鋼筋混凝土與輕型木結構混合式結構的優勢★

楊 友 龍

(韓山師范學院，廣東 潮州 521041)

木結構建筑在中國的應用有著悠久的歷史，從遠古的井干式結構，晚至明清時期的各種民居、寺院、道觀及至宮殿，無論規模大小，絕大多數都是采用木結構建筑。傳統古建木結構具有許多優點，包括抗震性強，耐久性好，具有獨特的結構特性和優良的力學性能，一些典型的古建筑物如山西佛光寺大殿和五臺山南禪寺大殿壽命可長達千年[1]。在沒有受到戰火和人為破壞的古村鎮，超過200年的清代甚至明代建筑也比比皆是。木材作為木結構建筑的主要用材還是唯一可再生的綠色環保建筑材料。

自從民國時期以來，主要是由于木材資源在經歷數千年的砍伐利用后，存量越來越少，加之以鋼筋混凝土等新型工業化建材的引入，國內的建筑結構才開始轉向以鋼筋混凝土結構為主。發展至今，無論是城市還是鄉村，無論低層建筑還是高層建筑，絕大多數都采用了鋼筋混凝土結構，其次是少量的純鋼結構。這導致了水泥、鋼材的大量使用，據統計，2019年我國的鋼材產量已經達到12.05億t[2]，水泥產量超過23.3億t[3]。自2018年以來，在國內快速城市化的巨大建設需求拉動下，我國的鋼材和水泥產量均超全世界的一半以上?；炷梁弯摬亩紝儆诓豢稍偕慕ㄖ牧?，在制造和使用中會產生大量的碳排放，在建筑的生命周期結束后，混凝土廢棄物又難以再利用，亦難以降解回歸大自然，只能作為建筑垃圾堆積如山，給社會帶來嚴重的問題。

為了實現可持續發展，推廣綠色建筑、應對氣候變化，國家近年來開始在政策、規范等多個層面推動木結構建筑的應用。2016年，出臺了國家標準《木結構設計規范》[4]，規劃建立木結構建筑示范區，吉林省政府開始著手建立全國木結構建筑產業化發展試點省。學術上，相關學者也在探索木結構建筑的復興道路，一系列重要的會議相繼召開。孫紅芬等提出園林古建元素的產品化，商品化，標準化是實現以現代木結構營造大型公用工程的前提，現代木結構具有廣闊的發展前景[5]。2017年，舉行了裝配式現代木結構建筑產業化發展技術研討會，成立了現代木結構建筑技術研究院[6]。2018年，在北京舉行了現代木結構建筑政策國際研討會[7]。2019年，在北京舉行了中高層木結構建筑在中國應用分析研討會[8]。

盡管國家和相關企業在推廣木結構建筑方面做了很多的工作，但效果并不顯著。遍觀城鄉，不僅城市中的多層和高層建筑很少采用木結構，城郊和鄉鎮的低層建筑也很少采用木結構。本文就木結構建筑在推廣使用中的障礙做出分析，并闡述分析鋼筋混凝土與輕型木結構混合的結構形態在低層建筑應用中的優勢，認為此種混合結構有利于在城郊和鄉鎮大規模推廣木結構建筑的應用。

1 木結構建筑應用的障礙

長期以來，因為傳統木結構建筑結構上和經濟上的一些不利因素，導致多數建筑首選鋼筋混凝土結構和純鋼結構，大量使用鋼材、水泥等現代工業建材。

1.1 結構上的不利因素

在長期的使用過程中，木材作為天然材料，會遇到材料老化、腐朽、蟲蛀、風雨侵蝕等自然力的破壞，此外也會有較大的火災隱患，且不能抵御水浸、潮濕的影響。這給木結構建筑的使用增加了不利影響。特別是在嶺南以及福建等沿海地區，氣候炎熱潮濕，春夏兩季臺風暴雨多發，歷史上，傳統木結構建筑的最大威脅主要是風災和水害。

改革開放以來，我國雖然經歷了快速的城鎮化進程，據統計，2018年年末我國常住人口城鎮化率達到59.58%,比1949年年末提高47.94個百分點[9]，但依然存在著范圍廣泛的城郊和鄉鎮。隨著新型城鎮化和美麗鄉村建設的推進，城郊和鄉鎮存在著巨量的建設需求。這些區域因為單位GDP產出較低，城市基礎排水、防洪防澇設施大多落后于中心城區，尤其是在沿海沿江區域，幾乎每年都有房屋浸水的報道。因此，城郊和鄉鎮的低層建筑大量采用磚石或鋼筋混凝土結構，以降低房屋浸水對建筑的破壞。

1.2 經濟上的不利因素

傳統的木結構建筑大量使用大尺寸的原木構件，在經歷數千年的砍伐開發之后，大陸區域僅在以往人跡罕至的少數邊疆區域尚存有成片的原始森林，經濟上不足以支撐當代的城市建設需求。少量的原木構件主要用于重要的古建筑修復領域或少數重點建筑，價格較高，難以為普通大眾接受。

