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1現(xiàn)代工程木特點(diǎn)

1.1良好的力學(xué)性能和加工性能

優(yōu)質(zhì)的大斷面原生木材越來越少，價(jià)格越來越貴，無法滿足建筑需求。工程木不受天然木材尺寸限制，能夠被制成滿足建筑和結(jié)構(gòu)要求的各種尺寸的構(gòu)件。在園林景觀工程中，它可以突破原木截面形狀的限制，根據(jù)設(shè)計(jì)師們奇特構(gòu)想生產(chǎn)出形狀自由的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。特別在大跨度空間結(jié)構(gòu)中，工程木結(jié)構(gòu)更是發(fā)揮出巨大作用。隨著設(shè)計(jì)計(jì)算水平的發(fā)展以及施工技術(shù)水平的提高，各種各樣新穎復(fù)雜的結(jié)構(gòu)都可以通過工程木實(shí)現(xiàn)，這不僅保持了木結(jié)構(gòu)的天然特性，也充分體現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)之美。工程木生產(chǎn)過程中可以剔除木材中木節(jié)、裂縫等缺陷，從而提高材料強(qiáng)度，也能根據(jù)構(gòu)件受力情況，進(jìn)行合理級配，量材使用，將不同等級的木材用于構(gòu)件不同的應(yīng)力部位，以達(dá)到提高木材的使用率和劣材優(yōu)用的目的。

1.2良好的耐火性能和防腐性能

通過對膠合木結(jié)構(gòu)進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)表明：其碳化速度約為0.6mm/min~0.8mm/min，且隨著碳化層厚度的增加，碳化速度減小。膠合木在250℃著火，但在800℃時(shí)，斷面仍保留有75%未碳化，保持支撐載荷的能力，其耐火極限反而高于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，對生命和財(cái)產(chǎn)是安全的。防腐性能是木結(jié)構(gòu)能否耐久使用的一項(xiàng)重要指標(biāo)，傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)由于原生木材防腐性能較差，使用年限較低，需要進(jìn)行定期的維護(hù)。工程木在生產(chǎn)過程中，可以通過對層板進(jìn)行先期的防腐處理，再進(jìn)行膠合，使得成品的木構(gòu)件具有優(yōu)良的防腐性能，從而提高了現(xiàn)代工程木結(jié)構(gòu)的耐久性。

2工程木園林景觀應(yīng)用概況

現(xiàn)代工程木由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，往往可以設(shè)計(jì)加工出各種優(yōu)美形態(tài)的結(jié)構(gòu)造型，因而在園林景觀工程中得到了大量應(yīng)用，形成了一道道亮麗的風(fēng)景線。

2.1國外工程概況

德國漢諾威2000年世博會的巨型木構(gòu)屋蓋，是一個(gè)由10個(gè)方形“巨傘”組成的巨大空間屋蓋體系，屬于編織木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。每個(gè)方形“巨傘”由四個(gè)雙曲面（由膠合木做成的肋殼）組成，固定在4個(gè)懸臂梁上。殼面是一個(gè)雙向反彎曲面，它把荷載傳遞到四邊的邊緣梁和中間的鋼構(gòu)架上，起到殼的抗彎性能，懸臂梁承受最遠(yuǎn)端梁傳來的集中力和殼面本身傳來的均布力。支撐塔柱由四根柱子和三角形木構(gòu)架組成，它把水平和豎向荷載傳遞給基礎(chǔ)。荷蘭里森的膠合木景觀—“交叉的十指”，高8.5米，長11米，由10根木構(gòu)件交錯(cuò)相連，造型就像十指交叉相握。該景觀結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)巨型門架，大尺寸的膠合木構(gòu)件截面保證了該結(jié)構(gòu)體系有足夠的剛度，弧線形設(shè)計(jì)帶來了藝術(shù)的美感（圖2）。挪威的Aurland觀景臺，坐落于Aurlandfjord半山腰上，主體采用膠合木結(jié)構(gòu)。該工程的設(shè)計(jì)靈感來源于一座斷橋，下折的部分好似一座橋面向下折斷一樣，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上起到了對水平面的支撐作用。倫敦Bedford廣場的2008夏季涼亭，該工程是由數(shù)百塊層壓薄木板拼接而成的旋轉(zhuǎn)亭子，給人的感覺就像流動的波浪。

