木結構建筑主要是指由木材為主建造的公共建筑、住宅建筑、景觀建筑和其他構筑物等。它是建筑中極為重要的部分,由于近幾十年來國內此領域發展的滯后,新型的木結構建筑沒有被人們廣泛認知,在此,筆者就有關木結構建筑國內外現狀,木結構建筑在我國應用面臨的問題與對策,以及木結構建筑發展前景進行簡述。
1.木結構建筑基本狀況
木結構建筑以其建造容易、環境友好、冬暖夏涼、節能環保、低碳綠色、貼近自然等諸多優點,深受人們的喜愛。因其使用的木材強重比高、性能獨特、又是可再生資源,且能反復利用,因此木結構建筑被人們稱之為人類的未來之家。
1.1 木結構建筑發展簡史
木材在建筑中應用具有悠久的歷史,最古老原始的建筑就是由木材建造而成,數百年甚至上千年的木結構建筑至今在祖國的大江南北皆有存在。最早的古木建筑可追溯到西漢時期,我國就基本上形成了用榫卯連接梁柱的框架體系,一直到唐代,特別是到了宋、元時期,建筑上統一了做法,如李誡著《營造法式》,明、清時期,又有《園冶》、《清工部工程做法則例》,經數千年幾十代人的努力,造就了我國古木建筑的輝煌成就,不愧中華民族瑰寶之一,在世界建筑史上獨豎一幟,豐富了人類的文明史。
1.2 國外木結構建筑現狀
在亞洲的日本,歐洲的芬蘭、瑞典,北美的美國、加拿大等發達國家,在民居建筑中已普遍推廣了現代木結構住宅,已形成了三足鼎立之勢,無論是建筑風格、結構體系、營造方式均有各自特色,是目前世界木結構建筑的先進代表。日本近年來在新建住宅中,木結構住宅所占比例基本在45%左右;在北歐的芬蘭、瑞典,90%的民居住宅為1~2層的木結構建筑;在北美,80%的人居住在木結構住宅里,獨立式小住宅占主導地位。德國設有生態住宅研究所、門窗研究所和設計院,專門從事生態材料建造住宅的研究和設計,并已建造了各式各樣的建筑群。日本、美國的加州、我國臺灣等國家或地區將木結構建筑作為防震、抗震的重要措施,這是因為在近幾年日本所發生的地震中,輕型木結構住宅幾乎沒有倒塌的案例。從日本木結構住宅類型來看,梁柱式木結構仍占絕對比例,吸收了中國古木結構的精髓,也有自己獨特的風格和個性。在這些林業發達國家中,各種新型材料、新技術得到了廣泛應用,建筑科技水平已相對成熟,除了建造一些新穎別致的木質別墅外,木結構還向公共建筑、多層和高層混合結構建筑方向發展。
1.3 國內木結構建筑現狀
建國后,我國木桁架等木結構由傳統的設計與人工制作,逐步進入到現代膠合木結構的設計與機械加工工藝。但在20世紀80年代以來,國家為了保護森林資源,一直提倡節約代用,特別是建筑主管部門專門發文限制在建筑中使用木材,要求以鋼代木、以塑代木,使得我國木結構建筑停滯了幾十年的研究和應用,使現代木結構建筑與國外拉開了很大的距離。
近十多年來,由于我國推行的人工速生林政策取得了明顯的效果,無論是種植面積還是蓄積量均躍升世界第一,這為木結構這種建筑體系在國內的發展帶來契機。國家建筑和質量監督檢驗等主管部門也與時俱進改變了觀念,先后頒布和實施了多項木結構設計規范與質量驗收規范等標準。在經濟全球化的強力推動下,進口木結構建筑已經悄然進入北京、上海、南京、杭州、西安、武漢和海南等主要消費城市,已引起了人們的普遍關注。木結構應用的領域從住宅、賓館到海濱浴場、茶社以及園林景觀等,迄今為止,國內已建成新型木結構住宅2000多幢,每年以600多幢的速度在建造中。雖然,現行建造的絕對數量不及國外的1‰,但其發展勢頭迅猛,市場廣闊。這些木結構建筑大都采用了國外的結構材料和先進的建造技術,國外政府機構和行業協會在國內舉辦各種規格的培訓和巡回宣講,不少知名高校加入到木結構建筑的研究行列,各種形式的研討會紛紛舉辦,特別是很多木結構生產、建造企業紛紛上馬,在地震災后重建和旅游資源開發中扮演著重要角色,可以預見木結構建筑已迎來了發展的春天。
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。現就有關問題和對策進行分述,以取得各方達成共識。
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。從住宅用地來看,由于土地資源位置的固定性和稀缺性,供應量不斷減少,價格不斷上升會推高建造成本,別墅建筑的發展受到制約,故以別墅為主的木結構住宅也毫不例外。
鑒于上述原因,建議我國木結構建筑的發展,首先重點應放在村鎮新農村建設和地震多發地區。其次是城鄉結合部的多層混合和可移動木結構建筑,以及生態旅游景區的臨時性建筑。其理由是:村鎮農村的村民具有自己的宅基地且多為單層建筑,因此改建不會影響土地的使用,還提高了土地使用的效率;地震多發地區主要是幅原廣闊的農村或山區,土地不為耕種用地,木結構住宅可作為有效抗震措施。在城鄉結合部建造木混結構住宅與現實沒有差別,而可移動木結構住宅,既不破壞耕地,又能解決經濟實不強的年青夫婦和暫住人口的買房難問題。對一些生態旅游景點,木結構景觀建筑是其理想選擇,不僅不破壞耕地,還美化環境,應用得當還會成為亮麗的景觀。
2.2 森林資源問題
我國森林資源短缺,加之國家保護森林的禁伐政策,由于木結構建筑會大量使用木材,是否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。但人工速生林是鼓勵使用的,如每年大量的楊木做成多層膠合板和單板層積材(LVL)出口給國外建木結構建筑。隨著木結構用材市場的需求和技術進步,國內完全有能力生產結構定向刨花(OSB)、層板膠合木(Glulam)、層疊木片膠合木(LSL)、平行木片膠合木(PSL)、指接材(Finger-jointed Lumber)和工字形木擱柵(I-joist)等新型材料。此外,北美進口規格材(SPF)以其價廉物美進入國內市場,以及俄羅斯的落葉松、樟子松資源豐富,都是建造木結構建筑的好材料。
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、給人感覺上牢靠、耐 久性好、維護成本低,而木結構住宅會不牢固安全、易發火災、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。
由于對木結構建筑的認識不足,這些擔心是完全可以解理的。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,用樣板房的展示,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。