我国木结构建筑的起源与发展
0 引言
木结构建筑是仅用或主要用木材构成承重构件的建筑物,因其是以天然材料为主的建筑结构,使其具备独特的生态优势,但也受到材料本身条件的限制。木结构优点很多,如取材方便、易于加工、低碳环保、抗震性好、造型优美、设计灵活、亲近自然等。同时也存在一些缺点,相对混凝土砖石建筑来说,在防火、防潮、防腐等方面存在短板,原材料资源相对紧缺,结构体系较难实现复杂的建筑空间等。
1 我国木结构建筑发展史
我国木结构建筑历史悠久,是中华文明的重要组成部分。早在旧石器时代晚期,人们为满足最基本的住、行及生产活动需要,已经开始“掘土为穴”和“构木为巢”的原始建造。考古发现,在浙江余姚河姆渡和西安半坡遗址中留存典型的干栏式木结构房屋和木构架支承屋顶的半穴居式建筑,表明古代木结构建造技术已达到较高水平。至战国时期,木结构在此基础上不断演化改进,逐渐形成具有中国特色的梁柱式构架和穿斗式构架两类主要体系,沿用至今。辽宋时期,已编制相对完善的木结构建筑规范,公元1103年李诫编著《营造法式》后,遗留下来的建筑实物随之渐多:如同时期建成的山西应县木塔,是目前世界上现存最高的纯木结构建筑(见图1);北宋的宁波保国寺大殿,是最早采用拼合构件的木结构建筑。至明清时期,木结构建筑更加精美,除满足居住功能外,还兼具美学特性。如最宏大的建筑群紫禁城,现存规模最大的明长陵棱恩殿,以及构思最巧妙、最大胆的山西大同恒山悬空寺等。随着斗结构作用退化,大尺寸木材缺乏,出现组合构件。
20世纪60年代前,木结构和木混结构建筑在国民经济建设中发挥重要作用。而后较长一段时期,由于材料资源短缺,木结构建筑逐渐被边缘化。20世纪80年代末,西式轻型木结构引入我国,标志着木结构建筑的研究与应用正逐步恢复。20世纪90年代,我国木结构建筑走上产业化发展道路。经过近30年的发展,木结构产业已初具规模。
随着科学技术的发展,现代木材的防火、防腐、防蛀等药物处理技术日趋完善,木材的改性、胶合或结合技术等均有较大改进,木结构呈多样式发展,从梁柱式、轻型、井干式到新型板式结构,百花齐放,如今已可用于大跨结构建筑。可见在现代建筑中,木结构建筑仍占有一定比重。近几年来,国家出台多项大力发展木结构建筑的相关政策,助推木结构建筑进入高速发展阶段,轻型、胶合木结构等现代结构体系成为发展主力。
2 我国木结构建筑发展现状
2.1 市场发展
20世纪90年代以来,我国木结构建筑发展走上产业化发展道路。经过近30年的发展,产业已初具规模。据调研数据显示,木结构建筑市场中以轻型木结构建筑为主,占比近70%,重型木结构占比约16%,其他各形式的木结构占比约14%。木结构别墅占已建木结构建筑的51%,是木结构建筑应用的主要市场
2.1.1 产业发展态势
近年来,木结构产业保持平稳发展态势。就企业方面看,截至2019年底,根据木结构建筑市场调研数据,与终端产品木结构建筑紧密相关的企业近300家,其中东北、北部和东部沿海地区较为集中,数量占70%以上,产值占90%以上。半数企业员工人数在100人以下,70%的企业从业年限在10年以下。从所有企业的产品类型来看,轻型、梁柱式木结构产品占比90%,井干式产品占比68%,新型板式占26%,混合、大型木结构占比分别为57%和73%,如图2所示。近几年,木结构建筑施工总面积正以每年40万~60万m2的趋势增长
2.1.2 消费走向
随着社会发展和人们生活需求的提高,木结构与旅游产业的融合进一步加速,新兴旅游业态不断涌现,尤其以特色小镇、乡村旅游和主题公园为代表的文化旅游事业迎来黄金发展期,同时也给木结构建筑的发展提供了诸多机遇,主要以度假住宅、旅游风景建筑、酒店会所商业建筑等形式出现。据调查显示,目前新开工项目中,文旅项目占64%,居住建筑占12%,公共建筑占24%。文旅项目已然成为木结构建筑的主要市场。
2.1.3 建筑样式
我国多高层木结构建筑正处于“萌芽”发展期。2018年位于挪威Brumunddal的18层高85.4m的“Mj sa Tower”混木结构项目又一次刷新世界最高木结构建筑纪录(见图3)。同时我国关于多高层木结构标准规范的出台也助力我国多高层木结构建筑向前发展。目前,山东蓬莱正建设高23.55m,主体6层,局部4层,建筑面积4831.92m2的多层木结构建筑。据悉,该项目为目前国内在建最高的现代木结构建筑。
