现代木结构建筑在中国的应用与发展

李闯

内容提要：为应对全球气候变化，减少建筑能耗与碳排放，我国将积极发展和推广现代木结构建筑减碳应用技术。根据住房和城乡建设部3月29日与加拿大联邦政府自然资源部及加拿大卑诗省林业厅在此间签署的为期5年的合作谅解备忘录，两国建设部门将在未来中长期探寻适宜中国建筑(3.55,0.07,2.01%)需要的现代木结构体系，并通过技术研究、建设试点项目、编制技术规范、开展技术合作与推广等一系列工作，发展并推广现代木结构建筑技术，为我国绿色、节能、减碳建筑方案提供一种新的选择。

关键词：木结构建筑低碳现代木结构建筑

一.全球气候变化问题

到目前为止，UNFCCC已经收到来自185个国家的批准、接受、支持或添改文件，并成功地举行了6次有各缔约国参加的缔约方大会。尽管目前各缔约方还没有就气候变化问题综合治理所采取的措施達成共识，但全球气候变化会给人带来难以估量的损失，气候变化会使人类付出巨额代价的观念已为世界所广泛接受，并成为广泛关注和研究的全球性环境问题。

从中外专家的一些研究结果来看，总体上我国的变暖趋势冬季将强于夏季；在北方和西部的温暖地区以及沿海地区降雨量将会增加，长江、黄河等流域的洪水爆发频率会更高；东南沿海地区台风和暴雨也将更为频繁；春季和初夏许多地区干旱加剧，干热风频繁，土壤蒸发量上升。农业是受影响最严重的部门。温度升高将延长生长期，减少霜冻，二氧化碳的"肥料效应"会增强光合作用，对农业产生有利影响；但土壤蒸发量上升，洪涝灾害增多和海水侵蚀等也将造成农业减产。对草原畜牧业和渔业的影响总体上是不利的。海平面上升最严重的影响是增加了风暴潮和台风发生的频率和强度，海水入侵和沿海侵蚀也将引起经济和社会的巨大损失。

二.木建筑的环保与减碳

现代木结构建筑因其“碳汇”作用和优异的节能性能备受关注。一栋典型的北美式木结构建筑，可储存约29吨二氧化碳，相当于一辆客车行驶5年所产生的二氧化碳排放量（约12500公升汽油）。木材本身的难导热性以及木结构墙体特有的结构，在冬季北方寒冷地区保温性能尤其突出。清华大学最近一份研究报告指出，在我国北方，如果采用现代木结构房屋，热能耗大约比钢结构房屋低9．43％，比水泥结构房屋要低10．92％。

据悉，建造示范建筑所用木材全部来自加拿大，发展的木结构建筑形式包括但不限于六层全木结构民用建筑或住宅、木结构－混凝土混合结构配以木骨架组合填充外墙、木质非承重内分隔墙、木桁架屋盖系统与木结构组合楼盖系统等。

五行学说认为，木为组成五行的要素之一，出于土地，入于阳光，生生不息，乃自然生命力旺盛之象征，它承天之雨露，向阳而长，乘地之养育，入阴而生，即阴阳合和之产物，采用这种材料，是最为合理的选择，乃理性主义哲学思想的必然结果。五行中五气之木气代表四季之春天。木气属阳，是人生少年，是出生、生长和统一的象征。中国人认为，人为万物之灵、天地造化之首，而建筑为人所居，乃天地阴阳相聚之处，即阴阳之枢纽。故而建筑须得天地之气（道法自然），选用木头为主要建筑材料就是很自然的事情了。

三.中国古代木建筑

通过历史资料记载、记录片放映，我们常常会看到一场地震震倒了混凝土的新大楼，却没有震倒老房屋，这就是因为中国古建筑采用了木结构体系它具有防御地震的能力。此外，在中国古代的自然背景下，在现代科学技术尚未成熟的情况下，中国古代建筑多采用木结构的重要原因和优点是从采伐原材到施工都相对便捷。

