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17世纪和18世纪初出现了许多新的建筑材料,如钢筋、水泥、胶合木和其他复合木材材料。材料的成本通常占了整个建筑成本的大部分,人工费占比较小。从那时起发展的计算模型能够将材料负重和尺寸达到最优化。

在18世纪后期,建筑成本的组成得到了很大的转变。大部分为人工费。建筑商可以通过简化负载结构或预生产,来减少建筑人工费。如今,随着IT技术的发展如CAD软件和3D模拟软件的发展,我们可以将材料的形状和尺寸计算到最优化,也能够同时满足建筑师的设计要求。

牛彩彩票载结构
负载结构能够在达到高的材料利用率同时达到建筑要求的负载效果。部件横截面的设计也可以优化负载设计,提高负载传输效率。

最简单的负载结构是支柱支撑,但是用于大跨度建筑时,在侧面受力和风力的情况下一般不使用这种结构。

拱形是一种高效的负载结构。大跨度建筑通常使用这种框架,以达到更大的尺寸,可以选用细长的梁木建成框架,也可以配备拉杆以支撑。这种类型的建筑如何同时达到高效和设计美感的要求是值得研究的课题。
 
其他组件如天花板、墙体等通常使用片材装饰表面。在负载结构中选用片材能够实现材料的高效化。片材及负载结构中的其他材料在强度和稳定性上应该有特别的质量要求,这对生产有更高的要求。另一种替代是由低质量的实木板或实木片组合或胶合而成,这种材料可以单独用于负载或稳定结构组件如体育场馆的屋顶或墙体,或在负载结构中作为表面的补充。圆柱形或球形的表面在结构组件正确情况下也是一种极佳的大型建筑负载结构,梁木可以组合成封闭式或相连的网状,或木板相扣形成。

材料性质
相对于其他材料,木材有许多优点——相对自重较高的强度,处理简单,成本低,环保等。通过现代的木结构建筑技术,使用木材建立大型建筑成为可能。木材的材料性质对负重结构的设计至关重要。

原木构造


木材是各项异性材料,也就是说,不同方向有不同的属性。树木的生长可能造成强度不同问题,木材本身也受到湿度变化或尺寸长度的影响。相对于木材自重,其拉伸强度与高强度钢筋是由可比性的。

高质量的木材纤维不受到树节或其他生长问题的影响。在顺纹方向,即沿着木材纹理方向,强度比横纹方向大至少5倍。即使使用横纹方向负载,也可以通过与钢筋或其他实木如橡木的结合进行稳固。


牛彩彩票酒店的室内装修,木材支撑杆也成为室内设计的一部分

木材对含水率变化十分敏感。较高的含水率会降低木材的承重能力,含水率变化会造成木材收缩或开裂。

一个在含水率变化大环境下的负载结构与含水率差别不大情况相比,长时间内容易形成弯曲现象。这种情况下,承重结构的设计必须考虑到木材的膨胀或收缩,预留一些空间。例如,一个由木板锁定的屋檐由于水分在某个部位的积攒,很容易有开裂现象.

1: 梁木与支撑柱通过搁栅吊件焊接
2: 连接抗风支撑.
3: 安装大型胶合木结构.

锯材都有尺寸限制。为了提高横截面尺寸可以通过多层锯材结合使用达到。历史上我们使用连接固件处理方法结合锯材,缺点是在承重情况下可能产生变形情况。通过胶合方法较少出现这种情况。

胶合木
通过胶合板材或片材可以得到更大尺寸的胶合木,并且有更好的技术性质。单板可以通过胶合指接法进行演唱。胶合木可以减少板材的分裂,提高材料的强度和负载性,并且达到层压作用,比相同数量的单板强度更高。

胶合木的宽度通常局限于单板锯材的宽度。在瑞典,宽度通常不超过225mm(刨光材220mm)。为了用于更大的承重结构,可以将两块胶合木黏合在一起,达到最大440mm的材料,为更大的承重结构提供了可能。实例有Lillehammer港口的Vikingaskibet桁架。

拱形木材组件的生产. 摄影: Moelven Töreboda.

新类型胶合材料
近年来,新类型胶合木材出现在市面上。LVL单板层积材是类似胶合板的材料,由薄的单板组成。与普通胶合板不同的是,所有单板的纤维方向一致,并且在这个方向上其拉伸强度和压缩强度超高。该材料十分适合用于横截面相同的梁木或薄腹板梁翼。LVL在美国称作Microlam。


单板层积材 (LVL, Laminated Veneer Lumber). 摄影: Moelven Töreboda.