现代木结构发展与我国传统建筑传承契合研究

李辉政，刘璐，蒋聘煌

（永州职业技术学院，湖南永州425000）

城市与建筑

现代木结构发展与我国传统建筑传承契合研究

李辉政，刘璐，蒋聘煌

（永州职业技术学院，湖南永州425000）

木结构在我国已有很长的历史，中国传统建筑主要是采用砖木材料及木构架承重体系。现代木结构在我国是一种新型的结构体系，处于市场培育阶段，但在欧美发达国家却方兴未艾。该文对现代木结构发展与我国传统建筑传承进行协同分析，阐述了可持续的木材原料是木作市场健康发展的保障，传统建筑与现代木结构技术融合是我国木结构建筑发展的方向，现代木结构与传统建筑协同发展是木作工匠技术传承的保障，并就我国木结构建筑市场持续健康发展所需要解决的问题进行了论述。

现代木结构；传统建筑；榫卯连接；柔性节点；超静定系统

中华民族绵延几千年创造了无数建筑奇迹，积淀了厚重的营造文化。中国古代工匠创造的斗拱和飞檐其造型优美、构思巧妙、结构严谨在世界建筑史上独树一帜，成为木结构的王者；可是随着清朝政府的腐朽没落，许多古建筑遭遇损毁，加上建国初期，大肆砍伐致使森林资源匮乏，木结构的发展停滞不前，许多传统木作技艺濒临失传。而国外，特别是欧美发达国家则经历了木结构的快速发展历程，在技术和管理水平方面突飞猛进，如今在现代木结构方面起到了引领和示范作用。基于当前形势，如何把握现代木结构的发展机遇，促进我国传统建筑与现代木结构协同发展值得认真研究。

1 国内外现代木结构发展状况

现代木结构建筑具有低碳、环保、预制化程度高、抗震性能卓越以及建筑设计美观、自然等优点成为国外普遍采用的一种建筑形式。尤其层板胶合木（Glulam）、正交胶合木（CLT）等复合、再生木材在现代木结构中的运用，改善了传统天然木材的材料特性：如天然木材受力特征上的各向异性、顺纹剪切性差和纵向抗扭差、木节与纹理对加工性和应力均匀性的影响、耐候性和耐火性差等，由于现代木结构材料品质的提高，使现代木结构的设计摆脱了传统木结构的局限，既能设计成传统木结构中柔性节点和超静定系统，还能解决传统榫卯连接中整体刚度不足、变形不易控制等缺陷，可以设计大跨度、长悬臂、多高层结构模型，大大拓宽了木结构的运用渠道。如今在欧美国家的住宅、大型公共建筑，甚至是桥梁、高层建筑上也得到运用和推广。在挪威西南部的卑尔根市，建成了一幢14层高的木结构建筑公寓楼；Shop建筑事务所在纽约曼哈顿建造了10层高的住宅楼，成为纽约最高木结构建筑；伦敦东部的Stadthaus酒店耗时27天完成了一幢30m高的九层木质建筑；由Acton Ostry Architects设计的加拿大不列颠哥伦比亚大学学生公寓成为当前世界上最高的木结构大楼（总高度53m，18层），使用寿命为60到100年，抗震性能可与钢筋混凝土结构相媲美。阿姆斯特丹市政府决定由Team V Architecture建筑事务所与Lingotto，Nicole Maarsen和ARUP合作设计，在Amstel河沿岸建一座高度为73m的住宅楼，其将刷新木结构高度的新记录。这些融合了木材宜居性的创新设计将是全球范围内设计的新标杆。中国数千年以来一直保留着运用木材建造房屋的传统，但是现代木结构在中国还是一种新型的结构体系，还处于市场培育阶段，未得到大面积的应用和推广。近年来，由于中国林业科技的发展和从国外进口木材的增多，现代木结构设计规范、木结构试验方法标准、木结构工程施工质量验收规范等国家标准的进一步发展和完善，现代木结构已受到建筑设计单位、施工单位的关注。如何在现代钢筋混凝土城市中，让木结构建筑在中国“梅开二度”，现代木结构的出现为中国建筑业未来的发展提供了新思路。

