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1、2.施工简易、工期短这是木材的又一个显著优点。随着木材加工技术水平的提升，现代木构建筑已经基本实现了工厂预制，现场装配的工业化流程，尤其是在欧美等发达国家。建造房屋所用的结构构件和连接件都是在工厂按标准加工生产，再运到工地，经过拼装就可以建成一座漂亮的木房子。这样一来就大大降低了施工难度，在施工现场，除了基本的土地配套设施外，不会出现成堆的砖头、钢筋、水泥和尘土飞扬的壮烈场景，建房简单得就像搭积木一样。而且装配式流程也使木构建筑施工安装的速度远远快于混凝土和砖石结构建筑，大大缩短了工期，节省了人工成本，施工质量得以保证，也易于改造和维修。以北美最广泛应用的轻质木框架房屋的施工安装为例，一般一栋
2、300平方米的房子主体结构的安装需15一20天的时间，如果工厂预制程度高时间将更短。要想完成所有的精装修，整个施工周期一般也不会超过四个月的时间。而这种建筑施工及安装有着较高科技含量，原因之一是在施工过程中大量地使用成品或半成品的建筑材料及设备，部分大的部件已提前在工厂预制好运到工地安装，另外施工中机械化程度高、施工工序管理先进也是主要原因之一。由于装配式的施工特点，所占用的施工现场、建筑垃圾、建筑噪音等都减少到最低的程度，也可以称为环保型建筑的典范。而如果采用传统的砖混结构湿式施工方式，那么从基础开始到竣工(不含精装修)就需要5个月。从精装修开始达到入住条件需3个月，共计需要8个月之久。3.
3、冬暖夏凉由于木材为绝热体，在同样厚度的条件下，由于木材为绝热体，其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。即使采取通常的图1.1神户地震中的建筑对比隔热方法，木结构房屋的隔热效果也比空心砖墙房高3倍。木结构房屋在冬天正常的密封条件下，如果第一天开空调，使室内温度保持在20度的话，那么空调关闭后，到了第三天室温还能保持在16度。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.抗震性能优良木构房屋有良好的抗震性能。木材是一种单向受力的弹性构件，构件之间用木材特有的桦卯连接方式，形成一种高次超静定结构体系，楼板参见陕西省
4、建筑设计院，建筑材料手册，中国建筑工业出版社，2000。P54第二章木材和墙体之间组成的空间箱型结构也使构件之间能相互作用，再加上木构房屋的自重较轻，地震时吸收的地震力也相对较少，所以它们在地震时大多纹丝不动，或整体稍有变形却不会散架，具有较强的抵抗重力和抗地震能力。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房屋。我国唐山大地震仅存的房子也是木结构房屋。由于地处全球两大地震带之间，我国历来是一个多地震国家，地震活动频度高、强度大、分布广、震灾严重。在这样的情况下，木构房屋良好的抗震性能也是弥足珍贵的。5.建造成本相当一般来说，受到材料价格的限制，建造木构建筑所用的材料成本的确
5、比混凝土或砖石结构房要高。但是，如果核算整体的成本，鉴于盖房的工人数量需求少、人工成本低、施工时间短、装修费用也低，所以房子完工后的总成本基本与混凝土等其他结构房持平。当然具体单位造价又与建筑造型、建筑地点、材料等级及施工管理有关。由于木结构住房一般最大高度为4一5层，在土地价格较高的地区，就不经济了。至于在大跨度建筑上的使用情况又不同了，例如，1980年建造的美国华盛顿州塔科马市的竞技场，木结构拱顶的造价在承建中标时为3.02亿美元，而充气拱顶为3.55亿美元，混凝土拱顶为4.35亿美元。5所以，在很多的情况下，木构建筑也是符合经济性原则的，不应一味以成本高为由拒绝探讨。2.1.2木材在建筑
6、应用中的缺陷当然木材的缺陷也使不容小觑的。1.收缩、变形与开裂众所周知MG体育，木材作为一种天然材料，有其与身俱来的缺陷，其中收缩、变形与开裂就是最常见的现象。这是由于木材自身的物理特性决定的，处在自然环境中木材的吸湿与平衡含水率必将随空气温度、湿度的变化而变化。木材作为生材的含水率是比较高的，以云杉为例，平均生材含水率约为132%;而一般环境的平衡含水率远远低于生材的含水率，如表2.2所示。而在建筑中对木材又有使用含水率的要求，如表2.3所示。为达到与环境的含水率和使用要求的含水率相平衡，木材中的多余水分必须蒸发出去，蒸发后木材的含水率会低于饱和点。6而木材的含水率在饱和点以下变化，就会引起木材的湿
7、胀或干裂。7如果未经合格的干燥处理，当与湿度大的空气接触时会发生湿胀，将导致地板翘起和家具的门、抽屉关不上的现象;相反当这些家具置于湿度低的空气中时，5摘自美国林业及纸业协会httP:/留“饱和点是指木材中的游离水完全蒸发，孔壁水尚未开始蒸发时木材的含水率。7参见徐平涛，木材与建筑，建筑装饰材料世界，20仍(4)，P26一30第二章木材就会发生干缩，导致木质门窗有缝隙，接桦松脱和开裂、变形，而当把木材作为建筑结构或者围护用材时，这些现象会带来更严重的后果。表2.2地地区名称称北京京天津津南京京福州州广州州长沙沙哈尔尔西安安乌鲁鲁重重滨滨滨滨滨滨滨滨滨滨滨
8、木齐齐庆庆平平衡含水水11.44412.11114.99915.66615，lll16.55513.66614.33312.11115.999率率(%)表2.3建建筑用途途墙体结构构内衬板板窗户户过道道室内门门含含水率(%)(推荐值)小于222.木材的霉变与蛀蚀木材的主要化学组成是木质素、纤维素和半纤维素以及许多次要成分，如树脂、脂肪、蜡MG体育、单宁、果胶质、蛋白质、淀粉等，这都是虫蛀和蛀蚀的基本条件;木材的吸湿和降解又导致其易霉变。蛀蚀和霉变都导致木材的强度下降，影响木建筑的强度和使用的耐久性。我国是一个蛀虫和白蚁危害均十分严重的国家，木结构建筑每年因蛀虫和白蚁所造成的损
