合木（CLT）樓蓋靜載試驗，采取五級堆載法施加荷載，研究分析其在豎向荷載作用下?lián)隙茸兓闆r。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：正交膠合木樓板撓度逐漸增加，呈線性增長，撓度變形實測值與設(shè)計理論值誤差在10%之內(nèi)。

現(xiàn)場人致振動試驗

試驗二：正交膠合木（CLT）樓蓋動力特性及人致振動試驗

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為了進一步研究正交膠合木樓蓋的振動特性，對其進行動力特性試驗，經(jīng)過對實測時程曲線分析處理，得到正交膠合木樓蓋的一階自振頻率；此外，還進行人致振動下的試驗，通過分析不同工況下的峰值加速度，并與動力特性試驗得到的一階自振頻率，最終評估正交膠合木樓板振動適度性問題。試驗結(jié)果表明：不同運動頻率下各測點處的峰值加速度隨著運動頻率的增大而逐漸增大。

科技創(chuàng)新成果積累

推進“四新技術(shù)”全面發(fā)展

康復(fù)醫(yī)院在木-混凝土結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新技術(shù)加持下，創(chuàng)造了全國第一座多高層采用木-混凝土組合的建筑。項目團隊在木結(jié)構(gòu)應(yīng)用及實施建造過程中，積極進行創(chuàng)新研究總結(jié)。

截止目前已獲得木-混凝土組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用成果：江蘇省工法2項、企業(yè)級工法3項、中施企協(xié)工法大賽獲獎1項，參編標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范3篇，發(fā)明專利受理4項，實用新型專利授權(quán)5項、受理2項，核心期刊2篇、學(xué)會論文獲獎1篇，開發(fā)計算機軟著2項，QC質(zhì)量成果省部級2項，國家級1項，局級1項。

木-混凝土結(jié)構(gòu)創(chuàng)新應(yīng)用

助力低碳建筑、零碳建筑全面推行

康復(fù)醫(yī)院木結(jié)構(gòu)整體應(yīng)用面積約為1.8萬㎡，量約3000m3，這種全實木材料，被稱為“會呼吸的房子”，室內(nèi)空氣中含有大量的芬多精和被稱為空氣維他命的負(fù)離子。

吸收溫室氣體約1200t，木材中儲存的CO?約3100t，總體潛在碳效益約4300t，約相當(dāng)于900輛小汽車一年的碳排放量，對于雙碳戰(zhàn)略的發(fā)展有十分重要的現(xiàn)實意義。

項目對木結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用研究有利于振興發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑，有助于節(jié)約資源能源，降低溫室氣體和污染物排放，促進建筑產(chǎn)業(yè)、林業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推動生態(tài)文明建設(shè)。

（責(zé)任編輯：何雯麗）