近几十年来，我们可以看到木材建筑的发展成效显著。
木材作为一种建筑材料，在建筑业重新崛起是有原因的。
现代建筑技术、新开发的纯木结构系统和混合木结构系统，以及新开发的木质复合结构构件，都有助于建造更高、更大的建筑，而且这类建筑在建筑设计表达方面更具挑战性。
支持人们对木材这样的生物基建筑材料越来越感兴趣的另一个理由是气候变化因素。
木材因其来源于大自然，有着固碳能力、可回收性和自然分解能力，比其他任何建筑材料都更符合环保要求。此外，木材是一种易于加工的材料，大部分以木材为基础的建筑过程都可以在工厂里以预制的方式进行。
除上述原因外，木材还具有出色的结构特性。它的抗压强度几乎与混凝土相当，而它的抗张强度还要高得多。
注：抗张强度是木材最基本的力学特性之一，是指木材承受拉伸应力时所能承受的最大应力。
此外，与混凝土相比，木结构建筑的一个重要优势是重量更轻。从经济角度来看，以普通建筑解决方案为标准，现代木结构建筑的主要成本可能略高于传统建筑，但从总体成本效益来看，现代木结构建筑优于传统建筑。
然而，由于木质材料的特殊结构和物理特性，木质建筑的设计略显困难。包括木质材料对湿度的敏感性、各向异性和低刚度等特性，都是需要面临的重大挑战。
而且木结构建筑的建筑表现形式在一定程度上受到某些限制。建筑设计的复杂性体现在选择合适的建筑设计理念、合适的结构系统和节能理念上，而这些都在很大程度上取决于建筑所在地的具体特点，尤其是气候条件、风位向和地震危害情况。
为了对木结构建筑做出正确的设计决策，必须对现有的所有木结构系统和木质复合材料构件进行全面了解，并掌握它们的性能和特点。
当代现有的木结构系统
本研究的目的是对科学文献进行系统分析，重点关注当代现有的木结构系统，特别是其具体特点和在建筑中的应用。
在进行文献综述时所采用的方法是根据系统综述及Meta分析的首选项目报告（PRISMA）指南设计的，同时还查阅和使用了与研究主题相关的专家文献。
注：为协助系统综述透明完整报告的完成，研究者制定了系统综述及Meta分析的首选项目报告（PRISMA）对系统综述最新进展中的方法和术语做解释。
为了集中研究以木材为基础的结构系统方面的文献，所选关键词集包括以下内容：
第 1 组：木结构系统；
第 2 组：混合木结构系统；
第 3 组：木材-混凝土复合材料/构件；
第 4 组：木材-钢材复合材料/构件；
第 5 组：多层木材/木质建筑。
进一步分析以木材为基础的结构系统及相关复合材料/构件
就以木材为基础的混合结构系统而言，除了完全属于某一特定结构系统或仅由一种结构材料组成的结构构件外，由特定系统构件或不同结构材料组成的结构构件也可应用于现代建筑中。
如果主要用于木结构建筑，这些构件通常被称为复合木结构构件。
由于预制木楼板系统的弱点是弯曲刚度低、对行人震动敏感度高，而且水平刚度相对较低，无法确保其结构体系中的水平结构面能够将水平荷载的影响传递给抗荷载墙体构件，因此用其他材料加固木楼板构件的解决方案通常至关重要。
鉴于这种情况，为了同时满足各种标准，即结构标准和建筑物理标准，木材-混凝土混合复合材料（TCC）结构系统得到了更广泛的应用，其中有一种结构木材系统被应用于楼板构件。
TCC 楼板构件的首次应用与现有旧木楼板的翻新过程有关。
与加固预制混凝土构件的交叉层积材（CLT）解决方案相比，与木托梁的组合在许多方面都更胜一筹，但需要特别考虑连接件。
从这个意义上来看，对于承受弯曲的木材-混凝土复合材料构件来说，刚性木材-混凝土连接是最有效的解决方案，它能够让材料的复合发挥出更好的作用和结构性能。
另一方面，与CLT厚板相比，TCC方法的优势在于其拥有更好的隔音性能和更好的振动性能。
此外，轻质木楼板的TCC和CLT加固方法希望尽量降低高度，以尽可能减少对现有楼层的改变，并确保房间的功能性。
通过在CLT面板和木托梁之间放置木块来增加缝隙，可以看出这些缝隙增加了复合截面，从而提高了楼板的刚度和强度。
