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中国传统建筑木构建筑的归来

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    木结构并非新鲜事物,中国数千年来一直保留着使用木材建筑房屋的传统。木结构建筑不但是我国传统建筑的主要形式,而且在我国有着非常悠久的历史,最早可追溯到西安半坡仰韶文化时期用木柱和茅草建成的茅草房。在之后的历朝历代中,如木塔、庙宇等很多古建筑也都采用了木结构。其中,很多建筑经历了上千年历史的演变,一直留传至今,成为我国古建筑的代表作和古代精湛建筑工艺的见证者。 
    但是,随着时间的推移,我国传统木结构建筑逐步被大量的钢筋水泥所替代,钢筋混凝土建筑在建筑中占领了主导地位,木结构建筑几乎销声匿迹,成为罕见的稀有之物。 
    在第八届国际绿色建筑与建筑节能暨新技术与产品博览会上举办的一场关于低碳木结构与绿色生态城的专题会议,把人们的注意力再次引向了不但历史悠久而且未来在推动建筑和城市低碳发展中蕴含着巨大潜力的木结构建筑。 
助推建筑全寿命周期节能    有数据显示,在发达国家,70%的住房为轻型木结构,在北美这一比例更是高达90%。 
    木结构建筑在绿色环保、保温节能、安全、抗震、耐久、舒适、节约成本等方面所具有的优势不但经过了历史的检验,而且国内外现代木结构建筑的实践也充分证明这些优点,成为业界公认的实现建筑节能的一种选择。 
    有专家指出,将木材与钢材、铝材等建筑材料相比,虽然这些材料都可循环使用,但是钢材、铝材在生产过程中消耗的能源要远远高于木材。在建筑中使用木材,不但可减少建筑使用过程中二氧化碳的排放,而且也可降低建筑材料生产过程的碳排放,真正实现建筑物全寿命周期的绿色节能。此外,木材隔热性能十分好,其热阻值是钢材的400倍、混凝土或砖的10倍,这意味着钢材、混凝土或砖石结构建筑如要达到与木结构相同水平的节能性能,必须使用更多的保温材料或加厚墙体,意味着木结构建筑比其它结构建筑可多出2%~5%的使用面积。 
    清华大学和北京工业大学曾共同对同一栋建筑分别使用木材、钢材和混凝土在50年使用寿命内的生命周期进行了比较。结果显示,木结构建筑在整个生命周期内比钢或混凝土结构建筑节能约25%。 
    据悉,木结构在建筑中的应用范围和应用方法不但广泛而且多种多样。不但适用于建造低层住宅、多层住宅、商用建筑、工业建筑,还可与混凝土和钢结构共同组成混合结构。木结构构件可用做高层和多层建筑的内外填充墙以及屋架。此外,胶合木等工程木产品可广泛应用于大跨度、大空间建筑,天然耐久的木材和经防腐处理的木材产品可应用于景观工程。 
    中国每年新建建筑总量约为20亿平方米,居世界首位。其中住宅建筑消耗了建筑总能耗的40%,使用木结构对于建筑节能将会产生巨大的作用。 
完善标准规范开展国际合作    如何利用国外丰富的木材资源和借鉴国外经验发展我国的现代木结构建筑?如何让木结构建筑逐渐回归,让钢筋混凝土的丛林中越来越多大自然的气息?这成为当前中国建筑界的一个新课题。 
    为了推动现代木结构建筑在中国的发展,近年来,住房和城乡建设部不但制定和完善了相关规范和标准,而且与欧洲、加拿大等国家展开了一系列紧密合作。 
    从2003年制定的《木结构设计规范》(GB50005),到《建设设计防火规范》、《胶合木结构技术规范》、《轻型木桁架技术规范》、《木骨架组合墙体技术规范》等一系列国家和行业规范和标准的制定、修编,使中国木结构建筑规范和标准得到不断更新和完善,为木结构建筑新技术在中国的发展奠定了基础。 
    在木结构典型构件耐火验证试验研究、木结构房屋足尺模型模拟地震振动台试验、目测分级规格材强度测试研究、中国木结构建筑耐久性研究等课题中,我国与加拿大、欧洲和其他多个国家的有关科研机构和专家进行了多项联合研究,不但为中国木结构规范的制定提供了科学依据,而且对于加快木结构建筑在中国成本的下降将起到推动作用。 
    在汶川地震后,木结构建筑显示出的抗震性能,使中国政府与支持重建的加拿大和欧洲专家紧密合作,在部分房屋、学校等的重建中采用木结构。 
    河北省住房和城乡建设厅勘察设计与工程质量安全监督处处长朱忠帅介绍,近年来,加拿大的木结构建筑技术在河北省也不断得到推广和应用,陆续有立项和竣工的项目。 
探寻适宜不同气候的产品    随着不断探索和实践,当前我国木框架墙体逐步向更加节能、健康、环保、经济、耐久的方向发展,出现了中高层、混合结构系统、新型结构材料等适用于不同建筑类型的墙体产品,并且形成了可为专业化生产提供技术咨询、为政策制定提供依据的产品手册、标准、技术规程、法规等,墙体产品及其生产更加标准化、工业化,提高了机械加工预制程度和建筑质量。 
    中国林业科学研究院研究员费本华说:“在中国建造木结构建筑必须全面考虑不同气候环境下的结构设计、构造细节、处理维护等各方面。尽管多年来墙体节能技术研究已经取得了很多成果,组合构造体系越来越成熟,但是由于气候的多样性、多变性和复杂性,墙体材料的不断创新和对节能水平要求的不断提高,墙体节能研究及设计仍然是当今一项非常重要的研究课题。” 
    他指出,控制热量传递、降低热量的散失或进入,节约能耗;控制水蒸气扩散,防止结露,避免保温材料性能下降;阻止空气从连接缝隙处流动,防止带入过量冷热空气和湿气;阻止雨水及冰雪融水入侵,避免墙体中木质材料和填充材料发生腐朽和侵蚀,导致节能构造受损……都是当前业内研究的重点。 
    在钢筋混凝土建筑占主导的城市中让木结构建筑实现回归并非易事。费本华强调,为不同气候区提供相适用的节能、耐久、优质的外墙产品对于我国发展木结构建筑十分重要,今后还需要在墙体节能及测试技术、高性能产品的研发、产业化预制工艺技术、标准体系建立等方面下功夫。