我国低碳节能型木结构建筑的发展之路

高凌

(延安职业技术学院 陕西延安 716000)

我国低碳节能型木结构建筑的发展之路

高凌

(延安职业技术学院 陕西延安 716000)

本文阐述了木结构建筑的国内外发展现状，分析了木结构建筑所具有的优势。木结构建筑是一种低碳、环保、节能、益于人体健康的“绿色建筑”，其市场潜力巨大，发展前景广阔，将会成为我国建筑市场的新宠。

木结构建筑；现状；优势；可持续发展

前言

木结构建筑指以木材为主建造的建筑。我国木结构建筑历史悠久，远溯3500年前，我国就基本上形成了用榫卯连接梁柱的框架体系，到唐代逐渐成熟，许多大木结构已历经百年甚至千年。然而，由于前几十年森林管理方面的原因，滥砍滥伐，木材资源的严重短缺，木结构建筑的发展也就停滞不前，现在木质房屋大多被钢筋混凝土所取代。随着社会的不断发展，人们环保意识的不断加强，退耕还林政策的大力实施，对生态环境的保护和治理为我们提供了稳定的木材供应量，再加之传统的钢混和砖混建筑所需材料对环境造成很大污染，而且属于高耗能产品，所以发展绿色环保节能的木结构建筑的呼声渐高。在欧美发达国家，这种木结构建筑已经占主导地位，随着我国经济的不断强大，人民的物质生活水平的不断提高，这种曾经长久地广布在中国的土地上占绝对的主导地位的木结构建筑能否重回主导地位？

1 木结构建筑的发展现状

中国古建筑以木结构闻名，不过到了现代，却与西方反了过来。美国目前的住宅采用木结构的比较常见，而国内倒是木结构建筑愈来愈少。

1.1 国外的发展现状

木结构建筑在全球森林业发达、并倡导建筑节能环保的地区已相当盛行，发展也相当成熟。在美国、加拿大等北美地区，新建筑90%以上都采用木结构；在对环保要求极高的日本，该比例也达到50%以上，而在气候寒冷、林业资源丰富的北欧，木结构房屋也是主要建筑形式，在芬兰和瑞典，民居住房的90%为一层或二层的木结构建筑，而且木结构还被广泛用于建造厂房、学校、旅馆、体育馆等，在世界范围内已经得到普遍认可和大力推广。

1.2 国内的发展现状

我国古代的建筑是以木结构体系为主，其灵活的风格、合理的布局、适宜的建筑体量以及精巧的装修在世界享有盛誉，成为五个最古老的建筑体系之一。过去几十年，由于我国林业资源的匮乏和木材的短缺，政府对木材在建筑上的应用制定了严格的限制措施，提倡以钢代木，以塑代木。因此，木结构房屋被排除在主流建筑之外。近年来，中国政府部门倡导可持续发展，建设生态城市，大力支持开发健康环保、节能生态建筑住宅。在上海、北京、广州、南京、香港等大中型城市悄然兴起木结构住宅热。造型美观时尚的木结构房屋在公园、旅游景区、公共休闲区及别墅楼盘中随处可见。目前出现了外国企业争先开发中国木结构房屋市场的现象。北京、大连、上海等地相继推出了全套进口的美国或加拿大木结构住宅，如北京顺义、香山、光明公寓等建设项目。越来越多的房产开发商、设计公司、施工单位及普通消费者对木结构建筑产生了浓厚的兴趣，并在开发项目中逐步引入生态理念，同时有多个木制别墅项目都获得销售成功。从1997年苏州的波特兰小街一直到2009年北京的波特兰花园，国内市场对木质建筑进行了长期的探索。

2 木结构建筑属于低碳环保型建筑，可以改善生态环境

木结构建筑的使用可推动森林种植业的发展，树木依靠阳光、空气、水和土壤中的养分来生长，不需要任何额外的燃料而生长。树木在生长过程中，能吸收二氧化碳；在木材原料向产品的转化过程中，大量的碳被固化，碳约占木材质量的一半，并储存于木材产品的整个生命周期。木材产品的生产和运输不仅耗能较少，也能大量减少废气和废水的排放。传统钢混和砖混建筑所用的砖、钢材和塑料等材料需要很多燃料和资源，木结构建筑能够减少能源消耗、空气污染和水污染，以及温室气体排放，从而减轻对全球变暖和气候变化的影响。

