近現(xiàn)代中國木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展與展望

藍(lán)茜，張海燕

（南京工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院）

1 引言

我國木結(jié)構(gòu)建筑有著悠久的歷史，發(fā)展至今，經(jīng)歷了從無到有、技術(shù)成熟、幾近消失、重新起步4 個階段。由于我國近代社會戰(zhàn)爭頻繁、社會制度變遷、木材蓄積量減少等原因?qū)е铝四窘Y(jié)構(gòu)建筑的衰落；技術(shù)的進(jìn)步，復(fù)合木材的使用，建筑業(yè)內(nèi)對工業(yè)化、綠色節(jié)能的追求等，又使得現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑復(fù)蘇。在這一探索與創(chuàng)新的過程中，西方建筑理論尤其是現(xiàn)代主義建筑理論的傳入對中國木結(jié)構(gòu)建筑有十分重要的影響。研究現(xiàn)代主義影響下中國木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展和變化，分析現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計策略，有利于使木材這一古老又年輕的建筑材料在中國建筑業(yè)新的歷史時期發(fā)揮更大作用。

2 近現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑理論與實踐的曲折發(fā)展

2.1 1840年至民國時期的木結(jié)構(gòu)建筑

中國古代建筑以木結(jié)構(gòu)為主，雖然早已形成了獨樹一幟、高度成熟的建筑體系，但建筑類型和技術(shù)發(fā)展在封建社會制度的制約下，表現(xiàn)出停滯與落后的特點。鴉片戰(zhàn)爭后，我國的封建制度逐漸瓦解，開始被動的接受西方建筑文化的影響，建筑類型和建筑技術(shù)都產(chǎn)生了變化。

1）洋務(wù)運動：“師夷長技以制夷”及“中西合璧”

1860年洋務(wù)派主導(dǎo)的官僚資本和工業(yè)萌芽，洋務(wù)派主張學(xué)習(xí)西方先進(jìn)工業(yè)技術(shù)和理論思想。后期，工業(yè)建筑建設(shè)興起，傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)無法滿足跨度和功能的需求且用料浪費，隨著新材料新技術(shù)的傳入， “中西互補(bǔ)”、“中西調(diào)和”的折衷式建筑成為主流。1906年建成的成都白藥廠辦公樓為洋務(wù)運動時期的建筑，屬于磚木混合結(jié)構(gòu)，擺脫了我國傳統(tǒng)建筑形式的束縛，融合了中西方建筑元素。

2）民族主義思想：仿宮殿式建筑及向現(xiàn)代建筑靠近

20世紀(jì)20年代末，我國出現(xiàn)了新的建筑形式、體量，建筑逐漸向多層發(fā)展，產(chǎn)生了仿宮殿式建筑的建設(shè)熱潮，混凝土與磚墻結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)“宮殿式”建筑。美齡宮是一座三層重檐山式仿宮殿式建筑，主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用耐火磚外墻，大面積落地鋼窗。

這一時期有少數(shù)作品關(guān)注到現(xiàn)代主義思潮，如原王占元故居為3棟局部3層的磚木結(jié)構(gòu)樓房，采用了非對稱式布局，設(shè)有轉(zhuǎn)角窗，立面為一圈水泥墻面，一圈磚與玻璃窗，間隔排列，傾向于現(xiàn)代建筑的語言。

2.2 1949年至1970年時期的木結(jié)構(gòu)建筑

1）現(xiàn)代主義的短暫發(fā)展（1949-1952）

新中國成立之初，百廢待興，這一時期建設(shè)活動主要集中在修補(bǔ)戰(zhàn)爭中遭到破壞的建筑，并興建了一些急需的建筑。

受勒·柯布西耶的“光輝城市”、高層集合住宅理論；格羅皮厄斯的“行列式集合住宅”理論；1933年《雅典憲章》功能城市組織結(jié)構(gòu)理論等西方現(xiàn)代主義建筑和城市規(guī)劃理論的影響，我國建設(shè)了大量投資較少的“工人新村”，這些新村住宅區(qū)別于中國的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑，例如曹楊新村為二層聯(lián)列式磚木結(jié)構(gòu)建筑，具有現(xiàn)代主義建筑的特點。

此外，我國還建設(shè)了少量文教醫(yī)療、商業(yè)和觀演建筑，都不再采用單純的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)，例如同濟(jì)大學(xué)文遠(yuǎn)樓就采用了混凝土框架結(jié)構(gòu)。

