木結(jié)構(gòu)的新衣裳

讓古代建筑“復(fù)活”的新材料

想要住在木結(jié)構(gòu)房子里，非鬼斧神工，無(wú)能工巧匠如何實(shí)現(xiàn)？現(xiàn)代科技恰好為我們建造古代木建筑提供了“利器”，讓我們可以沿用古代木結(jié)構(gòu)技藝。比如，蘇州某公司的工程師們就使用新型木板建造了古香古色的建筑;并以蘇州園林——拙政園的“遠(yuǎn)香堂”、留園的“林泉耆碩之館”和南半園的“半園草堂”等典型的廳堂建筑作為設(shè)計(jì)參照物，建造了新時(shí)代的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑。這些新技術(shù)使古老的蘇州園林煥發(fā)出新的活力，使利用新型現(xiàn)代木材建造傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)房屋成為可能。

延伸閱讀

建筑也可以裝配

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑構(gòu)件和配件后，運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)可靠的連接方式在現(xiàn)場(chǎng)裝配、安裝而成的建筑。

正交膠合木材（CLT）（供圖/黃浩宇）

用正交膠合木搭房子

近年來(lái)，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，以鋸材等為基本單元制成的新型材料——正交膠合木（CLT）正在部分取代鋼筋混凝土和磚混結(jié)構(gòu)建筑。正交膠合木是按照順紋和橫紋垂直交錯(cuò)的疊合方式進(jìn)行連接，膠合而成的高強(qiáng)度的實(shí)木板材。它與裝配式建筑施工方式堪稱是建造傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的“利器”。

首先，正交膠合木穩(wěn)定性卓越。普通的木材都可以看到木紋的方向，而木紋就相當(dāng)于纖維，當(dāng)沿平行于木紋的方向拉伸木材時(shí)，木材很難被破壞;當(dāng)沿垂直于木紋的方向拉伸木材時(shí)，木材就很容易被破壞。所以木材是縱紋方向強(qiáng)度大，橫紋方向強(qiáng)度小。但正交膠合木可以將木材橫紋和縱紋平均分配，使木材兩個(gè)方向強(qiáng)度都大，大大提升木材的穩(wěn)定性。如果正交膠合木用于蘇州園林等木結(jié)構(gòu)建筑的修復(fù)，則會(huì)使其結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固，更不容易受到地震、臺(tái)風(fēng)的損壞。

其次，正交膠合木節(jié)能環(huán)保。國(guó)外一項(xiàng)研究表明，長(zhǎng)期居住在木質(zhì)住宅的人的平均壽命要比住在鋼筋混凝土住宅的人高出9～11歲。因此，木結(jié)構(gòu)房屋是世界上能真正稱得上環(huán)保的建筑之一。美國(guó)的一項(xiàng)研究證明，木結(jié)構(gòu)建筑比一般水泥、磚瓦結(jié)構(gòu)住房節(jié)能50%，綠色環(huán)保，居住舒適。如果用正交膠合木建造蘇州園林式仿古建筑則更能體現(xiàn)綠色建筑理念。

再次，正交膠合木耐阻燃性能好，防火性能優(yōu)異。在同等條件下，普通木結(jié)構(gòu)的耐火阻燃值是鋼結(jié)構(gòu)的1.3倍，是水泥結(jié)構(gòu)的1.7倍。而正交膠合木可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)形成絕熱保護(hù)碳化層，起到隔火作用，使大火無(wú)法快速燒入木材內(nèi)部。另外，正交膠合木的燃燒速度穩(wěn)定，我們可以精確預(yù)測(cè)其燒毀時(shí)間，為火災(zāi)求援提供更多保障。

最后，正交膠合木適合裝配式建筑，并且可以根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求在工廠預(yù)制加工成較大尺寸門窗洞口規(guī)格的樓面板、墻面板和層面板，這些構(gòu)件可以直接運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)快速安裝，大大縮短了建筑的安裝周期。正交膠合木組裝快、工期短，并且建筑現(xiàn)場(chǎng)噪聲低，無(wú)污染，無(wú)建筑垃圾產(chǎn)生，拆卸后可重新利用，有效減少了施工污染。

機(jī)械加激光，榫卯更在行

眾所周知，古代木結(jié)構(gòu)建筑大量使用了復(fù)雜的斗拱與榫卯工藝，這些構(gòu)件用正交膠合木可以做出來(lái)嗎？當(dāng)然可以！現(xiàn)代科技已經(jīng)大量使用了激光切割與機(jī)械手臂，可以精準(zhǔn)地參數(shù)化加工木結(jié)構(gòu)構(gòu)件，榫卯更是不在話下。

激光切割就是用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞，隨著光束在材料上的移動(dòng)，孔洞之間連續(xù)形成寬度很窄的（如0.1毫米左右）切縫，完成對(duì)材料的切割。所以，木結(jié)構(gòu)的連接件能便捷、精準(zhǔn)地被加工出來(lái)。而機(jī)械手臂不但可以控制切割木材的角度，還可以組裝木構(gòu)件，比手工操作更加精準(zhǔn)。機(jī)械手臂形態(tài)各不相同，但都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。在裝配式建筑工藝高度發(fā)展的今天，在工廠中生產(chǎn)蘇州園林木結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在工地像搭樂(lè)高積木一樣搭房子已不是夢(mèng)想。

正交膠合木的用處還遠(yuǎn)不止于此。它可用于木結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)，在不破壞古建筑整體結(jié)構(gòu)的情況下有針對(duì)性地對(duì)損壞部分進(jìn)行修復(fù)，且使得修復(fù)部分更加堅(jiān)固。以科技為支撐的新型建筑材料的應(yīng)用，使得古建筑煥發(fā)了活力。隨著科技的進(jìn)步，高性能抗震斗拱已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)階段，抗震斗拱具有變形恢復(fù)能力，即使發(fā)生較大的變形，也可以恢復(fù)形狀，有效降低地震所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)位移，降低地震對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑的影響。與此同時(shí)，建筑專家還在開發(fā)一種可恢復(fù)的木節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)即使在地震中發(fā)生大幅度變形，也可以恢復(fù)到變形前的形狀。此項(xiàng)研究對(duì)于提升木結(jié)構(gòu)建筑的防災(zāi)、減災(zāi)功能意義重大。新科技的應(yīng)用，讓傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的抗災(zāi)能力得到提升，使得傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的魅力更加持久。

（責(zé)任編輯/江盼 美術(shù)編輯/滿斗工作室）