现代木结构建筑的国产化路径

■刘 毅胡极航蔡淑杰高建民郭洪武

(1.北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083；2.吉林省九台市二道沟林场，吉林九台 130500)

现代木结构建筑的国产化路径

■刘 毅1胡极航1蔡淑杰2高建民1郭洪武1

(1.北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083；2.吉林省九台市二道沟林场，吉林九台 130500)

人类对木材有着特殊的情怀，从古至今，木材在人们生活中都扮演着重要的角色。我国古代建筑就多以木结构为主，如应县木塔、故宫建筑群等，木结构建筑记载着我国历史文化的变迁。随着国家经济实力的不断提高，居民环保意识的增强，回归自然的生活观念也越来越受到人们的推崇和青睐。现代木结构建筑因其良好的环境协调性和环保性在我国建筑业获得了良好的发展空间。中国入世后，国外关于木结构建筑的设计理念开始影响我国的建筑设计思想。但是，大量引进的现代木结构建筑所用的建筑材料、生产技术及设计风格等各方面都有着明显的原产国特色。如何实现木结构建筑产业的中国化，成为现阶段我国木结构建筑发展急需解决的关键问题之一。

1 建筑材料的国产化

现代木结构建筑的建造材料与传统木结构建筑相比，发生了巨大改变，最明显的改变体现在木材的使用上。相比于传统的纯原木材料，现在主要使用以木材（或其废料）为主经胶合、热压等工艺加工生成的木质复合材料。复合材料的开发扩大了木材在建筑领域的应用范围，木材除了起围护作用之外，还可以作结构材和承重材。例如，木结构工字梁强重比高、加工安装方便，常作为大跨梁、椽等被应用于住宅、商业和公用建筑中；另外，单板层积材作为一种实心、高强度、均质的木结构产品，其稳定性和防火性能均优于实木和胶合木，非常适于用作建筑上的承重材料[1]。随着科学技术的进步，木材资源正朝复合材料、智能材料和多功能的高附加值材料等方向发展。新型木质工程材料的迅速发展，使得木质工程材料在建材行业占有越来越重要的地位。

目前，国外的木结构建筑在民众居住建筑（图1）中所占比例很大，在公共空间（图2）、商场酒店（图3）、景观景点以及教育单位（图4）也开始大量使用。在美国，木结构建筑已成为主要建筑形式之一，80%的人居住在木结构住宅里，其中独立式小住宅占主导地位；加拿大的木材工业是国民经济支柱产业之一，其木结构住宅的工业化、标准化和配套安装技术非常成熟；日本也兴建有大量的木结构建筑，其设计理念在国际建筑界享有盛誉。而我国，现代木结构建筑刚刚起步，由于国内人造板产品的质量和综合性能达不到结构材料的要求，我国木质工程材料大量依赖进口，这极大增加了木结构的建造成本。另一方面，我国严格的林业管理政策，限制了木材资源的开发利用，也在一定程度上抑制了本土木结构建筑产业的发展。

当下，木结构建造技术越来越成熟，我国应完善木材供应链，使人工林速生材得到“种植—采伐—应用—种植”的良性循环。此外，虽然我国人造板产量世界第一，但是在木质结构材料规模化生产技术、产品质量及产业管理体系建设等方面还存在着很大的不足，产品主要用在家具制造和室内装饰装修方面，然而能在室外建筑中应用的却很少。重视木质复合结构材料的研发，完善的产品标准，加快建立自有知识产权体系则成为今后促使建筑材料国产化的重点。

2 建筑技术的国产化

相较于我国古代木结构建筑复杂的营造法式，现代木结构的生产、建造趋向于产业工业化和信息智能化。一幢建筑从地基开挖到建造成型的过程，可以概括为标准件工厂化生产、计算机模块设计以及各部件之间的机械化组装。因而，高质量符合规范的结构件以及各辅助部件成为影响木结构建筑质量的重要因素。

2.1 木结构建筑设计与建造技术[2]