9、失不可估量。所以木材要运用到建筑中，最基本的要素之一，就是在使用之前做好防霉和防蛀处理。3.木材的可燃性木材易燃是众所周知的事实，中国历史上多少豪华的亭台楼阁，宫殿庙宇都是在不经意间付之一炬，令人扼腕。与其他建筑材料相比，易燃是木材最致命的缺陷，也是其渐渐退出建筑舞台的原因之一。所以当我们把木材用作建筑材料的时候，防火就成为一项极为重要的系统工程了。其他建筑材料一般依赖于结构材料的耐火极限和燃烧性能，只要符合阻止火焰产生、消防报警、控制火焰增长、限制和扑灭火焰等各项规范要求就可以了。但木材是一种可燃性材料，不仅其自身可以燃烧，而且会在燃烧过程中产生热量更助长了火焰的发展(一般说来，当周围温度上
10、升至260330时，木材开始显著热分解，产生可燃性气体;当温度达到330以上时，木材就能够自燃)。虽然木材在燃烧的初期，表面会产生碳化层，这在一定程度上可以减缓火焰进一步向木构件内部燃烧的速度，但是碳化的平均速度是每分钟0.60毫米，木材会由外向内逐渐炭化，最终将导致木材失去其承载能力，这对建筑结构的防火是很不利的。正是由于这样的特性，各国对木材在建筑应用中的防火要求都有严格的规定。在国内，我们在建筑材料燃烧性能分级方法标准中把木材分类于B2，即可燃性材料;同时在高层建筑民用建筑设计防火规范标准及建筑内部装第二章木材修设计防火规范标准中，都明确规定作为非承重墙、走道两侧隔墙的耐火极限为1小时，
11、房间隔墙为0.5一0.7小时;吊顶为0.25小时。木材要用于建筑中，必须进行防火处理，来达到这一耐火极限。82.1.3木材在建筑应用中的处理和保护1.木材的干燥为了防止木材的收缩、变形与开裂，必须对木材进行干燥，只有将木材干燥到规定的含水率后，才能保障其在长期使用过程中的稳定性。木材的干燥包括自然干燥和人工干燥两种方法。自然干燥是指将木材放置在阴凉处，搁置成垛，在自然条件下利用自然通风和太阳能辐射进行干燥。这种方法的优点是简单易行;但同时也存在着干燥周期偏长的缺点，一般要经过数年或数月，才能达到一定的干燥要求;且干燥程度最大只能达到平衡含水率为止，干燥过程中容易发生开裂和腐朽等现象。所以在实际
12、中往往只是将自然干燥作为人工干燥的辅助措施，从而达到降低人工干燥的能耗的目的。人工干燥的方法则很多，包括窑干法、液体干燥法、高频电流电场干操法、红外线于燥法、离心力干燥法和真空干燥法等。具体的选择则要具体要求和经济条件加以选择。生产中较为常用的是窑干法。窑干法是将木材置于具有保温隔热的密闭建筑物内，控制干燥介质(空气、炉气体、过热蒸汽等)的温度，湿度与气流速度和方向，进行木材干燥处理。2.木材的防蛀防腐处理由于木材的天然化学组成，使得木材极易受到虫蛀和腐蚀。所以在投入使用前，要对木材进行防蛀防腐处理。加压处理就是针对这一缺点所作的预防措施。方法是将水溶性的防腐剂置于封闭的容器内，经加压使化学物
13、渗透到木材的内部，渗透的深度和保留程度视建筑要求而不同。加压处理的木材，有效的防御了受昆虫、微生物和腐蚀性真茵的噬食，大大的延长和确保了木材在建筑上的使用寿命。3.木材的防火处理由于火的巨大破坏性，在木构建筑中防火处理始终是摆在第一位的，一般通过防火剂对木材进行化学处理。所谓的化学处理就是通过防火剂的浸渍和表面涂覆两种途径来实现防火目参见徐平涛，木材与建筑，建筑装饰材料世界，2003(4)，P26一30第二章木材的的。防火剂的浸渍处理与防腐剂的浸渍处理方法相类似，主要的作用是在起火时，能阻止或延缓木材温度的升高，降低火焰蔓延的速度以及减低火焰穿透木材的速度。而表面涂覆处理是将防火剂涂覆在木材表
14、面，主要作用是将木材与热源隔开，以阻止木材的受热分解和放出可燃气休，此外还可防止空气直接与木材接触。表面涂覆处理多用于提高己建成的木结构的防火能力。4.木材的结构保护除了在木材加工过程中对其进行干燥、防蛀、防火处理，在木构建筑的设计施工过程中也可以通过一系列的手段来达到保护木材，提高建筑物的使用寿命的目的。一般来说，大部分的措施都是为了确保木材干燥，防止水分渗透，保证木结构的防潮防水性能而设计的。因为除了少数的大灾大难，大多数木构建筑面临的更直接的问题是自然环境中的水对其所产生的潜移默化的负面影响。在现代木构建筑设计中，有许多行之有效的方法可以解决这一问题。例如在木结构和建筑物基础之间设置一层
15、防水层，在屋顶设置防水气流通道，在外墙饰面与墙体之间留有通风空间或者铺设透气防水膜，在结构连接部位做好防止由湿度变化产生的收缩和膨胀对构件产生破坏的预应力措施等技术手段，使木结构框架保持在一个透气、干燥的环境中，避免建筑物中水在木材表面的长期沉积，并且通过先期结构框架材料的防水加工处理，保证了木结构的防潮、防水性能。在防火方面，在防火等级要求苛刻的建筑中，除了在木材加工过程中运用化学防火剂进行防火处理，还可以在房屋建造过程中采取在木材表面覆盖难燃或不燃的板材来达到防火的目的，这些板材通常是防火石膏板，水泥刨花板或石膏刨花板等。如此一来，通过阻断火焰和木结构的接触，就可以提升建筑的防火等级，满足
