现代木构建筑特点及其发展趋势

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年40卷第5期   作者: 胡三多
[导读] 随着社会的不断快速发展,资源和环境问题越来越受到人们的广泛关注和重视

        胡三多
        上海通创劳动保障咨询服务有限公司  200030
        摘要:随着社会的不断快速发展,资源和环境问题越来越受到人们的广泛关注和重视,环境污染、气候变化已经对人类发展产生了诸多不利影响,如何立足长远实现人类社会的可持续发展成为世界共识。建筑及其相关行业是我国最重要的产业之一,而现代建筑对于钢筋混泥土材料的依赖,对环境的污染及能源的消耗影响极大,木材作为可再生的绿色环保建筑材料,重新引起人们的广泛重视,结合现代科技在使用上也越来越广泛。本文从现代木构建筑的性能特点、木构建筑的分类、木构建筑的技术要点,结合本人实际工作中接触的实际案例,阐述现代木构建筑的特点及其发展趋势和发展意义。
关键词:木构建筑、性能特点、分类、技术要点
 0 引言
        中国是世界上最早将木材广泛应用于建筑材料的国家,其发展可追溯到几千年前。木构建筑是一种以木结构体系为主,单纯由木材或主要由木材承受荷载的结构,通过其特有的榫卯结构手段进行连接和固定,广泛应用于民居、寺庙、皇宫等建筑。位于我国山西省五台县的南禅寺距今已有一千二百多年历史,是我国现存的最为古老的木构建筑(图1),这充分说明我国早在唐代木构建筑建造技艺已经达到了很高的水平。
        
图1:南禅寺大殿断面图
        建于辽代的山西省朔州市应县的应县木塔,是我国现存最高的古代木构建筑,其塔身高度竟达到67.31米,能够利用特有的木结构体系,使木建筑的建设技艺达到登峰造极的高度(图2)。
        
图2:应县木塔断面图

        然而由于材质本身的缺陷,我国古代木构建筑在形制、规模、样式等在建设上受到了极大限制。而现代木构建筑经过长期发展,不仅能充分发挥木材本身的材料特性优势,还能通过于其他材料的配合使用,以及配合新的结构、施工等技艺,大大弥补木构建筑的缺点,在规模、造型、性能等诸多方面取得突破,木材作为最直接的自然建材,建筑师对其也是倍加青睐。
1 现代木构建筑的性能特点
根据生活经验,人们一般认为,木结构都像纸那样,“一碰就破,一点就着”。但实际中并非如此,以下将结合本人生活工作中接触的实际案例,对现代木构建筑的性能特点进行阐述说明:

1、抗震性好
木构建筑由于其自身重量轻,地震中所传递的能量少,同时木构建筑由于结构体系的特殊性,各个部件在地震中能相互作用,消弱地震能量,所以地震中很多木构建筑即使发生了严重的变形,也不至于突然坍塌造成人员伤亡。如台湾、日本神户等大地震中,木构建筑能够大多保持完整就是很好的证明(如图3)。

图3:日本神户震后图
2、防火、防潮、隔音性能强
木材本身遇火形成炭化层,会对内部的木材起到一定的隔离作用;炭化层推进速度缓慢且稳定性好,因此木材比起钢筋更加耐火(如图4)。现代木构建筑的防火就像给可燃的木构件穿上了一件防火外衣,一般采用石膏板来阻断明火与木材的接触,石膏半本身自重较轻,于木材搭配使用相得益彰。

图4:木材遇火形成碳化层


一般用于建筑材料的木材,经过干燥处理后,使木材本身含水率降低,现代木构建筑重视防潮处理,为了保证木材料的干燥,其结构中还加入了一种单向呼吸纸,使得屋内空气可以很好的释放出去,室外湿气却进不来。例如位于上海的崇明游泳馆(图5),其泳池上方就是以木构为其主要结构支撑材料,木材料经过防潮处理,不仅自身不会腐蚀,反而能很好的起到结构支撑的作用,同时由于其灵活的结构性能,大跨度泳池中间没有任何构筑物落下,保证了建筑整体空间的灵活性和完整性。

图5:上海崇明游泳馆
  其次,木材拥有良好的吸声性能,常用于音乐厅等对音质要求极高的场所,能够很好的隔绝嘈杂的外音,同时能够很好的吸收接触的声音,防止声音反射对音乐造成破坏。

图6:音乐厅内木吸声

3、施工简单,周期短
现代木构建筑主要构件及结构部件,基本都是在工厂提前预制完成的,所以施工速度远远快于传统钢筋混凝土建筑,由于部件都是提前拿模板生产出来的,施工也变得简单很多,工程质量也能有很好的保证,盖房子变得跟搭积木一样容易。同时由于是提前预制模块,建筑造型也能更加灵活生动。例如江苏省镇江市句容宝华寺景区入口设计,其整体为扭曲的连续曲面,且体型较大,整体建筑犹如一条蛟龙在山体蜿蜒,很好的表达了建筑与环境的完美融合。只有对建筑的各个部件都精准制造出来,才能呈现如此完美的曲线(如图7)
        