2）民族主義思想：傳統(tǒng)復(fù)興式建筑（1952-1954）

20世紀(jì)30年代蘇聯(lián)主張反對以“構(gòu)成主義”為代表的現(xiàn)代主義思想，宣揚(yáng)民族形式復(fù)古建筑，并影響了中國，使新中國成立初期呈現(xiàn)出的現(xiàn)代主義建筑發(fā)展受到了極大限制。這一時期以大屋頂作為“社會主義內(nèi)容，民族形式”的典型代表，例如重慶市人民大禮堂穹頂鋼結(jié)構(gòu)之上的木屋蓋系統(tǒng)，以36榀木屋架為主承重結(jié)構(gòu)，木屋架的豎腹桿下端通過栓錨連接在穹頂鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點上[1]。巧妙地運用了現(xiàn)代建筑材料及技術(shù)，解決了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑跨度受限的問題，順應(yīng)了當(dāng)時傳統(tǒng)復(fù)興的建筑潮流。

3）1955年至1959年時期的木結(jié)構(gòu)建筑

由于經(jīng)濟(jì)條件的制約，從1955開始，我國開始注重經(jīng)濟(jì)、實用，復(fù)古建筑不再是主流，國內(nèi)建筑出現(xiàn)簡約化的傾向。兩個“五年計劃”及大躍進(jìn)期間，建設(shè)速度加快，由于木材加工簡單，取材方便，磚木結(jié)構(gòu)占相當(dāng)大的比重，運用比例甚至達(dá)到了46%。這種結(jié)構(gòu)是以磚石作為外部承重墻，內(nèi)部為木柱承重，使用木架樓板、兩坡頂木屋架，與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)更加合理、技術(shù)簡單，因此得到了廣泛的運用。

4）1970年至2000年時期的木結(jié)構(gòu)建筑

20世紀(jì)80年代，由于盲目建設(shè)和濫砍濫伐，我國的林木資源幾乎消耗殆盡。因此，磚木結(jié)構(gòu)逐漸被混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)替代。

2.3 2000年至今木結(jié)構(gòu)建筑的創(chuàng)新與發(fā)展

北美擁有豐富的木材資源,由于工業(yè)化生產(chǎn)和新材料新技術(shù)的不斷發(fā)展,在以加拿大為代表的許多西方國家現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)是一種科技含量高、完善的建筑體系。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和建筑業(yè)對可持續(xù)、工業(yè)化的追求，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在我國建筑業(yè)再次受到廣泛關(guān)注。

2.3.1 現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新

天然木材本身具有許多缺陷，而復(fù)合木材，例如正交層板膠合木材料（CLT），在技術(shù)方面解決了傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的弱點，具有諸多優(yōu)越的性能：

速生材的使用縮短了林業(yè)資源的再生產(chǎn)周期,使用木材作為結(jié)構(gòu)材料的建筑，在建造、使用直至回收整個過程中的能耗都低于使用其他材料的建筑。地震時建筑受到的地震力與建筑重量成正比，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)相對其他結(jié)構(gòu)體系的建筑物質(zhì)量較輕，產(chǎn)生的地震作用小，房屋倒塌時對人產(chǎn)生的傷害也相對小一些?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑采用裝配式施工，工廠預(yù)制的木結(jié)構(gòu)組件和部件可進(jìn)行現(xiàn)場組裝，施工效率高、周期短，人工成本低。木材的材質(zhì)紋理自然，親和力、隔熱保溫能力強(qiáng)，可將室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)在舒適的溫度，塑造出溫馨舒適的空間氛圍。

2.3.2 現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向

后現(xiàn)代主義于20世紀(jì)70年代起對中國建筑文化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它是現(xiàn)代主義建筑理論的部分修正和擴(kuò)充，是現(xiàn)代主義在形式和藝術(shù)風(fēng)格方面的一次演變。如今，材料的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，更為木結(jié)構(gòu)建筑響應(yīng)后現(xiàn)代主義，反映時代建筑風(fēng)格與展現(xiàn)作者個性提供了機(jī)會。

近年來，西方現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、設(shè)計與施工，工程木產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用方面發(fā)展迅速。復(fù)合木材的使用解決了木結(jié)構(gòu)的技術(shù)瓶頸，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑正朝著高層和大跨度的方向發(fā)展。

2.3.3 我國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的主要結(jié)構(gòu)形式

1）木梁結(jié)構(gòu)