16、规定的耐火极限。木材和木制品以及人造板是建筑不可缺的材料，充分利用和发挥它的优良性能为人类服务，克服它的某些不足，无疑将会节约木材，延长木材的使用寿命，自然而然可以使木材在建筑中发挥更大的作用。2.2现代木产品的构成2.2.1原木产品原木，也可以称为制材(图2.1)。在木材产品中，它并非指原始尚未加工第二章木材锯开的木材，而是指被加工锯成一定尺寸，并进行过抛光的圆木料或方木料。原木是个很宽泛的概念，根据尺寸不同，可以分为木板、规格材和肋材。木板是指加工厚度小于50Inm，且宽图2.1原木度为厚度3倍或3倍以上的矩形锯材，一般用作装饰性材料。规格材是指厚度不超过89Inln，根据结构设计的需要，
17、按规定尺寸加工而成的规格化木材。它在建筑上的主要用途是在框架和围护两方面，具体为:屋顶、地板、剪力墙、横隔墙和承重墙。肋材是指最小尺寸不少于140Inln的原木。在建筑中，一般用作梁和柱。做梁时，宽度宽度大于SOInln并大于厚度，主要用作弯曲的构件;用做柱时，宽度小于5llnm但大于厚度，主要用作受压构件。2.2.2胶合层木图2.2美国爱达荷州立大学足球场的屋盖胶合层木简称胶合木，和胶合板是两个不同的概念。胶合层木是一种将单片的规格材顺纹层叠，在特定条件下粘合起来的木材产品。能够将有限尺寸的木材制造成不同尺寸、形状的更大结构构件，常常被用作用柱和梁以及重型构架，也常被使用在最能体现建筑美学特
18、点的外露结构。胶合层木的开发运用具有重要的意义:一方面，随着森林资源的日渐匾乏，优质、大直径的原木日趋减少，胶合层木的出现很好地解决了这一问题，可以通过纵接或横拼使木材加工后的短、小料，以及人工林抚育所得小径材由短材变长材，窄料变宽料，小材变大材、劣材变优材，这样有助于缓和木材资源的紧缺;另一方面，现代建筑中的许多功能性建筑对材料的要求也越来越高，甚至到了远非天然木材所能企及的地步，通过对大型木材的拼接、层叠、胶合，可以制造出特殊大型构件用材，以及各种直线和曲线的形状，这也为建筑师在满足结构要求的情况下进行艺术创作提供了极大的自由。如图2.2所示，美国爱达荷州立大学足球场的弧形拱顶，上、下翼缘
19、采的胶合层木，跨度达到122米。图为在吊装筒拱。所以说，胶合层木兼有节约利用与充分利用木材资源的双重意义。第二章木材2.2.3工字托梁图2.3工字托梁工字木托梁是根据力学性能将结实的锯木或胶合板作为凸边粘到夹合板或定向条的梁腹上，形成重量轻且强度大的工字形构件。(图2.3)这种结构构件的高强度和低重量的结合使得它常作为大跨梁和椽应用在住宅和商业建筑中。工字托梁的优点不言而谕。一方面，工字的形状使其具有很大的单位质量强度。例如:24lllirn厚，sm长的木工字梁的重量根据其边缘尺寸只在23kg到32kg之间，在安装上极为便捷，甚至可以手工安装。而且它还是优良的轻质结构构件，在大尺寸的实心框架木
20、材匾乏的地区，工字木梁就成为地板梁和屋顶梁的很好选择，它还是敞腹钢梁的一种经济替代品。因此在操作性和经济性上，工字托梁具有很大的优势。2.2.4复合木板复合木板也叫单板层积材或旋切板胶合木，是薄木板和粘合剂的层状复合物。，它由干燥并分类的薄木板组成，在薄木板涂上防水粘合剂，按设计图案组合，并在热轧的作用下形成坯段;在这一制作过程中对木材的各种天然缺陷，如树节、裂纹、纹理的倾斜等进行修补或去除。在复合木板中，每一层薄木板的纹理都方向一致，这样的平行迭片结构可以使同样尺寸的材料具有更大的统一性和可预知性，这使得复合木板在作为梁时的边缘荷载承受力和支柱时的面荷载承受力都很强。因此可以说复合木板是一种
21、实心的、可高度预知的、统一的木产品。其稳定性能和防火性能优于实木和胶合木，非常适于建筑上的承重结构，甚至可以制成长度超过20m的建筑构件。目前在现代建筑中，复合木板主要用于住宅和商业建筑的结构框架中，如建筑挑梁、横梁，托梁、内部墙壁支柱等，也可以用在门窗框、楼梯扶手等部件。2.2.5定向条定向条也叫定向结构刨花板，由薄长方形的木条板组成，这些木条板排成一层，每一层又以与胶合板相似的十字交叉模式叠合起来并用防水粘合剂充分粘合成坚固的结构板。第二章木材由于采用了特殊工艺和专用设备，定向条基本保留了木材的天然特性和各种优点。同时又重组了木质纹理结构，彻底消除了木材内应力对加工的影响，消除了天然木材的
22、各向异性及横向强度低，易裂的缺点，使得定向条具有抗弯强度高，线膨胀系数小，尺寸稳定性好，材质均匀，握钉力强，表面光洁易加工等优点。而且定向条一般以小径材、间伐材、木芯、板皮、枝娅等为原料，所以原料来源广泛，成本较低。因而定向条在建筑中的应用十分广泛。现在主要用于构造上的屋顶、墙、和地面，同时也可作为结构上的横隔墙、剪力墙使用。一些特殊的产品还可用作挡板、混凝土模板和预制工字梁的梁腹材料。2.2.6平行条板平行条板又叫单板条平行成材或旋切片胶合木是将木条沿木纤维长度方向在压力作用下定向成型的一种新型高强复合材料。平行条板的生产可以将生产复合木板或胶合板的剩余窄小单板切成条状，然后采用结构胶沿构件
23、长度方向粘接压制而成。由于制作过程中单板条的随机铺装，单板条中的天然缺陷如树节、裂纹、幼龄材等分散在板中，使平行条板的力学性能更加均匀稳定。在住宅建筑中，常常作为大型构件使用，如横梁、挑梁、柱以及轻质框架中的过梁等。在商业建筑中也可以作为中型或大型构件，由于其视觉上的表现力，所以常常用在外露结构中。2.2.7胶合板胶合板是一种将多层薄木板胶合起来的木材产品。将原木通过旋切、锯切或刨切成薄木板，将三层或以上木板按木纹垂直叠放，再经胶合就制成了胶合板。胶合板的垂直迭片结构提高了木材的稳定性，也使其结构具有平衡性，具备天然木材所没有的两个方向上的强度和硬度，以及平面上的良好稳定性。由于其这种稳定性，
