從典型案例探析木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

王天成

（武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢430070）

1 引言

木結(jié)構(gòu)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(yè)建筑及公共建筑采用輕型木結(jié)構(gòu)體系；在歐洲，木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也十分廣泛，80%的瑞典人、48%的蘇格蘭人的房屋為木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑一直也是中國(guó)的傳統(tǒng)建筑，未來其也將成為國(guó)家發(fā)展環(huán)保節(jié)能型建筑的一種重要的建筑形式。

2 典型案例

2.1 應(yīng)縣木塔

應(yīng)縣木塔位于山西省朔州市應(yīng)縣縣城內(nèi)西北角的佛宮寺院內(nèi)。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(jù)考證，在近千年的歲月中，應(yīng)縣木塔除經(jīng)受日夜和四季變化、風(fēng)霜雨雪侵蝕外，還遭受了多次強(qiáng)地震襲擊，僅烈度在五度以上的地震就有十幾次。它是我國(guó)現(xiàn)存最古老最高大的純木結(jié)構(gòu)樓閣式建筑，是我國(guó)古建筑中的瑰寶、世界木結(jié)構(gòu)建筑的典范。

2.2 武當(dāng)山紫霄殿

武當(dāng)山紫霄殿是武當(dāng)山紫霄宮內(nèi)主體建筑，是武當(dāng)山最有代表性的木構(gòu)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(kuò)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(jié)構(gòu)，由三層崇臺(tái)襯托，比例適度，外觀協(xié)調(diào)；共有檐柱、金柱36根，排列有序。梁架結(jié)構(gòu)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(fēng)格，柱頭和斗栱顯示明代斗杠的特征。其建筑時(shí)間跨度長(zhǎng)，是不同時(shí)代建筑風(fēng)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(yǎng)家禽、放置農(nóng)具和重物，第二層用于飲食起居，供于日常生活，第三層透風(fēng)干燥，多用于儲(chǔ)糧和存物，這種建筑俗稱“吊腳樓”。吊腳樓通風(fēng)防潮，陽(yáng)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(shù)美與藝術(shù)美結(jié)合的古樸典范。

3 木結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)

3.1 環(huán)保性

資料顯示，每生產(chǎn)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(gè)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(jié)構(gòu)比較，木結(jié)構(gòu)所用木材原料不僅在生長(zhǎng)過程中能改善自然環(huán)境，而且加工過程能耗低，廢棄后可自然降解，堪稱綠色結(jié)構(gòu)。

在同樣厚度的條件下，由于木材為絕熱體，其隔熱值比標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)房屋的隔熱效果也比空心磚墻房高3倍。木結(jié)構(gòu)在使用過程中更節(jié)能保溫。

3.2 可再生性

木材的天然可再生性是生產(chǎn)混凝土、鋼材、磚頭的原材料無法比擬的。只要有土地、有陽(yáng)光、有水分的地方木材就可以生長(zhǎng)。同時(shí)，森林也是有生命的，若不能適時(shí)砍伐也會(huì)因天然災(zāi)害如火災(zāi)、蟲害、腐朽而死亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年（2004～2008年）林木蓄積凈生長(zhǎng)量5.72億m3，年采伐量3.79m3，而且胡錦濤主席代表中國(guó)政府在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上向國(guó)際社會(huì)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(biāo)”承諾，這些都對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)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(diào)節(jié)特性（包括對(duì)于溫度和濕度的調(diào)節(jié)），與人們的自身幸福、健康、舒適感、快慰感有很大的關(guān)系。日本的學(xué)者研究了木質(zhì)空間對(duì)人的生理、心理健康的影響，發(fā)現(xiàn)它對(duì)人的生理和心理健康都有正面的、積極的作用。木結(jié)構(gòu)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(zhǎng)9～11歲。森林孕育了人類，人類和森林、和木質(zhì)之間有一種天然的親和力。

3.4 耐久性

木結(jié)構(gòu)建筑由于自身重量輕，地震使其吸收的地震力也相對(duì)較少；由于木質(zhì)構(gòu)件之間的穩(wěn)固性和可逆性能相互作用，以至于它們?cè)诘卣饡r(shí)大多紋絲不動(dòng)，或整體稍有變形卻不會(huì)散架，具有較強(qiáng)的抵抗重力、風(fēng)和地震能力。在1995年日本神戶大地震中，木結(jié)構(gòu)房屋基本毫發(fā)未損。在美國(guó)，已有百年歷史的木屋隨處可見，年代最久遠(yuǎn)的木結(jié)構(gòu)房屋的歷史可以追溯到18世紀(jì)。如果使用得當(dāng)，木材本身就是一種非常穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、耐久性強(qiáng)的天然建筑材料。

3.5 施工簡(jiǎn)易性

木結(jié)構(gòu)房屋除土地配套設(shè)施外，施工現(xiàn)場(chǎng)沒有成堆的磚頭、鋼筋、水泥和塵土，木結(jié)構(gòu)房屋所用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接件都是在工廠按標(biāo)準(zhǔn)加工生產(chǎn)，再運(yùn)到工地，稍加拼裝即可建成一座漂亮的木房子，而且木結(jié)構(gòu)房屋施工安裝速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于混凝土和磚石結(jié)構(gòu)建筑，大大縮短了工期，節(jié)省了人工成本，施工質(zhì)量能夠得以保證。另外，木結(jié)構(gòu)房屋也易于改造和維修，易于滿足一些個(gè)性化需求。

4 發(fā)展木建筑結(jié)構(gòu)的建議

4.1 加強(qiáng)木結(jié)構(gòu)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(lì)企業(yè)作為主體運(yùn)用現(xiàn)代科技，對(duì)木質(zhì)材料進(jìn)行技術(shù)處理和技術(shù)改良的科技研發(fā)，以提高其“四防”能力。同時(shí)鼓勵(lì)、總結(jié)、推廣民間在木結(jié)構(gòu)形式上的成功創(chuàng)新，如針對(duì)南方地區(qū)溫暖、潮濕、白蟻較多，設(shè)計(jì)底層為混凝土結(jié)構(gòu)上層為木結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)形式。

4.2 加快制定木結(jié)構(gòu)建筑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家建設(shè)部已于2002年7月1日正式頒布《木結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》也于2004年1月正式生效。但是要形成高效的產(chǎn)業(yè)分工和完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，要降低維護(hù)保養(yǎng)成本和發(fā)展專業(yè)的服務(wù)公司，還需要以行業(yè)協(xié)會(huì)的名義制定《木結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化》等規(guī)范性文件，促進(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑的市場(chǎng)接受和健康發(fā)展。

4.3 加速林木資源的培養(yǎng)

木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展受制于木材的數(shù)量和質(zhì)量，因此，要加大政府投入，堅(jiān)持政府主導(dǎo)和社會(huì)參與，堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合，確定優(yōu)勢(shì)樹種實(shí)施工程造林，開展森林撫育提高林分質(zhì)量，為木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供基礎(chǔ)性支撐。

［1］ 劉一星.木質(zhì)環(huán)境學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2007.

［2］ 費(fèi)本華，劉 雁.木結(jié)構(gòu)建筑學(xué)［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2011.

［3］ 郭 偉，費(fèi)本華，陳恩靈，等.我國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析［J］.木材工業(yè)，2009（2）：19～22.