Q
目前，在加拿大现代木结构建筑是怎么样的一个发展现状和趋势？
JK：在加拿大，受社会发展和国家政策的影响,尤其是在全球气候变暖的背景下,人们越来越关注节能、减排、绿色建筑等理念,这就促进了木结构在加拿大有了新的发展,多层和高层木结构越来越多，主要是用在了办公楼和住宅上。
10年前，Michael Green第一次撰写《高层木结构》的时候，开发商都处于观望的状态。10年后的今天，情况就有所改变,越来越多的开发商对木结构产生了兴趣，一些知名的木结构结构工程公司，例如Equilibrium、Fast App等参与了很多高层木结构项目。
△ Upper Skeena recreation center
Photo credit: Ema Peter Photography, courtesy Hemsworth Architecture
从具体建筑本身来讲，木材在外围护结构、被动房、预制构件的应用趋势越来越明显。
同时,新的技术水平也在不断提升，像最新的TS3.0技术(现场胶合CLT板技术)，先进的抗震、耗能元件以及CLT剪力墙、被动房等技术也有越来越多的应用。
目前，加拿大的重木结构在多高层、节能型建筑、办公楼和住宅方面的应用将会越来越广，当然传统的公建项目、大跨度的项目、轻型厂房等也会应用木结构。
Q
在加拿大，轻木结构的层高限制还是6层吗？
JK：是的，轻型木结构还是6层。层高受限主要还是技术和结构方面的原因，这和结构本身的特点也有关。但是，重型木结构目前已经突破6层了，加拿大不列颠哥伦比亚省（以下简称BC省）的规定是可以建到12层，目前，突破规范的在建的项目最高是21层，由于超过了规定范围的层数，需要经过专家论证。
△ Rendering of mass timber rental apartment tower planned for Mount Pleasant in Vancouver
Photo credit: Henriquez Partners Architects
Q
您觉得国内外的木结构发展水平如何，差距在哪里？
JK：目前国内外木结构的发展水平还是存在一定的差距。追溯到古代，中国曾经是传统木结构非常领先的国家，现在日本很多的古建筑都是效仿唐宋时期的建筑。宋朝的《营造法式》是传统木结构的集大成作品，典型的斗拱，卯榫都是中国传统木结构的精华，这是毋庸置疑的。但是，传统木结构的营造方法显然已经不能适应现代社会高速发展下的需求了。
虽然国内业界通过与欧美先进企业合作的方式成功建成了举世瞩目的如太原植物园那样的高端木结构项目，国内的木结构和国外的木结构发展水平的差距是多方面的，应该说存在体系、全产业链的代差。
首先，是材料。国内材料的种类少，具有高附加值的工程木制品的种类少，胶合木的应用比较广泛，CLT 其它材料较少。另外，材料的强度和质控也有待提高，精加工的能力方面缺少现代化的数控加工能力，存在硬件、软件不能熟练使用或者应用太少，导致经验累积不足，迭代缓慢，从而影响整体水平的提升。
其次，是设计。设计方面要加强全过程服务的意识和实践，所谓全过程即是从方案介入直到一定深度的施工图，避免二次深化设计。因为木结构的连接非常重要，木结构的构件连接方式会直接影响到体系的强度、刚度、美观、造价等等。如果完全依赖生产厂家去做二次设计的话，往往会造成脱节和难以保障质量，也有可能无法体现建筑原本的设计意图，甚至会造成质量事故。
另外，设计师和加工厂商之间沟通需要加强。在加拿大，责任制清楚，加工厂商有问题直接问设计师，我们会解答疑问，整个过程追溯清晰可查。最后我们会盖章认可，再拿去加工，就会很大程度上避免出错和在后续安装中产生各种问题。各个环节之间的沟通协调合作是非常重要的，如果不完善就会影响项目的推进，增加时间成本。
△ Richmond city hall
Photo credit: Martin Tessler
Q
当年加拿大木结构起步，是否经历过现在中国的情况？
JK：我是20年前去的加拿大，当时的工作模式和现在就已经基本一致了。中国当时是以现浇混凝土为主，钢结构也比较少，所以整个混凝土产业发展的是相当完善，可以毫不夸张的讲有些软件的应用水平是超过加拿大的，但缺陷是只专注某一结构类型的设计，因为它追求效率，所以设计方面的灵活度不够，而且只负责一部分的设计, 不是全过程服务，设计和施工之间的联系就会比较少。
加拿大这边设计是全过程服务，从头跟到尾，直到项目落成为止。我们结构设计师也会去现场抽检，保证设计意图得以贯彻，由于设计出图较完善，即使有问题，和厂商之间也会一直保持交流和沟通来商议解决方案，偶尔抽查一下，起到相应的监督的作用。所以说，两边的工作方式和建筑文化还是有所不同的。
△ Photo credit: Tim Herron
Q
在加拿大，这种工作模式是应用于所有的建筑形式吗？