24、胶合板成为装在有弹性地面铺材和地毯之下的很好的地板材料。它能保持平整，不会起翘、开裂或弯曲。当被用作墙体外层围护结构时，还能起到提供剪力的作用。2.2.8轻质析架轻质木析架是由各种尺寸的规格材制成的析架系统，各构件之间透过螺栓、剪力板、金属板等来进行连接，其一般跨度为20米，也可以更大。轻质析架被广泛运用于各式建筑中，尤其是在长跨距的场合，如桥梁、木屋架、楼板梁等。参见许方，美国木材产品，世界建筑，2002(9)，P22一23第二章木材尤其值得一提的是，轻质析架在我国建筑的“平改坡”工程中也极为适用。因为在承受相同外荷载的情况下，木结构的自重与混凝土结构、钢结构的自重相比要轻很多，特别适用于己
25、修建完成的建筑屋顶的“平改坡”工程，这样对原有建筑的结构影响最小。而且木构件可以在工厂加工，现场安装，施工不受天气影响，工期较短，可以大大减少对楼内居民和建筑环境的影响。经济实用，性能优良，值得大大推广。0图2.4现代木产品的构成2.3现代木制建筑的构成2.3.1轻质木框架建筑图2.5轻质木框架建筑轻质木框架建筑是用规格材、木质结构板材、石膏板等制作的木骨架墙体、楼盖和屋盖系统构成的建筑体系，在国外被普遍运用于居住建筑中，也可用于较大规模的商业和公共建筑物。(图2.5)木结构框架一般支承在混凝土基础上，最常采用的方式是平台框架结构。上层的楼板框架套在底层的上面作为平台来构筑墙体，墙体结构建造在
26、平台上。墙体通常构造包括单层底板、中心间隔的木柱和双层的顶板。首层墙的底板用螺钉锚固在基础上。然后是将楼板、天花托梁和屋顶椽子架在墙的顶端。这些构件的，“彭淑贞，生态材料实习，国立屏东科技大学木材科学与设计系，P381一386第二章木材尺寸由跨度和受荷载情况决定。木柱隔墙承受屋顶、天花和楼板的竖向荷载并将其传到基础上。套有结构木板的墙体则作为剪力墙将风暴和地震时的水平荷载传递到下层楼板，直到基础。房屋的外墙构造一般为木龙骨、抹灰和石材贴面;而内墙和天花的处理则是抹灰或贴石膏板。2.3.2多层木框架建筑图2.6美国某多层木框架房屋住房短缺是现今全球许多主要的工业化城市都面临着的问题。多层木框架建
27、筑建造迅速，经济便捷的特点使其成为城市经济住房的首要选择。多层木框架建筑一般是3一5层，建筑形式上往往采用将3一4层木框架住宅建在底层预应力混凝土框架的车库和商业空间上面的方式。所以多层木框架房屋特别适合作为“填充”项目建在城市中心的小街区里，作为安置性的经济住房。(图2.6)2.3.3原木建筑图2.7原木住宅原木建筑一般都是用原木建造的住宅建筑。它有许多种不同的样式，作为是传统的建筑形式，原木牢固的结构和良好的保温使房屋具有极佳的性能，结合现代设施，是极为优良的住宅形式。(图2.7)在建造时，原木是最主要的结构构件和围护构件，按照不同的构筑方式进行加工处理。加工后的原木构件内外侧可以是圆的、
28、直的、斜的，端侧也分为圆的、直的、有凹凸槽的或特殊处理的。其中，最常见的原木形式是圆形，有两种传统的建造技术:瑞典加工法和北美加工法。前一种方法是将底部削切以适合另一构件顶端并以此相连接;后者则是将原木叠放，中间的缝隙用人造合成物填充。两种方法在发源地都有广泛的运用。2.3.4特殊结构即公创索盈姗;呈第二章木材2.4木材在建筑创作领域的创新与发展2.4.1木材在结构形式上的新探索图2.n奈良丝绸之路博览会场内景抽侧曰.口口洲目娜.门如.归.州，州冲肠即军舀.洛门、.侣k、，托一礴群节处氟一、一补一一才薰蒸，户一图2.12设计图纸结构工程学的进步使得人类不断挑战建筑在跨度和高度上的极限，结构上的
29、创造性设计和对材料特性的最大化发掘诞生了许多经典的作品。木结构以前很少用于大跨度的建筑，但当今技术的支持下，特别是胶合木的研发，使这一切都成为可能。胶合木是一种极为优良的建筑材料，它在保持了木材的传统美观和强度的同时，还具有非凡的耐火能力，绝缘性和尺寸稳定性能;大型的胶合层积材可用作大跨度的直线或拱型构件，减少柱的数量，满足大空间的设计要求，在许多不同类型的公共建筑如体育馆，礼堂，展览馆等建筑中，大跨度的木构建筑形式成为一种新的流行。特别由于很多的大型的博览会建筑都是临时性的，在展会结束后就会被拆掉，所以木结构系统的灵活性，木材的重复利用性，能够为建筑的拆装，改扩建提供更多的可能性。基于以上的
30、特性，使得木结构建筑成为了大跨度场馆建筑的新宠。在日本奈良举办“奈良丝绸之路博览会”的展览馆就是这样一种情况(图2.n，图2.12)。它采用木网壳结构，跨度达到了六十米，充分利用了木结构具有的柔韧性。所有构件采用40x7OInln截面，纵横间距500Inln重叠交叉组合而成，内部空间宽敞明亮，符合展会空间的需求，而木材特有的材质表现，使整个建筑充满韵味。这样一种建筑上的革新不仅是对木结构自身力学性质合理性的重视，也包含了对其所表现出来的美学特性的重视。第二章木材2.4.2木材作为围护材料的新探索图2.13法国国家图书馆刃刃刃不不不不不不，曰曰一厂厂lllllllllllll11一下下下丁丁丁丁
31、.洲冲冲冲工工工!【_【丰丰丰姗日日日工工!升升升雌雌厂厂丁丁丁丁丁_图2.14双层幕墙图2.15静谧之家除了结构用材，木材作为围护材料的历史也是一样悠久的。对表皮的探索一直是近年来建筑界非常热门的话题，木材作为传统的围护材料，自然也受到了关注。木材具有丰富的表现力。随着技术的发展，如今的木材在经过深加工后，缤纷繁多的木制品种类能够呈现出各式各样截然不同的风貌，适用于各种不同的建筑类型。不管是用作结构材料还是围护墙体，都能直接成为整个建筑的装饰性表达，使得建筑获得内外浑然一体的亲和力，这是许多其他建筑材料所不可比拟的。以法国国家图书馆为例，整个建筑的围护结构是由木材和玻璃共同构成的双层幕墙系统