此外，傳統木結構建筑施工工序復雜，大木作、油漆、瓦作等工種技術人員日趨缺乏，現在也僅在少數從事古建筑修復的建設單位保留有成建制的施工隊伍。不僅如此，施工工序復雜多樣，也導致傳統木結構建筑的建設周期比較長，完成一棟小型建筑需要一兩年的時間。故宮中大型宮殿的整體修復工作，耗時更可長達10年以上。

2 鋼筋混凝土與輕型木結構的混合式結構的優勢

在城郊和鄉鎮的低層建筑中，可以采用鋼筋混凝土和輕型木結構的混合式結構，首層采用鋼筋混凝土結構，第2層及以上(一般不超過3層)采用輕型木結構。這種混合式結構具有以下幾個方面的優勢。

2.1 結構上的優勢

混合式結構在首層采用鋼筋混凝土結構，結構上與地基基礎構成整體，連接牢固。首層的高度、開間和進深設計靈活性大，充分適應現代生活需要，方便安排車庫、餐客廳等自由空間。同時，首層也容易受到潮濕、水浸、白蟻等自然力量的破壞，鋼筋混凝土結構可以有效抵御此類破壞。

混合式結構在2層及以上采用輕型木結構，其結構重量輕，可以靈活的模塊化設計和施工，適合當代預制裝配式建筑工業化的要求。在功能上，便于安排小開間的臥室、書房等空間，既滿足了現代生活需要，又降低了對底層承重的要求。輕型木結構已經實現了大構件甚至整體結構的工廠化施工，施工周期短，人力需求低。采用工廠預制、現場整體吊裝的施工方式，可以在3 d之內就完成一棟建筑。配合現代煙霧報警和噴淋系統的使用，可以極大降低火災風險。

2.2 經濟上的優勢

混合式結構在經濟上亦具有顯著的優勢，具體如下：

1層的鋼筋混凝土結構所用的建材在中國有巨大的供應量，價格便宜，施工費用低。同時，不需要特別處理即可以滿足防潮濕防白蟻，且在水浸之后結構安全性不受影響，因而具有顯著的經濟性。

2層及以上的輕型木結構，在裝配式建筑工業化的支持下，施工周期短人力需求少，因而建造成本便宜。輕型木結構大量采用來自速生林的小截面木材，隨著我國的速生林資源進入成熟期，供給較為充分，價格遠低于大型原木構件。在建造成本和材料成本均比較低的市場環境下，輕型木結構的市場報價已經降至2 000元/m2以內。

輕型木結構的墻體平整，內外墻涂刷油漆即可，后期裝修成本低；墻體和屋頂采用木材，隔熱保溫性能好，降低了使用成本。木材作為一種天然材料，不會生銹，在合理維護的情況下，壽命遠高于鋼筋混凝土，可以超過100年。輕型木結構在因木材的力學性能退化而拆除后，廢棄的木材可以進入造紙等領域再利用，不僅不會產生廢棄物污染，還具有可觀的經濟價值。因此，輕型木結構在全生命周期內，成本低于不可再生的鋼筋混凝土結構。

2.3 建筑學上的審美優勢

中國傳統的木結構建筑，以木構為骨架，以磚石為肌膚，以瓦縫參差為頂蓋，以油飾彩繪為衣裳，具有極其鮮明的美學特征，在全世界建筑之林中獨樹一幟，具有獨特的審美風格和趣味。當代的城鄉建設中，理應繼承和發揚我們民族的傳統審美品味，照顧社會的審美需求。

對于傳統木結構建筑審美特征的繼承，不能以亦步亦趨的復古的方式實現，在材料上、人力成本上都不具備這樣的條件。對于傳統木結構建筑審美特征的繼承，也不能以鋼筋混凝土建設的假古董的方式實現。一些旅游景區和度假區等，為迎合民眾的審美趣味，把鋼筋混凝土的柱子刷上紅漆，在現澆鋼筋混凝土的屋頂上鋪貼裝飾性的琉璃瓦片，甚至用鋼筋混凝土模仿傳統木結構建筑的斗拱和檐口樣式。粗看以為是木結構古建筑，細究則俗不可耐，嚴重破壞了城鄉的風貌。

相比較而言，鋼筋混凝土和輕型木結構的混合式結構能夠繼承和發揚傳統木結構建筑的審美特征。上層的輕型木結構建筑則可以做靈活設計，鋪設防水隔潮的瓦屋頂屋面，配合傳統的屋脊和檐口等設計，外墻可涂刷各種顏色的水性環保防水油漆。整體風格上，可以選擇白墻青瓦的江南水鄉風格，也可以選擇紅墻黑瓦的西部風格。無論是色彩還是建筑式樣，輕型木結構建筑都可以經過設計以適應地域的建筑傳統。

3 結語

以鋼筋混凝土和輕型木結構組成的混合式結構具有結構、經濟和審美三個方面的優勢，非常適合推廣應用于低層建筑中。古人云“君德風，民德草”，混合式結構如欲得到廣泛的使用，離不開政府相關部門的引導，可以通過建設示范區、增加資金傾斜、在政府重建補助項目中優先選用等方式，在廣大的城郊和鄉鎮區域推廣采用混合式結構，從而大幅度提高木結構建筑的應用水平。