国内木结构建筑企业最缺的是木结构设计方面的专业人才以及相关的生产、施工技术。这些因素严重制约了木结构建筑企业的发展空间。目前的状况是一些企业没有专业设计人员，完全照搬北美或北欧的建造体系，受制于人；另一种是仅有效果图，全靠施工人员凭经验施工，这种方式不可取，因为建筑必须安全第一，这种做法会给建筑留下很多隐患，也扰乱木建筑市场。另外，由于国内缺乏大型构件的生产、成型技术，或缺乏技术标准，使得在公共建筑中使用木结构严重受阻。

健全的标准和规范是保证木结构房屋质量的根本，是防止出现劣质建筑的必要条件。在美国、加拿大以及欧洲国家都有健全的木结构建筑规范和标准，我国现有的规范标准与国外有着较大的差异。目前新的木结构住宅设计、材料及施工的标准和规范尚未出台。为了解决设计与技术本土化问题，很著名高校参与了木结构建筑的研发工作，如同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学等，还有少数林业高等院校培养了一批批本科人才。除此之外，制定出一个符合我国国情且兼容各国规范的木结构建筑标准体系，是推动木结构房屋市场发展的关键。通过制定系统的木结构建筑设计规范，可以使得更多的建筑设计工作者在实际的设计工作中有所参考、有所依据。在生产技术上，早期可引进国外的先进制造技术和产品，最终要打造出自己的产业和制造商。加快木结构建筑的本土化、国产化，必须以设计为主导，重点解决在结构材料、构件生产和施工建造等方面的技术问题。重视发展木结构材料以及技术，最终是要形成自己的知识产权，这样可以大大降低木结构建筑的建造成本，有利于木结构建筑的推广。除此之外，重视户内外胶粘剂和金属连接件的研究，并开发出适合我国木结构建筑的设计软件，横向联合不同学科，对建筑材料、结构、室内外装饰进行全方位的攻关。相关主管部门应快补充完善相应技术标准，特别是完善木质材料的物理力学性能指标以及其他各方面的性能指标的相应标准，加速我国木结构建筑的发展进程。

2.2 木结构建筑防护技术

木结构建筑墙体的隔声、保温与隔热、抗震等性能受到人们的关注，此外，白蚁、潮湿环境、高温易燃环境等也极大地危害木结构建筑的强度、稳定性和持久性。良好的防腐防虫防霉、阻燃处理有利于提高木结构建筑的质量和安全等级，延长使用寿命。

(1)木质材料的防腐蚀。对木材进行防腐处理能有效抵制木材因水分、霉菌、昆虫等引发的腐朽。北美、欧洲、日本等地对木材防腐展开了深入系统的研究，国际上采用的防腐标准有美国的AWPA标准、欧洲的EU标准和日本的JWPA标准等[3]。国内对木材防腐的研究也取得了较多成果，关于木材防腐的国家标准正在编制中。目前常用的防腐木有三种:化学防腐木、深度炭化木和纯天然防腐木，其中含重金属盐的防腐剂已被禁止使用。虽然防腐木的生产已初具规模，但使用领域较窄，主要作为枕木、坑木、电杆及古建筑修缮用材等[4]。

(2)木结构建筑的防火。防火主要包括材料防火和结构防火两方面。木结构建筑的防火安全性不仅与建筑材料的耐火性能和燃烧速度有关，还在很大程度上取决于人们的防火意识、室内外易燃物品的多寡以及建筑整体设计上的防火措施。近年来，我国木材阻燃技术得到了较快发展，木材阻燃产品应用广泛,已基本能满足建筑防火等级要求；结构防火方面，北美、日本的研究人员认为，木结构的防火应先采取构造措施,防止各种情况下木构件因表面升温而引发的着火[5]。日本在建筑结构方面尝试使用全封闭的耐火石膏板，防火效果显著。在国内，有关木结构建筑的防火要求，在新修订的国家标准《木结构设计规范》、《建筑设计防火规范》及《木骨架组合墙体技术规范》中都有涉及，但还有待系统化完善。