32、(图2.13，图2.14)。最外层是完全通透的玻璃，同时为了保护图书，避免阳光的直射，玻璃内侧又增加了一层活动木质遮阳板。实体的木板和虚的玻璃在功能上互为补充，两者之间的空腔也能起到保温节能的作用。同时遮阳板可以自由的开启合拢，反映在建筑立面的不断变化，体现出建筑与城市的交流。木材既可以是法国国家图书馆的大气，也可以带来日本京都的静谧之家的温馨和谐。静谧之家是一座诊所(图2.巧)，整个建筑从墙面到地板、天花到全部采用了木材。包裹在原汁原味的木材中，设计者希望能够通过木材表达出的温暖质感，消除患者对诊所的恐惧感。没有华丽的结构，繁复的空间，只是通过木材的堆砌就达到了这样一种效果。木材，利用不同的
33、种类和加工方法，可以使建筑呈现出不同的表情。第二章木材2.4.3木材的艺术表现力图2.16刺冠礼拜堂图2.17天之玫瑰礼拜堂木材和其他建筑材料相比，有着很强的个性，表现在很多方面，尤其是当其使用在建筑中所带来的艺术表现力和其他建筑材料是绝然不同的。如同中国传统木建筑中的“露明造”，木材即便作为结构构件，也能够起到很好的装饰作用。在很多暴露在外的木构建筑设计中，木构架本身往往就是一种自然的室内装饰，带有特有的艺术表现力。美国著名的教堂建筑师费琼斯设计的刺冠礼拜堂(theThomerownChapel，图2.16)和天之玫瑰礼拜堂(theSkyroseChapel，图2.17)就是很好的范例，前者
34、更被评为美国世纪十大建筑。在这两个建筑中，由木材作为主要构件构成的构架既实现了建筑与环境的对话，也传达了哥特教堂的意向，。刺冠礼拜堂位于一片树林之中，建筑师很好的把握了建筑同环境的关系，竖向的支撑构件和斜向的连接件都被设计得极为精巧，立柱与周围的树木融为一体。对竖向线条的强调使其产生了一种哥特式教堂特有的“向上飞升”的空间感受，而这一切又体现得那么自然，木柱和木斜撑没有任何冗余的装饰向上积极地伸展着，通过井字状的钢节点加以连接，仿佛他们只是简单得靠在一起。这种视觉上的处理使教堂既带有哥特式的威严，又不失木构建筑特有的温馨、亲切。同样富有艺术表现力的还有美国比弗顿市的市立图书馆，这座由胶合梁所构
35、成的森林建筑是比弗顿市的标志(图2.18)。设计师设计该建筑时，受到生长在图书馆门前一棵高大梧桐树的启发，四根高达约sm的弯曲型胶合梁柱以参天大树的形态，支撑起图书馆主要房间内的天花板。这种运用薄型胶合板所加工制造成的胶合梁，不但能够达到规定的结构要求，还显现出雄伟壮丽的景象，营造出酷似森林的景象。这座图书馆不再仅仅是储藏图书的地方，木结构的运用无疑使它具备了独特的个性与艺术化的表现力。第二章木材图2.18美国比弗顿市立图书馆2.4.4木构建筑风格的多样性木构建筑在中国有着几千年的传统，总是因循着一定的模式在发展，坡顶，挑檐，立柱似乎是跳脱不出的框架。其实，近年来随着技术的发展，木构建筑结合现
36、代风格的案例比比皆是，纤巧的结构，简洁的几何体型开始渐渐替代模式化的笨重造型。芬兰赫尔辛基的Korkeasaari观望台(图2.20)外围护结构采用经过特殊处理的木材，通过简单的铆固加以连接，呈现出不规则的有机外形，给人一种柔软的错觉，这种感受是传统的木构造无法表达的。日本秋田的伊迈日托所(图2.19)也有异曲同工之处，它采用弯曲的复合木板铆固而成，呈现出一种编制的特征，这在以往的木构建筑中也是不多见的图2.19日本秋田伊迈日托所图2.20芬兰赫尔辛基的Korkeasaari观望台第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析3.1木材在当代中国建
37、筑中的应用状况调查一直以来，中国人对木材是有着特殊感情的。盖房子、做家具用的都是木材。在木桌上吃饭，在木床上睡觉。五行中，“木”是主生的，位置在旭日升起的东方，是一切生命的源泉。楠木“保鲜”，是最好的棺木。树木既是生命之源，也是最后的归宿。中国用木头造房子已经有3000多年的历史了，在世界古代建筑的各种体系中，以木结构建筑为主体的中国古代建筑体系曾独树一帜，自成一派;历史悠久，散布区域辽阔。“在军事、政治及思想方面，中国虽常与他族接触，但建筑之基本结构及部署之原则，仅有和缓之变迁，顺序之进展，直至最近半世纪，未受其他建筑之影响。”2直到今天，我们仍能见到一些古代遗存下来的堪称精美绝伦的木结构建
38、筑遗产，感叹我们祖先的聪明才智与鬼斧神工。可以说木材在我国建筑史中占据着统治地位然而这种统治地位最终随着历史的变迁变成了历史。我国的森林资源历来缺乏，作为一个农业开发大国，由于长期强调人口的增长和发展农业种植业，使林地面积不断减少，更由于近数百年来人口压力的缘故，对耕地和薪柴的需求，使森林资源越来越少，这种情况尤以清中期以来最为明显。到了18世纪末，随着西方科学技术传入了中国。传统的木结构建筑由于用料比较费，跨度受木料的限制大，传统的木柱架体系逐渐被砖墙支撑的木析架体系代替。新中国成立后，建设速度较快。由于木结构容易加工，又可以就地取材，因此建设了一大批砖木结构的建筑，对木材的需求直线、当时我国森林的采育和更新又缺乏科学的管理和规划，一味地“强渡择伐”。所以随着建设的加速以及乱砍滥伐和毁林开荒，到80年代，我国出现了森林资源危机和经济危机的严重局面。当时国家没有足够的外汇储备从国际市场购买木材，因此基本停止使用了木结构，木构建筑几乎在中国绝迹;这也直接造成了我国木材产业发展滞后，研究开发和应用开发都落后于世界发达国家。这样的情况一直维持了很长一段时间，直到90年代国外的木材供应商们在中国遇到了推广难题，他们为了销售更多建筑木产品，所以从发展中国的木构建筑入手，着手打入中国市场。而最先进入中国市场的就是轻型木结构住宅。一开始是从1996年起，北京、上海面向外国人的高档住宅出现了
