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为什么要大力发展木结构建筑

 默灵馆 2017-09-09

一、传统优势沦为现代劣势
据建筑史学家考证,咱们中国是最早建设木头房屋的。远古时期,有巢氏教授人们在树上用树枝、树丫搭建鸟巢房;仰韶文化时期,我们的祖先学会了用木柱和茅草建成茅草房;春秋战国时期,鲁班发明木工工具给力木结构建筑,实现跨越大发展。绵延数千年来,中国一直是木结构建筑的大国强国。如今,在祖国大地上还依然矗立着许多美轮美奂的古代建筑,比如,重建于唐代德宗建中三年(公元782年)的山西省五台县李家庄的南禅寺,距今有1235年历史,是保存完好的最早传统木结构建筑的艺术珍品,具有重要的历史文化价值和建筑艺术价值。
 在这漫长的木结构建筑发展过程中,我们的祖先一路摸索、一路总结,编撰了第一部木结构建筑手册《木经》(可惜失传了,编撰年代不详,好在北宋沈括在《梦溪笔谈》中有记载)。北宋绍圣四年(公元1097年),李诫受命编写《营造法式》,元符三年(公元1100年)完稿,崇宁二年(公元1103年)刊行全国。它标志着我国古代木结构建筑技术独领了当时世界的风骚,是我国古代木结构营造技术的法典,也是当时世界上木构建筑技术最先进的典籍。
但是,近三十年来,由于国家林业体制缺陷、伐木与造林平衡机制的缺乏以及建筑业决策上的失误,再加上舆论宣传导向的错误,导致人们(尤其是农村老百姓)误以为洋房(农村人把钢筋混凝土房子称做洋房,管木结构砖瓦房叫土屋)比传统的土屋好,致使我国传统木结构被大量的钢筋水泥所替代,钢筋混凝土在建筑中占领了主导地位。现在连山区村寨,木结构房子也越来越少了。
令人扼腕的是——历史上木结构建筑远远落后于我们的欧美国家却抓住历史机遇,快速与我背道而驰,大力发展现代木结构建筑。有数据显示,在发达国家,70%的住房为轻型木结构,在北美更是高达90%。他们不仅建筑技术日新月异,而且从木结构建筑材料上、技术上、工艺上颠覆了传统木建筑不能做高层房屋的固化思维。近年来,木质新材料诸如交叉复合木材、层压胶合板以及单板层积材的研制成功,突破了木结构不能建高层的局限。如2008 年建成的伦敦东部的 Stadthaus 酒店就有九层高达 30 米。据中国新闻网2016年4月16日报道——中新网4月16日电  据外媒报道, 英国剑桥大学一个建筑师团队日前建议,在伦敦巴比肯建造一幢高达304.8米、共有80层的全木制摩天大楼 “橡木塔”(Oakwood Tower)。计划已交伦敦市长约翰逊审批,若获准兴建,“橡木塔”将成为全球最高木建筑,仅次于“碎片大厦”(The Shard)的伦敦第二高建筑。纯木材结构建筑师们认为,用混凝土或是钢混结构技术的建筑是不必要的,纯木材建筑至少可以盖 25 层楼。

