微型木屋整体化设计研究

研究总结了适用于装配化微型木屋的连接构造，并设计提出了拆装无损耗的连结构造。且得出不可逆连接构造尽量在工厂预制阶段使用，多用于构件内部；半可逆连接构造多用于框架结构体系中结构框架的搭建装配，以及板式结构体系中的梁构件与板式构件相连的情况；拆装无损耗连接构造不会对构件产生损耗，且装配效率高，在装配化设计过程中尽可能多的运用，可以延长构件的寿命，提高装配化程度。经过实际案例的装配化生产过程，总结出一套应用于微型木屋装配化生产的模数体系设计方法。在装配化设计阶段考虑模数设计，可以使木材利用率最大化、使得构件方便更新与替换、建筑空间组合多样灵活、提高工厂生产效率。至此，本文基本完成了对微型木屋的装配化设计研究，通过对微型木屋的结构选型、连接构造的设计、模数设计三方面的研究，经过两个实际案例的系统验证，初步得到一些具有指导性的建议，但是只是得到了初步的策略，实际案例具有局限性，在装配化研究这方面还有许多工作要做，希望本文能够为今后的装配式微型木屋的建造提供借鉴。

第1章绪论

第2章基础概念研究及装配化设计关键环节

2.1基本概念

通过与传统建筑结构例如钢筋混凝土结构、钢结构建筑等相比较之后能够看出，利用木结构来作为建筑的整体构架时，其能耗更低，绿色可持续，木材特有的弹性使得木屋的抗震性能极佳[65]，使得微型木屋安全、耐久。木材与被加工过的结构组件，相较于传统建筑材料，其优点是轻质、方便、坚固、可再生，便于加工与生产，可以有效的够降低能源消耗，减少矿石资源的使用[66]。因此，木结构的生-制造-使用-拆除的整个加工全过程，不会对人居环境产生不良影响，符合当前低碳、循环的社会经济发展需求[67]。同时，从建造方式的角度出发，现代木结构建筑的建造方式整合了设计、生产、施工等多个产业链，其特点是构件工厂化、施工装配化，表现为设计统一标准、构件预制部品以及施工机械自动的形式，整个建造过程联系充分、衔接完整[68]。从获取木材再到进一步加工，木材在工厂的加工过程将由自动化的机械生产工序来完成，并通过计算机程序的智能调控，达到统一的木材构件规格标准。对木材其他处理如干燥、防腐等处理工序，包装、运输以及装配化搭建、施工，同样通过机械化手段来完成。木结构建筑在拆除过程中不会产生废弃的建筑垃圾，拆除后可随时完成异地安装搭建的工序，方便快捷并且对环境影响较小，进一步体现装配化木结构建筑的可再生、零能耗、零污染的特点[69]。

2.2微型木屋常见类型

总结同时，轻型木结构房屋也存在着一些缺点与问题。例如此类房屋在搭建装配后，在拆除时会对结构部件造成一定的损耗，其装配过程不完全可逆。我国目前对于轻型木结构住宅的研究和实际应用涉及尚少，基本上仍处于木结构设计的基础水平，在技术应用上自身开发与创新甚少，主要以引进欧美发达国家的成熟木结构建筑建造技术与理论作为技术参考与实践指南。同时，国内缺乏与其建造技术相配套的建造构造与用材，不得不通过进口国外建材来满足技术需求，从而导致了目前国内的轻型木结构住宅的造价过高，难以在国内广泛普及，限制了其进一步推广与发展[69]。木材的特点是可持续发展，即它是一种可循环再利用以及可再生的材料，其可再生的优点，使其在拆卸过程中避免了环境污染等问题。不仅如此，木材自身所具有的良好的绝热性使其能够有效地阻抗热流传递，避免室内热量流失，配合墙体内的保温棉，共同为木结构房屋提供了绝佳的保温效果。