40、木结构别墅，随后在各大城市逐渐多了起来。12梁思成，中国建筑艺术二十讲，线第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析当时这些轻型木结构小住宅大多从加拿大和美国整体井口，价格昂贵。到了90年代末，中美政府就全面发展双边贸易关系的谈判为木结构建筑在中国的推广搭建了最初运作的平台。由美国、加拿大和中国专家组成的木结构规范组于1999年成立，开始全面修订木结构设计规范。该规范中由于专家组构成的原因，留下了很多北美2X4轻型木结构产品的烙印。2001年，我国加入了世界贸易组织，对木材的进口实行零关税，进口优质结构用材也连年增加。2002年，世界上最重要的木结构建筑生产和使用地
41、区之一一北欧木业协会也在中国开始木结构的推广工作，其主要任务就是帮助中国完善木结构设计规范，经过不懈努力，编写完成了木结构设计规范手册。自此，中国大陆初步具备了北美和北欧世界上两大主要的木结构建筑生产使用地区的木结构建筑的技术规范。2004年新的木结构设计规范出台以来MG体育，越来越多的国内外企业开始涉足中国木结构建筑市场。同时伴随木结构别墅的引进，国内关于轻型木结构住宅的各项研究及对外技术合作也相继展开。2005年3月24日，由中国林科院木材工业研究所负责承担的加拿大轻型木结构示范房屋在北京门头沟(图3.1)落成。建造该轻型木结构示范住宅并进行后续研究是国家林业局“948”项目木结构房屋结构材料应用
42、关键技术引进的重要组成部分。该项目的另一部分，日式木结构示范住宅，于2004年正式启动，其重要阶段性成果之一日式胶合木结构住宅示范工程，在位于安徽省黄山风景区内的国家林业局国粼嫩翼磁翼麒蘸鬓瞩鬓蘸纂鬓羹际竹藤网络中心黄山太平基地顺利落成。图3.1北京门头沟示范住宅图3.2宁波天一广场于此同时，除了在引进木结构住宅方面的成就，随着国内设计理念的更新，新锐建筑师的涌现，国外先进设计经验的学习，木材在设计领域里也开始受到关注。以宁波地区为例，在天一广场，老外滩历史街区改造(图3.2，3.3)，都出现木材的身影;在杭州地区老住宅立面改造项目中，都把木材贴面，木百叶作为主要改造手段;有一段时间，木百叶在
43、国内蔚然成风。这虽然代表国内开始重新关注木材，然而需要注意的是:木材在这里，大多是作为一种装饰性材料依附于建筑表面，跳脱出建筑本身，很难说是木材真正的回归。应该看到的是，这些年我国木材在建筑上第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析图3.3宁波老外滩历史街区的运用，以及木构建筑本身是有所发展的，但是欣欣向荣只是一种表面现象，实际上还存在着很多的问题。为何说是表面现象?这些年我们一直留在引进外国的木材产品和木构建筑上，虽然我们有北美体系的木结构别墅，有北欧体系的109house，但是我们几乎没有自主开发的优秀的木材产品，没有自己建造的木构住宅或其他以木材为主要材料的木构建筑。我们的人造板大
44、部分只能应用在家具制造和室内装饰装修方面，室外建筑用材很少，基本需要依靠进口。常规的人造板产品占比例较高，而高性能复合材料较少，功能性产品更少，如限燃、防水的胶合板;非环保的产品较多，优质环保产品尤其是达到国际标准的人造板较少，人造板的深加工以及高新技术产品的开发巫待解决。相对于大量引进的轻型木结构住宅，我国自主研发的木材产品少之又少，自行建造得木质建筑几乎难以举出一个完整的例子，更不用说其他在国外盛行的大型木构建筑了。这对于我国3000年的木构建筑史是种站污。第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析3.2木材在当代中国建筑中的应用状况原因分析木材在建筑中的运用在我国一直以来萎靡不振的原
45、因有很多，主要是三方面的原因:木材工业存在着问题，设计行业存在着问题，社会环境存在着问题3.2.1木材工业存在的主要问题人们普遍认为木材的消耗会带来森林植被的破坏。一直以来，我国的森林资源都处于世界落后水平。为了保护我国的森林资源，自80年代以来，我国一直提倡节约木材，特别是在建筑领域。木材产业自此受到了严重冲击，一跟不振。所带来的问题反映到当下则表现在木材加工企业整体水平不高，企业数量多规模小，资源利用水平不高，产品中的科技含量低，劣质低价产品充斥市场，干扰了木材工业的健康发展，也直接影响到了木材在建筑中的运用。1.木材资源缺口严重，供需矛盾不断加剧根据第五次国家森林资源调查统计，“我国现有
46、森林面积15844万公顷，森林蓄积125亿立方米，世界排名第五位。但人均占有森林面积仅0.128公顷，仅相当于世界平均水平的1/6;人均占有森林蓄积9.07立方米，仅占世界平均水平的1/8，是森林人均蓄积量是世界最低的国家。而且我国的森林资源结构严重失调，林龄结构极不合理，中幼林在林分面积中占71.1%;林种结构失调，用材林比重较大，防护林比重较小，限制了森林多种效益的发挥。树种单一、材质较差，目前大都只能成为造纸和生产人造板的原料。”3由此可见，我国的木材供应压力巨大。特别是这些年我国经济迅速发展，木材供需矛盾更是不断加剧，特别是国家在重点林区实施天然林保护工程以后，木材产量逐年递减，国产木
