【微信讲堂】——浅谈中国木结构建筑的发展（绿建之窗微信群2月2日第26期讲座）

【主讲人】：马庄

 

【简介】：北京凯康嘉禾木结构工程有限责任公司（中建节能合作单位）行政人力主管

 

【讲座导读】：本期【绿建大讲堂】由多年从事木结构建筑工作的马庄为大家介绍中国木结构建筑的历史发展以及木结构建筑的主要结构和发展前景。

 

【讲座实录】

    中国是世界上最早应用木结构的o家之一， 木结构的历史可以追溯到3500年前，其发展变化贯穿于整个古代建筑的发展过程，也是我国古代建筑成就的代表。在我国木结构中，被誉为“华夏建筑文化之源”的浙江余姚河姆渡干阑式木结构，距今约六七千年。

    如题1所示，从考古专家发现浙江余姚河姆渡干阑式木结构建筑的框架可以看出，建筑的底层是架空的，房子的长约30米，纵向5-6米。从整体上来看无论技术水平i是布局的和力度，都具有较高的文明程度。

图1

 

    我国许多遗留的古代木结构已历经百年甚至千年，如辽朝(1056年)修建的山西应县木塔和悬空寺距今已有1000多年的历史，仍然保存完好。

山西应县木塔

由木结构悬空而建悬空寺

    在中国古代，无论民居还是宫殿、廊宇，皆采用木材建造，而古代西方传统建筑则多用石料。与木料相比石料的耐久性更长一些。但中国古人为什么舍弃石材而偏爱以木材建造房屋呢？

 

观点有二：物质方面和思想文化方面。

 

观点之一：中国早期文化形成期，所在区域木材丰富，而石材稀缺，同时木材较石材容易加工，节省人力。

 

观点之二：

1、东西方文化对建筑的“永恒”有截然不同的概念。西方人心目中“永恒”观就是“不变”，要使建筑物永恒不变，永世长存，就必须用石材来建造。

 

2、而与西方人的观念相反，中国古人将“变易”视作“永恒”。像“春夏秋冬，周而复始”，蕴含的是“永恒”的意思。我国最古老的经书——《易经》，通篇阐述的就是这种“变易”的思想。易就是变化，外国人干脆把《易经》的书名直接翻译为《变化之书》。

 

3、中国古人不追求建筑实体的永久性，即如梁思成所说的“不求原物长存”，他们追求的是建筑所具有的生生不息的生命特质。

   

4、另外古人思想中“木代表生命，石象征死亡”的传统观念，决定了中国古人用木料建造房屋，而只用石料修建坟墓。

 

5、史籍中有许多关于皇宫因遭雷劈或失火焚毁的记录，但修复时仍旧使用木材，历代不变。

 

正因上述原因，木结构建筑技术在我国历代不断发展完善，形成在世界体系中独树一帜的特点。

 

    唐代木结构技术的发展：

 

    唐代，我国古代木结构建筑已形成一套严整的制作方法。

   

    古人根据实践经验采用梁、柱式的木构架建筑，扬木材受压和受弯之长，避受拉和受剪之短，同时具有良好的抗震性能，至今仍耸立着的应县木塔就充分体现了木结构自重轻、能建造高

耸结构的特点。

  

    在木结构的细部制作方面，采用干燥的木材制作结构，并使结构的关键部位外露于空气之中，可防潮而免遭腐朽;在木柱下面设置础石，既避免木柱与地面接触受潮，又防止白蚁顺木柱上爬为害结构;在木材表面用较厚的油灰打底，然后油漆，除美化环境外，兼有防腐、防虫和防火的功能。

 

    宋代木>构技术的发展：

 

    到了宋代，建造木结构框架房屋技术得到了进一步发展。北宋李诫主编了《营造法式》，这是中国也是世界上第一部木结构房屋建筑的设计、施工、材料以及工料定额的法规。

 