目前对TCC楼板构件的研究大多集中在简单支撑的厚板上，因为这是木结构建筑的典型构造。
然而，在其他结构应用和钢筋混凝土建筑中，TCC厚板的边界条件不可能是简单支撑。因此，需要一种分析程序来设计受各种边界条件影响的木材-混凝土复合材料（TCC）。
如果将混合楼板构件解决方案中的备选CLT或木材-混凝土复合材料（TCC）解决方案进行比较，则会涉及到建筑材料的环境因素。
为了对CLT和TCC进行客观比较，必须将等效结构性能（抗弯强度）设定为主要的固定边界条件。
采用韩国建筑规范和标准进行的生命周期评估（LCA）研究表明，与TCC 解决方案相比，CLT厚板的解决方案显示其二氧化碳排放量减少了75%。
在关注多层木结构建筑对环境影响的研究后，同时还进一步特别关注钢连接件对生命周期评估结果的影响。
注：钢连接件是用于钢构件、木构件以及钢、木两种构件之间连接的金属件。
不同建筑构件的相对和绝对贡献结果表明，随着建筑高度的增加，每层楼板的具体影响在减少。
木质楼板构件的跨度较大，有时需要使用木质复合楼板构件，在底部使用 CLT 板代替轻质木托梁，在顶部使用钢筋混凝土（RC）厚板。
重型木结构板-混凝土复合楼板（MTPCC）将顶部的混凝土层与底部的重型木结构板（如交叉层积材CLT）结合在一起。研究发现，通过优化槽口的数量、大小和位置，可将重型木结构板与混凝土复合楼板（MTPCC）的复合效率最大化，并在不增加楼板系统成本或自重的情况下，实现楼板的最大弯曲刚度。
必须指出的是，木质结构与混凝土墙体构件的混合组合也能提高建筑物的热容量和隔音性能。
开发的复合墙体构件可用作预制高层木结构建筑的加固支撑构件，尤其是在承受大风或地震荷载时。
在开发的木材-混凝土复合墙体系统中，传统和常用的覆面板（包括定向结构刨花板OSB 或纤维石膏板）被轻薄的混凝土板所取代。
通过实验确定了木框架与连接到木框架面板上的钢筋混凝土薄板之间的相互作用，以便更新有限的构件模型，同时模拟出这种复合墙体构件的结构性能。
木框架结构将垂直荷载转移到地基上，而支撑系统则由OSB板和三块与木框架相连的方形钢筋混凝土板组成，以应对水平荷载。
为了提高延展性，进而提升木结构的整体抗震性，最近几年的研究重点放在了开发木材-钢材混合结构上，而不是仅关注于全木材结构。
如果在设计这种混合结构时还充分考虑到强度、刚度和延展性，那么它的耗散强度也会有所提升。
与已提出的木材-混凝土混合结构复合方案相比，木材-钢材混合结构方案的整体结构质量明显更小，延展性更好，这对于显著提高木结构多层建筑的抗震性至关重要。
与一维（1D）线性承重构件（柱和梁）一样，钢构件通常是被插入木材构件中的，以保护钢构件免受腐蚀和火灾的影响。
注：关于建筑结构的“一维”、“二维”、“三维”是指：（1）线性结构（一维），结构构件简化成线性，进行计算设计。例如桁架、框架的梁、柱等。（2）面域结构（二维），结构构件简化成平面进行计算设计。例如板、网架结构等。（3）空间结构（三维），结构构件简化为空间结构进行计算设计。例如壳体结构等。
在这种复合承重结构系统中，钢构件通常主要负责提高结构组件的结构阻力、刚度，尤其是延展性。
不过，木材构件通常可以保护钢材免受气候影响，避免其暴露在火灾中。
在某些情况下，特别是当这种一维或二维复合楼板构件（如复合楼板解决方案）仅用于气候完全干燥的室内环境时，钢构件也可以放置在木材构件之外，而不需要木材在气候影响或防火方面的保护。
不过，在这种情况下，必须对钢制部件进行防火涂层处理才能使其拥有防火性能。
对钢木复合楼板（STC）的振动特性进行了实验和数值研究。结果表明，与上述木材-混凝土复合材料（TCC）楼板构件相比，STC的一维梁也能满足欧洲规范5关于木结构设计标准对楼板振动的所有要求。
因此，根据对TCC楼板组件的情况分析，可以发现STC是一种合适的备选解决方案。
