国家标准《多高层木结构建筑技术标准》简介及中国多高层木结构发展趋势

1 前言

当前，木结构建筑技术不断发展和完善，多高层木结构建筑在国际建筑领域大量涌现，极大地推动了现代木结构建筑的设计、制作、安装和监测维护技术的应用。国际上多高层木结构建筑的大量应用，对我国木结构建筑技术的进步带来了极大的影响力和推动力。为了加快多高层木结构建筑在我国的发展进程，完善多高层木结构建筑的技术标准体系，住房和城乡建设部于2016 年底启动了国家标准《多高层木结构建筑技术标准》（以下简称《多高层标准》）的编制工作。经过编制组专家的共同努力，最终完成了编制任务。本文对《多高层标准》的技术内容作了介绍，对标准的主要技术要点进行了解读分析。介绍了国际多高层木结构建筑发展现状，并对国内多高层木结构建筑的现状和未来发展进行了探讨分析。

2 《多高层标准》简介

多高层木结构建筑涉及面较广，需要考虑和研究的问题较多，且我国在多高层木结构建筑领域的基础研究不多，缺乏工程实践经验。《多高层标准》的编制过程经过了广泛调查研究，认真总结了国内外多高层木结构的实践经验，参考了有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，结合我国木结构建筑应用的实际情况，编制完成。2017 年2 月，住房和城乡建设部发布第1483 号公告批准为国家标准，编号为GB/T51226-2017，自2017 年10 月1 日起实施（图1）。

《多高层标准》的颁布实施，表明了国家对大力推动木结构建筑行业发展的积极态度，促进了我国木结构建筑的发展步伐，推动了我国在多高层木结构建筑技术的研究，也标志着我国木结构建筑进入了新的发展时期。

图1 国家标准GB/T 51226-2017

2.1 主要技术内容

《多高层标准》编制过程中，编制组主要开展了对国外在多高层木结构建筑方面的先进技术、成功经验的研究和消化吸收工作，同时参考了国家现行标准中高层混凝土结构、高层钢结构的相关技术标准，并针对本标准编制中迫切需要优先解决的技术问题开展了相应的专项研究工作。《多高层标准》标准共设总则、术语和符号、材料、作用、建筑设计、结构设计、防火设计、防护设计、制作安装与验收、使用和维护共10 章和一个附录。《多高层标准》主要技术内容为：

（1）规定了标准的使用范围和使用基本原则。明确规定标准适用于多层木结构民用建筑、高层木结构住宅建筑和办公建筑的设计、制作、安装、验收与维护。

（2）对于多高层木结构建筑中使用的结构用木材、钢材与金属连接件，以及建筑及装修材料的基本性能要求作了规定。

（3） 规定了多高层木结构建筑结构设计时，竖向荷载、风荷载和地震荷载的确定方法。明确规定平面形状或立面形状复杂、立面开洞或连体建筑、周围地形和环境较复杂的多高层木结构建筑宜进行风洞试验，并根据试验分析结果判断确定建筑物的风荷载。对于多高层木结构建筑抗震设计，规定了纯木结构在多遇地震验算时结构的阻尼比可取0.03，在罕遇地震验算时结构的阻尼比可取0.05；木混合结构可根据位能等效原则计算结构阻尼比。

（4）规定了多高层木结构建筑规划和建筑设计的要求，包括项目规划和建筑布局、室外环境设计、建筑性能设计和围护结构等。明确规定了多高层木结构建筑应按层数或高度进行分类的要求。

（5） 规定了结构设计的要求和计算方法，包括结构体系和选型、结构体系分析、构件设计、连接设计和构造措施等。明确了结构设计时不应采用严重不规则的结构体系的基本原则；对结构分析模型的选用作了规定；对不同结构体系的允许层数、允许高度、高宽比限值和层间位移角限值作了具体的规定。

（6）规定多高层木结构建筑中防火设计的基本要求，包括建筑防火的布局、构件的耐火性能、防火构造设计等。对构件的燃烧性能和耐火极限作了规定；对建筑的防火分区作了规定；明确规定了施工现场的防火措施，并规定了6 层及6 层以上的多高层木结构建筑的防火设计应经过论证确定。

