0前言
2011年3月11日,日本本州島海域發生里氏9.0級大地震,造成幾萬人死亡或失蹤,而這其中,大部分人死于海嘯。
2008年5月12日,我國四川省汶川縣發生里氏8.0級地震,造成近8.5萬人死亡或失蹤。對比之下,讓人不禁要問,為何我國傷亡人數比日本多出這么多?誠然,日本是多地震國家,其公眾的災難意識很強。但其中有一個絕不容忽視的原因就是他們的建筑物抗震等級很高。"5·12"四川汶川大地震與日本本州島海域地震的對比,使建筑安全受到人們的重視,由此也引發了中國建筑業對節能抗震的"木結構"的重新發現。
1中國古代木結構建筑
梁思成在《中國建筑的特征》中談到:"中國建筑乃一獨立之結構系統,歷史悠長,散布區域遼闊。在軍事、政治及思想方面,中國雖常與他族接觸,但建筑之基本結構及部署之原則,僅有和緩之變遷順序之進展,直至最近半世紀,未受其他建筑之影響。"中國古建筑以木材、磚瓦為主要建筑材料,以木構架結構為主要的結構方式。此結構方式,由立柱、橫梁、順檁等主要構件建造而成,各個構件之間的結點以榫卯相吻合,構成富有彈性的框架。中國古代木構架有抬梁、穿斗、井干三種不同的結構方式。
中國古建筑的最大特點就是建筑采用木結構體系。木材的壽命不像磚石那樣恒久,更有不耐火的致命缺點,雖然我們的祖先發明了許許多多的保護方法,仍然不能讓歷史上絕大多數經典建筑流傳下來。無論木結構的建筑有多少優點與缺點,但它畢竟是古代建筑選擇的結構體系,無數的工匠在這些木結構的建筑上發揮和表現了他們的聰明與才智,曾經創造出輝煌的建筑奇跡,從而使中國古代建筑在世界建筑的畫卷中呈現出獨特的風貌。
2現代木結構建筑
現代木結構建筑是指建筑的主要結構部分由木方、集成材、木質板材所構成的結構系統,是從古代梁柱式小跨度結構發展而來,但又與之截然不同的建筑體系?,F代木結構建筑的主要結構構件均采用標準化的木材或工程木產品,構件連接節點采用金屬連接件連接。從結構形式上分,一般分為重型梁柱木結構和輕型桁架木結構。
重型木結構是指用較大尺寸或斷面的工程木產品作為梁、柱的木框架,墻體采用木骨架等組合材料的建筑結構,其承載系統由梁和柱構成;輕型木結構是指用標準的規格材、木基結構板材或石膏板制作、建造的木框架單層或多層建筑結構,其承載系統由墻骨柱和木構架墻體構成。目前在國內推廣的主要是輕型木結構建筑。
3中國當代木結構建筑的發展
3.1現狀
眾所周知,中國是木結構建筑最古老的發源地,我們祖先給我們留下的建筑遺產基本全是木結構建筑。木結構建筑逐漸讓位于磚混建筑、鋼筋混凝土建筑、鋼結構等現代建筑,20世紀80年代初,為了緩解我國森林資源貧乏的矛盾,政府曾一度下令限制木質建筑產品的發展,鼓勵采用木制構件的代用品,如鋁、鋼、塑料等。這條禁令直到我國加入WTO才宣布解除。因此,現代木結構建筑的發展在中國基本是一個盲點。中國加入WTO后,木結構建筑應用狀況有了明顯變化。中國的現代木結構建筑市場,從戶外木結構到木結構建筑,從裝飾材料到承重材料,從輕型木結構到重型木結構,產業鏈逐漸成形(設計、施工、材料)。據資料介紹,上海、寧波、杭州、西安、武漢和海南都已經建造了少量輕型木結構住宅小區,尤其上海的木結構建筑量和建筑企業數量均為全國第一。
3.2木結構建筑的問題與對策
雖然我國近幾年木結構建筑發展迅速,但仍面臨著不少問題和挑戰,如何解決這些問題,并提出相應對策,為我國木結構建筑發展鋪平道路至關重要?,F就有關問題和對策進行分述。
3.2.1土地利用問題
我國是個人多地少的國家,國土資源部2003年專門發文限制建造獨立別墅,即今后我國將嚴格控制高檔商品房用地,停止報批別墅用地。對一些生態旅游景點,木結構景觀建筑是其理想選擇,不僅幾乎不破壞耕地,還美化環境,應用得當,還會成為亮麗的景觀。
3.2.2森林資源問題
我國森林資源短缺,木結構建筑會大量使用木材,會制約木結構建筑的發展空間。近十多年來,森林覆蓋率不斷提高,森林保護政策宣傳深入人心。但是要注意到這一點,國家僅對天然林實施了保護工程,禁止采伐。因此,人工種植的用于使用的木材是可以使用的。
3.2.3思想觀念問題
