工程木主要类型有哪些？

工程木主要类型有哪些？

天然木材的截面尺寸因受到树干直径的限制，不可能很大；树干是直线形，不能进行整体弯曲，影响木结构构件的形式和承载能力；天然木材又有许多自然缺陷，严重影响木材的强度。长期以来人们一直在寻找解决上述问题的方法，工程木的出现以及其在木结构中的应用，为解决上述问题提供了一条有效的途径和手段。

什么是工程木？

工程木制品是用于建筑物结构承重的木材产品。包括实木、结构用胶合板及定向刨花板、胶合木等。工程木（Engineered Wood Products）是一种重组木材，通过工业化生产，将天然木材锯切成一定厚度的木板、木条或木片，按一定的性能要求重新粘结或组合在一起而形成的木制品。

工程木包括木基结构板（Wood-based Structural Panels）、结构复合木材（Structural Composites Lumber）、层板胶合木（Glued-laminated Timber，Glulam）、正交胶合木（Cross Laminated Timber，CLT，又称交叉层积材）和工字形木搁栅（I-Beam）等系列。

木基结构板

木基结构板是用于承重结构的木质材料复合板材。目前国内常用的包括结构用胶合板（Structural Plywood）和定向木片板（又称定向刨花板，Oriented Strand Board，OSB）两种，可用于木结构的墙面板、楼面板和屋面板等。

结构用胶合板

结构用胶合板（Plywood for Timber Structures）由数层旋切或刨切的单板按一定规则（交错）铺放，在高温和压力下，用防水耐用的胶粘剂胶合而成，是几十年来最普遍使用的建筑材料之一。结构用胶合板的常见用途为：轻型木结构中的楼盖、墙体及屋盖覆面板，外墙挂板、混凝土模板等。

定向木片板

定向木片板（Oriented Strand Board，OSB）又称定向刨花板，主要以小径级的原木为原料，以经刨片加工得到的长条薄刨花作为基本的木质单元，在施加胶粘剂和其他添加剂后，通过定向铺装和热压得到的一种人造板材。生产OSB可以将小径级材、枝桠材、等外材等低质木材加工成强度高、刚性大的结构用板材，充分利用和节约木材资源。

OSB Boards © Cristina BeltránCadam

定向木片板（OSB）具有良好的力学性能和较高的尺寸稳定性，目前在国内外广泛应用于木结构建筑，主要用于替代胶合板和结构用实木。OSB主要用于地面材料、墙壁板、间隔板、屋顶板、工字梁的腹板等。在北美，OSB逐渐取代了结构用胶合板，北美每年建造的房屋中有75%用OSB作为地面、墙体及屋顶维护材料。

结构复合木材

结构复合木材主要包括：旋切板胶合木（Laminated Veneer Lumber，LVL）、平行木片胶合木（Parallel Strand Lumber，PSL）、层叠木片胶合木（Laminated Strand Lumber，LSL）和定向木片胶合木（Oriented Strand Lumber，OSL）等木制产品，由于种类较多统称为结构复合木材（Structural Composite Lumber）。

结构复合木材是将旋切单板或削片用耐水性结构胶粘剂粘结热压而成。由于结构复合木材采用旋切单板和削片取代了锯切加工，不产生锯末和刨花，使出材率提高了20%以上，并且可以采用人工林或速生林树种，扩大了结构用木材的树种范围。

旋切板胶合木

旋切板胶合木（Laminated Veneer Lumber，LVL）也被称作单板层积材，是将厚度为2.5~4.5mm的旋切单板多层平行施胶平铺、热压而成。生产LVL时，先将旋切的单板切割成一定宽度和长度的单板，并将其干燥至规定的含水率，切去单板条上的缺陷并进行分等，将高质量的板条铺放在外表层，各层单板的木纹方向都与构件长度方向平行，这种特点赋予LVL构件沿长度方向的高强度性能。

镀锌旋切板胶合木遮阳板 © Guillaume Satre

LVL一般用于制作建筑中的梁、桁架弦杆、屋脊梁、预制工字形格栅的翼缘以及脚手架的铺板，也用作建筑中的柱以及剪力墙中的墙骨柱。

平行木片胶合木

平行木片胶合木（Parallel Strand Lumber，PSL）也被称作单板条层积材，20世纪70年代由加拿大的MacMillan Bloedel公司发明，其目的是利用森林废弃物生产结构用木材，取代大截面的锯材。PSL的质量均匀，尺寸稳定，产品纹理一致，其强度和耐久性优于天然木材。

在木结构建筑中，平行木片胶合木（PSL）经常用于横梁，或在梁、柱体系中用于中等或大截面的立柱构件，在轻型木结构中经常用于各种过梁。

层叠木片胶合木

层叠木片胶合木（Laminated Strand Lumber，LSL）发明于20世纪90年代，通常采用利用率不高的速生阔叶材树种进行生产制作，从而代替某些大截面的锯材。