JK：是的，不只是木结构，也包括钢结构和混凝土结构，但木结构相比钢结构更需要高度关注细节。钢结构一般典型的连接可以委托加工厂去设计，因为它的连接形式相对简单，基本就是螺栓连接或焊接，加工厂可以按照最经济方式去做，当然我们也要审核加工图。
木结构设计如果做不到位的话，加工厂商就很难完全实现出设计意图，尤其是那些外露的有美观需求的节点。所以说我们一般不会任由加工厂商去设计节点。当然，在加拿大也不是每家公司都有设计木结构的能力，尤其是连接设计，所以说有些情况下还是会委托加工厂商，不过加工厂商仍然会选择找专业的具有设计经验的咨询公司帮他们设计节点，所以本质上还是一样的。
△ Surrey memorial hospital critical care tower
Photo credit: Ed White Photographic courtesy CEI Architecture and Parkin Architects
建筑文化也存在差异，包括图纸表达，印象最深的是国内的图纸表达上受现浇混凝土的影响太深了，比如用双线把每一根小梁都要表达出来，会显得特别的冗余和繁杂，而在加拿大都是用单线表示的，习惯不同。因为现浇混凝土需要先制作模版，而模版则必须用双线表是小梁，以便于支模，而木结构用一根线表达梁就可以了，更重要的节点细节将会在详图中充分表达。
Q
在做结构设计时，您觉得木结构和其他建筑形式最大的差别在哪儿？
JK：体现在两大方面：材料的特性和装配化特点。
材料的特性
要将木材的各向异性牢记在心，不能将其和钢材一视同仁。国内的木结构连接往往千篇一律地用插板螺栓连接，忽略了木材和钢材其实不一样。木材的横纹抗压强度低，不像钢材各项强度都很高, 木材的连接节点完全达不到那么多螺栓本身能达到的承载力，木材强度不能充分利用，这其实是一种浪费。
装配化特点
木结构在设计的时候就要考虑装配化的便利性、安装时会引起哪些冲突、对一些大跨结构还要考虑连接如何处理，还有吊装的重量要求等。这应该是木结构和其他结构形式的区别吧。
Q
作为一个结构工程师，您在做结构设计时，觉得木结构建筑最大的魅力是在哪里？
JK：最大的魅力在于木结构应该是为数不多的能让结构设计师把安全性、经济性和美观性同时体现的结构形式，不会枯燥，很有趣。
在设计时需要全方位考虑, 从结构体系、细节构造到材料采购，比如材料的长度、运输条件、加工的限制等。例如CLT楼板，暴露在外的那一面一般不过度加工，因为可能需要翻转板材，会耗时更多从而增加加工成本。生产时在工厂完成预制，到现场吊装安装。看吊装的过程也是一件有趣的事情，例如山东阳信项目，吊装过程就很有趣。
△ 加拿大木业示范项目：山东阳信万亩梨园游客中心
Q
随着木结构的发展越来越成熟，出现了一个新名词，叫做Mass Timber。这和我们之前讲的Heavy timber有什么区别？
JK：二者内涵区别不大，外延是不相同的。Heavy timber外延比较窄，是相对于截面比较小，没有防火功能的规格材而言；而且必须为锯材，锯出来截面尺寸比较大的，具备一定的防火能力才能叫heavy timber，防火极限时长在45分钟以上。
后来多高层木结构兴起的时候，尤其是大尺寸的、厚的板材被研发出来之后，其外延就扩展了，尺寸大的，厚的，经过加工的工程木制品都可归类于mass timber，其实就是把具有一定防火能力，一般来说尺寸比较大的，一维梁柱和二维板材，如Glulam、CLT、NLT、DLT、GLT、LVL、PSL、LSL等工程木制品，用一个外延比较广的名词全部包括进来，这个新名称就叫做mass timber。
△ heavy timber （上）VS mass timber（下）
将来如果有新的符合上述条件的工程木产品出现的话，也可以将其归入到Mass Timber中。比如说，美国有一家厂将粘合后的Pine Wood称为Giant Pine Wood，这个也可以归入mass timber中去。
GLT
层板胶合木
层板胶合木（Glue Laminated Timber, GLT）是将规格材经工程化的设计、胶粘和处理，形成较大尺寸可用于结构承重的复合木材。胶合木可以被加工成任意尺寸和造型，且消防规范允许其可以暴露在外。
CLT
正交胶合木
正交胶合木（Cross Laminated Timber，CLT）是由至少三层实木锯材或结构复合材在层与层之间正交组胚粘结而成的一种预制实心工程木板，层板的厚度一般介于15mm和45mm之间。
NLT
层板钉接木
层板钉接木（Nail Laminated Timber, NLT）是利用规格材通过钉连接方式进行组合形成的结构板，可用来作为结构楼板、墙板以及屋面结构。
LVL
单板层积木
单板层积材（Laminated Veneer Lumber, LVL）是由多层薄单板按照一致的纹理方向平行叠放在一起，然后用机械压合而成的工程木材。LVL适合用作梁、桁架和椽条。
PSL
