木结构与钢结构建筑发展比较分析

张禹 王洋

摘 要：木结构与钢结构建筑是建筑的两大类型。中国古代建筑以木质为主，历史悠久，且中国幅员辽阔，木材类型多样。古代木结构建筑保存完好者众多，有丰富的研究案例。而钢结构建筑因为其自重轻，施工简便等优势而广泛应用于厂房、场馆、超高层等领域，随着经济社会的发展而逐渐占据了建筑结构的主要类型。本文在明确木结构与钢结构建筑的定义、特点基础上对其优缺点进行比较分析，进而展望其可应用领域及发展前景。

一、木结构与钢结构的定义

木结构顾名思义就是用木材制成的结构。木材是一种取材容易，加工简便的结构材料。木结构自重较轻，木构件便于运输、装拆，能多次使用，故广泛地用于房屋建筑中，也还用于桥梁和塔架。中国古代木结构建筑由于耐火性能较差、抗震性不稳定，逐渐逊色于其他类型建筑。而随着现代绿色建筑环保理念的深入发展，木结构建筑再次备受现代人青睐，具有良好的发展前景。

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。

二、木结构与钢结构的优缺点比较分析

首先，木结构绿色环保。建筑取材于木材，木材是一种可再生资源，具有绿色、环保、可降解等特点。同时，木质建筑有较好的隔热保温性能，保温节能性能优于其他任何材料建成的结构形式。木材本身就是出色的绝热体，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。所以，轻型木结构住房的取暖费用比较低，冬暖夏凉。其次，木结构具有一定的耐久性。木材是一种稳定、寿命长、耐久性强的材料，用木材制成的建筑均具有抗沉降、抗干、抗老化等特点，具有显著的稳定性。如果使用得当，木结构可以成为现有房屋结构中最经久耐用的结构之一。最后，木结构建筑造型美观、轻便。轻型木结构因其材料和结构的特点，使得平面布置更加灵活，为建筑师提供了更大的想象空间没有任何其他建筑体系能够提供如此天衣无缝的室内碗柜、隔板和衣橱，从而大幅度节省购买家具的费用。

但是木结构建筑也存在一定的缺點：由于木材的易燃性，木质结构的耐火很差，包括中国在内的东亚众多传统建筑都毁于火灾;木材也易受潮水、虫蠹腐蚀侵害。更重要的是，木材的生长周期较长，一旦使用木质结构建造房屋，需要大量的成年树木，古代建造时无计划的圈山伐木是对环境是一种严重破坏。

钢结构建筑钢结构住宅的特点：

第一是抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。其次是耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。同时，钢结构的隔音性非常好，音效是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上;由聚氨酯夹芯板保温材料组成的墙体，其隔音效果可高达80分贝。

钢结构的缺点在于耐腐蚀性差、耐热但不耐火，钢结构在摄氏600度以上失去将承载能力，在急低温等条件下，可能发生脆性断裂;骨架较为修长，当受到地震、风力作用时，都有一定程度的摆动，对于较敏感的使用者，会有晕眩的不适感;同时，造价成本要高于水泥结构，目前在国内并没有当范围的普遍流行开来。

三、木结构与钢结构的应用范畴与发展前景

随着我国经济的高速发展和人们日益增长的物资需求，对生活品质和居住环境提出了更高的要求。由于木结构建筑的个性化设计、亲近自然、舒适环保等优点，对经济实力提高的国民有着更大的吸引力。目前国内木材工业的发展，为木结构建筑的应用奠定了技术基础。如我国已经成为人造板生产大国，用于建筑的多层胶合板生产量也位于世界前列，已经形成了工业化的生产规模，随着技术的不断完善发展，大规模建造木结构建筑是可行的。

木结构建筑及其构筑物在可用于以下范畴考：

1.长三角、珠三角等经济发达地区的新农村住宅建设;

2.地震多发地的抗震木结构住宅建设;

3.风景旅游地区和最佳人居环境城市的生态环保住宅和园林景观的亭、台、榭、廊、桥等建构筑物建设;

4.古木建筑的修缮与重建。大量古木建筑，如故宫、寺庙等重点修缮和保护，对过去因火灾、战争毁坏的古木建筑进行重建。

新型木结构建筑在我国发展已有良好的开端，且发展迅速，相信顺应绿色、环保、节能、低碳时代潮流和理念的木结构建筑一定有更加美好灿烂的明天。

而钢结构的住宅在西方发达国家已有百年的发展历史，由于具备其他结构无法比拟的优点，钢结构从设计、施工、到一系列新材料的使用都出现了革命性的变化，在国际范围内代表了未来的住宅发展方向。但是，目前我国住宅钢结构占比不超过5%，与国外发达国家几乎超过50%相比，我国还处于起步阶段难以推广的关键原因在于造价高昂，各种配套产品市场不成熟。根据我国学者研究的文献显示，建造住宅钢结构的工程经济造价要比普通建筑高13%。

但是，国家及行业已经在大力重视并倡导钢建筑的使用尤其是在住宅领域的发展。未来土地资源紧张，人口密度增长，住宅楼商业楼将越来越高，故钢结构是高层甚至于超高层必定的结构形式，是大势所趋。

参考文献：

[1]赵均海.中国古代木结构的弹塑性有限元分析[J].西安建筑科技大学学报，1999.

[2]张龙.浅谈钢结构的发展前景[J]，大东方.2016（5）.