現代木結構發展與我國傳統建筑傳承契合研究

李輝政，劉璐，蔣聘煌

（永州職業技術學院，湖南永州425000）

城市與建筑

現代木結構發展與我國傳統建筑傳承契合研究

李輝政，劉璐，蔣聘煌

（永州職業技術學院，湖南永州425000）

木結構在我國已有很長的歷史，中國傳統建筑主要是采用磚木材料及木構架承重體系。現代木結構在我國是一種新型的結構體系，處于市場培育階段，但在歐美發達國家卻方興未艾。該文對現代木結構發展與我國傳統建筑傳承進行協同分析，闡述了可持續的木材原料是木作市場健康發展的保障，傳統建筑與現代木結構技術融合是我國木結構建筑發展的方向，現代木結構與傳統建筑協同發展是木作工匠技術傳承的保障，并就我國木結構建筑市場持續健康發展所需要解決的問題進行了論述。

現代木結構；傳統建筑；榫卯連接；柔性節點；超靜定系統

中華民族綿延幾千年創造了無數建筑奇跡，積淀了厚重的營造文化。中國古代工匠創造的斗拱和飛檐其造型優美、構思巧妙、結構嚴謹在世界建筑史上獨樹一幟，成為木結構的王者；可是隨著清朝政府的腐朽沒落，許多古建筑遭遇損毀，加上建國初期，大肆砍伐致使森林資源匱乏，木結構的發展停滯不前，許多傳統木作技藝瀕臨失傳。而國外，特別是歐美發達國家則經歷了木結構的快速發展歷程，在技術和管理水平方面突飛猛進，如今在現代木結構方面起到了引領和示范作用。基于當前形勢，如何把握現代木結構的發展機遇，促進我國傳統建筑與現代木結構協同發展值得認真研究。

1 國內外現代木結構發展狀況

現代木結構建筑具有低碳、環保、預制化程度高、抗震性能卓越以及建筑設計美觀、自然等優點成為國外普遍采用的一種建筑形式。尤其層板膠合木（Glulam）、正交膠合木（CLT）等復合、再生木材在現代木結構中的運用，改善了傳統天然木材的材料特性：如天然木材受力特征上的各向異性、順紋剪切性差和縱向抗扭差、木節與紋理對加工性和應力均勻性的影響、耐候性和耐火性差等，由于現代木結構材料品質的提高，使現代木結構的設計擺脫了傳統木結構的局限，既能設計成傳統木結構中柔性節點和超靜定系統，還能解決傳統榫卯連接中整體剛度不足、變形不易控制等缺陷，可以設計大跨度、長懸臂、多高層結構模型，大大拓寬了木結構的運用渠道。如今在歐美國家的住宅、大型公共建筑，甚至是橋梁、高層建筑上也得到運用和推廣。在挪威西南部的卑爾根市，建成了一幢14層高的木結構建筑公寓樓；Shop建筑事務所在紐約曼哈頓建造了10層高的住宅樓，成為紐約最高木結構建筑；倫敦東部的Stadthaus酒店耗時27天完成了一幢30m高的九層木質建筑；由Acton Ostry Architects設計的加拿大不列顛哥倫比亞大學學生公寓成為當前世界上最高的木結構大樓（總高度53m，18層），使用壽命為60到100年，抗震性能可與鋼筋混凝土結構相媲美。阿姆斯特丹市政府決定由Team V Architecture建筑事務所與Lingotto，Nicole Maarsen和ARUP合作設計，在Amstel河沿岸建一座高度為73m的住宅樓，其將刷新木結構高度的新記錄。這些融合了木材宜居性的創新設計將是全球范圍內設計的新標桿。中國數千年以來一直保留著運用木材建造房屋的傳統，但是現代木結構在中國還是一種新型的結構體系，還處于市場培育階段，未得到大面積的應用和推廣。近年來，由于中國林業科技的發展和從國外進口木材的增多，現代木結構設計規范、木結構試驗方法標準、木結構工程施工質量驗收規范等國家標準的進一步發展和完善，現代木結構已受到建筑設計單位、施工單位的關注。如何在現代鋼筋混凝土城市中，讓木結構建筑在中國“梅開二度”，現代木結構的出現為中國建筑業未來的發展提供了新思路。