平行木片胶合木
平行木片胶合木（Parallel Strand Lumber, PSL）是将经选择的旋切木片顺木纹方向胶合热压而成，最终加工成大体积、高强度的合成材，可用于梁和柱。
补充:目前国内对于mass timber construction的翻译为“巨木结构”区别于重木结构，可以简单理解mass timber 包括heavy timber和Glulam 、CLT等工程木制品，范围比较广。
Q
您之前在国内工作时是否接触过木结构建筑？是从什么时候开始接触到木结构建筑设计的？这之中您最大的感触是什么？
JK：我之前是完全没有接触过木结构建筑的，当时在国内工作7年，做的都是现浇混凝土的结构。直至2004年开始做了第一个木结构项目，在北京叫Vancouver House，当时我只负责了其中的国内抗震规范的部分的工作。
到现在，我接触木结构已经有十五六年了。最大的感触就是自己的思路更加开阔了，意识到对的材料应该用在对的地方，不会局限于某一种材料，而且发现木结构做多了以后，其他材料类型的结构也变得容易些了。同时也意识到了设计制造一体化的重要性，尤其是对于装配化高的木结构。对我来说，设计木结构是一个超级享受的过程。
△ 西郊意境园项目
Q
木结构、钢结构和钢筋混凝土结构，从结构安全和设计和施工和成本的角度去讲，木结构有什么优势？
JK：结构安全用在室内的话就没有什么区别，如果是正确的设计、施工、维护，那么它们的建筑寿命是一样的。如果是室外的话，那么混凝土结构是最好的，其次是钢结构。
在设计方面，国内在混凝土方面有很好的设计软件，但木结构软件目前还不是很成熟，而且对于木结构来说打造类似的设计软件存在一定的难度，因为木结构设计的交互性太强了，特别是在考虑到连接节点时，而连接节点又是很难标准化和程序化的。
不同的结构形式，受力和连接方式都是不同的，不会是单一的某种连接，很难进行程序化、标准化，而经常要依靠设计师的经验和创造性来做出最经济、最美观、最有效的连接。
如山东阳信项目的节点应该是国内很少见的，一定要根据综合考虑根据项目特点、施工的简便性、加工情况等因素来设计节点，很难有一个软件可以“一键出图”。
不过，木结构在施工成本来讲有着一定的优势，木材自身的重量较轻，对于吊车的能力要求较低，运输和装配相对比较方便。由于市场原因如材料采购等，木结构虽然在结构成本上会略高于钢结构和混凝土结构，但就综合成本而言，木结构或占一定优势。
△ 山东阳信项目
Q
对于木结构的结构设计，您有什么经验总结和我们分享吗？
JK：首先，要明确设计和生产的区别。国内同行有时候会将加工图的软件和设计软件混淆，不是特别清楚设计和加工的区别。
设计其实是一个交互的过程，从提出一个设想，然后修改和重新修改设计，直到最终确定，这并不是一蹴而就的。尤其是木结构设计，是一个设计交互化程度非常高的过程。加工则是一个更加直接的过程，拿到设计图以后并不希望做任何修改，通过一气呵成的数字建模就能开始进行加工了。
其次，木结构要有一体化的思维。就像之前所说的从方案介入，提出结构方面建议、和建筑设计师、业主交流沟通后完善概念、设计计算、节点设计、加工图审阅、到施工配合等，这是一个一体化的过程。
另外，就是要特别注意建筑美学，尤其是要重视外露的木结构，我们有责任给出更好的设计方向和提供更好的选择。比如山东阳信项目，之前的梁和柱都是等截面，那我拿到图纸之后，觉得变截面更加轻巧，结构可以反向给建筑提出更好的选择。从技术本身来讲，计算只占很小的一部分，更多的是做构件节点设计，隔离体分析搞清楚如何传力，才能做出高效、优美的节点。
最后，设计一定要记得考虑安全、简洁、美观。但是，简洁并不代表简化，譬如不是所有的情况都可以用插板螺栓连接。作为结构工程师只有不断的学习，才能有不断的进步。
△ Vancouver Island Mountain Center
Photo credit: HDR(c) 2012 Bob Matheson
Q
对于木结构来说，施工人员是需要掌握一些技能和专业知识的，国外是否设有木结构施工的专业或者院校？
JK：是的，这些施工人员有受过专业的木工培训和各项技能训练的，他们的装备以及防护都是很专业的，他们的经验也是在过程中不断累积的，从简入深。
在加拿大的一些社区学院或者是大专院校都会设置木工课程，给予不同级别的技工进行相对应的培训。不过即使是在这样的情况下，加拿大的木工和技师还是面临着短缺的问题。我认为技工的技能培训和职业教育还是非常重要和有意义的，木工像在德国、瑞士和奥地利做的是非常好的，那些受过专业培训的木工提出的设计往往可行性会更高。
△ 点击图片可跳转至相关课程
我觉得加拿大木业创办的木结构云课堂对于国内木结构从业人员就是很好的平台，我自己在上面也有教授结构设计的课程，还有其他国内外专业的教授、专家从不同方面介绍木结构建筑课程。对于国内木结构行业是个很好的资源。
联系客服
