在当代建筑发展的背景下,如何看待中国木构建筑体系的优势

如何看待国内木结构建筑发展的现状与未来~

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目前，中国木结构建筑比重过低，不符合建设节能环保绿色建筑要求。中国2011年新增建筑面积32.9亿平方米，但真正意义上的木结构建筑估计不过万分之几，与欧美、日本等国家之间有很大差距。
欧美、日本和澳洲住宅以木结构为主。美国商务部的数据显示，在2009年新建独户住宅中，壁式框架木结构房屋占总量的92%，混凝土房屋占5.5%，钢铁等建筑占2.5%。
中国大量发展木结构建筑有几个疑问：中国木材够用吗?多用木材会破坏生态?中国土地够用吗?木结构房屋造价太贵?老百姓买得起吗?木结构房屋的寿命和舒适度如何?木结构房屋防火和防腐吗?
一、发展木结构建筑的木材供应问题和环境问题
囿于中国木材短缺，使用木材会破坏环境的思想，使建筑业在材料选择上存在误区，过度依赖水泥和钢材。2012年我国水泥产量为21.8亿吨，占世界产量的56%以上，人均年消耗量是世界人均消费量的5.4倍。
1990年，我国农村新建混凝土房屋面积不到砖木房屋面积的50%。2011年，混凝土房屋面积已是砖木房屋面积的2.7倍。
木材固化二氧化碳,水泥严重污染环境。生产1吨材料，钢铁释放二氧化碳1.6吨，水泥释放二氧化碳0.8吨，22亿吨水泥将产生17.6亿吨二氧化碳，占中国二氧化碳排放量的1/5~1/4。国家要调整产品和结构，压缩水泥产量，但不解决替代材料问题，很难将水泥产量压下来。
建筑垃圾吞噬大量良田和土地。我国建筑垃圾的数量已达80亿吨，损毁土地200万亩以上，占到城市垃圾总量的30%~40%。目前我国每年产生的建筑垃圾约为3亿吨。由于历史原因，我国住宅设计建造质量欠佳，住建部研究中心主任陈淮指出，今后15~20年，现有住房一半以上要拆掉重建。到2030年新产生的建筑垃圾将是一个令人震惊的数字。英国建筑平均寿命134年，美国建筑平均寿命74年，中国25~30年。如果使用木结构建筑，建筑垃圾问题将得到很好解决。
更为严重的是，我国石灰石资源并不富裕，截至2007年全国已探明石灰石基础储量750亿吨，其中具备经济开采条件的只有390亿吨。2012年我国水泥产量是21.84亿吨，按1吨水泥消耗0.94吨石灰石计算，750亿吨石灰石，也仅够用32年见表1。中国水泥产量占世界总量的56%以上，如果依靠进口，这样大的需求无人能供应。届时，水泥价格将飞涨，不用木结构建筑，将行不通。
木材释放氧气，固化二氧化碳。生产1吨木材，释放氧气1.62吨，吸收固化二氧化碳1.82吨。
我国发展木结构建筑，木材、竹材资源充裕。
一是森林面积、蓄积持续增长。森林面积净增2054.30万公顷，全国森林覆盖率由18.21%提高到20.36%，上升了2.15个百分点。森林蓄积净增11.23亿立方米，年均净增2.25亿立方米，继续呈现长大于消的良好态势。
二是天然林面积、蓄积明显增加。天然林面积净增393.05万公顷，天然林蓄积净增6.76亿立方米。
三是人工林资源快速增长。人工林面积6200万公顷，净增843.11万公顷，人工林蓄积19.6亿立方米，净增4.47亿立方米见图4。未成林造林地面积1046.18万公顷，后备森林资源呈增加趋势。
四是森林采伐逐步向人工林转移。天然林采伐量下降，人工林采伐量上升，人工林采伐量占全国森林采伐量的39.44%，上升12.27个百分点，以采伐天然林为主向以采伐人工林为主的战略转移稳步推进。
五是中国有世界最多的竹材资源，占世界40%，目前70%~80%用于农业，有很大发展空间。重组竹和竹基纤维复合材料很有发展前途。
中国现有人工用材林6169万公顷，居世界第一，发展前景很好见图5。其中，杨树667万公顷1亿亩，为世界第一，超过其他国家的总和，占人工用材林的13.7%，以每亩年产1立方米计算，理论上每年可提供木材1亿立方米以上;桉树260万公顷3900万亩，每年可提供木材近4000万立方米。人工用材林中还有80%的杉、松和其他树种，可以提供大量胶合板原料。