木材是可再生的主要建筑材料，而且从空气、水污染、温室效应、固体废料、生态资源等方面比较，木结构较其他结构对环境的影响也最小。木结构的空气污染指数最低，钢结构和混凝土结构产生的空气污染为木结构的1.7倍和2.2倍；木结构的材料对水毒性的影响亦最低，钢结构和混凝土结构为木结构的3.47倍和2.15倍；木结构建筑的温室效应最低，钢结构和混凝土结构是木结构的1.2倍和1.5倍；木结构在生产及建造过程中产生的固体废料最少，钢结构的废料是木结构的1.36倍；生态资源的使用，经综合评估，木结构攫取的资源最少，钢结构是木结构的1.16倍。木材是“绿色建筑”的首选建材。木屋采用全实木材料，被称为“会呼吸的房子”，室内空气中含有大量的芬多精和被称为空气维他命的负离子。芬多精和负离子是现代“森林浴者”倍加推宠的物质，能有效杀死空气中的细菌、遏止疾病、增强免疫力，对保持大脑清醒、提高注意力、降低血压、安定神经等有明显功效。木屋中的有害气体氡的放射量极低，对人体无害；所以，木结构建筑是一种环保健康时尚的高档住宅，不但可以使人宜居，而且可以改善日益恶化的生态环境。

3 木结构建筑具有良好的节能性

据中国有关部门统计，随着能源消耗快速增长，中国2010年的能耗为32.5亿吨标准煤，且这一数字将继续提高。能源短缺及能源进口给国家带来的高额成本已在国内引起关注，降低能源需求现已成为中国的一大工作重点。中国每年新建建筑总量约为20亿m2，居世界首位，其中住宅建筑消耗了建筑总能耗的40%。在中国的建筑中，超过80%的建筑为非节能建筑，其每单位面积的能耗水平是发达国家的2至3倍。清华大学建筑系江忆教授表示，中国政府如不大力推广建筑节能，建筑能耗将在2020年比现在增加一倍。中国已充分认识到实施建筑节能战略并提高建筑能效水平的迫切性。

在一个矿物燃料日渐减少、成本日益上升的时代，木结构建筑较之其它建筑材料有着明显的优势。制造木结构建筑材料的能耗低于钢材或混凝土，后两者都需要高温精练和制造。木制房屋以其建筑造型优美、设计精致、回归自然、返璞归真的享受及其结构合理、作工精细、建造快捷的特点，让人感觉远离了钢筋混凝土构件的城市喧嚣，走入了一个清洁无污染的世界。在木结构建筑的诸多优点中，最重要的自然是它的节能与环保。木结构的墙体和屋架体系由木质规格材、木基结构覆面板和保温材料等组成，据测试，150mm厚的木结构墙体，其保温能力相当于610mm厚的砖墙，木结构建筑相对混凝土结构，可节能50%～70%。所以是公认的节能型建筑。

木结构建筑之所以在世界各地被广泛使用，与钢筋混凝土及砖石结构建筑相比，冬暖夏凉是木结构建筑另一个值得称道的优点。在同样厚度的条件下，木材的隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。在冬天室外温度完全相同的条件下，木结构建筑要比混凝土结构建筑的室内温度高6OC，夏天正好相反。据清华大学建筑环境与设备工程研究所验证：木结构建筑比轻钢结构建筑节能5.3%，比混凝土结构建筑节能8.1%，在建筑寿命周期内，较普通混凝土建筑可节约运行费用约6%。所以，木结构房屋好像一座天然的空气调节器，住在木屋里感觉就犹如四季如春，冬暖夏凉，自然十分适应。

4 木结构建筑具有成本优势

一提到木结构房屋，人们一般认为木结构房屋造价高，太贵，果真如此吗？其实，现在中国盖的木结构房屋，定位在“别墅”，配置太高。发达国家平均70%的住宅建筑为木结构建筑，在北美，这一比例更是高达90%。木结构建筑之所以如此普及，主要是源于它的成本优势。