（7）规定多高层木结构建筑在设计、施工及使用过程中，应采取的防虫、防腐、防潮等防护技术措施。

（8）规定了木构件加工制作，施工安装，以及施工检验和验收的相关要求，从而保证多高层木结构的工程质量和安全可靠。规定了正交胶合木制作的基本要求，以及多高层木结构建筑验收的基本要求。

（9） 对多高层木结构建筑在使用过程中需要注意的问题作了规定，并提出维护的要求。明确规定了对多高层木结构建筑进行短期测试和长期监测需要进行测试的相关项目要求。

2.2 相关技术内容解读

《多高层标准》与国家现行的木结构相关标准相比，在许多方面都有较大突破，主要有以下几点：

（1） 适用范围

《多高层标准》规定的适用范围是：适用于多层木结构民用建筑和高层木结构住宅建筑和办公建筑的设计、制作、安装与维护。按木结构建筑高度划分高层木结构时，规定了建筑高度大于27m 的住宅建筑、办公建筑是高层木结构，建筑高度大于24m 的2 层及2 层以上的民用建筑是高层木结构。按木结构建筑层数划分时，5 层及5 层以下的是多层木结构建筑，6 层及6 层以上是高层木结构建筑。根据标准规定的划分要求可以知道，多层木结构建筑的应用范围十分广泛，完全能够满足我国木结构建筑的应用。高层木结构建筑标准规定只能用于办公建筑和住宅建筑。

（2） 多高层木结构建筑的结构体系分类

《多高层标准》编制中，主要开展了国外多高层木结构建筑的工程实践和国外的相关技术资料，结合国内已完成的部分研究成果，规定了适合于多高层木结构建筑的结构体系。根据结构体系类型，多高层木结构分为纯木结构和木混合结构两类结构体系。

图2 挪威14 层纯木结构

纯木结构是指承重构件主要采用木材或木材制品制作的木结构类型（图2）。纯木结构类型主要分为轻型木结构、木框架支撑结构、木框架剪力墙结构和正交胶合木剪力墙结构等。

木混合结构是指木构件与钢构件、钢筋混凝土构件共同混合承重，并以木结构为主要结构形式的木结构类型（图3）。木混合结构又分为上下混合木结构和混凝土核心筒木结构两种。上下混合木结构的下部结构主要采用钢结构、钢筋混凝土结构，而上部结构主要包括上部轻型木结构、上部木框架支撑结构、上部木框架剪力墙结构和上部正交胶合木剪力墙结构等。混凝土核心筒木结构除了核心筒部分采用钢筋混凝土结构以外，其余部分主要采用木框架结构、木框架支撑结构和正交胶合木剪力墙结构。对于混凝土核心筒木结构，标准中没有明确规定木结构部分的建筑面积应占整个建筑面积的比值是多大，只规定以木结构为主要结构形式。对此通常认为，木结构部分的建筑面积应占整个建筑面积的60%以上，才能划分为混凝土核心筒木结构建筑。

图3 加拿大18 层木混合结构

（3）各种结构类型对应的允许总层数、允许总高度和高宽比限值

《多高层标准》根据多高层木结构建筑不同的结构类型，明确规定了各种结构类型相对应的允许总高度和允许总层数（表1），以及多高层木结构建筑的高宽比限值（表2）。表1、表2 中，根据建筑场地不同的抗震设防烈度分别进行了规定。

（4）对防火设计和构件耐火性能的规定

木材是可燃材料，在多高层木结构建筑设计中，防火设计至关重要。《多高层标准》根据多高层木结构建筑的特点，专门对4 层、5 层的木结构民用建筑的构件燃烧性能和耐火极限、防火分区、防火间距和防火构造等作出了规定。明确了3 层及3 层以下的木结构民用建筑的防火要求应按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016 的规定执行。4 层、5 层的木结构民用建筑的防火要求应按《多高层标准》的规定执行。而对于6 层及6 层以上的木结构住宅和办公建筑的防火设计应经论证确定。《多高层标准》对木结构建筑构件的燃烧性能和耐火极限作了规定（表3）。

