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木結(jié)構(gòu)
我們一起了解木結(jié)構(gòu)是什么?
更新時(shí)間:2021-08-16 09:59:37點(diǎn)擊次數(shù):次
我們一起了解木結(jié)構(gòu)是什么?如果有機(jī)會(huì)擁有一處自建的房子,你會(huì)選擇用木材嗎?木材像鋼混一樣堅(jiān)固耐用嗎 ?耐熱隔音嗎?蟲蛀了怎么辦?防
我們一起了解木結(jié)構(gòu)是什么?
要實(shí)現(xiàn)預(yù)制,當(dāng)代也少不了模數(shù)制度的確立——
塚脇住宅,日本
—純木結(jié)構(gòu)—
B. 觀念問題
如果有機(jī)會(huì)擁有一處自建的房子,你會(huì)選擇用木材嗎?
木材像鋼混一樣堅(jiān)固耐用嗎 ?
耐熱隔音嗎?
蟲蛀了怎么辦?
防小偷嗎?
是不是特別貴呢?
這些問題,其實(shí)我們可以從當(dāng)下西方世界的木建筑里找到答案。
01.西方木構(gòu)世界
ANNA 小屋,荷蘭
可拆卸、可移動(dòng)式便捷木構(gòu)小屋~
A. 材料與結(jié)構(gòu)
仔細(xì)閱讀小屋的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)其實(shí)其結(jié)構(gòu)邏輯是和中國傳統(tǒng)木構(gòu)建筑是相似的(排架)。
不同的是開間方面,小屋同樣采用類似桁架的構(gòu)件對每榀排架進(jìn)行拉結(jié)支撐,而不同于中國傳統(tǒng)木構(gòu)架開間方向僅采用受拉構(gòu)件進(jìn)行拉結(jié)。
小屋的結(jié)構(gòu)拉結(jié)體系
中國古代木構(gòu)建筑的排架
回顧當(dāng)代西方木結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展,材料是實(shí)現(xiàn)木結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。
木材在建筑中的利用可以分為3個(gè)主要的階段。19世紀(jì)年以前,原木是建筑中不可替代的材料。
原木
19世紀(jì)后,新的建筑材料和結(jié)構(gòu)形式(鋼混、鋼...)逐步代替木材,直到1970年代,木材因其可再生和多樣化的屬性再度被重視,開啟了以膠合木為材料的輕型木結(jié)構(gòu)及木產(chǎn)品的新階段。膠合木、復(fù)合木材等的出現(xiàn)使得木結(jié)構(gòu)建筑不再受木材天然尺寸的限制。
輕型木結(jié)構(gòu)
輕型木結(jié)構(gòu)是歐美最普遍的木結(jié)構(gòu)建造方式。其特點(diǎn)是使用斷面較小的規(guī)格材,均勻緊密分布連接,由主要和次要結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同構(gòu)成框架組結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)荷載,并使用斜撐和金屬加強(qiáng)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固,加工精度大幅提高。
B. 預(yù)制裝配
為何預(yù)制?首先因?yàn)楣I(yè)化生產(chǎn)可以保證質(zhì)量。其次可以降低成本,加快建設(shè)速度。再者,還可能讓消費(fèi)者挑選不同的建筑構(gòu)件進(jìn)行組合,從而參與設(shè)計(jì)。——張永和
設(shè)計(jì)單棟建造的建筑時(shí)是在設(shè)計(jì)最終的效果,設(shè)計(jì)預(yù)制建筑時(shí)很大程度上是在設(shè)計(jì)一個(gè)可以重復(fù)使用的建造系統(tǒng)。
“預(yù)制”對象可以是建筑標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建,結(jié)構(gòu)拼裝單元,墻體、樓面、屋面整體建造,甚而預(yù)制整個(gè)建筑本身。
預(yù)制的形式
談到預(yù)制,中國古代木結(jié)構(gòu)中,梁和柱等主要構(gòu)件也是預(yù)先加工,再進(jìn)行現(xiàn)場搭建,實(shí)際也是一種預(yù)制加工技術(shù)。
中國古建筑匠人預(yù)制榫卯木構(gòu)件
而模數(shù)制度是實(shí)現(xiàn)預(yù)制的前提,中國古代工匠通過對建筑尺度和等級的把控,創(chuàng)造出普世的模數(shù)制度是值得我們現(xiàn)代人學(xué)習(xí)和傳承的。
宋“材分制”
清“斗口制”
要實(shí)現(xiàn)預(yù)制,當(dāng)代也少不了模數(shù)制度的確立——