2 我国传统建筑木作技艺传承状况

过去，我国许多工艺都是亲内传承，这种传承方式非常容易导致工艺失传，传统建筑木作工艺尤为突出，这种工艺失传首先发生在皇室建筑，其中最具有代表性的就是“样式雷”。自从清朝政府土崩瓦解之后，“样式雷”家族迅速没落，至解放前甚至沦落到街头行乞的地步。一个多世纪过去了，如今不要说能设计皇室建筑的工匠无处寻觅，就是能够修缮此类建筑的工匠也是屈指可数。2003年，我国故宫大修时呈现出的状况是：“原材料难觅、工艺规范流失、工匠断层”[1]。修复方最后根据清内务府的活记档和有关文物部门提供的历史文献，先后派出了多个调查组，到江浙、湘、赣、川等地的民间寻访修缮故宫的工匠，但已经无法找到真正的传统技艺了。近百年来，传统建筑工艺的失传绝不仅仅反映在修建皇室建筑传统工匠的稀缺上，更体现在建造传统世俗建筑工匠的匮乏与技艺退化上。如今，许多中西部城市传统建筑的改造和历史建筑的修缮都需要从江浙一带引进工匠，其原因是当地已经无合适的工匠可用。我国传统建筑工匠的缺失已是不争的事实，传统建筑的保护刻不容缓，如果我们现在还不能提出一套行之有效的方法来保护仅有的传统建筑工匠，那么再过不了多久，我们国家数千年延续下来的传统建筑工艺真的要失传了。如果没有了传统工艺，所有历史文物建筑的修复将无法完成，那么我国传统营造文化将无法传承，更不要说发扬光大了。

3 现代木结构发展与我国传统建筑传承协同分析

北美、北欧等发达国家有着丰富的森林资源，而且人口较少，发展木结构具有得天独厚的优势，其中美国、加拿大等国拥有木结构建筑设计、制作、检验、施工一整套完善的运行体系。亚洲国家中，日本的森林覆盖率达67%，在现代木结构方面也取得了举世瞩目的成就。我国目前的森林资源严重不足，森林覆盖率仅为20.36%，只有全球平均水平的2/3，排在世界第139位，人均森林面积0.145ha，不足世界人均占有量的1/4。现代木结构的发展，特别是胶合木的发明解决了我国木材资源短缺的问题。

3.1 可持续的木材原料是木作市场健康发展的保障

随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，全球越来越多的消费者选择购买获得认证的木材建造房屋，FSC（森林管理委员会）认证是目前国际上得到认可的森林体系认证。世界上目前只有10%的森林经过认证，其中有42%是在加拿大。加拿大拥有全世界近一半的PEFC认证森林，几乎1/3的森林经认证达到FSC核准的标准，加拿大认证森林还在快速增长。加拿大几乎没有非法采伐的情况，并极力反对世界其他国家的非法采伐行为，每年被采伐的林地不到全部林地的千分之一，而且按照法律，被采伐的林地必须用同样的树种按天然林的方式进行更新，不可转变为种植园。加拿大可持续森林管理认证影响到世界许多国家。美国接着颁布了《雷斯法案》，欧盟也相继出台了《原产国标签法》，要求出口到欧盟市场的木制品所使用的木材必须获得FSC认证，即证明生产企业采购的木材产自合法开发的森林，要求企业追踪其木材的采伐源头，并对原材料的环保性能作了严格要求[2]。前不久马来西亚木材认证体系（MTCS）因达不到可接受的世界标准，荷兰拒绝从马来西亚进口木材。有了国际认可的森林认证体系，杜绝了对林木的滥砍滥筏，这为木结构市场的健康发展提供了可持续的原料，也为木结构在我国再度繁荣奠定了基础。

