漫談現代技術架構下的木建筑設計

引言

木建筑是一個永恒的研究論題，其中蘊含著設計美學、結構功能、文化趨向和材料學等諸多問題。本課題著重從現當代木建筑實際出發，在現代技術架構下突破傳統木建筑的技術和文化局限，系統探討新型木建筑的應用和材料肌理的創造，并對當代木建筑的創新案例進行分析。同時，結合建筑設計的實踐項目，探索當代木建筑設計在現代技術中創新設計等若干問題。

木建筑的發展狀況

1.木建筑的歷史

木材在中國建筑中應用具有悠久的歷史，最古老的建筑皆是由木材建造而成，可以說我國的建筑史是用木材書寫的建筑史。從余姚的河姆渡干欄式建筑遺址、馬家浜文化和良渚文化中均出現木樁以及橫梁、木板。湖北毛家嘴遺址中，也發現規模較大的西周時代干欄式建筑。之后遍布全國的漢唐陶制干欄式建筑模型和青銅干欄式建筑模型，表明木構建筑的基本形式已經成熟。木構技術展現了其成熟的高超技藝，其中榫卯連接梁柱的框架結構體系已經成為中國建筑的特點和標石，達到了木構建筑的最高峰，并影響到了日本、韓國及東南亞地區。同時，理論研究也日臻成熟，《營造法式》和《園冶》的編著確立了后世木構建筑的基本做法。

而在歐洲，木材不似中國這般受到追捧，僅在一些教堂、浴場等建筑中使用。后來近代工業革命的爆發，伴隨而來的現代主義建筑沖擊了傳統木建筑文化，并使其走向沒落。但從20世紀80年代開始，隨著生態與人文思想逐漸受到重視，人們開始關注建筑的生態與可持續發展。在新技術支持下，木材的建造觀念得到了全新的演繹，木材的應用范圍和表現形式獲得了極大擴展。

2.木建筑發展現狀

一直以來，木建筑是我國的傳統建筑。但是在60年代期間，森林資源被嚴重的破壞。在70年代末期，我國的森林資源已經面臨枯竭。到了80年代，木建筑的研究和應用更是處于裹足不前的狀態。隨著我國經濟的快速發展，國外木結構房屋已悄然進入我國的主要消費城市，并成功地引起了消費者的關注。

在中國木建筑研究停頓的幾十年中，正是國外木建筑發展迅速的一段時期。在歐洲、美國和日本等發達國家，通過對木建筑的不斷研究與應用，形成了森林資源采伐和利用的良性循環。

木建筑的特性

1.抗震耐久、適應強

木材本身韌性大，再結合箱式的木結構結構可將重力均分，自重較輕，在地震中能降低結構被損失的機率。如眾所周知的北京紫禁城等皇家木結構建筑，在經歷數百年之后，任然保持著穩定，壽命長，耐久性強等特性。我國古代木建筑多采用榫卯結構，無需釘子、螺栓等固定工具，因此方便安裝和拆除，可靈活地搬遷且適應各種地理

環境。

2.保溫隔熱、隔音好

木材是很好的電絕緣體，具有低傳導性。在相同的厚度下，木材的隔熱值比實心磚墻要高出3倍，比混凝土高出16倍，比鋼鐵高出400倍，比鋁質材料高出1600倍。木材之所以具有非常好的保溫隔音特性，得益于它的多孔性構造。因此，木材自身隔音的性能遠遠優于其他材料。

3.取材方便、 易加工

古代的森林資源相當豐富，以至于隨處都是可以取之用之的建筑木材。隨著斧子、鉆子、刨子、鋸子、數字模數等工具的發展，木材可鋸切成各種不同的形狀。而且木構件比較輕巧，運輸和安裝都比較容易，尤其對于輕型木建筑來說，安裝無需大型設備，施工簡單快捷。如愛沙尼亞市的蘇魯匹別墅，其墻壁是直接使用大木作剩下的邊角料進行藝術創造，這種新穎的表皮裝飾將原有的混凝土變成了一個鳥巢，又猶如一個木條拼接的“火柴盒子”。