第3章结构体系装配化设计................................25

3.1结构体系选择.................................................25

3.2实验设计的提出.............................................29

3.3装配建造....37

第4章连接构造装配化设计................................48

4.1常用连接类型.................................................48

4.2实验案例的提出.............................................50

4.3实际装配及比较分析.....................................59

第5章装配化生产模数设计................................63

5.1微型木屋装配化模数.....................................63

5.2模数体系设计实例.........................................65

第5章装配化生产模数设计

5.1微型木屋装配化模数

在建筑设计中，如果考虑到模数化设计，需选定统一的尺度增值单位，用来来协调微型木屋各部分的尺度，则建筑的各个部分将具有通用性和互换性，形成标准化的建筑设计以及工厂化的构件生产。用此类方法进行设计生产的装配式建筑，可以实现大规模的建筑工业化生产，这种统一的尺度增值单位的确定过程即为模数设计。在建筑施工、设计中，为了使结构部件的安装更能契合，减少误差，同时可以相互替换，通过模数设计来进行微型木屋中各组成部分的尺度协调。在装配式木建筑的建造过程中，相对于现场的装配过程，生产与加工阶段以及工厂中构件的预制阶段显得更为重要。对于构件的预制，模数的设计会提高生产效率。模数设计主要会影响构件中OSB板材的加工生产，在相同模数的影响下，生产效率会大幅提高。且模数体制是根据材料的原始尺寸来确定的，例如以2440mm为原始尺寸的木材，建筑构件的尺寸宽度分别为610mm、1220mm、1830mm、2440mm等，因此木材会被充分的利用，基本不会出现大面积的浪费，从根本上节约了材料。

5.2模数体系设计实例

模数化的空间组合形式丰富，模数化的功能空间，可以根据不同的功能需求进行组合。不同的空间组合分为两类，一种为相同建筑外表皮下的内部空间多样性变化，根据使用人群的不同，可以设计不同的建筑内部功能空间；另一种为建筑空间组合变化，根据不同的建筑体量需求，可将不同的空间功能体块进行组合如表所示（表5-2）。以板式结构的微型木屋实例，空间设计以610mm为模数的基数进行设计，表中的a）当中为二层通高墙板，空间尺寸为2440mm×4880mm的空间，b）中的空间为坡屋面下方的空间,同样以610mm为基础模数,宽度为1830mm,c）中的空间组合，两端为2440mm，中间的空间宽度为1830mm，宽度的选择是为了坡度的设计，d）中的上下两层空间均为2440mm。空间的设计遵从相同的模数，空间体验方正规整，遵从模数的空间设计灵活多变，可以获得多种多样的空间组合。在考虑模数设计后，更加方便构件的替换，方便不同空间之间的组合。如果空间设计为多个方正规整的小空间，且全部遵从模数体系设计，在空间模块的组合中可以获得更多变化，例如围合形态、半围合形态或开敞的组合。

结论

本文通过对微型木屋的装配化设计研究，以及实际装配案例的实践检验，对装配化设计提出优化建议，研究总结出理论框架，为设计者、生产厂家以及消费群体提出指导性建议。通过研究使今后的微型装配式木屋设计能够趋于：设计灵活多样，功能空间集约，工厂预制化程度高，施工装配化效率高等方向发展。具体研究成果如下：（1）归纳总结了微型木屋的装配化设计原则，装配化木构件应该具有通用的，可互换的特性，且多个模块和其他组件组合后，应该形成一个合理的结构体系，减少组件的数量，提高装配效率，在连接构造方面，拆装便捷，可反复施工，连接模块可重复使用，且不损耗木材，考虑模数设计，并在生产阶段提高效率，提高材料利用率，加快生产效率。（2）将木结构体系进行归纳总结，得到适应微型木屋装配化设计的结构，包括框架式木结构以及板式木结构。并经过实际搭建进行装配化设计验证，得到的结果是框架结构体系稳定性更强，且更类似不可移动的木建筑，造型灵活，能够适应不同的地形地貌，板式结构体系的装配化程度很高，更适合快速装配的微型木屋，且拆装容易，适合可移动的度假木屋。

参考文献（略）