二、木结构建筑的比较优势
1、 绿色建筑、居住舒适、健康益寿
世界上最伟大的建筑师之一的美国建筑大师莱特认为:“木材对于人类来说都是普遍美丽的,是所有建筑材料中最亲近人类的。”木材是“绿色建筑”的天然建材,木结构房屋被称为“会呼吸的房子”。在人的生理上,木材中尤其是桧木、松木、柏木、衫木中含有芬多精,它能够净化空气、消解污染、具有抗菌效果;在心理上,芬多精的气味让人亲近了大自然,好像久居城市的人来到山间森林,呼吸着新鲜空气,顿觉心旷神怡。
科学研究发现了木材制造负离子事实:木材细胞壁内的微毛细管系统即能向空气中蒸发水分,也能从空气中吸收水分,并逐渐趋近平衡含水率。就是木材的这一大个性为住户制造了清新空气。建筑材料专家依据这一性质研发了《滋养—湿降治理尘埃技术》,然后又根据这项技术进行如下实验:选择树龄较长、无腐、无毒、无异味、体量适当、气干密度0.70g/cm3以上木材,区分不同树种向木材细胞供应营养物质,保持适宜阳光、温度、湿度、风速、震动一段时间,这就是一个对木材的滋养过程,是《滋养技术》的核心内容。数日后,发现空气中含有大量的负氧离子,清新空气扑面而来。经过《滋养技术》整理后的木材,用于天花板、墙壁板、地板、家具或其它木制品。奇迹出现了:经仪器检测室内空气中负氧离子浓度在4000个/cm3以上,高于大气负氧离子浓度5倍以上,此等空气质量水平国际通常认定为 “特别清新”,属于自然生态级的森林空气。这说明经过《滋养技术》调理后的木材无论用在何处都能制造高浓度的负氧离子。由此实验得出结论:木材细胞能制造了负氧离子。
实验同时表明:木材经过滋养,细胞腔内的水分完全蒸发掉,细胞壁的水分仍处于饱和状态。此时,木材的尺寸、形状、强度、热学、电学性质等几乎不变。仪器检测木材的含水率处在15—30%之间。为获得平衡含水率木材自然与室内空气中的水分子进行交换,含水大的木材呼出的气体水分大,水分大重量自然大,重量大的气体击中空气内的尘埃湿降到地面。因此,木材呼吸制造了室内清新空气。这一技术的普遍应用,将会大大提高人类的健康水平。可以推断人类的平均寿命可以由目前的76岁提高到95岁。国外一家专门从事人体自然科学的研究机构对此进行了调查研究,在被调查的30例长期居住在木结构住宅与30例长期居住在钢筋混凝土结构住宅的人群中,前者平均寿命要比后者高出9至11岁!
2、节能环保,可再生、可持续发展
在建筑材料的生产阶段,木结构在生产及建造过程中产生的固体废料几乎为零,就是木屑也能再利用造板。而钢筋、水泥、铝材生产是高耗能大户,是污染的排头兵。加工一个单位材料能耗:水泥是木材的5倍,钢铁是木材的191倍,铝是木材的791倍;而且水泥、砖和钢材在生产过程中还要产生大量污染物、C02的排放也相当高。而与之相反,树木在成长过程中,经过光合作用,反而会吸收二氧化碳并释放出人类赖以生存的氧气。据测算,每1立方米木材的使用,可以减少2吨的二氧化碳。如果人类用木材取代其他建材,就可以减少1.1吨的碳排放量,同时储存0.9吨二氧化碳在被使用的木材里。
在建筑的使用阶段,由于木质的导热系数低,木结构房屋保温(隔热)性能高,比普通砖混结构房屋节省能源超过40%;相对混凝土结构,可节能50%-70%。使用方面看,别墅的所有外墙均铺设约15厘米的玻纤保温棉,木材对温度的传导系数极低,隔热比值比混凝土高16倍,再加上保温隔热层,相对于砖混结构可节省用电量62%---66%,空调配置功率只需砖混的一半,耗电量是砖混的三分之一。
在建筑完成其使用寿命终结后续利用阶段,木材能重新利用,混凝土建筑的拆除、后续处理会都对环境造成严重污染。
从建筑材料的资源利用来看,木材是可再生的资源。木结构建筑是需要大量砍伐树木,但树木只要及时种上,是一种可以循环利用的可再生资源,是一种可持续发展模式。山区林民或搞过林业的都知道:树木成林后,必须要间伐;否则,就会影响树木生长,甚至树木拥挤、森林逼仄会使树木窝死。况且,树木长到一定年限就不大长了,从造林经济效益来说,砍树是必须的。如林农植树造林能够有好经济效益,大力发展木结构建筑产业还会刺激上游林业产业链的大发展,不但没有破坏生态,反而会促进生态文明建设。而钢筋水泥结构的房子所用的材料资源如铁矿石、石灰石等恰恰是不可再生的,这些资源总是要枯竭的,我们总要留些给子孙后代吧?!
3、坚固耐用、抗震性能好
木结构的接榫框架韧性大,对于地震瞬间冲击载荷和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力。事实证明:木结构在各种极端的负荷条件下,均表现出其稳定性和结构的完整性,即使强烈的地震使整个建筑脱离其基础,其结构也经常完整无损,在所有结构中最具有抗震性的。这一点在许多大地震地区已经得到充分证明。