木材应用促进了人工林的快速发展。20世纪80年代以前，苏北森林覆盖率不到2%。90年代，由于人造板工业发展，促进了林业发展，现在森林覆盖率超过30%，泗阳甚至已达到48.5%。广东、广西、福建、湖南等许多木材工业发达的地区，林业发展都非常迅速。从国外看，北美、欧洲、新西兰等也都是由于木材需求的刺激，林业不断发展，森林覆盖率和蓄积都在不断增长。德国《森林宪章》要求多应用木材，10年将木材消费量提高20%。
美国森林资源越用越多，50年间，采伐量增长34.8%，蓄积量增长39%全球森林资源是充裕的，可以持续满足人类需求。世界有充足的针叶木资源，生长量超过消耗量，大量进口针叶木材有资源保障。
同时，非热带林区森林增加。
联合国最新报告指出，原始森林遭破坏的速度降至20年来最低。20世纪90年代，每年损失原始森林830万公顷。2000~2010年间，每年损失降至500万公顷。
世界森林分布极不均匀，针叶树种绝大部分集中在北半球。在北半球居住着全球75%的人口，集中了95%以上的针叶林、90%的温带阔叶林和90%以上的工业用材林。北半球森林管理水平高，一直保持着生长量大于采伐量的态势。
由于世界经济一体化趋势逐步加强，利用他国资源发展经济、实现双赢已属常态。中国必须长期大量进口木材，这是经济发展的正常需要，不存在破坏世界森林资源，也不存在所谓“资源风险”。我们应该放心发展木材产业。
2012年中国进口木材6710万立方米。其中，进口针叶木材3757.5万立方米，占进口木材总量的70%。其中，针叶原木2669万立方米，针叶锯材1422万立方米。进口的针叶木材均来自可持续发展的林区，70%以上是森林认证的木材。中国进口的针叶木材大部分用于建筑口料等次要部分，用于木结构建筑主体部分的很少。
木材是可再生资源，科学规划管理，会越用越多，不仅不会破坏生态环境，还会促进生态发展。中国和世界针叶木材都是生长量大于采伐量，发展木结构建筑，木材资源不是问题。水泥污染严重，且资源有限，中国应该减少使用水泥，低层民用建筑少用水泥，给子孙后代留些资源。
二、中国发展木结构建筑的可行性
中国有广阔的木结构建筑需求市场。在不同地区，可发展不同形式的木结构建筑。
大城市可发展混合木结构、木骨架非承重外墙、老房子的平改坡、公共建筑木结构。郊区可发展高档别墅、休闲会所等，目的是减少水泥的应用，减少二氧化碳的排放。中小城镇可发展较低配置标准的连排木结构建筑、混合木结构建筑等。在农村房屋改造方面，苏北农村平房改造成楼房已成趋势，浙江、苏南农村目前大部分是3~4层楼房，但都是水泥建筑，这将是轻型木结构住宅的潜在发展市场。风景名胜区可大量发展木结构建筑。
三、木结构建筑价格并不贵，老百姓买得起
人们一般认为木结构房屋造价高、太贵。这里有两个问题需要说明。第一，现在中国的木结构房屋定位在“别墅”，配置太高，而且是按国外建房概念，住宅各种设备基本配置齐全，比精装修配置要高很多，因此造价高。第二，各种木结构材料甚至钉子和金属连接件全部进口。如果降低配置，房屋面向中低收入群体，木构件和五金件等构件材料实现本土化生产，造价一定会降下来。
另外几个因素也造成木结构建筑成本低。一是木结构建筑构件是工厂化生产，现场施工效率高，施工周期短，是同类混凝土结构的2/3，成本低，资金周转快。以277平方米独栋住宅为例，木结构建筑施工周期为105天，混凝土建筑为144天。二是建筑重量轻，墙体自重为混凝土的1/10，楼板及屋盖为混凝土的1/8，对地基要求低，既降低成本又有利于抗震。地震引起的对建筑物产生破坏的地震力是与房屋本身重量成正比的。三是得房率高。木结构建筑比混凝土建筑多5%~7%的使用面积，以277平方米独栋住宅计算，可增加使用面积14.4平方米。
有资料表明，木结构建筑与混凝土结构建筑的造价大体相当，或者略低
四、木结构房屋寿命及对人体健康的影响
木结构房屋有利于健康居住
木结构房屋受热燃烧后强度损失小。
五、把好质量关，避免恶性竞争
木结构建筑在我国刚起步，一定要规范运作。对设计施工人员，有关部门要发证，要求有木结构建设资质。对于材料木材、五金连接件、保温材料、外挂墙和瓦等，一定要按相关标准生产，不能以次充好，偷工减料。建筑竣工以后要由相关部门验收，并建立终身追溯制度。建筑房屋是百年大计，千万不要搞坏了木结构建筑的名声。

