從典型案例探析木結構建筑的發展

王天成

（武漢理工大學 土木工程與建筑學院，湖北 武漢430070）

1 引言

木結構建筑在世界各地被廣泛使用，在北美，約有85%的多層住宅、95%的低層住宅和50%的低層商業建筑及公共建筑采用輕型木結構體系；在歐洲，木結構的應用也十分廣泛，80%的瑞典人、48%的蘇格蘭人的房屋為木結構房屋；在日本，有幾乎一半以上的建筑是以木材作為建筑材料。木結構建筑一直也是中國的傳統建筑，未來其也將成為國家發展環保節能型建筑的一種重要的建筑形式。

2 典型案例

2.1 應縣木塔

應縣木塔位于山西省朔州市應縣縣城內西北角的佛宮寺院內。建于遼清寧二年（公元1056年），金明昌六年（公元1195年）增修完畢，塔高67.31m。據考證，在近千年的歲月中，應縣木塔除經受日夜和四季變化、風霜雨雪侵蝕外，還遭受了多次強地震襲擊，僅烈度在五度以上的地震就有十幾次。它是我國現存最古老最高大的純木結構樓閣式建筑，是我國古建筑中的瑰寶、世界木結構建筑的典范。

2.2 武當山紫霄殿

武當山紫霄殿是武當山紫霄宮內主體建筑，是武當山最有代表性的木構建筑。始建于北宋宣和年間（公元1119～1125年），明永樂十一年（公元1413年）重建，明嘉靖三十一年（公元1552年）擴建，清嘉慶八年至二十五年（公元1803～1820年）大修。大殿為重檐歇山頂式大木結構，由三層崇臺襯托，比例適度，外觀協調；共有檐柱、金柱36根，排列有序。梁架結構用九檀，高寬比為5∶2.5，保持宋遼以來的用材比例。上下檐保持明初以前的風格，柱頭和斗栱顯示明代斗杠的特征。其建筑時間跨度長，是不同時代建筑風格之集大成。

2.3 鄂西土家族吊腳樓

鄂西土家族吊腳樓在住宅兩端立4根木柱，沿著山坡的走向搭成木架，以榫穿卯，連上橫木，鋪上木板，底層不住人，只用來飼養家禽、放置農具和重物，第二層用于飲食起居，供于日常生活，第三層透風干燥，多用于儲糧和存物，這種建筑俗稱“吊腳樓”。吊腳樓通風防潮，陽光充足，冬暖夏涼，高懸地面，既防毒蛇野獸還可以放雜物。鄂西土家吊腳樓具有鮮明的民族特色，是建筑技術美與藝術美結合的古樸典范。

3 木結構建筑的特點

3.1 環保性

資料顯示，每生產1t材料：木材釋放氧氣1070kg，固化二氧化碳1470kg；鋼鐵釋放二氧化碳5000kg；水泥釋放二氧化碳2500kg。加工一個單位材料能耗，木材與水泥、鋼鐵、鋁的比值為1∶5∶191∶791。與鋼筋混凝土結構比較，木結構所用木材原料不僅在生長過程中能改善自然環境，而且加工過程能耗低，廢棄后可自然降解，堪稱綠色結構。

在同樣厚度的條件下，由于木材為絕熱體，其隔熱值比標準的混凝土高16倍，比鋼材高400倍，比鋁材高1600倍。即使采取通常的隔熱方法，木結構房屋的隔熱效果也比空心磚墻房高3倍。木結構在使用過程中更節能保溫。

3.2 可再生性

木材的天然可再生性是生產混凝土、鋼材、磚頭的原材料無法比擬的。只要有土地、有陽光、有水分的地方木材就可以生長。同時，森林也是有生命的，若不能適時砍伐也會因天然災害如火災、蟲害、腐朽而死亡。據統計我國每年（2004～2008年）林木蓄積凈生長量5.72億m3，年采伐量3.79m3，而且胡錦濤主席代表中國政府在聯合國氣候變化峰會上向國際社會做出了到2020年森林面積比2005年增加4000萬hm2，森林蓄積量比2005年增加13億m3的“雙增目標”承諾，這些都對木結構建筑的發展提供了巨大的空間。

3.3 親和性

木材作為一種材料，它的視覺特性、觸角特性、聽覺特性、嗅覺特性、調節特性（包括對于溫度和濕度的調節），與人們的自身幸福、健康、舒適感、快慰感有很大的關系。日本的學者研究了木質空間對人的生理、心理健康的影響，發現它對人的生理和心理健康都有正面的、積極的作用。木結構的住宅，其居住者的壽命平均比鋼筋混凝土住宅居住者的壽命要長9～11歲。森林孕育了人類，人類和森林、和木質之間有一種天然的親和力。

3.4 耐久性

木結構建筑由于自身重量輕，地震使其吸收的地震力也相對較少；由于木質構件之間的穩固性和可逆性能相互作用，以至于它們在地震時大多紋絲不動，或整體稍有變形卻不會散架，具有較強的抵抗重力、風和地震能力。在1995年日本神戶大地震中，木結構房屋基本毫發未損。在美國，已有百年歷史的木屋隨處可見，年代最久遠的木結構房屋的歷史可以追溯到18世紀。如果使用得當，木材本身就是一種非常穩定、壽命長、耐久性強的天然建筑材料。

3.5 施工簡易性

木結構房屋除土地配套設施外，施工現場沒有成堆的磚頭、鋼筋、水泥和塵土，木結構房屋所用的結構構件和連接件都是在工廠按標準加工生產，再運到工地，稍加拼裝即可建成一座漂亮的木房子，而且木結構房屋施工安裝速度遠遠快于混凝土和磚石結構建筑，大大縮短了工期，節省了人工成本，施工質量能夠得以保證。另外，木結構房屋也易于改造和維修，易于滿足一些個性化需求。

4 發展木建筑結構的建議

4.1 加強木結構建筑的防火、防潮、防腐、防蟲能力的研究

政府采取積極的政策鼓勵企業作為主體運用現代科技，對木質材料進行技術處理和技術改良的科技研發，以提高其“四防”能力。同時鼓勵、總結、推廣民間在木結構形式上的成功創新，如針對南方地區溫暖、潮濕、白蟻較多，設計底層為混凝土結構上層為木結構的混合結構形式。

4.2 加快制定木結構建筑的行業標準

國家建設部已于2002年7月1日正式頒布《木結構工程施工質量驗收規范》，《木結構設計規范》也于2004年1月正式生效。但是要形成高效的產業分工和完整的產業鏈條，要降低維護保養成本和發展專業的服務公司，還需要以行業協會的名義制定《木結構構件標準化》等規范性文件，促進木結構建筑的市場接受和健康發展。

4.3 加速林木資源的培養

木結構建筑的發展受制于木材的數量和質量，因此，要加大政府投入，堅持政府主導和社會參與，堅持生態保護和產業發展相結合，確定優勢樹種實施工程造林，開展森林撫育提高林分質量，為木結構建筑的發展提供基礎性支撐。

［1］ 劉一星.木質環境學［M］.北京：科學出版社，2007.

［2］ 費本華，劉 雁.木結構建筑學［M］.北京：中國林業出版社，2011.

［3］ 郭 偉，費本華，陳恩靈，等.我國木結構建筑行業發展現狀分析［J］.木材工業，2009（2）：19～22.