图7:句容宝华寺入口
4、可移动、可重复利用、节能环保
木构建筑由于其主要构件都是采用模数化预制在工厂完成,再进行现场组装的。这个过程其实是可逆的,也就是说可装可拆,并且能够进行重复利用。例如扬州万科售楼处,其设计主体采用木构,不仅施工图周期短,同时使用完之后原样拆除,移至其他地方依然可以作为售楼处使用,大大减少了资源的浪费以及建筑垃圾对环境的破坏,可以说现代木构建筑是真正的可移动的绿色建筑(如图8)。
        
图8:扬州某楼盘万科售楼处
5、个性化灵活设计
木构建筑具有良好的可塑性,由于木材本身具有良好的刚度和韧性,通过和钢结构等材料的配合,可以将其性能发挥到极致,实现设计师对于建筑空间的灵活布置,也能表达各种特殊形体,成为实现建筑师构想的重要表达方式。以下结合本人工作中接触的案例进行分析:
(1)成都道明竹里建筑(如图9)
建筑整体呈现“8”字形,并且屋顶为双曲面交错形式,由于整体弧线能够与周边竹林完美融合,使得建筑形态舒展柔美!这主要也归功于建筑主体及结构主要采用木构,利用木材韧性强这一特点,打造出完美的弧线,给人舒适自然的美感。

        
        
图9:成都道明竹里
(2)上海西郊宾馆意境园(如图10)
建筑以较小的建造代价,塑造了美妙的建筑空间以及形体,该木构建筑表达了建筑与大自然完美融合的建筑气质,建筑以其独特的几何形体美学,展示了木材质的柔美。建筑与周边环境相得益彰,完美融合,不仅突显建筑的私密幽静之感,更是与周围的树林融为一体。
        
图10:上海西郊宾馆意境园
6、工厂规模化预制
    近年来我国对建筑产业提出了现代化发展的要求,以实现建筑产业更快的转型升级。装配式建筑应用越来越普遍,现代木构建筑的发展,已经具备一套完整的工程模数化体系及完善的分等分级规定,能满足从单体小型建筑到综合大型建筑的多种需要,让木构建筑与装配式完美碰撞,实现了木构建筑工厂化、规模化生产。

2 现代木构建筑分类
现代木构建筑经过多年发展,根据建筑功能及形式的不同,也形成了多种不同的体系分类,例如住宅由于体量一般较小,采用轻形木构体系就能够实现;而一些大型的公共建筑,例如体育馆、博物馆、纪念馆一般建筑规模大,建筑内部空间跨度大,则要采用多重木构交接形式实现等等。以下分别以实际案例说明现代木构建筑的分类:

1、轻型木构体系建筑--东莞山谷中的家(图11)

建筑位于中国东莞一处僻静的小山谷,在郁郁葱葱的山林脚下,建筑就地取材,以木材作为主要建筑材料。木材既是此建筑室内外装饰材料,又是建筑的主体结构材料。建筑采用木框架结构,外覆木结构墙面板。木框架由垂直的和水平的具有共同椽屋顶的檩条组成。


图11;东莞山谷中的家



2、拱形木构建筑--国际基督教新大学体育中心(图12)
   建筑位于东京都三鹰市的国际基督教大学,该校以优美的校园景色而闻名世界。这座主要由木材打造的体育馆建筑很好的与校园的森林景观融合,与其说是建造的建筑不如说是森林生出的建筑。建筑屋顶采用独特的弧形屋顶,凸显了体育类建筑的空间尺度感,同时满足了建筑内部对于大跨度、高尺度的使用要求。为了保证场馆的层高和跨度,该体育中心采用木材构成的拱形结构,同时入口大悬挑空间能够很好的区分室内外空间,同时彰显了建筑的动感,这一建筑形式则是采用了LVL(层板)折板结构。

图12:国际基督教新大学体育中心
2、CLT多高层木构建筑--加拿大UBC全木结构公寓
    建筑位于加拿大不列颠哥伦比亚大学UBC校园内,作为世界最高的现代木构建筑,该公寓高度达到53米,总共18层,该建筑采用混凝土与木结构结合的方式,混凝土主要位于建筑核心筒部位,具有很好地抗震性能,木结构处于建筑外围,采用装配式能够快速完成施工。
该建筑木结构采用预制化CLT胶合木建筑构件,CLT胶合木可以分布和承受载荷, 相互连接后,可提供高强度的建筑结构。 CLT胶合木本身即可实现墙骨柱、搁栅和椽条的全部功能,因而可以取消传统的建筑框架。


图13:加拿大UBC全木结构公寓

3 现代木构建筑发展趋势
在未来的建设和发展中,减少建筑污染排放,秉持可持续发展战略,实现建筑低碳环保的建设,将是每一位设计师的追求目标。木材以其优质的综合性能,必将应用越来越广泛,也会得到越来越多的喜爱。现代木构建筑将给人们提供绿色、舒适、安全的人居新体验。所以木构建筑将是未来建筑发展的大势所趋,同时随着技术的发展,木构建筑也将越来越多样化,技术也会越来越成熟,同时伴随着标准化的制作方式越来越普遍,必将呈现出越来越多的让人耳目一新建筑形态,为人们生活提供不同的居住体验。
4 结语
随着建筑发展呈现多样性,人们对于建筑使用要求越来越多样化,人们对于建筑的理解不再是冰冷的钢筋混凝土。木材本身具有很好的装饰性,同时具有很好的表现力和感染力,所以现代木构建筑可以创造出灵活多变的风格,创造出越来越多的“有温度的建筑”。
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