木结构建筑的施工周期短。木结构房屋能适应低温作业，因此冬季施工不受限制，施工期只有3～4个月，是传统房屋的1/2或1/4，且已含装修，完工时消费者即可入住，也可为开发商提供最快的资金回笼时间。而砖混结构的房屋工期为6～10个月，完工时还不含装修。木结构建筑的得房率（实际使用面积）比普通砖混结构要高出5%～7%，这是因为在达到同样保温隔热性能的条件下，木结构墙体比其他结构的墙体更薄。在英国开展的一项研究显示，对建筑物围护结构节能要求越高，木结构的建设成本就越明显。在中国进行了成本对比研究显示，不带可居住阁楼的木建筑，其成本比混凝土结构或砖石结构低，尤其是基础成本节约最为显著。带可居住阁楼的木建筑，其成本比另两种略高，但其单位面积的成本仍是最低的。在中国，在混凝土多、高层结构建筑中推广使用非承重木骨架组合墙体将具有成本优势，这必将为中国推行“绿色”建筑做出贡献。

在中国，随着建筑规范和标准的不断制定和完善，设计和施工培训的广泛开展，施工经验的逐步积累，新适用建筑技术的开发，施工规模的增加，木结构建筑相比其他结构建筑的成本优势将愈加显著。

5 木结构建筑的安全性和耐久性

木结构房屋是世界性的休闲、家居主流产品，它的设计建造已经发展到一个很高水平。人类使用木结构房屋在全世界已经有几千年历史，我国的大量古建筑也采用木结构。木结构房屋便于维护。在芬兰、北美一些具有200多年历史的房屋现在仍然安全使用中。当然这中间需要经过一定的维护，不过一般混凝土房屋经过50年左右就需要重建，因此比较而言，木结构房屋显然具有更长的使用寿命。其安全和耐久性主要表现在以下几个方面：

（1）木结构建筑抗震性能非常优越，能够抵御严重的地震。在地震高发地区，木结构建筑的安全性能比混凝土和砖结构建筑更好。木结构房屋不但能保护人们的生命安全，同时建造成本更低，木材具有高强、轻质、柔韧性好的特点。木结构的自重远比混凝土结构轻，吸收的地震力小；木材的天然柔韧性能有效吸收和消耗外力；木结构构件采用钉连接，超稳定结构安全冗余度高，抗震性能好。2008年5月12日，汶川大地震发生后进行的一项调查显示，地震中木结构房屋的坚固程度远超出其它材料建造的房屋。木结构房屋的受灾程度很轻，但大量的砖填充墙却在地震中倒塌，混凝土结构的房屋也遭到了严重的损坏。在日本1995年的神户大地震中，保留下来的房屋大部分是木结构的房屋。

（2）木结构构件经检测证明木结构能达到防火安全要求。一直以来，木结构不防火好像已经成为人们的“共识”。这也似乎是木结构建筑的“短板”。各国防火统计数据显示：大量使用木结构建筑的国家和其它国家在火灾中遭受的损失没有明显的区别。北美和欧洲的统计数据显示，符合规范要求的木结构建筑与钢结构、混凝土结构或砖结构建筑一样能保证防火安全。建筑结构用木材均采用《水基性阻燃处理剂》进行阻燃处理，具炭化效应，遇火时，木表面会形成炭化层，其低传导性可有效阻止火焰向内蔓延，从而保证整个木结构体在很长时间内不受破坏。木结构建筑的防火安全性能与结构材料的燃烧性能关系不大，而是取决于如墙体和屋顶等整个构件的燃烧性能。木结构构件的内侧都用石膏板覆面，石膏板是难燃的，而且构件龙骨空腔内填充的是不可燃的矿物纤维保温材料，所以整个构件的燃烧性能和耐火极限能满足防火规范的要求。这一点已通过构件的燃烧性能试验得以证实。