47、材缺口巨大，预计到2015年将达1.4亿至1.5亿立方米。为了弥补缺口，国家每年要耗用大量外汇进口木材，如今木材已经成为耗用外汇仅次于石油产品之后排名第二的大宗产品。缺乏充足的木材供应，这为木材在建筑中的大量运用设置了第一道，也是最基础性的屏障。2.企业规模小，研发技术落后，产品质量差，结构不合理，应用领域狭窄我国的木材产业无论是生产规模、技术水平还是产品质量、行业管理，存在的问题都比较突出。除去几家大公司，我国的木材加工企业主要由无数小生产厂家支撑着。这些中小企业由于资金问题，员工素质，管理水平，多数以家具和装摘自庄启程，浅谈科技木与中国木材工业的可持续发展，人造板通讯，2004(5)，P2
48、7参见陈绪和，我国木材工业发展方向，人造板通讯，2006(l)，P325第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析图3.4木材加工企业修用木材为主，缺乏科技含量和新产品开发，品种单一，大部分产品质量较低，与国际先进水平存在差距。而且即使市场上出现了新的产品，市场对木材使用缺乏引导，用户对木材产品，特别是改良后的木产品优越性缺乏认识，推广仍是个难题。在大多数人的印象中，木材还停留在易腐，易燃，禁不住长期日晒雨淋的阶段。如果木材依旧仅仅使用在家庭用具如家具、地板等方面，会加速木材产业的衰弱。53.2.2建筑设计行业存在的问题木构建筑在中国建筑历史上一直担当着重要角色，但由于这些年来我国森林资源
49、的匾乏，国家为了保护这一资源，一直提倡节约木材，特别是在建筑领域。因此这些年来在建筑领域，木构建筑的发展急剧萎缩。许多从事木构建筑的专家教授纷纷转向钢结构研究，高校的木构建筑教育也处于停顿状态，很多木构技术和木构建筑之间则一直存在着“信息屏障”，使技术与应用双方丧失了大量的发展机遇。很多主观或客观的因索造成木材与建筑之间的屏障长期存在，而且有不断加剧的趋势。1.建筑教育体系的影响由于资源问题，木材在中国建筑中停了二十多年了，国家禁止木材用于房屋结构用材，导致国内木构建筑的大萧条。从S0年代初，国内建筑类大学基本已没有开设木结构课程。只有哈工大，重建工等和少数几所林业大学大学友开设木结构课程，且
50MG体育、以选修课的形式存在，教授内容也以基础理论知识为主，鲜少涉及到具体的方案设计。由于没有系统的木结构课程，结构专业的学生对木结构的结构形式、相应跨度、计算方法、施工方法一无所知;建筑专业学生对木构的认识停留在中国古代木建筑的构建、结构形式上，传统固执的认为木材的天然缺陷:易腐、易燃、易虫蛀、跨度小是他们选择木材的作为建筑材料的障碍。钢结构的轻巧、混凝土对造型带来的无限可能使木结构建筑在中国几乎没有市场。他们的知识体系会在他们工作后的相当时间内持续，甚至影响到下一代建筑师、结构师的知识建构，这会长期而深远地影响木建筑在中国的发展。，5参见陈绪和，我国木材工业发展方向，人造板通讯，2006(l)，P4
51、第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析2.研究内容的影响由于过去国内木建筑大环境的影响，许多原先从事木构建筑的专家教授纷纷转向钢结构研究。目前，国内有关木结构和木建筑的研究人员很少且年事已高，存在着严重的“断代”危机。在中国期刊网上用“木结构检索文章名，从1994年到2006年的13年期间，仅收录了98篇论文，其中有关中国古代木结构的39篇，木构建筑设计的8篇，结构技术巧篇，建材7篇，国内外木结构发展状况和前景14篇(几乎集中发表在2002以后)，其余15篇。另外，自1989年以来，共召开了九次国际木结构会议，收集了来自45个国家945篇会议论文。各国专家主要的研究方向有以下几方面:木
52、材连接构件及连接方法;胶合木结构的计算和试验方法;木材结构荷载;各类木材物理性能与工程性质;木结构可靠度由论文数量和内容看出，国内外行业内人士对木构建筑的关注不多，中国对木建筑的理解更多的是在古代木构建筑上。论文较少涉及到木材与建筑设计密切相关的间题，如木结构未来发展、木结构教育、木构建筑设计、木构建筑结构新形式、计算机辅助设计等。3.思维模式的影响在从事建筑行业的人当中MG体育，往往存在着两种思维模式来进行设计和解决问题:“传纹式思维模式”和“浪漫式思维模式”。浪漫式思维模式的人富于想象力、创造性、有直觉力，做事凭直觉感觉和审美天性而不是事实，不受原因、规则的限制。当艺术不符合科学时往往就是浪漫。这
53、类型的人往往会选择建筑学专业。相反，具有传统式思维模式的人做事基于理由、原因和规则、法则，他们更倾向于结构技术专业。所以，往往建筑师把建筑当作艺术来研究，仅仅停留在了解解决设计问题的原则规范，而对基本原理漠不关心;结构工程师对建筑艺术缺乏认识，研究方向倾向于基础理论研究，而缺乏应用型技术研究。一个人很难同时擅长于两种思维模式，并且不停地更换着使用两种模式，所以在实际工作中往往以自己习惯的一种模式思考，完全遗忘了另一个模式的存在。他们不停地想强化、突出自己的优势，势必会造成个体知识体系的单一性。这在国内建筑行业普遍存在的现象导致建筑师在从事设计工作时把对材料的考虑排除在外，材料仅仅是建筑效果的艺
54、术表现手段。近年来国内对木百叶及类似的做法的偏爱几近风靡就是由此而来，某些建筑师不顾地域文化、气候的限制，大量夸张地使用木质百叶窗。虽然在外在形式上达到了一定的效果，但留给第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析使用者很多的不便，不是理性的创作方式。而一旦要把木材大量运用到建筑中，而不是作为简单的装饰材料，建筑师就会由于结构知识的匾乏而畏首畏足，宁可选择更为结构上更可靠的钢结构。3.2.3社会环境存在的问题1.我国土地、政策的排斥性在我国，现有的木构建筑绝大部分为别墅住宅，且占地面积大。众所周知，我国是一个人均土地面积很低的国家，从住宅用地来看，土地由于其位置的固定，性、资源的稀缺性等因