2 我國傳統建筑木作技藝傳承狀況

過去，我國許多工藝都是親內傳承，這種傳承方式非常容易導致工藝失傳，傳統建筑木作工藝尤為突出，這種工藝失傳首先發生在皇室建筑，其中最具有代表性的就是“樣式雷”。自從清朝政府土崩瓦解之后，“樣式雷”家族迅速沒落，至解放前甚至淪落到街頭行乞的地步。一個多世紀過去了，如今不要說能設計皇室建筑的工匠無處尋覓，就是能夠修繕此類建筑的工匠也是屈指可數。2003年，我國故宮大修時呈現出的狀況是：“原材料難覓、工藝規范流失、工匠斷層”[1]。修復方最后根據清內務府的活記檔和有關文物部門提供的歷史文獻，先后派出了多個調查組，到江浙、湘、贛、川等地的民間尋訪修繕故宮的工匠，但已經無法找到真正的傳統技藝了。近百年來，傳統建筑工藝的失傳絕不僅僅反映在修建皇室建筑傳統工匠的稀缺上，更體現在建造傳統世俗建筑工匠的匱乏與技藝退化上。如今，許多中西部城市傳統建筑的改造和歷史建筑的修繕都需要從江浙一帶引進工匠，其原因是當地已經無合適的工匠可用。我國傳統建筑工匠的缺失已是不爭的事實，傳統建筑的保護刻不容緩，如果我們現在還不能提出一套行之有效的方法來保護僅有的傳統建筑工匠，那么再過不了多久，我們國家數千年延續下來的傳統建筑工藝真的要失傳了。如果沒有了傳統工藝，所有歷史文物建筑的修復將無法完成，那么我國傳統營造文化將無法傳承，更不要說發揚光大了。

3 現代木結構發展與我國傳統建筑傳承協同分析

北美、北歐等發達國家有著豐富的森林資源，而且人口較少，發展木結構具有得天獨厚的優勢，其中美國、加拿大等國擁有木結構建筑設計、制作、檢驗、施工一整套完善的運行體系。亞洲國家中，日本的森林覆蓋率達67%，在現代木結構方面也取得了舉世矚目的成就。我國目前的森林資源嚴重不足，森林覆蓋率僅為20.36%，只有全球平均水平的2/3，排在世界第139位，人均森林面積0.145ha，不足世界人均占有量的1/4。現代木結構的發展，特別是膠合木的發明解決了我國木材資源短缺的問題。

3.1 可持續的木材原料是木作市場健康發展的保障

隨著人們生活水平的提高和環保意識的增強，全球越來越多的消費者選擇購買獲得認證的木材建造房屋，FSC（森林管理委員會）認證是目前國際上得到認可的森林體系認證。世界上目前只有10%的森林經過認證，其中有42%是在加拿大。加拿大擁有全世界近一半的PEFC認證森林，幾乎1/3的森林經認證達到FSC核準的標準，加拿大認證森林還在快速增長。加拿大幾乎沒有非法采伐的情況，并極力反對世界其他國家的非法采伐行為，每年被采伐的林地不到全部林地的千分之一，而且按照法律，被采伐的林地必須用同樣的樹種按天然林的方式進行更新，不可轉變為種植園。加拿大可持續森林管理認證影響到世界許多國家。美國接著頒布了《雷斯法案》，歐盟也相繼出臺了《原產國標簽法》，要求出口到歐盟市場的木制品所使用的木材必須獲得FSC認證，即證明生產企業采購的木材產自合法開發的森林，要求企業追蹤其木材的采伐源頭，并對原材料的環保性能作了嚴格要求[2]。前不久馬來西亞木材認證體系（MTCS）因達不到可接受的世界標準，荷蘭拒絕從馬來西亞進口木材。有了國際認可的森林認證體系，杜絕了對林木的濫砍濫筏，這為木結構市場的健康發展提供了可持續的原料，也為木結構在我國再度繁榮奠定了基礎。