2.2 政策
随着市场发展,国家政策随之推动。近几年,国家在科技、休闲旅游、绿色建筑方面出台多项政策法规以引导木结构产业的发展:2015年工信部和住建部联合推出《促进绿色建材生产和应用行动方案》;2016年国家林业局提出《林业应对气候变化“十三五”行动要点》、发改委和住建部推出《关于印发城市适应气候变化行动方案的通知》,同年国务院出台《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》和《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,都明确提出因地制宜发展木结构建筑,促进木结构在城镇化建设,政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等低层公共建筑中的应用。这一系列重大举措必将成为行业把握装配式木结构的最佳发展时期,进入健康、快速发展道路。
2.3 标准规范
我国现代木结构建筑行业经过20多年的发展,在规范标准上经历了从无到有、从简到精的过程。随着我国木结构产业化进程加快,木结构相关标准规范处于快速发展期,我国现已制订和完善了一系列与低层木结构建筑和木材产品相关的标准规范,逐渐形成相对完整的技术标准体系,标准的不断完善为木结构建筑的发展提供了技术基础。内容具体涉及木结构设计相关标准、木结构用材料的产品标准与测试方法标准等内容。
2016—2017年,《木结构设计规范》完成修订,GB/T 51233—2016《装配式木结构建筑技术标准》、GB/T 51226—2017《多高层木结构建筑技术标准》完成新编。2018年新版GB 50005—2017《木结构设计标准》正式发布实施。这些新编和修编标准的完成,将进一步促进我国木结构建筑行业高速发展
2.4 科研
木结构建筑的长足发展离不开强大的技术支撑。国内大学、科研机构对木结构的研究已蓬勃开展,并积极与国外研究机构、企业开展技术合作。目前国家科技部有2个“十三五”国家重点研发计划项目支持木结构相关研发,一些地方政府也强化了对装配式建筑和木结构建筑的科技创新支持,如上海市科学技术委员会的应用技术开发专项基金项目“新型多层木结构体系关键技术研究与应用”等。
2.5 存在的问题
从整体看,与国际发展水平相比,我国木结构建筑从数量、技术等方面相对落后,发展尚需加快脚步。
1)国内社会认可度不足,基于一些关键技术研究如力学强度、防护方面的问题尚未得到彻底解决,给人们造成既有的传统印象。
2)由于木材资源紧俏,以致产品价格偏高。
3)木结构建筑关于报审报建、消防及产品认证等内容的建设管理制度尚未完善。
4)人才储备不足,难以满足市场需求
3 发展方向
木结构建筑的发展要能很好地满足人民日益增长的生活需要,要朝更平衡、充分的方向发展。除实现产品、服务、企业、产业的一体化发展外,还有一个新方向。
在全球信息交互迅捷、国际化发展的大环境下,国家呼吁“构建中国特色的建筑文化”,木结构建筑作为承载文化的实体组成之一,走中国特色的木结构建筑发展之路成为未来的发展方向。从引进国外的生产技术和产品开始,逐步发展并打造自己的产业链,力求木结构建筑的本土化发展。
在国外新型技术和产品不断引入、交流和发展的过程中,如何坚守初心、存守我国传统建筑文化的精髓尤为重要。需要坚持以人为本的建筑本原,汲取我国传统建筑风格与元素,既保有现代建筑的外在形态,又能传承我国传统木结构建筑的神韵,保持建筑文化的独立与自尊。在此基础上,融会贯通东西方木建筑文化,吸收西方优秀建筑理念,在与西方建筑技艺交融对话中不断思考,完成传统建筑文化在当代的重构,努力建造地域性、文化性、时代性和谐统一的有中国特色的现代木结构建筑。
[2]任海青,上官薇薇.中国木结构建筑的科研现状[J].国际木业,2015,45(1):6-11.
[3]杨学兵.中国《木结构设计标准》发展历程及木结构建筑发展趋势[J].建筑结构,2018,48(10):1-6.
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