3.2 传统建筑与现代木结构技术融合是我国木结构建筑发展的方向

中华民族选择砖木材料和木构架承重形式建造房屋，是因为木材具有质轻、隔热、保温、强度高、容易加工等特性，是可再生和再循环利用的优质建筑材料。山西五台山遗存的南禅寺大殿，于唐建中三年(公元782年)建成，是我国现存最早的木结构建筑，虽然屡经地震的考验和岁月的洗礼，却能完好保存至今。其中重要的原因之一是木构架采用了斗拱和榫卯连接技术，这种构造有若干伸缩余地，可称作“柔性结构”，其与钢筋混凝土整体浇筑的“刚性结构”不同，发生地震时，各层的交错振动能减轻整体摇晃的程度，在一定限度内可减少由地震对构架所造成的危害，而且在许多木构建筑内部设有减震构件，真正做到了“墙倒屋不塌”，这对现代建筑结构的发展起到了一定启示作用。但是近一个多世纪来，中国木结构营造技术滞后了，在木料来源、木构件加工、木结构设计及工程应用等方面均落后于欧美发达国家。欧美现代木结构技术在许多方面进行了改进：木结构构件之间采用了优质高强的钢质金属件进行连接，部分节点还进行了抗震设计；木结构构件采用现代集成材，经过了专业化加工处理，具有干燥、防潮、防腐、防蚁、防火的性能；木构建筑下部一定高度采用现浇钢筋混凝土结构形式；屋顶采用耐老化、具有较高科技含量的屋面材料；墙壁采用防潮透气的“呼吸纸”材料。所有这些措施大大提高了木构建筑的舒适性、可靠性和耐久性，特别是新型胶合木和钢制连接件取代传统原木与卯榫连接形式，各种商场、体育馆、桥梁、游泳馆、车站等大跨度公共建筑和高层住宅建筑越来越多使用木结构。如今，大跨度木构传统建筑的修缮与改造既不用担心大型木质梁柱的来源，也不用担心节点的可靠传力，这为木构建筑市场拓宽了发展空间。因此，我国亟待加强现代木结构基础性研究，在新型及大跨木结构体系、抗震和防火性能、耐久性（防腐、阻燃、防潮、防霉变）、增强技术、连接技术、加工制造工艺等方面进一步深化研究；同时学习利用欧美发达国家的木结构生产及加工的先进技术成果，为发展具有中国风的木结构建筑奠定基础，促进我国传统建筑传承与现代木结构发展的完美契合。

3.3 现代木结构与传统建筑协同发展是木作工匠技术传承的保障

目前在我国上海、成都、苏州等许多城市，现代胶合木结构建筑相继建起，木结构在我国的发展进入复苏期，潜力巨大。例如苏州胥江河上将建单跨达80m的国内第一大跨木结构仿古桥梁；上海欢乐谷过山车项目以美国南方松木为主材沿湖堤搭建,以承载因巨大落差产生的冲击和振动；在成都以混凝土和木结构混合形式重建了华严小学项目[3]。现代木结构技术在国外已经很成熟了，随着我国木作企业的发展壮大和木结构项目的增多，木作工匠的需求量也大幅增加，改变了过去传统木作工匠因找不到活计而面临失业的窘迫局面。现在传统木作工匠不仅仅局限于历史建筑的修缮，还可进行大量仿古建筑的建造与装饰以及现代风格木结构房屋的建造。

4 我国木结构健康发展需解决的问题

我国传统建筑是历代工匠辛勤劳动和聪明才智的结晶，应当加以传承与弘扬；国外现代木结构发展的新材料、新工艺和新技术应当加以吸收和利用，那么为了促进我国传统建筑传承与现代木结构健康发展需要解决那些问题？

4.1 参与国际技术交流，深入木结构领域研究

现代木结构产业的中心在欧美发达国家，其中加拿大具有最丰富的木业资源，建立起了较大规模的木材加工和木结构推广产业。加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC)拥有北美最大的林业学院，木结构专业享誉世界，在现代木结构研究和设计方面处于领先地位。当前我国正处在木结构的复苏发展时期，只有广泛参与国际高层次木结构技术交流才能更高效地引进、吸收、消化欧美发达国家木结构产业的先进技术和经验，同时在国内多开展一些木结构设计以及传统木作技艺方面的竞赛，从而加快我国木结构产业的快速发展。

2016年11月，由全国高等学校土木工程学科专业指导委员会木结构教学研究会主办、同济大学土木工程学院承办、加拿大木业协会协办的“全国第一届高校木结构设计邀请赛”在沪落幕，经过多轮专家评审，历时7个月，最终同济大学OTTOCafé—“永续”咖啡馆项目在八个入围项目中荣膺桂冠。通过组织这样的高校木结构设计大赛，加强各高校学生之间的交流与合作，培养大学生的分析和动手能力，为在我国开展木结构建筑研究与设计营造良好的氛围。

4.2 制定木结构相关规范、标准和图集，落实木材质量体系认证

在欧美发达国家已经有一整套关于木结构设计制作、生产加工和质量检验的标准、规范，建立起了相关保证体系。在我国，现有木结构的相关规范标准远远不够，还必须进一步细化，尽快制定出符合国际惯例又适合中国国情的相关规范，特别是在木构件原料、加工设备、胶黏剂及木结构施工和检验等方面制定相应规范和标准化图集，并加快国产木结构设计软件的研制。