    北宋时期李诫主编了《营造法式》一书。是中国第一部木结构房屋设计、施工、、材料以及工料定额的法规。《营造法式》中房屋设计规定“凡构屋之制，皆以材为祖。材有八等，度屋之大小，因而用之”。就是将构件截面分为-种，根据跨度的大小选用。后人按材料力学原理核算，发现当时木构件截面与跨度的关系符合等强度原则，说明中国宋代已能通过比例关系选材，体现出梁抗弯强度的原理，这在力学史上也是一个非常大的进步。

 

    古人的智慧真的是让现代人难想象。很多传统的木结构技术特点在现代仍然沿用着。

 

    中国匠师在几千年的营造过程中，积累了丰富的技术工艺经验。

 

    古代木结构建筑构件的特点：我国古代木结构建筑与构件相关的最显著的特点有两个：其一为榫卯，其二为斗拱。

 

     特点之一：榫卯

 

1、我国已知的最早采用榫卯技术的是浙江余姚河姆渡干阑式木结构。

 

2、榫卯为榫头卯眼的简称，是一种传统木工中接合两个或多个构件的方式。

 

3、其中构件中的凸出部分称为榫（榫头，也称作笋头），凹入部分则称为卯（卯眼，也称作卯口、榫眼等）。

    

4、各个构件之间的结点以榫卯相吻合，构成富有弹性的框架。榫卯是极为精巧的发明，这种构件连接方式，使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者刚架的特殊柔性结构体，不但可以承受较大m荷载，而且允许产生一定的变形，在地震荷载下通过变形抵消一定的地震能量，减小结构的地震响应。

5、当榫卯结构应用于房屋建筑后，虽然每个构件都比较单薄，但是它整体上却能承受巨大的压力。这种结构不在于个体的强大，而是互相结合，互相支撑，这种结构成了后代建筑的基本模式。

 

    木结构房屋抗震案例：

 

    云南省鲁甸县龙头山镇，在震中龙头山老街，所有老旧建筑几乎全部变成了废墟，只有修建于1949年的龙头山供销社三层木楼巍然屹立，只受了一点点“皮外伤”，当时睡在底楼的两个小孩因此而躲过一劫。

昭通市鲁甸县的一座古建筑——拥有234年历史的拖姑清真寺，这栋“完全用圆柱和横梁交接而成，卯榫环环相扣”的建筑在多次地震中“完好无损”。

 

    榫卯结构分类：

（1）按构合作用分为三大类：面与面、点结构、构件组合。  

（2）按结构归类，也分为三大类型：穿斗式、抬梁式、井干式。

特点之二：斗拱

 

1、斗拱是中国古代建筑独特的构件。

 

2、方形木块叫斗，弓形短木叫拱，斜置长木叫昂，总称斗拱。 一般置于柱头和额访（又称阑头，俗称看访，位于两檐柱之间，用于承托a拱）、屋面之间，用来支撑荷载梁架、挑出屋檐，兼具装饰作用。

 

3、由斗形木块、弓形短木、斜置p木组成，纵横交错层叠，逐层向外挑出，形成立大下小的托座。

 

4、早期的斗拱比较大，主要作为木 构构件，是孤立地置于柱上或挑梁外端，分别起传递梁的荷载于柱身和向外出挑，把最外层的桁檀挑出一定距离，使建筑物出檐更加深远，造形更加优美、壮观。  

 

5、唐、宋时，斗拱同梁、枋结合为一体，除上述功能外，还成为保持木构架整体性的结构层的一部分。

 

6、明、清以后，斗拱的结构作用蜕化，成了在柱网和屋顶构架间主要起装饰作用的构件

 

斗拱已成为古建筑鉴定的最主要的依据

 

    古代木结构建筑屋顶造型：

 

    中国木结构古建筑在造型方面尤为突出，其中以屋顶造型最为突出，主要有歇山、悬山、硬山、攒尖、卷棚等形式。

 

