木结构:从传统走向现代

木结构:从传统走向现代

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  说起木结构建筑,人们大概会立即联想到古代园林、佛教庙宇等古建筑,很难与现代化建筑沾边。然而,随着社会的发展进步和人们生活水平的提高,尤其是近年来随着大众和政府对于环境可持续发展以及绿色建筑的持续关注,木结构建筑重新回到人们的视野,并受到广泛关注。在日前召开的中国建筑学会建筑结构分会年会上,木结构建筑的发展成为与会者探讨的热点话题。

  我国木结构建筑历史悠久

  我国木结构建筑历史辉煌且悠久,是中华文明的重要组成部分,且对日本、朝鲜等国产生过重要影响。考古发现,早在旧石器时代晚期,已经有中国古人类“掘土为穴”(穴居)和“构木为巢”(巢居)的原始营造遗迹。而分别代表两河流域文明的浙江余姚河姆渡遗址和西安半坡遗址则表明,早在7000至5000年前,中国古代木结构建造技术已达到了相当高的水平。

  哈尔滨工业大学土木工程学院教授祝恩淳研究发现,中国古代木结构在上述原始雏形的基础上不断演化改进,逐渐形成了梁柱式构架和穿斗式构架两类主要体系。自战国以来,迟至清末甚或今日,这两种体系一直沿用。有记载的中国古代著名木结构建筑为数众多,但大都已经湮灭于历史的长河中。据统计,现存的木结构实物最早可追溯至唐朝中后期。自辽宋各代,遗留建筑实物渐多,而明清最多。如我国现存最古老、最高的木结构建筑——山西应县佛宫寺释迦塔,最早采用拼合构件的实物木结构——宁波保国寺大殿,现存规模最大、殿柱最巨之木结构——明长陵棱恩殿,构思最巧妙、最大胆之木结构——山西大同恒山悬空寺。

  可以说,中国古代木结构从考古发现、典籍记载到实物存在,浩如烟海、数不胜数。值得一提的是,我国古代还有为数众多的少数民族木结构建筑以及木桥、木栈道等木结构工程,同样体现了劳动人民高超的聪明智慧和技术水平。

  现代木结构建筑发展迅速

  有关研究表明,我国建国初期,木结构曾在国民经济建设中发挥着重要作用。由于木材短缺,至上世纪70年代末,木结构在中国的研究应用陷于停滞。上世纪90年代末,我国引进北美轻型木结构,标志着木结构的研究与应用在我国逐步恢复。祝恩淳认为,发展具有中国特色的木结构,首先要深入学习了解国际木结构的先进技术,大力开展木结构科学研究,完善木结构的设计计算理论,加强木结构类技术标准的制订,促进适合于建筑结构用的标准化、工业化的木和竹产品的研发和生产。

  祝恩淳分析认为,中国传统的梁柱体系跨度往往受限,且耗用木材较多。随着西方科学技术的传入,出现了桁架这一构件形式。木结构房屋逐渐转变为由承重砖墙支承的木桁架结构体系所替代,称砖木结构房屋。建国初期百废待兴,而钢材、水泥短缺,大多数民用建筑和部分工业建筑都采用了这种砖木结构形式(砖承重墙、木屋盖)。据1958年统计,这类房屋占总建筑的比例约为46%.上世纪五、六十年代所建的这类木屋盖,有的至今还在使用。在这一时期,木结构应用虽基本上被限制在木屋盖范围内,但仍处于兴旺时期,仍可与混凝土结构、砌体结构和钢结构并称四大结构之一,在国民经济建设中发挥着重要作用。与此同时,各高校、科研院所有众多专业人员从事木结构教学、科研工作,规范编制、科研、教学的内容也基本以砖木结构为中心。随着我国国民经济建设发展前三个五年计划的推进,基本建设的规模迅速扩大,木材需求量急剧增加,森林被大量砍伐,木材资源几近耗尽。上世纪70年代后,木结构在中国基本被停用,木结构工作者纷纷转行,高校木结构课程也逐渐停设,中国木结构被迫处于停滞状态,长达20余年。

  反之,美国、日本以及欧洲等木结构技术先进的国家和地区,却从未停止前进的步伐。木结构的研究与应用在这些国家与时俱进,居于世界领先地位。木结构的发展应用呈现两个特点,一是木结构产品生产的标准化和规格化,生产效率提高。轻型木结构即代表这一特点。轻型木结构所用规格材和木基结构板,都是标准化和规格化的工业产品,可以大批量生产,价格低廉;轻型木结构用钉连接,是木结构中最简捷的连接方式,施工效率高。轻型木结构在北美、北欧地区得到广泛应用,占这些地区住宅建筑的90%以上。二是人工改良的木材即工程木的发展及其结构应用,胶合木等工程木产品代表了这一发展趋势,适合于建造大型复杂木结构。例如,采用胶合木建于1997年的日本秋田县大馆市海树体育馆,其跨度达178米,系木结构跨度之最。大跨空间木结构,是一个国家木结构技术发展水平的标志。

 

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