3.2 傳統建筑與現代木結構技術融合是我國木結構建筑發展的方向

中華民族選擇磚木材料和木構架承重形式建造房屋，是因為木材具有質輕、隔熱、保溫、強度高、容易加工等特性，是可再生和再循環利用的優質建筑材料。山西五臺山遺存的南禪寺大殿，于唐建中三年(公元782年)建成，是我國現存最早的木結構建筑，雖然屢經地震的考驗和歲月的洗禮，卻能完好保存至今。其中重要的原因之一是木構架采用了斗拱和榫卯連接技術，這種構造有若干伸縮余地，可稱作“柔性結構”，其與鋼筋混凝土整體澆筑的“剛性結構”不同，發生地震時，各層的交錯振動能減輕整體搖晃的程度，在一定限度內可減少由地震對構架所造成的危害，而且在許多木構建筑內部設有減震構件，真正做到了“墻倒屋不塌”，這對現代建筑結構的發展起到了一定啟示作用。但是近一個多世紀來，中國木結構營造技術滯后了，在木料來源、木構件加工、木結構設計及工程應用等方面均落后于歐美發達國家。歐美現代木結構技術在許多方面進行了改進：木結構構件之間采用了優質高強的鋼質金屬件進行連接，部分節點還進行了抗震設計；木結構構件采用現代集成材，經過了專業化加工處理，具有干燥、防潮、防腐、防蟻、防火的性能；木構建筑下部一定高度采用現澆鋼筋混凝土結構形式；屋頂采用耐老化、具有較高科技含量的屋面材料；墻壁采用防潮透氣的“呼吸紙”材料。所有這些措施大大提高了木構建筑的舒適性、可靠性和耐久性，特別是新型膠合木和鋼制連接件取代傳統原木與卯榫連接形式，各種商場、體育館、橋梁、游泳館、車站等大跨度公共建筑和高層住宅建筑越來越多使用木結構。如今，大跨度木構傳統建筑的修繕與改造既不用擔心大型木質梁柱的來源，也不用擔心節點的可靠傳力，這為木構建筑市場拓寬了發展空間。因此，我國亟待加強現代木結構基礎性研究，在新型及大跨木結構體系、抗震和防火性能、耐久性（防腐、阻燃、防潮、防霉變）、增強技術、連接技術、加工制造工藝等方面進一步深化研究；同時學習利用歐美發達國家的木結構生產及加工的先進技術成果，為發展具有中國風的木結構建筑奠定基礎，促進我國傳統建筑傳承與現代木結構發展的完美契合。

3.3 現代木結構與傳統建筑協同發展是木作工匠技術傳承的保障

目前在我國上海、成都、蘇州等許多城市，現代膠合木結構建筑相繼建起，木結構在我國的發展進入復蘇期，潛力巨大。例如蘇州胥江河上將建單跨達80m的國內第一大跨木結構仿古橋梁；上海歡樂谷過山車項目以美國南方松木為主材沿湖堤搭建,以承載因巨大落差產生的沖擊和振動；在成都以混凝土和木結構混合形式重建了華嚴小學項目[3]。現代木結構技術在國外已經很成熟了，隨著我國木作企業的發展壯大和木結構項目的增多，木作工匠的需求量也大幅增加，改變了過去傳統木作工匠因找不到活計而面臨失業的窘迫局面。現在傳統木作工匠不僅僅局限于歷史建筑的修繕，還可進行大量仿古建筑的建造與裝飾以及現代風格木結構房屋的建造。

4 我國木結構健康發展需解決的問題

我國傳統建筑是歷代工匠辛勤勞動和聰明才智的結晶，應當加以傳承與弘揚；國外現代木結構發展的新材料、新工藝和新技術應當加以吸收和利用，那么為了促進我國傳統建筑傳承與現代木結構健康發展需要解決那些問題？

4.1 參與國際技術交流，深入木結構領域研究

現代木結構產業的中心在歐美發達國家，其中加拿大具有最豐富的木業資源，建立起了較大規模的木材加工和木結構推廣產業。加拿大不列顛哥倫比亞大學（UBC)擁有北美最大的林業學院，木結構專業享譽世界，在現代木結構研究和設計方面處于領先地位。當前我國正處在木結構的復蘇發展時期，只有廣泛參與國際高層次木結構技術交流才能更高效地引進、吸收、消化歐美發達國家木結構產業的先進技術和經驗，同時在國內多開展一些木結構設計以及傳統木作技藝方面的競賽，從而加快我國木結構產業的快速發展。

2016年11月，由全國高等學校土木工程學科專業指導委員會木結構教學研究會主辦、同濟大學土木工程學院承辦、加拿大木業協會協辦的“全國第一屆高校木結構設計邀請賽”在滬落幕，經過多輪專家評審，歷時7個月，最終同濟大學OTTOCafé—“永續”咖啡館項目在八個入圍項目中榮膺桂冠。通過組織這樣的高校木結構設計大賽，加強各高校學生之間的交流與合作，培養大學生的分析和動手能力，為在我國開展木結構建筑研究與設計營造良好的氛圍。

4.2 制定木結構相關規范、標準和圖集，落實木材質量體系認證

在歐美發達國家已經有一整套關于木結構設計制作、生產加工和質量檢驗的標準、規范，建立起了相關保證體系。在我國，現有木結構的相關規范標準遠遠不夠，還必須進一步細化，盡快制定出符合國際慣例又適合中國國情的相關規范，特別是在木構件原料、加工設備、膠黏劑及木結構施工和檢驗等方面制定相應規范和標準化圖集，并加快國產木結構設計軟件的研制。

