現代木結構建筑在中國的應用與發展

李闖

內容提要：為應對全球氣候變化，減少建筑能耗與碳排放，我國將積極發展和推廣現代木結構建筑減碳應用技術。根據住房和城鄉建設部3月29日與加拿大聯邦政府自然資源部及加拿大卑詩省林業廳在此間簽署的為期5年的合作諒解備忘錄，兩國建設部門將在未來中長期探尋適宜中國建筑(3.55,0.07,2.01%)需要的現代木結構體系，并通過技術研究、建設試點項目、編制技術規范、開展技術合作與推廣等一系列工作，發展并推廣現代木結構建筑技術，為我國綠色、節能、減碳建筑方案提供一種新的選擇。

關鍵詞：木結構建筑低碳現代木結構建筑

一.全球氣候變化問題

到目前為止，UNFCCC已經收到來自185個國家的批準、接受、支持或添改文件，并成功地舉行了6次有各締約國參加的締約方大會。盡管目前各締約方還沒有就氣候變化問題綜合治理所采取的措施達成共識，但全球氣候變化會給人帶來難以估量的損失，氣候變化會使人類付出巨額代價的觀念已為世界所廣泛接受，并成為廣泛關注和研究的全球性環境問題。

從中外專家的一些研究結果來看，總體上我國的變暖趨勢冬季將強于夏季；在北方和西部的溫暖地區以及沿海地區降雨量將會增加，長江、黃河等流域的洪水爆發頻率會更高；東南沿海地區臺風和暴雨也將更為頻繁；春季和初夏許多地區干旱加劇，干熱風頻繁，土壤蒸發量上升。農業是受影響最嚴重的部門。溫度升高將延長生長期，減少霜凍，二氧化碳的"肥料效應"會增強光合作用，對農業產生有利影響；但土壤蒸發量上升，洪澇災害增多和海水侵蝕等也將造成農業減產。對草原畜牧業和漁業的影響總體上是不利的。海平面上升最嚴重的影響是增加了風暴潮和臺風發生的頻率和強度，海水入侵和沿海侵蝕也將引起經濟和社會的巨大損失。

二.木建筑的環保與減碳

現代木結構建筑因其“碳匯”作用和優異的節能性能備受關注。一棟典型的北美式木結構建筑，可儲存約29噸二氧化碳，相當于一輛客車行駛5年所產生的二氧化碳排放量（約12500公升汽油）。木材本身的難導熱性以及木結構墻體特有的結構，在冬季北方寒冷地區保溫性能尤其突出。清華大學最近一份研究報告指出，在我國北方，如果采用現代木結構房屋，熱能耗大約比鋼結構房屋低9．43％，比水泥結構房屋要低10．92％。

據悉，建造示范建筑所用木材全部來自加拿大，發展的木結構建筑形式包括但不限于六層全木結構民用建筑或住宅、木結構－混凝土混合結構配以木骨架組合填充外墻、木質非承重內分隔墻、木桁架屋蓋系統與木結構組合樓蓋系統等。

五行學說認為，木為組成五行的要素之一，出于土地，入于陽光，生生不息，乃自然生命力旺盛之象征，它承天之雨露，向陽而長，乘地之養育，入陰而生，即陰陽合和之產物，采用這種材料，是最為合理的選擇，乃理性主義哲學思想的必然結果。五行中五氣之木氣代表四季之春天。木氣屬陽，是人生少年，是出生、生長和統一的象征。中國人認為，人為萬物之靈、天地造化之首，而建筑為人所居，乃天地陰陽相聚之處，即陰陽之樞紐。故而建筑須得天地之氣（道法自然），選用木頭為主要建筑材料就是很自然的事情了。

三.中國古代木建筑

通過歷史資料記載、記錄片放映，我們常常會看到一場地震震倒了混凝土的新大樓，卻沒有震倒老房屋，這就是因為中國古建筑采用了木結構體系它具有防御地震的能力。此外，在中國古代的自然背景下，在現代科學技術尚未成熟的情況下，中國古代建筑多采用木結構的重要原因和優點是從采伐原材到施工都相對便捷。