表1 多高层木结构建筑适用结构类型、总层数和总高度表

表 2 高层木结构建筑的高宽比限值

表3 木结构建筑构件的燃烧性能和耐火极限

（5）正交胶合木剪力墙的计算规定

正交胶合木（CLT）是新型的工程木产品，是由叠层正交交错的层板胶合压制而成，双向均能承载，力学性能优，耐火性能好，大量用于建筑的墙板和楼屋面板，且适合工业化生产。因此，正交胶合木是高层木结构建筑的首选材料。这种工程木产品在国外已被广泛应用于多高层木结构建筑。国家标准《木结构设计标准》GB50005-2017 中，增加了对正交胶合木构件的抗弯设计方法，但对正交胶合木作为墙体构件没有作出相应的计算方法的规定。《多高层标准》在附录A 中补充了正交胶合木剪力墙的设计计算方法，为在多高层木结构建筑中采用正交胶合木提供了基本的技术支持。

国家标准《多高层木结构建筑技术标准》简介及中国多高层木结构发展趋势（下）

3 多高层木结构的发展

随着层板胶合木、正交胶合木和旋切板胶合木等新型工程木产品的研发及应用，木结构逐渐开始用于多高层建筑之中。近十年来，多高层木结构建筑得到迅速发展。其主要原因有以下几点：

3.1 新型木制品的研究和应用

正交胶合木（CLT）、旋切板胶合木（LVL）的应用，为建造高层木结构提供了可行的木质建筑材料，使木结构建筑越建越高。

3.2 木结构建筑技术的提高

随着高层木结构建筑的连接节点和连接措施的不断深入研究和应用，木构件和金属连接件加工制作技术能力的发展，使适用于建造多高层木结构建筑的设计方法加工制作技术、施工安装技术、防火技术、维护技术和各种监测检查技术得到不断更新和提高，确保了多高层木结构建筑更加安全可靠，舒适宜人。

3.3 结构体系的深入研究

结合多高层木结构建筑的特点，国际上许多研究机构开展了多高层木结构体系的大量研究工作。通过试验研究和工程实践，不断完善了结构体系的相关结构设计理论、结构分析方法和构造措施。

3.4 防火技术的研究和应用

多高层木结构建筑对防火技术的要求相对严格，必须满足相应的防火性能的要求。近年来，多高层木结构的迅速发展离不开建筑防火性能的深入研究和完善，离不开新型防火材料的研究和应用，离不开高效实用的防火构造措施的研究和应用。

3.5 低碳环保和绿色节能意识的提高

随着世界各国对加强地球的环境保护和减少碳排放的共识越来越强，具有低碳环保、绿色节能的木结构建筑越来越受到国际社会的重视和应用。特别是木质材料具有长期固碳的独特性能、资源可持续再生性能和木材可循环利用性能，木质材料更加受到发达国家的积极利用。

3.6 国际上多高层木结构的发展

目前，欧洲、北美及澳大利亚等国家和地区，在多高层木结构建筑方面的研究与应用处于世界前列。在全球倡导绿色低碳发展的大背景下，高层木结构建筑在国际上已逐渐获得认同。近十年，国际上多高层木结构建筑不断得到积极应用，建筑高度越来越高，建筑类型越来越多，建筑功能越来越多样性。

2008 年，在英国伦敦建成的Stadthaus 公寓是当时世界最高的木结构建筑（图4）。9 层住宅建筑，采用的木混合结构体系，底层是商业使用的钢筋混凝土结构，上部是8 层正交胶合木（CLT）剪力墙结构。

图4 英国伦敦市Stadthaus 公寓

2012 年，在澳大利亚墨尔本市采用正交胶合木建造了10 层的Forte 公寓（图5），建筑高度32 米，是当时世界上采用正交胶合木建造的最高的木结构建筑。采用木混合结构体系，底层为商业使用的钢筋混凝土结构，上部9 层是正交胶合木（CLT）剪力墙结构的住宅建筑。正交胶合木结构部分的安装工期仅仅用了2 个月的时间。