木结构建筑发展简史
木材在建筑中应用具有悠久的历史，最古老原始的建筑就是由木材建造而成，数百年甚至上千年的木结构建筑至今在祖国的大江南北皆有存在。最早的古木建筑可追溯到西汉时期，我国就基本上形成了用榫卯连接梁柱的框架体系，一直到唐代，特别是到了宋、元时期，建筑上统一了做法，如李诫著《营造法式》，明、清时期，又有《园冶》、《清工部工程做法则例》，经数千年几十代人的努力，造就了我国古木建筑的辉煌成就，不愧中华民族瑰宝之一，在世界建筑史上独竖一帜，丰富了人类的文明史。

1.2　国外木结构建筑现状

在亚洲的日本，欧洲的芬兰、瑞典，北美的美国、加拿大等发达国家，在民居建筑中已普遍推广了现代木结构住宅，已形成了三足鼎立之势，无论是建筑风格、结构体系、营造方式均有各自特色，是目前世界木结构建筑的先进代表。日本近年来在新建住宅中，木结构住宅所占比例基本在45%左右；在北欧的芬兰、瑞典，90%的民居住宅为1～2层的木结构建筑；在北美，80%的人居住在木结构住宅里，独立式小住宅占主导地位。德国设有生态住宅研究所、门窗研究所和设计院，专门从事生态材料建造住宅的研究和设计，并已建造了各式各样的建筑群。日本、美国的加州、我国台湾等国家或地区将木结构建筑作为防震、抗震的重要措施，这是因为在近几年日本所发生的地震中，轻型木结构住宅几乎没有倒塌的案例。从日本木结构住宅类型来看，梁柱式木结构仍占绝对比例，吸收了中国古木结构的精髓，也有自己独特的风格和个性。在这些林业发达国家中，各种新型材料、新技术得到了广泛应用，建筑科技水平已相对成熟，除了建造一些新颖别致的木质别墅外，木结构还向公共建筑、多层和高层混合结构建筑方向发展。

1.3　国内木结构建筑现状

建国后，我国木桁架等木结构由传统的设计与人工制作，逐步进入到现代胶合木结构的设计与机械加工工艺。但在20世纪80年代以来，国家为了保护森林资源，一直提倡节约代用，特别是建筑主管部门专门发文限制在建筑中使用木材，要求以钢代木、以塑代木，使得我国木结构建筑停滞了几十年的研究和应用，使现代木结构建筑与国外拉开了很大的距离。