現(xiàn)在我國的建筑模數(shù)以國家制定的GBJ2—1986《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn),以100 mm為基本模數(shù)數(shù)值,定位M,即1M=100 mm,根據(jù)基本模數(shù),得到相應(yīng)的擴(kuò)大模數(shù)和分模數(shù)。
當(dāng)代木結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)主要應(yīng)用于現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化處理,即對木結(jié)構(gòu)的構(gòu)配件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化加工,再利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行模塊化生產(chǎn)和裝配。它具有可以縮短工期、建造便捷、節(jié)約資源、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
歐美在過去的10-15年,強(qiáng)力發(fā)展重型木結(jié)構(gòu)體系。木材從原先只能建造小型建筑的局限,提升到了更多建筑類型中,包括高層、大跨的預(yù)制加工以及裝配式模塊化建筑上,能夠與混凝土、鋼結(jié)構(gòu)建筑同臺競爭。
Pingelly娛樂文化中心,澳大利亞
號稱“二戰(zhàn)以來西澳大利亞境內(nèi)規(guī)模最大的木結(jié)構(gòu)建筑”,木材實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無柱大跨空間,伴隨親切的木質(zhì)空間體驗(yàn)。
木構(gòu)與大跨空間
木結(jié)構(gòu)框架體系
02.日本當(dāng)代木建筑
思考中國未來木建筑的發(fā)展,我們可以把視線聚焦到有著與中國傳統(tǒng)木建筑體系同根同源的日本。
A. 訴求
日本國民對輕質(zhì)、再生木結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)上的生理訴求。
木材料建筑具有親人的質(zhì)感,良好的保溫性能,創(chuàng)造出冬暖夏涼的室內(nèi)空間;除此之外,輕質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效防止地震災(zāi)害的侵襲,這應(yīng)該是木材在日本本土經(jīng)久不衰的原因。
據(jù)日本國土交通省資料顯示,截止2013年1月,日本全國建筑總使用面積為785828萬㎡,其中住宅為543180萬㎡(約占74.8%),木結(jié)構(gòu)建筑的使用面積約占住宅總面積的68%;非住宅類建筑中,木結(jié)構(gòu)建筑所占比例約為7%。另據(jù)日本總務(wù)省調(diào)查,日本現(xiàn)有住宅中,59%為木結(jié)構(gòu),獨(dú)棟住宅的93%為木結(jié)構(gòu)。
—純木結(jié)構(gòu)—
塚脇住宅,日本
—純木結(jié)構(gòu)—
小機(jī)住宅,日本
—木結(jié)構(gòu)搭配混凝土—
Hikone住宅,日本滋賀
—木材搭配金屬—
daita2019住宅,東京
B. 政策與技術(shù)
在國家政策層面上,戰(zhàn)略性的發(fā)展高質(zhì)量、高存量、多年齡段的優(yōu)質(zhì)林業(yè)資源。采伐的同時(shí)不斷栽種;采伐技術(shù)成熟,就比如會(huì)動(dòng)用無人機(jī)去調(diào)取這片樹林里的預(yù)采樹木,不至破壞其它。
森林覆蓋率中國中國達(dá)22.96%,日本69%
然后是技術(shù)的跟進(jìn),日本自19世紀(jì)末便順應(yīng)時(shí)代潮流,學(xué)習(xí)西方木結(jié)構(gòu)技術(shù),形成現(xiàn)代梁柱木結(jié)構(gòu)體系。日本人選擇全盤西化、放棄舊有的木構(gòu)建筑體系的方式來急速適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)的生活。
而日本傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)可以追溯到中國唐宋時(shí)期,伴隨文化交流,中國的建筑形式傳到日本并得以延續(xù)和發(fā)展,如神社、寺院、日式民宅等。
法隆寺金堂、五重塔7世紀(jì)后半葉再建,當(dāng)今世界最古老的木構(gòu)建筑群。 左為金堂(國寶)右為五重塔(國寶)
東大寺大佛殿,世界現(xiàn)存最大木構(gòu)古建筑。
木材本身性能的研發(fā)升級。通過科技手段可以解決木結(jié)構(gòu)的防火、防腐、防白蟻、防潮、防水等問題。
在政策、技術(shù)的基礎(chǔ)上,預(yù)制裝配式木建筑建造系統(tǒng)在日本國內(nèi)進(jìn)行了全面推廣,推廣的方式是產(chǎn)品。2013年無印良品里就已經(jīng)在將木結(jié)構(gòu)房屋的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行通用售賣了,家里的木梁腐朽了,商店里下單換一根就行。