55、素，供应量会越来越少，相对价格会不断上升，从而也就提高了建造成本。2003年9月14日.国土资源部发布关于加强土地供应管理促进房地产市场持续健康发展的通知，今后我国将严格控制高档商品住房用地，停止报批别墅用地。这个通知正式向以别墅为代表的高档豪宅亮起政策红灯。尽管一些省市的发展商手里的合法别墅用地储备量非常可观，可以满足未来3至5年内市场的需求，但是从长远看，别墅建筑的发展受到了一定限制，以别墅为主的木结构住宅也不例外。2.社会大众的接受度不高在我国，几十年来建筑一直是以混合结构为主，人们已经习惯其结构的稳固性和长期性。现代木构建筑对中国是一个新生事物。相对砖混和钢混结构建筑，人们认为木构建筑
56、不仅不牢固，一旦发生火灾，人身财产以及房屋安全得不到保障，还认为木材易发潮、发霉、白蚁侵蚀、耐久性差。从现实情况看，木构建筑在我国的接受程度还很低，真正进人市场并受欢迎尚需时日。目前类似混凝土别墅的木结构住宅市场推广战略过多地考虑了建造商和开发商，却忽略了消费者的需要。不管来自内部的还是外部的担心，都制约着木构建筑在中国的发展。第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析3.3我国该不该大力发展木材在建筑中的应用3.3.，从继承历史角度我们应该发展木材在建筑中的应用在中国的建筑历史舞台上，木材曾经长期占据着统治地位。然而由于种种原因，木材作为最优良的建筑材料之一在相当长的时期里已经淡出了中国
57、的建筑历史舞台。西方古典风格的石头建筑在过去的许多时间里成为了中国建筑界的时尚，现在混凝土和钢材又占据了统治地位。然而中国人大约在1万年前就开始了对木结构房屋的生产和使用。随着时间的推移，木材深深地融进了中华民族传统的生活乃至文化之中。一直以来，中国人对木材是有着特殊感情的。中国人的传统特别偏好木制产品，盖房子、做家具用的都是木材。在木桌上吃饭，在木床上睡觉。五行中，“木”的位置在旭日升起的东方，是一切生命的源泉。楠木“保鲜”，是最好的棺木。树木既是生命之源，也是最后的归宿。历史证明中国人对于“木”情有独钟，从发扬传统文化的角度讲我们应该发展木材的在建筑中的应用。3.3.2从环境保护来说我们应
58、该发展木材在建筑中的应用由于木材自身的特性，与钢筋混凝土和砖石结构建筑相比，木材具有很多优点:施工简易，设计灵活，冬暖夏凉.抗震性好，最重要的是生态、环保、节能并可持续发展。因此，随着生态、环保、可持续发展的观念深入人心，应当重新审视木材在建筑中的应用发展的重要性。特别是近年来，环境保护成为人们日益关注的问题，2004年3月份东京都议定书开始实施，由于木材在建筑环境保护上的巨大优势，木建筑重新受到世界各国的重视。现代木质复合板材建筑研究在美国、加拿大、日本等国取得了很快的进展，还成立了相关机构来大力推广各种类型木质建筑的应用。随着木材加工利用新技术的不断发展，出现了更新的木质工程材料和更加先进
59、的加工工艺，这一切给设计提供了物质方面的保证，带来了新的形式和风格，充实了设计的内容，还促进了设计的新方法、新功能、新概念的出现，木质建筑工业化生产、装配化施工已成为必然趋势。中国大城市的居民对生活的需求，应该说己从基本的生存及居住等生理层面，提升到养生与体验生活的精神界面，特别是提高到了要求有清新、优美、环保、自然的居住环境。由此可见，对绿色建材的需求日益迫切。具有环境协调型产品之称的木材的普及无疑为绿色建筑的发展提供了契机，我们相信它在中国会第三章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析高速发展并普及，也将显示出其强大的生命力。根据清华大学2006年一项名为“中国木结构建筑与其它结构建筑能
60、耗和环境影响比较”的研究表明，如果用木结构代替钢结构，将节省27.75%的能源和39.2%的水;如果用木结构代替混凝土结构，将节省45.24%的能源和46.17%的水。而从生态环境破坏的角度考虑，混凝土结构是最严重的(120.46元/平方米)，其次是钢结构(91.64元/平方米)，木结构则是最少的(56.43元/平方米);即便把生态环境破坏和自然资源消耗都考虑在内，每平方米木结构的潜在环境影响还是最低的，只有85.68元/平方米，而钢结构和混凝土结构分别为118.04元/平方米和143.08元/平方米。6该项研究还比较了北京和上海地区木结构、轻型钢结构和混凝土结构建筑在使用阶段的采暖空调负荷和
61、能耗。分析结果表明，在北京地区，木结构建筑运行10年所节约的能耗可供轻钢结构建筑使用1S个月，供混凝土结构建筑使用23个月;在上海地区，木结构建筑运行10年所节约的能耗可供轻钢结构建筑使用16个月，供混凝土结构建筑使用19个月。由于混凝土建筑的热容较大，室温滞后时间较长，引起的能量消耗要大于木结构和钢结构，这种能量损失无法通过增加保温避免。无论是物化阶段还是运行阶段，木结构建筑在能耗和环境影响两方面相比钢结构和混凝土结构都具有优势。所以，木结构建筑的节能效果最好，特别是木屋顶的保温节能性能突出，在以北京为代表的冬季寒冷地区尤为明显。所以，从环境保护保护的角度来说，我们应该发展木材在建筑中的应用。，6参见加拿大木材委员会httP刃留第四章国外木材在建筑中运用的成功发展及对国内的启示第四
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