对木结构建筑进行防腐防火处理的目的在于提高居住的安全性、环保性以及建筑本身的使用寿命，在今后的研究中，要从建筑材料和建筑总体设计上考量木结构房屋的防护性能，着力研发和推广环境友好、性能优良、价格低廉的木质工程材料。

2.3 木结构建筑保养和维修技术

木结构房屋在建成后，还要注意防止木质材料老化、材料表面受损，注重房屋清洁以及损坏部件的翻新。木结构建筑保养是否得当与其使用寿命紧密相连。建筑材料的耐腐蚀程度、强度、环保性能和表面性能直接影响木结构建筑的美观和安全。国外对建材的质检非常严格，各项性能指标都会受到系统地检测，不符合标准的产品都会被淘汰或返修。

木建筑材料在使用过程中，会由于受到紫外线、温度以及水分等环境因子的作用而发生老化，材料表面的美观度也会下降。国内外通常采用涂刷木器漆的方法来弱化材料受到的损害及老化。目前，我国木结构建筑保养和维修技术的研究主要侧重于古旧木建筑上，现代木结构建筑的保养和维修，还处于探索阶段。今后，可以从三方面进行发展：（1）创新传统的建筑观。“不求建筑物长久存在，而以满足现实的功能需求为出发点”这种传统观念已不符合时代发展的要求[6]。未来应努力实现材料的最大化应用，缓解资源紧缺的压力。（2）严格把关建材质量。在选材方面，应制定相关的标准，对产品质量进行系统严格的检测。（3）发展民族品牌涂料，提高涂料的耐候性和环保性能。

3 建筑风格的本土化

不同国家的建筑风格因受时代的政治经济、建筑材料和技术的制约以及建筑设计思想和艺术素养的影响而不同。但最终，每个国家都会寻求有属于自己本土文化归属的建筑风格。中国在这方面取得了一定成就，但与日本及欧美等国家相比，还存在较大差距。

3.1 我国现代建筑风格导向

■图1 澳大利亚木舟别墅■图2 伦敦艺术中心木结构音乐厅■图3 加拿大尼塔湖酒店■图4 日本国际教育大学图书馆■图5 福建崇安武夷山庄■图6 上海世博会中国馆■图7 日本南岳山光明寺■图8 日本南岳山光明寺局部

中国现代建筑风格有欧式风格、新古典主义风格及个性化主题风格等多个流派，今后主要向传统建筑艺术与现代建筑相结合和设计思想多元化两方面发展，但目前国内还尚缺主导的建筑文化思想。近年来，我国开始重视本土建筑风格的探讨和养成，主要集中在地域建筑文化和民居建筑文化的研究。在这些研究中，我们寻找的不仅是建筑形式上的相似，更重要的是寻找建筑和人居环境的内涵、实质，也就是找建筑的“魂”[7]。在应用实践中，国内也有一些成功的例子，如福建崇安武夷山庄（图5）借鉴、发展了闽北传统民居空间布局形式，色彩运用也有当地特色；2010年上海世博会上的中国馆（图6），建筑外观模仿古建筑斗拱形制，以“东方之冠，鼎盛中华，天下粮仓，富庶百姓”为构思主题，表达中国文化的精神与气质。“每一个人都需要有一个文化归属，中国人最正确的文化归属或者说最安全的文化归属肯定是中国化”。在我国实现木结构建筑国产化的道路上，我们应深入了解本国传统文化和人居环境现状，结合我国具体国情和地方特点，创新发扬传统文化，形成有中国特色的建筑文化特色。同时我们应尝试将文化融入建筑中，使建筑成为文化的一种本体，而非载体。