近十多年来，由于我国推行的人工速生林政策取得了明显的效果，无论是种植面积还是蓄积量均跃升世界第一，这为木结构这种建筑体系在国内的发展带来契机。国家建筑和质量监督检验等主管部门也与时俱进改变了观念，先后颁布和实施了多项木结构设计规范与质量验收规范等标准。在经济全球化的强力推动下，进口木结构建筑已经悄然进入北京、上海、南京、杭州、西安、武汉和海南等主要消费城市，已引起了人们的普遍关注。木结构应用的领域从住宅、宾馆到海滨浴场、茶社以及园林景观等，迄今为止，国内已建成新型木结构住宅2000多幢，每年以600多幢的速度在建造中。虽然，现行建造的绝对数量不及国外的1‰，但其发展势头迅猛，市场广阔。这些木结构建筑大都采用了国外的结构材料和先进的建造技术，国外政府机构和行业协会在国内举办各种规格的培训和巡回宣讲，不少知名高校加入到木结构建筑的研究行列，各种形式的研讨会纷纷举办，特别是很多木结构生产、建造企业纷纷上马，在地震灾后重建和旅游资源开发中扮演着重要角色，可以预见木结构建筑已迎来了发展的春天。

一 构件

首先，中国传统木构建筑根据构件的具体作用分为大木作和小木作两个系统。大木作是指以木材为主要构造材料的结构体系，如梁、柱、檩；而小木作主要是作为维护的结构体系，如门窗、天花等[1]。自唐代后，建筑行业进一步发展，分工逐渐细化，这些构件逐渐向“标准化”和“模数化”的方向发展。“标准化”、“模数化”这些词其实是工业时代的产物，如今它们已熟练应用于各个领域，然而当时在中国古典建筑中就已经有所表现。北宋的《营造法式》总结工匠在实践中的做法，提出了“材”的概念。“材”是木结构构件大小的基本单位从大到小分为八个等级，然后根据建筑的规模和性质选用一种等级的“材”作为基本尺寸，随后的、柱、大小构件都由此算出各自尺寸，这就简化了设计和施工的过程。能够以先预制、后装配的方式进行施工，极大地提高了营造速度(图1 ）也就是说，在同一历史时期，中国要建造同西方一样等级的建筑可省去很多时间。举一个简单的建造实例：北京紫禁城于明朝永乐四年(1406年)开始备料、筹建。永乐十五年(1417年)正式动工，至永乐十八年(1420年)就产全部建成[2]。短短三年就完成这样的恢宏巨构，这不能不说是传统木构“标准化’’优越性的最好体现。这样的标准化设计既可以提高效率，又能够提高施工的精度。在现代建筑中，对汽车展示中心、售楼处、汽车收费站、厕所、报亭等不受地形、人文条件限制的建筑类型都可以运用标准化设计，预先制定构件的基本模数再进行生产、装配施工，通过增加或减少模数来适应实际的建筑规模(图2)。但是，当今中国建筑的标准化程度已经远远落后于西方国家，不仅工艺比较落后，而且施工经验也不够丰富。面对悠久的木构历史，如何借鉴古代木构“标准化”的优点，至少有两点值得我们思考：①对于定型化的木构件本身来说，古人是根据什么制定构件的形状和模数的?②对于构件之间的装配来说，如何控制木构建筑的整体精度和强度?从这些问题的普案中或可以找到一些有价值的启示。