4.環境友善、可再生

用鋼筋混凝土構建的建筑物平均壽命為70年左右，而建造和拆除建筑物所產生的能耗一直都是建筑師們頭疼的大問題，而木建筑拆除后再建造的優勢使之成為了綠色建筑的寵兒。木材是可再生資源，若將森林加以科學的管理，堅持生長量大于采伐量，森林資源就可持續利用，在木建筑的建設中具有很好的應用前景。

木建筑在現代技術架構下的新發展

探尋建筑設計業界，可以發現當代木建筑在設計師的視野中，一直沒有隱退，反而出現了幾個木構建筑設計的高潮，設計師們樂此不疲地創造了許多新穎的思維方式。

1.新結構形式的表現

（1）大跨度結構—桁架

桁架這一大跨度的結構的特點是：把整體受壓轉化為局部構件的受壓或受拉，從而有效地發揮出材料的潛力并增大結構的跨度。如里士滿奧林匹克速滑館，它的特色就是有一個木穹頂。該館的創新在于架設在兩拱間的空心“V”形桁架而形成的波浪形屋面板，單個膠合板連接成屋面板，并在下部施加拉力來形成大跨度的拱形。在“V”形桁架內部沿跨度方向，三角形的層壓板可以起到其橫向過度和保持其幾何結構不變的作用。當設計師們另辟蹊徑將原本不適用于木建筑的設計方式用于此時，業界會發現木建筑完全可以突破原有材料和結構的局限，達到一個新的里程碑高度。

（2）“木懸索張拉屋頂結構+樹狀重木結構”的獨特木結構

木懸索張拉屋頂結構是在懸索結構的基礎上把材料換成木，使之呈現跨度大、重量輕、用料省、平面形式多樣的內部空間。樹狀重木結構即木柱承重結構的重復交叉使用，來承受木懸索張拉屋頂結構的垂直壓力。杰拉爾德·埃普設計的萬科青島小鎮會所，整個屋頂全部采用外觀無暇的J級SPF規格材拼接，與懸索結構支撐起波浪起伏的浮云造型。整體建筑以“筑屋于木”為基本的建造理念，最引人注目的是其三維曲面的木屋頂，這種獨特木結構體系，使得建筑真正地融于自然之中。

2.新型材料的應用

（1）膠合木

現代木結構建筑最顯著的發展就是層板膠合木的大量應用。層板膠合木也叫做膠合層積材、集成材或簡稱膠合木。是規格較小的實木鋸材，利用冷固化型膠粘劑，順紋方向粘結而成的一種工程木。膠合木彎曲應力可提高50%，能按建筑師的要求膠合成各種曲線形的構件。馬特·薩納克森納胡設計的圣亨利全基督教藝術禮拜堂，大面積的使用膠合木賦予建筑形式、空間和表皮以生機，在幽暗的空間中朝著祭壇和不知其源的光線前行。因此，膠合木不僅可以做成大尺度的建筑構件，保留了木材本身固有的天然質感，而且還極大地滿足了建筑空間藝術需要的可塑性。

（2）木基復合材

木基復合材是指以木材作為主要原料進行粉碎然后膠合而成的一類木產品。包括定向刨花板、各種碎料板和密度板顆粒板。通俗地講，木基復合材料是以木質單元為主體與木質或其它材料單元（ 合成高聚物、金屬、非金屬等） 復合而成的新型木材料。木基復合材料是傳統木材科學與技術發展的必然趨勢和結果，保持了木材的本體優勢、弱化木材的自身缺陷、改善或修復環境的綠色特點。

3.新肌理語言的創造

想要設計出好的建筑作品，建筑師必須對不同的地域符號加以仔細研究分析，收集不同風格的建筑語言，然后加以提煉，使之幾何化、抽象化、建筑化，再用到設計上。2010年中國上海世博會的波蘭館采用幾塊安裝在鋼制構造模塊外地數控切割的膠合板去展現地域文化的。建筑肌理上，其立面上的獨特花紋源于波蘭民間的剪紙藝術，傳統而又富有文化底蘊;當夜幕降臨，鏤空圖案中透射出變換的光線，立面又被賦予了奇幻般的色彩。場館上的剪紙圖案是從民間形態發展為有機形態，讓建筑成為一種語言傳遞著波蘭人的歷史和文化。