2015 年，在挪威卑尔根市建造的Treet 大厦是当时世界上已建成的最高的木结构建筑（图6、图7），共14层，建筑高度51 米。结构体系采用了纯木结构的木框架支撑结构（图2），梁柱构件采用胶合木，墙板、楼板和电梯井采用正交胶合木。为了增加结构整体性，因此在第5 层、第10 层的楼面采用了钢筋混凝土预制楼板。大厦的使用功能主要是住宅。大楼立面采用玻璃幕墙，使胶合木结构构件明显可视，体现了胶合木结构的韵律。

图5 Forte 公寓

图6 Treet 大厦沿街立面

图7 Treet 大厦沿江立面

图8 加拿大UBC 大学学生公寓

图9 施工中的UBC 大学学生公寓

图10 挪威Mjstrnet 大厦

2017 年，在加拿大温哥华UBC 大学建造的学生公寓是当时世界上最高的木结构建筑（图8、图9），共18层，建筑高度53 米。结构体系采用了木混合结构的混凝土核心筒结构（图3），木结构采用胶合木框架支撑结构，楼板采用正交胶合木楼板。建筑外围护墙体结构采用了钢框架结构。

2019 年3 月，在挪威布鲁姆蒙德建成的Mjstrnet大厦是目前世界上最高的木结构建筑（图10），共18层，建筑高度85.4 米。结构体系采用了纯木结构的木框架支撑结构（图11），梁柱构件采用胶合木，墙板、楼板和电梯井采用正交胶合木。柱子构件标准截面尺寸为725×810mm、625×625mm，最大角柱的截面尺寸为1485×625mm。该大厦是一栋多种用途的综合建筑，包括公寓、酒店、游泳池、办公室和餐厅。

图11 Mjstrnet 大厦结构示意图

最近，瑞典的Anders Berensson 建筑事务所已向斯德哥尔摩市政府提出了建造31 座木制摩天大楼的建议。表4 列出了国外部分高层木结构建筑的基本情况。

表4 国外已建成的高层木结构建筑

展现状

在我国，现代多高层木结构建筑领域尚处于研究初期，目前还没有多高层木结构建筑被建成使用。特别是设计、安装等相关技术还需要开展更多的研究工作。影响我国高层木结构建筑发展的主要因素有：对高层木结构建筑全面的研究不够；相关标准规范体系不健全；相关高层木结构建筑的防火研究不够；适用于高层木结构的相关建筑材料应用研究、加工制作和安装技术的实践经验不足。

但是，我国在推广应用多高层木结构建筑方面已迈开了积极的步伐，政府相关部门制定了多项政策鼓励发展多高层木结构建筑，颁布实施了国家标准《多高层标准》GB/T 51226-2017。本标准是国际上第一本针对多高层木结构建筑颁布实施的国家标准。

4 我国多高层木结构发展趋势探讨

近年来，随着我国经济实力的提高，人们对生活质量越来越重视，以及国家对可持续发展观念的大力提倡，为我国高层木结构建筑迎来发展契机。其主要有以下几点：

（1）建筑工业化将推动多高层木结构建筑的发展

在国家积极鼓励建筑工业化和大力发展装配式建筑的政策推动下，工业化程度相对较高的木结构建筑，完全符合国家发展装配式建筑和建筑工业化的政策。因此，我国建筑工业化的快速发展，必将带动木结构建筑的快速发展，也将推动我国多高层木结构建筑的应用。

（2）科研的开展将支持高层木结构建筑的应用

当前，国内许多科研院所和高校对多高层木结构建筑技术的相关研究已逐渐开展，并且积极与国外研究机构或企业开展多高层木结构建筑技术的合作研究，这将为我国多高层木结构建筑的技术研究和应用提供有力的支撑。