（3）木结构建筑具有突出的耐久性。古代的木结构建筑充分证明了木材突出的耐久性。包括中国在内，木结构建筑在各种气候环境下留存数百年的例子不胜枚举。在中国建造木结构建筑，必须全面考虑不同气候环境下的设计、材料的选择、施工和维护，这样将会确保木材不会由于受潮而腐烂发霉。在白蚁肆虐的地区，最近几年，现代木结构建筑中已融入了多层防护措施，以确保房屋的防潮性和抗白蚁性能。现代木结构建筑同样具有良好的耐用历史，截至2005年，美国的木结构房屋存量中，17%的房龄超过75年。这些例子都证明了精心设计和建造的现代木结构建筑，能够面对各种挑战，是现代建筑形式中最经久耐用的结构形式之一。

6 木结构建筑的可持续发展

中国在植树造林方面处于全球领先地位。截至目前，我国森林面积达1.95亿hm2，森林覆盖率已由新中国成立初期的8.6%增加到20.36%。正确处理好种植与砍伐的关系，为木结构建筑的持续发展提供了可靠稳定的原材料。中国政府已充分意识到森林和林业产品的重要性，鼓励可持续林业的发展。木结构建筑更是有助于促进森林的再生、森林资源的增长和森林的可持续开发，而不是破坏森林资源。

在我国应大力推广轻型木结构建筑。轻型木结构建筑不仅有城市的低密度住宅开发项目，而且也适合农村地区所开发的低成本住宅。与混凝土和钢结构住宅相比，轻型木结构建筑的成本优势及良好性能已得到市场认可。普通人的印象中，木结构住宅只适用于别墅的建造，因此在中国这样一个人均土地占有面积非常有限的国家，推广木结构就面临了一定的难题。但实际上，木结构建筑并不是只适合单户住宅，还可用于建造密度较大的多层多户式住宅，欧美的经验表明，多层多户式住宅在中国有着更为广阔的发展前景。轻型木结构建筑可采用工厂化生产，极大地提高了施工速度和建造精度，降低了成本。由于自重轻，建造轻型木结构建筑可节省基础成本，降低基础施工难度。据悉，加拿大木业协会目前正与中国政府合作引进混合结构技术，即在木结构中运用了混凝土、钢材等其他建筑材料。将木结构与中国现行的建筑方式结合，这种结合提升了建筑节能性和舒适性，同时能够满足四层及四层以上建筑的需求，为木结构进入中国多户住宅房产提供了契机。

结束语

以钢筋水泥架构的现代文明使我们一步步失却熟识的蓝天白云、绿水青山。面对这样的趋势，21世纪的主流建筑形式应是什么呢？随着我国住房和城乡建设部绿色建筑政策推行的不断深入，木结构建筑必将成为我国建筑节能和绿色环保建筑的理想选择，市场潜力巨大。这种具有低碳、环保、节能、益于人体健康，完全符合“绿色建筑”、“生态建筑”的木结构建筑将会成为21世纪的建筑新宠。

[1]陈启仁.认识现代木建筑[M].天津大学出版社，2OO5.

[2]张青萍，陈军.中国现代木结构建筑发展之策略[J].中国科学，2009，(5).

[3]任庆英.探索结构改革之路——对木结构建筑的在认识[J].建筑结构，2O10，(12).

[4]GB50005—2003，木结构设计规范[S].

[5]GB50206—2002，木结构施工质量验收规范[S].

On Developing Trend forChina's Low-Carbon and Energy-SavingWooden Structures

This article first describes the development status ofwooden structure athome and abroad and then analyzes the advantages of thewooden structure.Wooden structure is low-carbon,environmentally friendly and energy saving"green building",which isbeneficial to human health.It'scertain to expect thatwooden structure w ill return to the dom inant position to replace the concrete construction.It has huge market potentials and broad prospects for developmentand isbound to becomeanew plum-catch in China'constructionmarket.

wooden structure;status;advantages;sustainabledevelopment

TU366.2

A

1671-9107（2011）05-0049-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.049

2011-03-21

高凌(1971-)，男，陕西延安人，工学学士学位，讲师，国家一级注册建造师，主要研究方向为建筑工程技术。

余咏梅

施工经验