    木结构建筑在观感上也给人以温暖和亲近的感觉，而不象石建筑那样冷酷。

 

    与梁、柱式的木构架溶为一体的中国木结构建筑艺术别具一格，并在宫殿和园林建筑的亭、台、廊、榭中得到进一步发扬，是中华民族灿烂文化的组成部分。

 

    古代木结构建筑构件的特点：

 

    中国木结构古建筑在造型方面尤为突出，其中以屋顶造型最为突出，主要有歇山、悬山、硬山、攒尖、卷棚等形式。

 

    古代木结构建筑屋顶造型：

 

    古代木结构建筑——天圆地方亭

 

    古代人们认为天在上，地在下，天是圆的，地是方的。所以古人常以圆喻天，以方喻地。天圆地方反映出人们对自然的这种认识和崇拜。

 

    天圆地方亭指下层檐为正方形，上层檐为圆形的重檐亭。

 

    如北京天坛为祭天之所，天坛主要建筑祈年殿等为圆型。而地坛的主要建筑方泽坛等则为方形。

 

古代木结构建筑—天圆地方亭

 

    近代及现代木结构建筑情况：

 

    近代木结构建筑是在产业革命以后，随着房屋和桥梁的建设而m展起来。

 

    20世纪80年代，由于可用于木结构建筑的木材资源紧缺，木结构建筑基本停滞发展20余年。

 

    近年来，随着木结构建筑环保优势的凸显，木结构设计和加工技术的发展，人工林开发为木材供应提供了保障，再加上相关法规的建立，使得我国木结构建筑市场又渐活跃。

 

    如今，与过去20 年相比，由于经济发展和生活水平的提高，人们更加注重居住环境的改善，木结构房屋的需求量逐年增大，从休闲农业、旅游地产的木制景观、木屋，到木制别墅、多层木结构住宅、大型公共建筑，发展非常迅速，越来越多的国内外企业看好我国木结构建筑市场，从事木结构房屋及其材料生产和销售的公司纷纷涌现。

 

    轻型木结构住宅在国内特别是在上海、北京、江浙、东北等地区的涌现，也带动了内地中西部木结构建筑业的起步和发展。

 

    当代木结构绿色建筑的发展之路：

 

    我国木结构建筑产业发展应围绕着国家绿色产业政策，发展可持p、循环经济目标，以科技创新为先导，以研究开发和示范推广木结构示范项目为重点，以合理利用森林资源、保护生态环境为目标，走中国特色的木结构发展之路

    

    当前，世界各国共谋恢复全球经济增长，发展低碳经济、绿色经济已是大势所趋，成为世界各国抢占未来经济制高点的重要选择。

 

    作为四大碳汇之一的森林，在发展低碳经济、减缓全球气候变暖中具有特殊作用，低碳经济发展不能缺少森林及其相关产业。

 

    当代木结构绿色建筑的发展之路：

 

    从全球范围来看，这一产业链上的e结构对于低碳排放非常重要。由于具有天然、环保、节能等许多优点，全社会的环保意识在不断增强，营造绿色建筑、健康住宅正成为越来越多的开发商、建筑师追求的目标。

 

    因此，无论是我国传统的木结构建筑，还是北美、欧洲等地广泛使用的现代木结构建筑，无不印证了木结构建筑在人类生活中的重要性。

 

    绿色建筑与自然和谐共生，将实现经济与人口、资源、环境的协调发展。

 

    木材自身具有天然的环保属性，同时木结构建筑可以拆卸，可以迁移，没有过多的建筑垃圾，所以，如何将木结构迅速发展为绿色健康产业是值得业界关注和深思的一个话题。

【单位简介】北京凯康总部位于北京市通州，分厂位于河北廊坊。主要从事与木结构相关l品的研制开发、生产施工、对外出口等。曾参与故宫修复、2008北京奥运会、芦城亚运会、济南全运会等大型项目的建设。目前公司致力于太阳能木屋等绿色节能产品的开发。