3.2 日本木结构建筑本土化的启示

日本现代建筑风格经历了全盘西化、帝冠式及和风式等多种风格演变，最终在传统与现代融合过程中归向于传统文化复兴的本土化风格。日本的很多建筑作品都非常注重与自然沟通，有自然亲和力。“通过探寻建筑作品与自然界中的生存定律之间某种深层的关联，将人性与自然性巧妙的糅合在一起”。日本建筑师不断探寻日本民族的深层文化，从建筑与环境的对话，空间意象的把握以及建筑材料性能等方面寻求传统与现代的契合点。例如由安藤忠雄主持重建的南岳山光明寺[9]（Komyo-ji Temple）（图7，图8），在建设规划时充分尊重了原有的历史环境。通过对场地的审慎考察，以高度的立意和构思将新建筑完美地融入到了特定环境[8]。在主殿的重建设计中，梁下4段椽子整齐排列，并从与建筑墙体相垂直的方向挑出，体现了日本古建筑挑檐的特征。这一做法既继承日本古建筑的肃然之美，又在空间意境的表达上延续了日本传统文化中的“禅”意；另一方面，立柱与柱间玻璃交替排列，形成皮膜状的外墙，光线透进去后形成斑斓的光影效果，又营造出十足的现代设计感[10]。该设计中传统与现代的巧妙结合，让传统的椽子与崭新的柱群共同奏出线的柔美和声。

日本建筑之所以能保持长久的生命力并在国际舞台上产生重大影响，与日本传统文化在其中的融合密不可分。在这个多元化的设计时代，传统文化的表达增加了建筑的内涵，也体现出了本土民族的特色。建筑大师贝聿铭曾说：“新材料新技术固然重要，但对于建筑创作来说，更为重要的则是找到正确的民族化道路，使建筑具有独特的民族形式与风格”。日本在木结构建筑本土化方面卓有成效的实践，值得我们借鉴和学习。

4 结语

随着有关木结构建筑原材料、建筑技术、建筑风格等方面的国产化进程不断推进，木结构建筑在国内市场的发展呈现出欣欣向荣的势态。2011年在北京召开的国际木结构建筑产业发展与新技术交流大会，主要讨论了木结构建筑在中国本地化运营过程中的创新与发展。木结构建筑产业的国产化、本土化即将成为今后重点发展的目标。新形势下，新理念、新材料和新技术必将焕发我国木结构建筑产业发展的新活力。

（责任编辑：贺 辉）

[1]戴志中,胡斌.木材与建筑[M].天津:天津科学技术出版社,2002.

[2]费本华,周海滨编著.轻型木结构住宅建造技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[3]曹金珍.国外木材防腐技术和研究现状[J].林业科学,2006,42(7):120-126.

[4]陈俊岭,何敏娟,刘慧群.木结构住宅的常用防腐蚀处理方法[J].特种结构,2010,27(1):98-101.

[5]姚利宏,王喜明,费本华,赵荣军.木结构建筑防火的研究现状[J].木材工业,2007,21(8):29-31.

[6]刘敦桢.中国古代建筑史[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[7]夏岚.守望中国传统民间建筑——从柯布西耶的朗香教堂到中国传统徽派建筑[J].家具与室内装饰,2006,(7):13-15.

[8]陆蕾,郭明.简化形体,彰显本质——大师设计思想给我们的启示[J].家具与室内装饰,2007(05):26-27.

[9] http://www.koumyouji.com/.

[10] 张调亮,刘毅,胡波,郭洪武.日本传统木结构建筑的现代化演绎[J].家具与室内装饰.2012,163(09):62-64.

The Way to the Localization of Modern Timber Construction

Liu Yi1& Hu Jihang1& Cai Shujie2& Gao Jianmin1

& Guo Hongwu1

近年，我国木结构建筑得到了良好的发展，市场前景广阔。如何实现现代木结构建筑产业的国产化、本土化成为今后发展急需解决的关键问题之一。本文从现代木结构建筑的原材料、生产技术及建筑风格等方面探讨了实现木结构建筑国产化的途径。

木结构建筑；国产化；原材料；生产技术；建筑风格

Recently, the timber construction has obtained favorable extension and development, and has been created a wide market in China. How to realize timber construction localization is to become one of the key issues needed to resolve for the future development. This article has illustrated the way to realize the localization of timber construction based on raw building materials, manufacturing technique and architectural style.

Timber Engineering; Localization; Raw Materials; Manufacturing Technique; Architectural Style

TS664.01；TU238

A

1006-8260(2014)01-0021-03

国家林业公益性行业科研专项项目(编号：201204702)