加強國外木結構生產管理經驗的學習，對國內原木來源、木材加工等級、特別是膠合集成木材生產加工進行質量體系認證，確定相應的管理和處罰機制。日本在這方面有嚴格的規定，未經合格評定而擅自粘貼JAS（日本的農業標準化管理制度）標志或濫用JAS標志的農林商品的銷售者將判處一年及以下有期徒刑或一百萬及以下日元的罰金。

4.3 加強國內木結構技術人才的培養

我國木結構建筑行業正處在復蘇發展時期，促進高校相關專業開展木結構設計課程，對于填補當下設計人才空缺，培養新一代木結構建筑師和結構師至關重要。目前我國高校開設建筑工程專業的很多，但開設與木結構緊密聯系的古建筑專業的不多，主要有清華大學、同濟大學、天津大學及部分以林業為支撐的高校，這些高校的畢業生主要從事科研和設計，而木結構施工只是一門職業拓展課程，學時不多，涉及不深；也有一些職業院校開設了木結構相關課程，但主要培養木結構施工管理人員，如上海城市職業學院、北京京北職業學院、黑龍江職業技術學院等，這些高校對我國傳統建筑涉及得更多一些[4]。現代木結構在中國還是一種新型的結構體系，還未得到大面積推廣和應用，處于市場培育階段。許多學生對現代木結構認識還不深入，認為木結構是一門古老、落后的學科，對木結構的理解往往停留在壇宇寺廟等古建筑上。現代木結構在我國的應用才剛剛起步，但其前景是廣闊的，就業市場將不斷擴大，對人才的需求也會隨之增加。

4.4 培育和促進國內木材加工與構件生產企業的發展

受國際現代木結構發展的影響，國內木結構生產企業越來越多，僅北京及周邊地區的木構加工及生產銷售公司就有數十家。國內這些企業在材料生產和加工技術方面需要不斷創新，樹立自主品牌，特別在現代膠合木構件和膠合板材料方面進行深入研究，探索高校與企業合作開發，生產出高強、環保、耐久且適應不同環境的木結構集成材，打破國外壟斷技術的局面，為我國傳統建筑的修繕與改造、現代仿古建筑的建設以及現代木結構的發展提供優質可靠的木材來源，同時也給在校學生提供木結構實踐案例，給畢業生提供實習實訓以及就業機會。

5 結語

傳統建筑是我國傳統文化的重要組成部分，需要傳承與發揚。傳統木作技藝是中國傳統建筑的核心技術，可是掌握這門技術的工匠因缺乏足夠的活計而改行另謀生路，這項技術將面臨失傳；現代木結構在國外方興未艾，材料來源充足、質量可靠、技術成熟，而國內處于復蘇發展時期，促進現代木結構與我國傳統建筑傳承的完美契合是我國木結構持續健康發展的可靠途徑。

[1]李鴻昌.傳統建筑工藝遺產保護中的勵匠機制探討[D].上海：同濟大學，2008.

[2]張晉，馮健.聯合加拿大不列顛哥倫比亞大學的木結構教學[J].高等建筑教育，2014，23（4）：63-65.

[3]陳國，李海濤.現代木結構教學思考與探討[J].教育教學論壇，2012，38（14）：12-15.

[4]匡星.木結構施工課程教學方法探討[J].中國現代教育裝備，2014，（11）：34-36.

責任編輯:孫蘇,李紅

Research on Conformity of Modern Wood Structure and Traditional Chinese Architecture

Wood structure has a long history in China.Traditionally,Chinese architecture is mainly built with wood materials and the wood frame bearing system.Modern wood structure is a new type of structural system in our country,which is still in the stage of market cultivation,but it flourishes in the developed countries like Europe and America.This paper makes a collaborative analysis on the development of modern wood structure and traditional Chinese architectural heritage and elaborates that the sustainable wood raw material is a guarantee of the healthy development of the market,that the technological integration of traditional architecture and modern wood structure is what the wood-structured architecture in China goes for,and that the collaborative development of modern wood structure and traditional architecture is how the woodcraft technique should be inherited.What's more,it discusses the noteworthy issues in the sustainable and healthy development of the wood-structured architecture market in China.

modern wood structure;traditional architecture;mortise-tenon connection;flexible joint;statically indeterminate system

TU531

A

1671-9107（2017）09-0005-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.005

2017-04-19

李輝政（1973-），男，湖南永州人，本科，一級注冊結構師，注冊監理工程師，研究方向為建筑與文化。