幾十年來,在我國民用建筑中一直采用磚混結構,其建造成本低、給人感覺牢靠、耐久性好、維護成本低,而木結構住宅給人感覺不牢固安全、易發火災、易受蟻蟲害侵蝕、潮濕會引起腐朽發霉等,以至于很難接受這種新型的木結構建筑。由于人們對木結構建筑的認識不足,這些擔心是完全可以理解的。木結構住宅只要在成本上、安全上、保護上、功能上采取適當的措施,通過大量的實驗對比,專業知識的宣傳、樣板房的展示,特別是中華古木建筑及文化的影響,相信人們的觀念是會改變的,木結構建筑是完全可接受的。
3.2.4建造成本問題
在木結構住宅的開發建造中,開發商、建造商和消費者最關心的是成本問題,由于現階段在國內建造的木結構建筑多為別墅,加之建造材料多為進口,有的材料或構件甚至要到國外加工,使木結構房屋不包括土地的建造成本達到4000~6000元/m2,使用過程中還需要不斷地維護,會增加使用成本,會使大多數人望而卻步。
3.2.5功能與防護問題
為了保護木結構建筑主體、延長其使用壽命以及建筑的居住安全,必須對木結構建筑采取防火、防蟲和防腐措施,或對建筑的木構件進行有效地處理,以達到國家標準《木結構設計規范》的有關要求。在建造木結構建筑時,都應該采取有效的預防措施??上驳氖菄庠诖朔矫嬉延蟹浅3墒斓慕涷?,國內在保護古木建筑結構方面也有大量的實踐,在此基礎上還應不斷地深入和完善,以取得更加有效的成果,為木結構建筑在我國的發展掃清障礙。
3.3中國木結構建筑的優勢
3.3.1取材方便
在古代,我國廣袤的土地上到處是茂密的森林,黃河流域也曾是氣候溫潤、林木森郁的地區。加之木材易于加工,利用石器即可完成砍伐、開料、平整、作榫卯等工序,取材方面。
3.3.2適應性強
木架建筑是由柱、梁、檁、枋等構件形成框架來承受屋面、樓面的荷載以及風力、地震力的,墻并不承重,只起圍蔽、分隔和穩定柱子的作用,因此,民間有"墻倒屋不塌"之諺。房屋內部可較自由地分隔空間,門窗也可任意開設。木結構建筑使用的靈活性大,適應性強,無論是水鄉、山區、寒帶、熱帶,都能滿足使用要求。
3.3.3施工速度快
木材加工遠比石料快,加上唐宋以后使用了類似今天的建筑模數制的方法,各種木構件的式樣也已定型化,因此,可對各種木構件同時加工,制成后再組合拼裝。嘉靖時承建紫禁城三大殿也只花3年時間,而西苑永壽宮被焚后僅"十旬"(百日)就重建完成。
3.3.4便于修繕、搬遷
榫卯節點有可卸性,替換某種構件或整座房屋拆卸搬遷,都比較容易做到。歷史上也有宮殿、廟寧拆迂異地重建的例子,如山西省永濟縣永樂宮,是一座有代表性的元代道觀,整體建筑群已于20世紀50年代被拆卸遷移至山西省芮城縣境內。
3.4前景展望
在我國,木結構建筑必將迅速發展,會得到越來越多的人青睞和選擇,主要理由如下。
3.4.1木結構建筑的物質基礎
國內人工速生林的廣泛種植,北美的云杉、松木、冷杉(SPF)和俄羅斯的落葉松、樟子松等豐富資源的補充,為木結構建筑提供了木材的來源保證。大量新型結構材料的開發與研制,為木結構建筑提供了物質基礎。
3.4.2木結構建筑的經濟基礎
隨著我國經濟的高速發展和人們日益增長的物資需求,對生活品質和居住環境提出了更高的要求。
3.4.3木結構建筑的技術工藝基礎
國內木材工業的發展與進步,為木結構建筑的應用奠定了技術基礎。如我國已經成為人造板生產大國,用于建筑的多層膠合板生產量也位于世界前列。單板層積材(LVL)、定向刨花板(OSB)、冷壓膠合梁柱等技術已基本成熟,有的已形成工業化生產規模,只要對一些特別技術(如大跨度膠合梁、彎曲大構件等技術)加以研究應用,從生產和技術角度來看,建造木結構建筑是完全可行的。
3.4.4木結構建筑的美好未來
近10多年來,我國的建筑竣工面積一直居世界首位,隨著我國經濟的高速發展、住房理念的變化,長期統治我國建筑市場的混凝土結構將被打破,一個混凝土結構、磚混結構、木結構的多元格局將逐步形成。我國大部分地區與日本、北美和北歐地理緯度相近,適合于發展木結構建筑,他山之石可以攻玉,我們應結合我國建筑、文化、材料、技術等特點,走中國自己的木結構建筑發展之路。
5結語
新型木結構建筑在我國發展已有良好的開端,且發展迅速,相信順應綠色、環保、節能、低碳時代潮流和理念的木結構建筑一定有更加美好燦爛的明天。
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