4、防火、防潮、耐腐蚀
现代木结构建筑所用木材都要采用《水基性阻燃处理剂》进行阻燃处理,具备炭化效应。遇火时,木材表面会形成炭化层,其低传导性可有效阻止火焰向内蔓延,同时,墙体外层还有阻燃性能强的石膏板隔离,从而保证整个木结构在很长时间内不被燃烧毁坏。建筑物的防火能力并不取决于单项建筑材料的性能,而是取决于整个建筑的耐火等级。轻型木结构住宅主体框架采用密封防火设计,并封闭在石膏板后面,达到1到2小时的耐火等级;对于重型木结构,利用木材的炭化效应;木材在燃烧时,表面会形成炭化层,其低导热性能可有效阻止外部火焰向内蔓延,从而保证整个结构在短时间内不受破坏(钢结构遇火灾时钢梁会迅速升温软化掉落,导致危险后果),从而为人们逃生赢得宝贵的时间和空间。
木结构房屋是能做到不被腐蚀和不受潮的,因为我们对所有建筑用材进行烘干处理,这些木材已预先干燥至含水率19%以下,它的防潮性能甚至可以达到砖混结构的10倍左右。同时,我们对木材采用ACQ、BAC等防腐剂进行浸渍的防腐处理,采用天然植物油做表面涂层,来防止水侵蚀。木结构外墙通过铺设防水透气膜,可以形成一座“会呼吸的建筑”。
事实上,与其他常用建筑材料相比木材更不容易因为偶尔浸湿而受到永久损坏。在多雨或潮湿地方的木结构建筑物可以长期不被腐朽。
5、制造工厂化,施工标准化,对环境的影响最小
木材房屋的构件都在工厂里生产完成后,运到工地完成预制构件的装配。由于这些构件和连接件都是标准化生产,不需要用户二次装修,因此施工现场对环境零污染,建设噪音也是极小的。况且,其施工和安装速度远远快于混凝土和砖结构,一栋木结构别墅只需8-16周(包括装修)即可完工,由于其重量轻,因此在工厂或现场不需要使用复杂的吊装设备。传统的砖混施工方法则需要用时24-36周(包括装修)。
总之,木结构建筑以其资源节约、可持续利用,绿色环保、环境友好、冬暖夏凉、贴近自然、延年益寿等诸多优点,深受市场的青睐,又符合国家“绿色环保”的发展理念。因此,引起了国家高层的重视。
三、人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标
近年来,各地的木结构住宅深受民众喜爱,我国政府也深感推广木结构建筑的重要性和紧迫性,为此出台了一系列木结构建筑设计、材料、建造国家技术标准和建造规范。特别是2015年,住建部颁布《促进绿色建材生产和应用行动方案》,确定了各级政府“促进城镇木结构建筑应用,推动木结构建筑在政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等低层新建公共建筑,以及城镇平改坡中使用。推进多层木—钢、木—混凝土混合结构建筑,在以木结构建筑为特色的地区、旅游度假区重点推广木结构建筑。在经济发达地区的农村自建住宅、新农村居民点建设中重点推进木结构农房建设。支持利用农作物秸秆、竹纤维、木屑等发展生物质建材,鼓励在竹资源丰富地区,发展竹制建材和竹结构建筑。”
2016年2月6日,中共中央、国务院在《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见 》文件中明确:“大力推广装配式建筑,减少建筑垃圾和扬尘污染,缩短建造工期,提升工程质量。制定装配式建筑设计、施工和验收规范。完善部品部件标准,实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工,现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地。加大政策支持力度,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。积极稳妥推广钢结构建筑。在具备条件的地方,倡导发展现代木结构建筑。”
人民对木结构房子的向往,就是我们的奋斗目标!只要我们心里惦记着人民的幸福,只要我们继承、发扬传统木结构建筑优秀文化,努力借鉴、吸收世界先进的现代木结构建筑技术,我国的现代木结构建筑技术一定会迎头赶上世界先进水平,木结构建筑产业一定会实现强大的复兴!

                                                                                  默灵2017/9/9

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