其次，是对材料性质的掌握。木材是一种单向受力的弹性构件，构件之间用木材特有的榫卯连接方式，形成一种高次超静定结构体系，具有很高的整体性和抗震能力。山西应县的佛宫寺释工塔经历多次地震，屹立千年不倒，就是木结构优势的最好证明。除此之外，各类构件的长短、比例、形状都是和木材的特性与受力紧密相关的。弯宋时期的建筑，基本没有用来纯修饰、美化的构件，所有构件都有力学上的用途，外观上，受力和非受力构件能清晰地区分开。唐朝的木构将这一特点更是发展到了一个崭新的高度。元明以后，因为新的材料（如砖)的大量使用，使得木材的力学作用明显减小，故而有的构件逐渐失去结构的作用，显示出装饰性的特点，到清代，其结构特性的表现已经完全失去，装饰越来越复杂，反而成为一种不必要的累赘。

由此可见，建造应该充分体现材料的特点。木材有木材的建造方式，砌体有砌体的砌筑方式，混凝土又不同于前两者(图3)。不同的材料与其构造的方式都有着本质的密切关联，尽管相同的构造可以有多种的表现形式，不同材料的构造方式必然会被表现出来。但无论如何建筑师必须作出选择，确定某种合乎材料逻辑的表达方式。这对于当今一些盲目抄袭流行符号的做法或多或少是一种警示(图4)。

二 单体

首先，中国的传统建筑只营造空间而不定义功能。从大的类型上说，无论是小到家宅、店铺，还是大到寺庙、宫殿，它们的单体建筑都是一种模式，矩形的平面、柱网的建构、空间类型也都是一样。再细到一个家庭的空间里，这里只有按等级分的正房、厢房、耳房、罩房，而不是按功能分的厨房、卧室。正房、厢房都有着一样的空间品质，也都可以用作卧室或是书房等。这样就是说，中国的传统空间布局具有较强的灵活性与适应性。一间房，可以是住宅里的，也可以是寺庙里的；可以作仓库，也可以作卧室或是书房；儿童可以在这里各种游戏，可以引发出各种想像。一间房，一间不定义功能的房，反而会给它更多的功能，把空间利用得更充分、更丰富、更有创造力。这样的一间房也是最容易建造的，矩形平面、柱网建构，只要有木材，就可以建构起来。所以，中国传统建筑中的混沌空间，既有着很好的适应性与创造性，又很方便建造，是一种很成功的空间形态。

中国传统住宅的建造是从人的需求出发，是从人的行为、人与人的关系、人与自然的关系去指导建筑生成。当然，这些是自发的，也就是说是很朴素的理论。当建筑作为一种纯使用的空间第一次生成的时候，它的形态是最自然的，也最能反映人真正的需求。在古代，不论是官宅还是民宅，都是以屋和院的形式存在的。在屋里，人们发生最基本的生活行为；其余的聊天、散步等行为都在院中完成。这样的分法完全是从需求出发，因为人们需要抵御风寒，也需要阳光、空气，这是一个很自然的宅的定位。然而自从西方引进了卧室、起居室等概念，这样事先划定的功能规定了人的行为活动，虽然在设定的房间内能得到比较人性化的体验，但是没有考虑到人的行为多样性的要求。人们只能在规定的路线中活动。例如凯文?林奇早期提出的open space的概念，虽然是针对城市提出的，但是在空间需求的灵活性上和我国传统建筑的混沌空间具有一定的相似性。对于建筑来讲，建筑存在的一段时间内，一般结构基本不会改变，但是使用功能很有可越发生改变。如何利用已有的建筑容纳不同的使用功能，我们也许可以从传统木构建筑灵活的空间布局中找到一些新的灵感。其次，中国传统民间木构建筑非常注意与环境的关系，尤其是营造内部小环境，亦即院落空间。把自然引入建筑内部，增加了建筑与环境的接触面，能够以更多角度和位置接近自然。这对于当今社会人口越来越拥挤，环境质量越来越差的现代城市，显得尤其重要。安藤忠雄就一向乐于使用种做法，不仅水平方向可以形成院落，垂直方向上同样可以。在高层办公楼的设计中，把各个院落竖向叠合，形成了上下贯通或错位的空间，也是一种很好的空间形态(图5)。