（3）绿色环保、节能减排政策的实施将促进多高层木结构建筑的发展

木材是绿色环保、可持续发展的建筑材料，符合国家大力发展绿色建筑的政策，而且，多高层木结构建筑的应用极大地减少了建筑行业的碳排放，是符合当前绿色环保、节能减排的时代趋势。随着我国环保节能政策的不断深入，也将为多高层木结构建筑的发展带来难得的机遇。

（4）标准体系的完善将加快多高层木结构建筑的应用

我国颁布实施了国家标准《多高层标准》 GB/T51226-2017 和《木结构设计标准》GB50005-2017，目前，正在开展国家强制性规范《木结构通用技术规范》的编制工作。这些制订修订的规范标准，将进一步完善我国木结构建筑标准体系，进一步推动木结构建筑行业的高速发展，进一步促进木结构建筑行业技术的升级换代，进一步加快多高层木结构建筑在工程中的应用。

结合国内在多高层木结构建筑技术的研究状况，以及国际上成熟经验，我国多高层木结构未来的发展和应用需要重点关注下列问题：

（1）多高层木结构用材的生产

多高层木结构采用的结构用材料包括层板胶合木、正交胶合木和旋切板胶合木等工程木产品。除层板胶合木在国内有部分生产能力外，其余的正交胶合木、旋切板胶合木完全没有成批量的加工制作能力。未来必然需要完善多高层木结构用材的工业化加工制作能力，以满足多高层木结构的发展。

（2）正交胶合木力学性能研究

我国目前对正交胶合木的力学性能的研究不够，对正交胶合木构件的强度指标和长期荷载作用下的蠕变性能的研究不够。未来必然需要积极开展相关的研究工作。

（3）多高层木结构防火性能

多高层木结构建筑防火设计是影响和妨碍我国应用多高层木结构最主要、最关键的因素之一。未来对于多高层木结构构件的耐火性能、连接节点的抗火性能、结构整体的抗火性能和相关防火构造技术措施等需要深入研究。

（4）结构体系与性能

多高层木结构建筑的结构体系较为复杂，分类较多，特别是木混合结构的结构体系中包括了纯木结构、钢结构和钢筋混凝土结构等不同材料性能的结构。因此，对于不同结构材料之间变形协调和协同工作机理需要深入研究；对于多高层木结构体系的设计分析模型需要开展研究；对于不同结构材料之间的连接形式和构造措施需要深入研究。

（5）构件加工制作和安装施工技术

目前，我国没有多高层木结构建筑的工程实践经验，缺乏高精度加工木构件的生产能力，在现有的木结构建筑的安装施工过程中，往往需要借助国外的安装技术指导。结合国内外加工制作和安装施工技术的状况，未来我国发展多高层木结构建筑需要积极开展加工制作和安装施工全面的国际技术合作，需要向先进技术学习，不断积累实践经验。

（6）多层木结构建筑的应用范围

国内多高层木结构建筑的发展需要结合我国工程建设的实际情况。当前，我国木结构建筑采用的木材需要大量进口。在钢结构、钢筋混凝土结构与木结构之间，建造成本价格差别较大的现状下，大量采用木材建造高层木结构建筑具有相当大的困难。针对我国人口众多，土地资源不足的实际情况，采用木结构建造多层住宅建筑、多层办公建筑和多层商业建筑是完全可行的，也是社会认可的。因此，多层与高层木结构建筑相比，多层木结构的应用范围更加广泛，其发展潜力更大。

5 结束语

当前，国外掀起了多高层木结构建筑的热潮，很多国家正在建设或规划更高更新的木结构建筑，必将带动多高层木结构建筑的发展。

在我国实行节能减排政策的形势下, 积极鼓励利用绿色生态和新型建筑材料的进程中，木材在低碳节能方面的优势更加明显，并随着新型木制品的发明，木结构建造技术的提升，防火技术的发展，木结构相关技术的研究和相关标准规范的颁布实施，将弥补我国在多高层木结构建筑技术领域的空缺，推动我国木结构建筑的发展。我国多高层木结构建筑的应用必将展现出辉煌成果。

作者