LSL的组成在外观上与OSB板材相似，但组成LSL的木片长度更长，约为300mm。LSL具有优异的耐候性和尺寸稳定性，能够最大限度地减少扭曲和收缩的出现。同时，LSL可以提供预测的强度，这一优点在木结构的设计和使用中尤其重要。LSL可以替代实木锯材应用于轻型木结构建筑中，如用作车库大门的横梁、门窗的过梁、墙体中的墙骨柱等。

一般LSL的强度和刚度稍低于LVL和PSL，LSL的尺寸稳定性不及LVL和PSL，当含水率变化时，LSL的厚度胀缩比LVL和PSL的胀缩稍大一点。

定向木片胶合木

定向木片胶合木（Oriented Strand Lumber，OSL）也被称作定向刨花层积材，是采用定向木片板的生产工艺逐层加厚制成的胶合木。基于OSB的制造技术将面层和芯层分别按比例加厚，即可制造成厚度为31~75mm的OSL。

OSB Boards © Cristina BeltránCadam

OSL的制作过程与LSL相似，两者的主要不同在于所使用的木片长度不同。用于制备OSL的木片的长厚比约为75。这种结构复合木材可制成高厚比较大的构件，专门用于构成楼盖周边的边框板或短跨度的大门横梁，边框板要求在传递垂直荷载时不致发生压折或侧向失稳。

层板胶合木

层板胶合木（Glued-laminated Timber，Glulam）也被称作结构用集成材，是用厚度为20~45mm的板材，沿顺纹方向层叠组坯后，用耐久性高的胶粘剂将其胶合而成的工程木产品。

制作胶合木构件所用的层板，经过干燥和分等分级，根据不同受力要求和用途，将不同等级的层板在截面方向进行组合。强度等级高的层板被放在使用中产生应力较大的部位。例如，在受弯构件中放在构件的顶部和底部，以增强其受弯承载力。同样，将弹性模量较高的层板放在远离截面中和轴的位置，以增加构件的抗变形能力。根据构件在受拉或受压区组坯的层板的材质等级以及层数，构件的承载力可以得到不同程度的提高。

胶合木体育馆 © david-matthiessen

层板胶合木已被广泛应用于木结构建筑中，从住宅建筑中的简支梁和过梁，到跨度超过150m的体育馆穹顶等大型木结构工程，以及高度超过85m的高层木结构建筑，均能够采用层板胶合木作为结构受力构件。

正交层板胶合木

正交层板胶合木（Cross Laminated Timber，CLT）也被称作正交胶合木、交叉层积材，是以厚度为15~45mm的层板相互叠层正交组坯后，采用结构用胶粘剂胶合而成的工程木制品。CLT的层板可以采用实木锯材，也可采用结构用复合木材。

CLT是一种新型的工程木产品，20世纪90年代，CLT开始作为建筑材料使用，主要用于制作屋盖、楼板和墙体等木结构构件。近十年来，CLT在国外发展迅速，突破了木结构建筑层数的限制，应用范围越来越广。

2016年，在加拿大UBC大学建成了当时全世界最高的木结构建筑。大楼总共18层，楼面和屋面主要由CLT建造，为混凝土核心筒木结构中的正交胶合木剪力墙结构体系。

2019年，在挪威布鲁姆蒙德建成的Mjstrnet大厦，是当时世界上最高的纯木结构建筑，大楼为18层，建筑高度85.4m，结构体系采用了纯木结构的木框架支撑结构，梁、柱构件采用大截面胶合木，墙板、楼板和电梯井大量采用了CLT，部分楼面板也采用了LVL预制楼面系统。

CLT作为一种新型预制工程木产品，可代替钢筋混凝土在建筑中作为承重构件，是一种能够实现节能、减排、安全、便利和可循环的绿色建材。CLT实现了木结构从中低层向高层的发展，突破了木结构建筑现有层高限制；CLT符合发展装配式建筑的要求；CLT实现了低等级木材的增值利用。

工字形木格栅

工字形木搁栅（I-Beam）也被称作木工字梁，采用规格材或结构用复合材作翼缘，木基结构板材作腹板，并采用结构胶粘剂粘结而成的工字形截面的受弯构件。20世纪70年代，工字形木搁栅就已成功应用于住宅和商业建筑的工程中，通常用来取代截面较大的实木搁栅。工字形木搁栅为预制构件产品，由上下翼缘和中间腹板组成，翼缘通常采用机械应力分级木材、LVL或LSL等木质材料，腹板采用OSB或结构用胶合板，采用防水结构胶粘剂将翼板和腹板粘合在一起制备而成。

工字形木搁栅由于截面形状合理，具有较高的强度-自重比、较好的截面尺寸稳定性及较小的力学性能变异性，成为工厂预制生产的木构件制品。

结语

深入了解工程木，便能深切体会到现代科技与传统木材交融的迷人魅力。工程木的发展带来了优质且环保的材料，为可持续的未来提供了有力支撑。未来，工程木有望朝着高性能、多样化以及智能化的方向发展。技术的进步将增强其强度和耐久性，满足严苛的要求；新的手段会丰富其形态，以适应复杂的设计；智能技术也将融入生产和应用环节。