三 建筑群体

首先，中国古代建筑组群的布局原则是内向含蓄的，多层次的，力求均衡对称。一组建筑中的主要建筑物通常是主要人物的主要活动场所，这一点可以从形体、装饰、配属建筑等方面看出来。由于建筑群是内向的，除特定的建筑物，如城市中的城楼、钟鼓楼等外，单体建筑很少是露出全部轮廓，使人从远处就可以看到它的形象。因此，中国建筑的完整形象必须从组群院落整体去认识。每一个建筑组群至少有一个庭院，大的建筑组群可由几个或几十个庭院组成，组合多样、层次丰富也就弥补了单体建筑定型化的不足。在官式建筑中，建组群的一般平面布局取左右对称的原则，房屋在四周，中心为庭院。大规模建筑组群平面布局更加注重中轴线的建立，组合形式均根据中轴线发展。甚至城市规划也依此原则，以全城气势景宏伟、规模最巨大的建筑组群作为全城中轴线上的主体。这种空间结构层次递进的做法把各个等级的空间以中轴线为线串联起来，能很好地体现建筑群体的气势。这种建筑外部空间的处理方法也可以用于现代建筑。例如苏州相城区的政府行政办公楼的布局就参考了这一点，以中轴线来控制总体布局，主体建筑中又以环形走廊连接四组次一级的院落空间。空间结构逐层递进：中轴线一建筑一院落，很好地表现出政府办公楼的恢宏气势(图6)。

其次，中国传统民间木构建筑组群也非常注意与环境的关系适应外部大环境，这在建筑选址上有很好的表达：“最好北面有山岭屏障阻挡寒风，最好门前南面平原、耕作招凉，最好水源顺驻，最好远景悦目、最好农地方屋终年都可以见到太阳。”[3]最初纯朴的愿望历代延续，被称为风水。这种对自然选择的重视，在当今社会的建筑选址中也很有指导意义，如风水中提出的建筑应该北面靠山，南面临水，这是因为北面需要防止北风来袭，南面有水面调节小气候，正好适于人类活动居住。因而，风水就其科学的一面来讲，仍为众多的规划、建筑学者研究探索以上三方面中国木构建筑所表现出来的优点，恰好反映了目前大部分中国建筑最薄弱的一面。中国建筑由于种种原因没有经历现代主义的发展阶段，有太多的设计者未能清楚西方现代建筑所经历的发展过程，未能了解促使其形成的内在因素，仅停留在表象的层面看待现代的含义。这造成了国内许多象形建筑的产生和竞相抄袭国外建筑的表象。这对中国现代建筑的发展是极为不利的。我们不妨深入研究自己的传统的木构建筑，并以之为基础，开辟一条中国特色的建筑道路。

其实简单来讲，木结构在现代建筑中的应用功能比以前有了较为进步的用途，传统的木构件建筑体系的承重体系为木材，曾经也有少量的砖砌体房屋，但是木结构一直是主体，但是那样对环境和生态破坏十分严重，特别是每一个古代君王为了建造新的房屋，总要把旧的王朝付之一炬，这样就破坏了建筑的持久性，故而中国木构架建筑不像西方建筑那样保存完好。
木构体系的优势在于它的优良的受力系统，整个受力体系均衡稳定，但是时代在进步，木构件作为承重体系的时代已经过去，我们要承认钢筋混凝土和钢结构在现代的不可撼动的地位，木构建筑只是在少数民居还在使用，但是脱开来说，木材给人的感觉是亲切的，带有生气，而且色泽温暖，不但不会随着时代退伍，反而会更加独具特色，如今的木材不用担当承重柱的绝色，呈现了更加高级的墙体材质和装饰，木质的百叶窗，布置隔墙等等。而其结构的受力体系是十分科学的，也可用于现代的框架，例如上海世博会的形式，和安腾忠雄里的日本寺庙，木构体系在大师眼中已经升华，成为了艺术。

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