2.2國內(nèi)工程概況

近年來，在國外工程木技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)尤其在膠合木領(lǐng)域發(fā)展較快，不僅自己生產(chǎn)而且建成了一批膠合木園林景觀型建筑和橋梁。2008年在成都建成的歡樂谷主題公園，大門采用膠合木拱形結(jié)構(gòu)，膠合木拱排列成門廊，上面覆蓋玻璃頂，氣勢恢弘，充分顯示了木結(jié)構(gòu)的優(yōu)美形態(tài)。2010上海世博會挪威館，主體結(jié)構(gòu)由15棵膠合木“參天大樹”組成。這些“大樹”共同組成一個(gè)有機(jī)的整體，濃縮了挪威豐富的自然景觀，而大樹的外形也猶如中國的“木”字，使人體驗(yàn)自然的和諧交融。該結(jié)構(gòu)體系屬于樹形結(jié)構(gòu)，每個(gè)樹形支撐由柱和柱上分枝組成。荷載由上到下傳遞到各分枝，由節(jié)點(diǎn)匯聚傳遞到柱，最終傳向基礎(chǔ)。2012年建成的蘇州胥江胥虹人行景觀橋，屬于桁架木結(jié)構(gòu)拱橋，全長120米，單跨跨度75.7米，是目前國內(nèi)最大跨度的木結(jié)構(gòu)人行橋。兩側(cè)橋墩為高強(qiáng)混凝土樁基，橋體上部為裝配式膠合木桁架拱結(jié)構(gòu)。橋面呈喇叭口狀，橋頭位置寬12米左右，拱頂最窄為6米，橋體膠合木拱的斷面高度達(dá)到1.2米，宛如一道彩虹橫跨在胥江上，成為當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性景觀。位于南京鐘山風(fēng)景區(qū)的“樹之園”森林摩爾商業(yè)街區(qū)2013年底完工，整個(gè)建筑一改常規(guī)方盒型建筑形態(tài)，項(xiàng)目由9棟單體建筑組成，如同九座“樹墩”，各建筑之間空中連廊相接，整體下沉庭院，各單體建筑表皮采用膠合木樹形結(jié)構(gòu)圍合，給人一種漫步森林的感覺。東南大學(xué)在原方案基礎(chǔ)上進(jìn)行了方案深化和施工圖設(shè)計(jì)，將膠合木樹形結(jié)構(gòu)分為三維和二維兩大類，每一類又根據(jù)樹枝組合形式分成多種樹形，總共采用了近700棵形態(tài)多變、造型奇特的樹形結(jié)構(gòu)。南京工業(yè)大學(xué)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)時(shí)采用了大型植筋節(jié)點(diǎn)技術(shù)和空心膠合木設(shè)計(jì)技術(shù)，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防火、防腐性能等多方面保證了樹形結(jié)構(gòu)的順利建成。

3工程木園林景觀結(jié)構(gòu)形式

綜合上述國內(nèi)外工程木景觀概況，可以發(fā)現(xiàn)工程木在園林景觀中采用了多種結(jié)構(gòu)形式，如門架結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)和樹形結(jié)構(gòu)等，如下表。除了上述結(jié)構(gòu)，也有一些各種結(jié)構(gòu)的綜合運(yùn)用，將各種曲線、直線、板狀、片狀造型組合起來，產(chǎn)生了別樣的形態(tài)和令人震撼的視覺效果。

4園林景觀工程木的研究和應(yīng)用前景

目前國內(nèi)的現(xiàn)代工程木研究已經(jīng)在許多科研機(jī)構(gòu)、高校和與企業(yè)開展起來，研究的成果也已大量運(yùn)用到園林景觀和各種建筑中。針對目前國內(nèi)速生木材力學(xué)性能、耐久性欠佳，不能用于結(jié)構(gòu)材的現(xiàn)實(shí)，許多部門都在進(jìn)行材性改良研究，從而大大提高傳統(tǒng)速生材的各種力學(xué)和耐久性指標(biāo)，研究成果將為國內(nèi)各種速生木材帶來高附加值，也會減少目前結(jié)構(gòu)材只能依靠進(jìn)口的局面。相比于鋼材、鋼筋混凝土，木材的強(qiáng)度較低，因此一些大跨度、高負(fù)荷的結(jié)構(gòu)不易用傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，但是通過現(xiàn)代工程木通過在層板中嵌入各種纖維材料、鋼筋等方法，增強(qiáng)其強(qiáng)度、剛度、延性，從而大大提高木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)連接采用榫卯連接，但是這種連接方式會受到各種限制，而且單純的榫卯連接在很多時(shí)候也不能滿足結(jié)構(gòu)的受力要求。現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)通過螺栓、鋼墊板、齒板、植筋連接等方式可以充分保證連接的可靠性，并將鋼材和木材和諧的組合在一起，充分展示和發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)。但是相對其他結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接，由于木材的非勻質(zhì)性，其連接終究還是一個(gè)相對薄弱的環(huán)節(jié)，因此更需要進(jìn)行精細(xì)、巧妙的設(shè)計(jì)來保證結(jié)構(gòu)的安全。結(jié)構(gòu)形態(tài)是當(dāng)今設(shè)計(jì)界的研究熱點(diǎn)，這方面的研究將借助于建筑學(xué)和結(jié)構(gòu)分析理論結(jié)合的方法，來研究木結(jié)構(gòu)的形態(tài)特點(diǎn)，研究成果將使木結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的造型形式，從而大大豐富各種園林景觀造型。隨著生活水平的提高，人們對于園林景觀的需求量越來越大，要求也越來越高。而現(xiàn)代工程木由于具有良好的力學(xué)、加工、耐久、防火性能等特點(diǎn)，因此可以研發(fā)出各種具有優(yōu)美結(jié)構(gòu)形態(tài)、良好力學(xué)性能、可系列化、工業(yè)化生產(chǎn)的木構(gòu)景觀構(gòu)架，并與適應(yīng)各地氣候特征、富含視覺美感的多樣化植物群落進(jìn)行有機(jī)融合。當(dāng)然工程木也存在著強(qiáng)度、剛度、彈性模量相對較低，均質(zhì)性、耐久性不突出的缺點(diǎn)，因此在工程應(yīng)用中更應(yīng)將材性改良、強(qiáng)度增強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)連接等集成技術(shù)綜合運(yùn)用到木結(jié)構(gòu)中來，為建設(shè)新時(shí)代的生態(tài)園林城市景觀奠定基礎(chǔ)。

作者：路奎程小武劉偉慶陸偉東張俊郝建楠單位：南京市園林工程管理處南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院