木建筑在設計中的新表達

1.木的新表達——編織形態

“編”，主要是指利用相對韌性的材料交織形成具有一定強度的網狀物，如編籮筐、編花籃;“織”，更多是指借助相應工具將柔性材料交結成面，如織毛衣、織布。通過這兩種技藝方式，將線形的木材料組織成面，形成一定的秩序和韻律。編織形態應用于木建筑是指線性材料連接而成的結構、圍合隔斷或者飾面，但是拓展而言的編織思維指導下的木建筑，并不僅僅局限于線性材料或構件，而是指專注于材料之間咬合方式及其構成的邏輯性與秩序性。墻體的編織和壘疊技術，正是編織思維指導下的兩種不同形式的呈現。

2.木的新表達——褶皺形態

“褶皺”，是大自然中板塊運動擠壓形成的地理面貌，如高山、丘陵。將自然中的形態幻化成建筑中的一部分，需要通過幾何化、抽象化的提煉，將墻面上的褶皺和折紙方式有效的結合起來，展現其富有韻律感的立面形式。

3.新表達的實踐應用

基于之前的理論研究，現將木的兩種形態應用在王伯敏藝術館設計課題中（如圖5-1），基于對藝術館場地和書畫名人的考察、研究，設計如下：

（1）建筑概況

本建筑主體采用四塊崩石的形式。建筑總長51.7m，占地面積為1500平方米，總建筑面積為2000平方米。三個體塊都用U字形鏈接貫穿，像磁鐵的兩極相互吸引，相互穿插。建筑包括接待大廳、臨時展廳、各主題展廳、報告廳、辦公區、咖啡廳和零售店。東北部為報告廳，沿河景觀一覽無遺。

（2）展覽空間中編織形態的運用

在建筑的開放展廳里，我們采用了此種形態的空間處理，主要運用大自然中的木材來編織整個空間，營造出一種回歸大自然的感覺，讓人從觸覺來體驗對生活的追求，從而做出大膽、創新的新型室內空間。整個展廳空間呈現出簡單的三角形編織肌理，類似于早期出現的竹編斗笠一般的肌理，將整個空間分割開來，營造出多個小空間。結合運用當下的一種數字建構Neil Leach來制造出模型整體的“異形”，根據這個建筑形態來進行編織。構件編織組成的方式非常嚴謹，每個位置都通過精確的計算，使其重力都能得到均勻，使其展現出完美的網狀框架美感。讓每一個參觀者不僅是來觀看藝術展品的，而是把整個藝術館當做一件美麗的展品慢慢賞析。

（3）報告空間中褶皺形態應用

考慮到報告廳空間是人員眾多聚集交流的場所，因此在墻面上采用讓人感覺親近舒適且具有節奏明快靚麗的木質吸音板。將墻面用木質吸音板切割成折線形裝飾面板形成褶皺的肌理，層層疊疊向后方延伸，小空間延展成為大空間的視覺效果。與此同時，此形態最大的特點是四面的擴散，獲得較大的覆蓋面側向反射聲，可以讓觀眾席得到足夠強度的報告聲。

結論

關于木建筑的研究或者從其特性出發，研究木建筑特有的結構邏輯和肌理語言以及文化價值，或從材料技術出發，探討其建筑結構與建筑材料、建筑手段。兩方面均不一而足，難于敷續。但當超越宏觀的哲學概念，單純看現當代國內外木質建筑設計的創新案例，卻能發現木建筑的材料及技術創新已經日漸成熟，不但擁有了高超的技術支撐，并能與其他創意結合，使得高妙的設計實例得以實現，使木構這一古老的建筑材料在煥發新芽般的光彩。探索木材在當代建筑實踐中應用的潛力，挖掘其藝術表現力，在今天這樣一個越來越重視建筑的情感表達的時代，很有現實意義。

（作者單位：浙江理工大學）

項目基金：浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）2013年度項目：木建筑在現代技術架構下的新表達（編號2013R406045）