發(fā)昌村文化活動中心采用了傳統(tǒng)的4m×4m木梁柱結(jié)構(gòu)，室內(nèi)為獲得均勻穩(wěn)定的光線，采用三角形斜屋面，利用北向高側(cè)窗采光，屋面出挑1.5m開敞外廊挑檐空間，形成檐下灰空間供村民使用。

索支梁是傳統(tǒng)木梁結(jié)構(gòu)的一種變形，工作時梁彎矩較小，可使截面尺寸不大的木梁達(dá)到更大跨度，不僅節(jié)省木材，而且能減少對室內(nèi)空間效果的影響。萬科青島小鎮(zhèn)游客中心起伏的屋面與山的走勢遙相呼應(yīng)，室內(nèi)采用索支木梁結(jié)構(gòu)，取消多余的柱子，爭取了更多室內(nèi)開敞空間，梁由SPF木材代替，支桿簡潔的線條有韻律地排布，室內(nèi)空間效果好。

樹狀柱結(jié)構(gòu)也是傳統(tǒng)梁柱木結(jié)構(gòu)的變形之一，除了作為建筑的支撐結(jié)構(gòu)，也可利用這樣的結(jié)構(gòu)使建筑的局部或屋檐向外拓展。江蘇省綠色建筑博覽園木營造館展示館采用了最簡單的Y型二級分枝的樹狀柱。從樹狀主柱分出兩根一級分枝柱，膠合木梁并排把一級分枝柱上部夾在梁中。樹形柱和大跨梁的采用，增加了柱間距，且藝術(shù)效果好。

華黎的木結(jié)構(gòu)作品“林建筑”的樹狀柱結(jié)構(gòu)單元由一根柱子和四個懸臂梁（主梁）組成，每個單元的主梁相互連接而形成四點交匯的節(jié)點。柱網(wǎng)規(guī)則，柱子有三種高度,樹形的結(jié)構(gòu)連接成一片巨大的屋頂，形成許多散布的遮蔽空間，人工打造的森林與建筑周圍自然的森林呼應(yīng)。

2）木桁架

桁架是由桿件組成的一種格構(gòu)式結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)力分布均勻，充分利用材料的強(qiáng)度[2]，在跨度較大時與實腹梁相比能更多地節(jié)省材料。2018年江蘇園藝博覽會主展館的大廳空間（見圖1）采用了三角形桁架結(jié)構(gòu)，斜向腹桿上端夾在橫向弦桿中，下端與豎直放置的直梁連接，兩根一組的下弦桿夾住斜向腹桿，桁架的使用獲得了較大的跨度，大廳空間減少了結(jié)構(gòu)柱。

圖1 江蘇園藝博覽會主展館大廳桁架木結(jié)構(gòu)

3）拱木結(jié)構(gòu)

拱結(jié)構(gòu)以承受軸向壓力為主，江蘇省園藝博覽會主展館走廊空間（見圖2）采用拱結(jié)構(gòu)，走廊空間架空，其下為室外景觀水體，為盡量避免使用結(jié)構(gòu)柱，因此采用了在拱結(jié)構(gòu)的四個節(jié)點處用鋼索吊四根水平放置的直梁用以支撐走廊空間，結(jié)構(gòu)取自橋梁的意向，結(jié)構(gòu)清晰，造型優(yōu)美。

4）折板木結(jié)構(gòu)

折板結(jié)構(gòu)是以一定傾斜角度整體相連的一種薄板體系[3]，由折板和橫隔構(gòu)件組成，呈空間受力狀態(tài)，具有良好的力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)厚度薄，省材料，可預(yù)制裝配，省模板，構(gòu)造簡單，具有起伏的輪廓和豐富的形式。西郊賓館意境園建筑模擬了樹林的姿態(tài)，柱網(wǎng)錯動布置，屋面采用尺寸相同的折板錯落拼合，形成三維空間結(jié)構(gòu)，室內(nèi)空間靈動且個性鮮明，兼具層次感與秩序感，貫穿了餐廳、會議室、附屬空間，強(qiáng)化了室內(nèi)空間的趣味性。

5）編織木結(jié)構(gòu)

編織結(jié)構(gòu)是一種由多根桿件以一定規(guī)律通過節(jié)點組成的空間結(jié)構(gòu)，編織建筑是建構(gòu)的表達(dá)形式之一[4]。編織結(jié)構(gòu)可分為單層或雙層，多數(shù)是有推力的結(jié)構(gòu)，支座條件較復(fù)雜，外形豐富多變。江蘇省園藝博覽會中的一組展覽建筑采用了編織結(jié)構(gòu)，穹形網(wǎng)殼的外形呈拋物面形，平面形式較為簡潔。