新的建筑系统是经过测试系统演变而成的。新的建筑系统增加了延展性，在OSB支撑板中加入钢柱后，平台框架系统的强度和刚度都得到了提高，这样能够使得在地震区建造中低层建筑变得大有可为。
研究小结
根据对相关文献和实验的研究发现，由于轻型木框架结构（LTF）墙体构件的侧向抗力和侧向刚度相对较低，采用LTF墙体系统建造的木结构建筑（最多四层）在高度和层数上仍会面临一些限制，尤其是对于在多风或地震活跃地区建造的建筑而言。
因此，对于四层以上的木结构建筑，需要采用实木交叉层积材（CLT）墙体承重系统或框架（框剪）体系，而不是LTF结构系统。
为了评估LTF和CLT预制墙体构件的侧向抗力，我们进行了数值分析，对两种类型的预制墙体构件进行了分析和比较。
得出的结论是，在墙体尺寸相同的情况下，CLT墙体构件的侧向抗力明显高于LTF 墙体构件。因此，在实践中，大多数中层（三层以上）木结构建筑都采用CLT墙体承重构件，而不是LTF构件，以满足适用性等极限状态的相关规定。
采用CLT结构墙系统的预制建筑的最高高度为十层（例如位于墨尔本的全木质 Forte大楼）。
对于较高的建筑，通常需要采用胶合线性承重框架构件的框架或框剪体系（skeletal frame systems），以减轻重量，从而减少地震对整个建筑的影响。
在实践过程中，利用这种单一的木结构抗荷载支撑系统，已经建造了高达14 层的建筑（例如位于挪威卑尔根的Treet大楼，2015年大楼竣工时，曾是世界上最高的木结构建筑）。
然而，由于风力或地震影响较大，14 层以上的建筑需要使用混合全木结构支撑系统，而不是单一的抗荷载木结构系统。
在这种情况下，通常采用CLT核心筒与框架围护结构系统的混合组合。在这里，是假设CLT核心筒可承受作用在建筑物上的大部分侧向力的。
由于风力或地震影响较大，超高层木结构建筑（超过18层）需要将木材侧向承重系统与另一种结构承重材料相结合。
其主要是钢筋混凝土 (RC)，这也有利于提高整个建筑的热容量和建筑能效。
然而，在这种情况下，与采用全木材承重结构的备选方案相比，建筑物的碳封存效果会大大降低。混凝土结构作为一种加固建筑材料，主要用作钢筋混凝土（RC）核心筒，最佳位置在建筑物的中心，以承受结构上大部分较大的水平荷载作用，并减少整个建筑物的平面不规则性。
在全球范围内，木结构建筑的应用趋势越来越明显，而且越来越多地扩展到中层（四到十层）和高层（十层以上）的多层木结构建筑上。
选择何种结构系统才是最合适的主要取决于建筑物的高度及其承受的风荷载或地震荷载。然而，由于弹性模量很低，热容量也相对较小，木结构建筑，尤其是高层木结构建筑，存在着许多局限性。
注：从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度。
本文的主要目的是对现有的当代木结构建筑系统及其主要特点进行系统性概述，因为暂时缺乏能够全面概述该领域的科学文献。
撰写本文的另一个目的是为木结构建筑审查知识体系增加部分备选新内容。它还可以为设计师提供现有木结构系统及其特殊性的概览，以便设计师正确选择适当的解决方案，并为设计过程提供支持。
根据本文中进行的研究结果表明，在实践过程中，迄今为止完全采用一种承重系统（重型木结构板）建造的最高木结构建筑是一座10层楼高的建筑，而采用两种木结构系统相结合的混合木结构建造的最高建筑是一座18层楼高的建筑。
对于更高的木结构建筑（超过18层），最佳解决方案通常是选择混合建筑系统，即主要承重木结构与其他材料制成的承重构件相结合。
这些附加材料的作用是作为结构加固构件，提高建筑物的主要水平承重能力，从而使建筑物能够达到更高的高度。
在这种情况下，木结构通常与钢筋混凝土相结合，这能够大幅度提高建筑物的蓄热能力，不过与此同时也大大增加了建筑物的整体质量。
不过，如果要减少增加的质量，特别是还要确保结构延展性的提升，最合适的解决方案还是增加钢制上部结构。
尽管如此，木材仍是承重结构的主要材料，并有助于实现最佳环保性能。这种建筑被称为混合木结构建筑。