古代建筑随着材料的不同，结构方式不同，建造出来的房屋形态自然不同。而即使使用相同的材料与同样的结构方式，在不同国家与地区，有不同的民族背景，也会出现不同的样式。中国古代建筑在建筑形态上最显著的特点就是中国建筑所特有的大屋顶。因为中国建筑采用的是木结构体系，用木料构成的屋顶部分也越高大。这种屋顶不仅体型硕大，而且还是曲面形的，屋顶四面的屋檐也是两头高于中间，大屋顶从屋面、屋脊到屋檐没有一处不是曲线的，找不出一处是僵硬的直线，硕大的屋顶变得轻巧了，成为极富神韵和具有表现力的一个部分。这也是中国建筑所特有的。在欧洲一些国家当然也有硕大的屋顶，但是屋顶面和屋檐都是笔直的。

中国古代无数的工匠凭借他们的聪明和才智，在木结构的建筑及工艺上发挥得淋漓尽致，创造了辉煌的建筑奇迹，使中国古代建筑在世界建筑的画卷中呈现出独特的风貌。

四.关于古建筑木结构与现代技术应用

① 木材作为建筑材料

木材在顺着其木纤维的方向上有很强的承载力，而在垂直的方向上则很弱。只要设计合理，木材在建筑使用上很少有所限制。与钢结构和混凝土结构相比，木结构要有更大的单位重量承载力。木框架自重轻，并且在地震作用时产生的惯性力较小。由于木材具有可再生、加工时低耗能和能储藏炭的优点，使其成为非常生态的建材。木材具有许多独特的性能，因此在建筑上有许多特殊的用处。干木材具有很低的热传导性和电绝缘性。木材对突发荷载和周期性荷载产生的疲劳都有很好的承载力。同时，木材还有很好的抗化学腐蚀性，这使得它常被作为处理和存储化学药品的建材。许多种木材（如雪松和红杉）因为它们自然的防腐及防病虫害能力而常被用在室外。

木材易燃，但很久前人们就认识到：大块的木材即使暴露在火中也能保持其结构上的整体性。这种优越的耐火性能是由于其表面的炭化作用和低传热性。当木材的表面被火焰炭化，这层炭化层就会防止内部燃烧。在轻质木框架房屋中，小尺寸的木构件会被套上一层不燃性的板（如16mm防火干饰面墙）以防火势蔓延。在需要时，人们还将木材进行化学处理以增加其耐火性。

由再生纤维制造的工程木产品（EWP）在继续发展并被应用到房屋建筑中。这些木材产品的结构性能扩大了木建筑设计者和建造者的思路。它们和实心锯木的综合使用更增加了建筑的可能性。

② 现代木质住宅的设计应注重与环境的相结合

木质住宅设计要总体考虑与周边环境的关系，木质住宅建筑色彩淡雅，外墙色彩通常采用木本色和少量外墙涂料的白、灰等色系，屋顶也常用深色的塑胶瓦，在总体设计中要引入新的概念，打破常规的俗套，要给人以耳目一新的感觉。

环境资源主要是绿地、花木、水景等自然和人工景观。合理地利用这些资源可以创造美好温馨的居住环境，而且也可以满足居住者的心理和精神上的需求。因此在设计上每户都能平等的享受资源，都能获得价值回报。设计时把环境资源必要“分散”，环境资源的错落有致是体现人文关怀的重要一环，适于分散到每个住宅，每个院落，甚至每户的窗前的环境资源，都要在大环境中区分小环境，避免资源“集中”也要避免资源“分散”，通过资源的调整规划，使之共享。

五.结语

中国是木构住宅的故乡，她给我们带来了多少美好的回忆，而传统的土木质建筑如能与高新技术相结合，构成新的高新技术产品，那将是中国住宅设计的一次飞跃。“乡土建筑高技化是科技全球化以及世界性旅游热等因素综合作用的结果，而现代木质住宅建筑正是应适而生。“高技建筑地域化”一方面源于建筑中生态、节能技术本身就必须与地理气候环境相结合，而可持续发展设计原则的实现，更必须与人文环境紧密相连。另一方面，随着数字化时代的到来，多媒体信息技术网络技术的飞速发展，使社会结构、城市功能以及生活模式发生了极大的变化，进而导致一大批生态家园的出现，这些园区大都在风景秀美的郊区，追求环境、生态与信息的融合，这就是为木质住宅的现代化发展，提供了极好的契机。

参考文献：

[1]. 《世界建筑 第二卷》 P64

[2]. 《木结构设计原理》中国建筑工业出版社

[3].刘崇霄《新旧的有机结合》 《建筑师》 2004年112期

[4]. 《建筑师》. 北京：中国建筑工业出版社，2000/12