古代建筑隨著材料的不同，結構方式不同，建造出來的房屋形態自然不同。而即使使用相同的材料與同樣的結構方式，在不同國家與地區，有不同的民族背景，也會出現不同的樣式。中國古代建筑在建筑形態上最顯著的特點就是中國建筑所特有的大屋頂。因為中國建筑采用的是木結構體系，用木料構成的屋頂部分也越高大。這種屋頂不僅體型碩大，而且還是曲面形的，屋頂四面的屋檐也是兩頭高于中間，大屋頂從屋面、屋脊到屋檐沒有一處不是曲線的，找不出一處是僵硬的直線，碩大的屋頂變得輕巧了，成為極富神韻和具有表現力的一個部分。這也是中國建筑所特有的。在歐洲一些國家當然也有碩大的屋頂，但是屋頂面和屋檐都是筆直的。

中國古代無數的工匠憑借他們的聰明和才智，在木結構的建筑及工藝上發揮得淋漓盡致，創造了輝煌的建筑奇跡，使中國古代建筑在世界建筑的畫卷中呈現出獨特的風貌。

四.關于古建筑木結構與現代技術應用

① 木材作為建筑材料

木材在順著其木纖維的方向上有很強的承載力，而在垂直的方向上則很弱。只要設計合理，木材在建筑使用上很少有所限制。與鋼結構和混凝土結構相比，木結構要有更大的單位重量承載力。木框架自重輕，并且在地震作用時產生的慣性力較小。由于木材具有可再生、加工時低耗能和能儲藏炭的優點，使其成為非常生態的建材。木材具有許多獨特的性能，因此在建筑上有許多特殊的用處。干木材具有很低的熱傳導性和電絕緣性。木材對突發荷載和周期性荷載產生的疲勞都有很好的承載力。同時，木材還有很好的抗化學腐蝕性，這使得它常被作為處理和存儲化學藥品的建材。許多種木材（如雪松和紅杉）因為它們自然的防腐及防病蟲害能力而常被用在室外。

木材易燃，但很久前人們就認識到：大塊的木材即使暴露在火中也能保持其結構上的整體性。這種優越的耐火性能是由于其表面的炭化作用和低傳熱性。當木材的表面被火焰炭化，這層炭化層就會防止內部燃燒。在輕質木框架房屋中，小尺寸的木構件會被套上一層不燃性的板（如16mm防火干飾面墻）以防火勢蔓延。在需要時，人們還將木材進行化學處理以增加其耐火性。

由再生纖維制造的工程木產品（EWP）在繼續發展并被應用到房屋建筑中。這些木材產品的結構性能擴大了木建筑設計者和建造者的思路。它們和實心鋸木的綜合使用更增加了建筑的可能性。

② 現代木質住宅的設計應注重與環境的相結合

木質住宅設計要總體考慮與周邊環境的關系，木質住宅建筑色彩淡雅，外墻色彩通常采用木本色和少量外墻涂料的白、灰等色系，屋頂也常用深色的塑膠瓦，在總體設計中要引入新的概念，打破常規的俗套，要給人以耳目一新的感覺。

環境資源主要是綠地、花木、水景等自然和人工景觀。合理地利用這些資源可以創造美好溫馨的居住環境，而且也可以滿足居住者的心理和精神上的需求。因此在設計上每戶都能平等的享受資源，都能獲得價值回報。設計時把環境資源必要“分散”，環境資源的錯落有致是體現人文關懷的重要一環，適于分散到每個住宅，每個院落，甚至每戶的窗前的環境資源，都要在大環境中區分小環境，避免資源“集中”也要避免資源“分散”，通過資源的調整規劃，使之共享。

五.結語

中國是木構住宅的故鄉，她給我們帶來了多少美好的回憶，而傳統的土木質建筑如能與高新技術相結合，構成新的高新技術產品，那將是中國住宅設計的一次飛躍。“鄉土建筑高技化是科技全球化以及世界性旅游熱等因素綜合作用的結果，而現代木質住宅建筑正是應適而生。“高技建筑地域化”一方面源于建筑中生態、節能技術本身就必須與地理氣候環境相結合，而可持續發展設計原則的實現，更必須與人文環境緊密相連。另一方面，隨著數字化時代的到來，多媒體信息技術網絡技術的飛速發展，使社會結構、城市功能以及生活模式發生了極大的變化，進而導致一大批生態家園的出現，這些園區大都在風景秀美的郊區，追求環境、生態與信息的融合，這就是為木質住宅的現代化發展，提供了極好的契機。

參考文獻：

[1]. 《世界建筑 第二卷》 P64

[2]. 《木結構設計原理》中國建筑工業出版社

[3].劉崇霄《新舊的有機結合》 《建筑師》 2004年112期

[4]. 《建筑師》. 北京：中國建筑工業出版社，2000/12