現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑在中國的應(yīng)用與發(fā)展

李闖

內(nèi)容提要：為應(yīng)對全球氣候變化，減少建筑能耗與碳排放，我國將積極發(fā)展和推廣現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑減碳應(yīng)用技術(shù)。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部3月29日與加拿大聯(lián)邦政府自然資源部及加拿大卑詩省林業(yè)廳在此間簽署的為期5年的合作諒解備忘錄，兩國建設(shè)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(xiàn)代木結(jié)構(gòu)體系，并通過技術(shù)研究、建設(shè)試點項目、編制技術(shù)規(guī)范、開展技術(shù)合作與推廣等一系列工作，發(fā)展并推廣現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)，為我國綠色、節(jié)能、減碳建筑方案提供一種新的選擇。

關(guān)鍵詞：木結(jié)構(gòu)建筑低碳現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑

一.全球氣候變化問題

到目前為止，UNFCCC已經(jīng)收到來自185個國家的批準(zhǔn)、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(dá)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(guān)注和研究的全球性環(huán)境問題。

從中外專家的一些研究結(jié)果來看，總體上我國的變暖趨勢冬季將強(qiáng)于夏季；在北方和西部的溫暖地區(qū)以及沿海地區(qū)降雨量將會增加，長江、黃河等流域的洪水爆發(fā)頻率會更高；東南沿海地區(qū)臺風(fēng)和暴雨也將更為頻繁；春季和初夏許多地區(qū)干旱加劇，干熱風(fēng)頻繁，土壤蒸發(fā)量上升。農(nóng)業(yè)是受影響最嚴(yán)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(yīng)"會增強(qiáng)光合作用，對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生有利影響；但土壤蒸發(fā)量上升，洪澇災(zāi)害增多和海水侵蝕等也將造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。對草原畜牧業(yè)和漁業(yè)的影響總體上是不利的。海平面上升最嚴(yán)重的影響是增加了風(fēng)暴潮和臺風(fēng)發(fā)生的頻率和強(qiáng)度，海水入侵和沿海侵蝕也將引起經(jīng)濟(jì)和社會的巨大損失。

二.木建筑的環(huán)保與減碳

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

據(jù)悉，建造示范建筑所用木材全部來自加拿大，發(fā)展的木結(jié)構(gòu)建筑形式包括但不限于六層全木結(jié)構(gòu)民用建筑或住宅、木結(jié)構(gòu)－混凝土混合結(jié)構(gòu)配以木骨架組合填充外墻、木質(zhì)非承重內(nèi)分隔墻、木桁架屋蓋系統(tǒng)與木結(jié)構(gòu)組合樓蓋系統(tǒng)等。

五行學(xué)說認(rèn)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(yǎng)育，入陰而生，即陰陽合和之產(chǎn)物，采用這種材料，是最為合理的選擇，乃理性主義哲學(xué)思想的必然結(jié)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(tǒng)一的象征。中國人認(rèn)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(jié)構(gòu)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(xiàn)代科學(xué)技術(shù)尚未成熟的情況下，中國古代建筑多采用木結(jié)構(gòu)的重要原因和優(yōu)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(jié)構(gòu)方式不同，建造出來的房屋形態(tài)自然不同。而即使使用相同的材料與同樣的結(jié)構(gòu)方式，在不同國家與地區(qū)，有不同的民族背景，也會出現(xiàn)不同的樣式。中國古代建筑在建筑形態(tài)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(jié)構(gòu)體系，用木料構(gòu)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(xiàn)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(dāng)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(shù)的工匠憑借他們的聰明和才智，在木結(jié)構(gòu)的建筑及工藝上發(fā)揮得淋漓盡致，創(chuàng)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(xiàn)出獨特的風(fēng)貌。

四.關(guān)于古建筑木結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)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(qiáng)的承載力，而在垂直的方向上則很弱。只要設(shè)計合理，木材在建筑使用上很少有所限制。與鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)相比，木結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(yōu)點，使其成為非常生態(tài)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(dǎo)性和電絕緣性。木材對突發(fā)荷載和周期性荷載產(chǎn)生的疲勞都有很好的承載力。同時，木材還有很好的抗化學(xué)腐蝕性，這使得它常被作為處理和存儲化學(xué)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(rèn)識到：大塊的木材即使暴露在火中也能保持其結(jié)構(gòu)上的整體性。這種優(yōu)越的耐火性能是由于其表面的炭化作用和低傳熱性。當(dāng)木材的表面被火焰炭化，這層炭化層就會防止內(nèi)部燃燒。在輕質(zhì)木框架房屋中，小尺寸的木構(gòu)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(jìn)行化學(xué)處理以增加其耐火性。

由再生纖維制造的工程木產(chǎn)品（EWP）在繼續(xù)發(fā)展并被應(yīng)用到房屋建筑中。這些木材產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能擴(kuò)大了木建筑設(shè)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(xiàn)代木質(zhì)住宅的設(shè)計應(yīng)注重與環(huán)境的相結(jié)合

木質(zhì)住宅設(shè)計要總體考慮與周邊環(huán)境的關(guān)系，木質(zhì)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(shè)計中要引入新的概念，打破常規(guī)的俗套，要給人以耳目一新的感覺。

環(huán)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(chuàng)造美好溫馨的居住環(huán)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(shè)計上每戶都能平等的享受資源，都能獲得價值回報。設(shè)計時把環(huán)境資源必要“分散”，環(huán)境資源的錯落有致是體現(xiàn)人文關(guān)懷的重要一環(huán)，適于分散到每個住宅，每個院落，甚至每戶的窗前的環(huán)境資源，都要在大環(huán)境中區(qū)分小環(huán)境，避免資源“集中”也要避免資源“分散”，通過資源的調(diào)整規(guī)劃，使之共享。

五.結(jié)語

中國是木構(gòu)住宅的故鄉(xiāng)，她給我們帶來了多少美好的回憶，而傳統(tǒng)的土木質(zhì)建筑如能與高新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成新的高新技術(shù)產(chǎn)品，那將是中國住宅設(shè)計的一次飛躍。“鄉(xiāng)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(jié)果，而現(xiàn)代木質(zhì)住宅建筑正是應(yīng)適而生。“高技建筑地域化”一方面源于建筑中生態(tài)、節(jié)能技術(shù)本身就必須與地理氣候環(huán)境相結(jié)合，而可持續(xù)發(fā)展設(shè)計原則的實現(xiàn)，更必須與人文環(huán)境緊密相連。另一方面，隨著數(shù)字化時代的到來，多媒體信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，使社會結(jié)構(gòu)、城市功能以及生活模式發(fā)生了極大的變化，進(jìn)而導(dǎo)致一大批生態(tài)家園的出現(xiàn)，這些園區(qū)大都在風(fēng)景秀美的郊區(qū)，追求環(huán)境、生態(tài)與信息的融合，這就是為木質(zhì)住宅的現(xiàn)代化發(fā)展，提供了極好的契機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

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