木結(jié)構(gòu)造型多變、結(jié)構(gòu)形式豐富，滿足了現(xiàn)代建筑對于建筑形體和獨特藝術(shù)風(fēng)格的追求，因此越來越受到建筑業(yè)內(nèi)的關(guān)注。

3 中國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)中木材與其他材料的混合運用

3.1 鋼木混合結(jié)構(gòu)

鋼木兩種材料均可循環(huán)利用，重量輕、抗震能力強(qiáng)，鋼木混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩種材料的優(yōu)點，能實現(xiàn)裝配化綠色施工建造。寶華山下的慈悲喜舍建筑（圖3）可為游客提供會議、特色婚禮、音樂會、佛教禪修班等多種體驗項目。主體為鋼木混合結(jié)構(gòu)，采用400mm×900mm的膠合木柱，膠合木主梁跨度達(dá)21.6m，次梁為鋼結(jié)構(gòu)彎弧梁，屋蓋最高處接近11.35m，屋面采用小青瓦，舒展的木屋頂結(jié)構(gòu)造型優(yōu)美，氣勢磅礴。

圖2 江蘇省園藝博覽會主展館拱木結(jié)構(gòu)

圖3 慈悲喜舍鋼木混合結(jié)構(gòu)

楊樹浦驛站——人人屋主體結(jié)構(gòu)采用了鋼木混合結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)構(gòu)架的設(shè)計以人字形落地桿件為基本單元，不斷重復(fù)并相互支撐形成整體空間結(jié)構(gòu)，這也是取名人人屋的另一層含義[5]。木桿件模數(shù)為800mm，截面尺寸為60mm×60mm，構(gòu)件工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝，減少了施工建造時間。為減少普通梁柱結(jié)構(gòu)建筑體量的厚重感，用細(xì)密的桿件代替，使得建筑空間更加通透，內(nèi)部與外部環(huán)境相互融合，外置的木構(gòu)架成為濱水景觀的元素之一。

3.2 木-混凝土混合結(jié)構(gòu)

木材是一種耐熱材料，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雖然在反復(fù)的較大溫度變化下可能酥碎，但耐火性能比木材好。木-混凝土混合結(jié)構(gòu)質(zhì)輕、抗震強(qiáng)度高、經(jīng)濟(jì)實用，彌補(bǔ)了兩種材料的自身缺陷。龍門文化中心使用穿孔青銅鋼板造頂，使得板材更輕，與重型混凝土結(jié)構(gòu)形成鮮明對比，松木是當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姷牟牧现?，混凝土在松木模板?nèi)澆筑，十分結(jié)實，體現(xiàn)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料的特點又展現(xiàn)了地域性特色。

4 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)在中國傳承了幾千年，一些著名的木結(jié)構(gòu)歷史建筑例如山西應(yīng)縣木塔仍巍然屹立于中國大地。如今，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的使用符合我國國情需求，但仍然有一些需要解決和深入系統(tǒng)研究的問題：

①在我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)，大多數(shù)人對現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)不甚了解，仍認(rèn)為木結(jié)構(gòu)建筑易燃、易腐蝕、易蟲蛀，不夠經(jīng)濟(jì)。這使得發(fā)展木結(jié)構(gòu)鄉(xiāng)村住宅建筑受到很大的阻礙。

②木混合結(jié)構(gòu)向多高層、功能綜合性發(fā)展的過程中，仍需對結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行深入的探究，并不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系。

③我國雖然國土遼闊，但可采伐林木的森林面積和可擴(kuò)大栽植再生林木的面積十分有限，而現(xiàn)階段工程建設(shè)量大，除了進(jìn)口國外的林木產(chǎn)品外，應(yīng)不斷探索工程木技術(shù)，研究更多性能優(yōu)越的新型工程木材料，合理利用木材。

隨著百年來現(xiàn)代主義對我國木結(jié)構(gòu)建筑理論和實踐的影響和國情的變化，木結(jié)構(gòu)在我國出現(xiàn)、成熟、消亡、重生。今后我國應(yīng)在研究和學(xué)習(xí)他國現(xiàn)有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，彌補(bǔ)理論缺失、突破技術(shù)瓶頸、打破條件限制，充分發(fā)揮現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)越性。