木結構的新衣裳

文/黃浩宇

想要住在木結構房子里，非鬼斧神工，無能工巧匠如何實現(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構技藝。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計參照物，建造了新時代的傳統(tǒng)木結構建筑。這些新技術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)木結構房屋成為可能。

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

用正交膠合木搭房子

近年來，在歐美發(fā)達國家，以鋸材等為基本單元制成的新型材料——正交膠合木正在部分取代鋼筋混凝土和磚混結構建筑。正交膠合木是按照順紋和橫紋垂直交錯的疊合方式進行連接，膠合而成的高強度的實木板材。它與裝配式建筑施工方式堪稱是建造傳統(tǒng)木結構建筑的“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，而木紋就相當于纖維，當沿平行于木紋的方向拉伸木材時，木材很難被破壞；當沿垂直于木紋的方向拉伸木材時，木材就很容易被破壞。所以木材是縱紋方向強度大，橫紋方向強度小。但正交膠合木可以將木材橫紋和縱紋平均分配，使木材兩個方向強度都增大，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構建筑的修復，則會使其結構更加堅固，更不容易受到地震、臺風的損壞。

正交膠合木節(jié)能環(huán)保。國外一項研究表明，長期居住在木質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，木結構房屋是世界上能真正稱得上環(huán)保的建筑之一。美國的一項研究證明，木結構建筑比一般水泥、磚瓦結構住房節(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。

正交膠合木耐阻燃性能好，防火性能優(yōu)異。在同等條件下，普通木結構的耐火阻燃值是鋼結構的1.3倍，是水泥結構的1.7倍。而正交膠合木可以在火災發(fā)生時形成絕熱保護碳化層，起到隔火作用，使大火無法快速燒入木材內部。另外，正交膠合木的燃燒速度穩(wěn)定，我們可以精確預測其燒毀時間，為火災求援提供更多保障。

正交膠合木適合裝配式建筑，并且可以根據(jù)建筑設計要求在工廠預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，這些構件可以直接運至現(xiàn)場快速安裝，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)場噪聲低，無污染，無建筑垃圾產(chǎn)生，拆卸后可重新利用，有效減少了施工污染。

機械加激光榫卯更在行

眾所周知，古代木結構建筑大量使用了復雜的斗拱與榫卯工藝，這些構件用正交膠合木可以做出來嗎？當然可以！現(xiàn)代科技已經(jīng)大量使用了激光切割與機械手臂，可以精準地參數(shù)化加工木結構構件，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，孔洞之間連續(xù)形成寬度很窄的（如0.1毫米左右）切縫，完成對材料的切割。所以，木結構的連接件能便捷、精準地被加工出來。而機械手臂不但可以控制切割木材的角度，還可以組裝木構件，比手工操作更加精準。機械手臂形態(tài)各不相同，但都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點進行作業(yè)。在裝配式建筑工藝高度發(fā)展的今天，在工廠中生產(chǎn)蘇州園林木結構構件，在工地像搭樂高積木一樣搭房子已不是夢想。

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