加强国外木结构生产管理经验的学习，对国内原木来源、木材加工等级、特别是胶合集成木材生产加工进行质量体系认证，确定相应的管理和处罚机制。日本在这方面有严格的规定，未经合格评定而擅自粘贴JAS（日本的农业标准化管理制度）标志或滥用JAS标志的农林商品的销售者将判处一年及以下有期徒刑或一百万及以下日元的罚金。

4.3 加强国内木结构技术人才的培养

我国木结构建筑行业正处在复苏发展时期，促进高校相关专业开展木结构设计课程，对于填补当下设计人才空缺，培养新一代木结构建筑师和结构师至关重要。目前我国高校开设建筑工程专业的很多，但开设与木结构紧密联系的古建筑专业的不多，主要有清华大学、同济大学、天津大学及部分以林业为支撑的高校，这些高校的毕业生主要从事科研和设计，而木结构施工只是一门职业拓展课程，学时不多，涉及不深；也有一些职业院校开设了木结构相关课程，但主要培养木结构施工管理人员，如上海城市职业学院、北京京北职业学院、黑龙江职业技术学院等，这些高校对我国传统建筑涉及得更多一些[4]。现代木结构在中国还是一种新型的结构体系，还未得到大面积推广和应用，处于市场培育阶段。许多学生对现代木结构认识还不深入，认为木结构是一门古老、落后的学科，对木结构的理解往往停留在坛宇寺庙等古建筑上。现代木结构在我国的应用才刚刚起步，但其前景是广阔的，就业市场将不断扩大，对人才的需求也会随之增加。

4.4 培育和促进国内木材加工与构件生产企业的发展

受国际现代木结构发展的影响，国内木结构生产企业越来越多，仅北京及周边地区的木构加工及生产销售公司就有数十家。国内这些企业在材料生产和加工技术方面需要不断创新，树立自主品牌，特别在现代胶合木构件和胶合板材料方面进行深入研究，探索高校与企业合作开发，生产出高强、环保、耐久且适应不同环境的木结构集成材，打破国外垄断技术的局面，为我国传统建筑的修缮与改造、现代仿古建筑的建设以及现代木结构的发展提供优质可靠的木材来源，同时也给在校学生提供木结构实践案例，给毕业生提供实习实训以及就业机会。

5 结语

传统建筑是我国传统文化的重要组成部分，需要传承与发扬。传统木作技艺是中国传统建筑的核心技术，可是掌握这门技术的工匠因缺乏足够的活计而改行另谋生路，这项技术将面临失传；现代木结构在国外方兴未艾，材料来源充足、质量可靠、技术成熟，而国内处于复苏发展时期，促进现代木结构与我国传统建筑传承的完美契合是我国木结构持续健康发展的可靠途径。

[1]李鸿昌.传统建筑工艺遗产保护中的励匠机制探讨[D].上海：同济大学，2008.

[2]张晋，冯健.联合加拿大不列颠哥伦比亚大学的木结构教学[J].高等建筑教育，2014，23（4）：63-65.

[3]陈国，李海涛.现代木结构教学思考与探讨[J].教育教学论坛，2012，38（14）：12-15.

[4]匡星.木结构施工课程教学方法探讨[J].中国现代教育装备，2014，（11）：34-36.

责任编辑:孙苏,李红

Research on Conformity of Modern Wood Structure and Traditional Chinese Architecture

Wood structure has a long history in China.Traditionally,Chinese architecture is mainly built with wood materials and the wood frame bearing system.Modern wood structure is a new type of structural system in our country,which is still in the stage of market cultivation,but it flourishes in the developed countries like Europe and America.This paper makes a collaborative analysis on the development of modern wood structure and traditional Chinese architectural heritage and elaborates that the sustainable wood raw material is a guarantee of the healthy development of the market,that the technological integration of traditional architecture and modern wood structure is what the wood-structured architecture in China goes for,and that the collaborative development of modern wood structure and traditional architecture is how the woodcraft technique should be inherited.What's more,it discusses the noteworthy issues in the sustainable and healthy development of the wood-structured architecture market in China.

modern wood structure;traditional architecture;mortise-tenon connection;flexible joint;statically indeterminate system

TU531

A

1671-9107（2017）09-0005-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.005

2017-04-19

李辉政（1973-），男，湖南永州人，本科，一级注册结构师，注册监理工程师，研究方向为建筑与文化。