無印良品預(yù)制木房屋
C. 市場
日本的土地私有,采用預(yù)制裝配式木結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速房屋修建是一種適應(yīng)城市社會(huì)生活的選擇。你家需要蓋房了,但是緊挨著的左鄰右舍房子屹立在那,沒法搭建腳手架,怎么辦呢?選擇預(yù)制裝配式的木構(gòu)件,進(jìn)行由內(nèi)而外立梁柱,快速高質(zhì)量地在自家范圍內(nèi)搭建房屋。
當(dāng)預(yù)制裝配式木建筑成為一個(gè)國民產(chǎn)業(yè)的時(shí)候,行業(yè)的材料、技術(shù)成本進(jìn)行了均攤,這樣下來,其實(shí)木建筑的成本是很少的。
03.我國當(dāng)代木建筑現(xiàn)狀與未來
A. 現(xiàn)實(shí)問題——林業(yè)資源的匱乏
自上世紀(jì)50年代大煉鋼鐵起,國內(nèi)消耗了大量的林業(yè)資源。而自那時(shí)到當(dāng)下不過六七十年的時(shí)間,對于木材的生長周期而言,是很難生長成大規(guī)模、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)工業(yè)化采伐體系的林業(yè)資源的。近些年,雖然林業(yè)發(fā)展較為迅速,林產(chǎn)品質(zhì)量獲得顯著提升,但是濫砍濫伐、隨意造林的情況依然存在,受到不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響,森林資源呈現(xiàn)不均勻分布的狀態(tài),林業(yè)質(zhì)量依然處于較低水平。
世界森林覆蓋率地圖
我國林地種類
在古代,強(qiáng)大的木資源儲備是成就我國長期以來木構(gòu)住屋的先決條件,推廣到當(dāng)代,也會(huì)是同樣的道理?;A(chǔ)跨了,先決條件便不滿足。
B. 觀念問題
自上世紀(jì)鋼混結(jié)構(gòu)從西方傳入國內(nèi),中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)歷了刻骨銘心的改朝換代,傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑因無法適應(yīng)改革開放以來大規(guī)模的城市建設(shè)而逐漸淪為過時(shí)的古董。中國人還來不及對傳統(tǒng)木建筑價(jià)值來好好評估一番,就被迫接受了鋼筋水泥的世界。
而原本留下來的傳統(tǒng)純木結(jié)構(gòu)房屋卻因?yàn)槿鄙偃藲馀c防護(hù),正在被時(shí)間緩慢的侵蝕,形成了在國人心中腐朽、過時(shí)、潮濕、黑暗的形象。在現(xiàn)在的農(nóng)村,家家建房都習(xí)用鋼混或者磚混結(jié)構(gòu),這是一種“進(jìn)步”,是跟進(jìn)時(shí)代的觀念選擇,誰又會(huì)重拾老宅的木構(gòu)呢?
畢竟,年輕時(shí)作為木工生存的匠人也隨著木宅院一起老去。
磚混/鋼混化的新農(nóng)村
傳統(tǒng)木建筑城鎮(zhèn)環(huán)境
來源:航拍四川
落實(shí)到具體推廣上,現(xiàn)實(shí)生活是很復(fù)雜的。生產(chǎn)方式?jīng)Q定生活方式,生活方式?jīng)Q定住宅形式。如果說要去引入新的建筑“形式”,是要切實(shí)貼合現(xiàn)實(shí)人們生活狀態(tài)的。不同區(qū)域會(huì)有不同的住屋偏好,需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)摸索。
分布在我國境內(nèi)的傳統(tǒng)住宅形式(局部)
來源:中國居住建筑簡史:城市、住宅、園林 (第二版)
C. 希望
我國正處于木結(jié)構(gòu)建筑的全面復(fù)蘇階段
上世紀(jì)五十年代,中國建筑學(xué)家劉致平先生曾經(jīng)發(fā)出拷問,“現(xiàn)國內(nèi)大規(guī)模推廣建設(shè)的鋼混結(jié)構(gòu)住宅是極不經(jīng)濟(jì)的,想要建設(shè)一勞永逸的建筑是不可能了”。鋼混結(jié)構(gòu)發(fā)展到今天,其弊端也逐漸顯現(xiàn),它會(huì)老化需要養(yǎng)護(hù),而且一旦廢棄,造成的環(huán)境污染、能源消耗是很大的。
廢棄磚混/鋼混房屋
在經(jīng)歷了自上世紀(jì)八十年代至本世紀(jì)初期的大規(guī)模城市建設(shè)之后,我國建筑業(yè)步入存量更新時(shí)代。在急速奔跑后,我們免不得停下來思考,原先做了那么多,是否出現(xiàn)了一些問題呢?
由政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)給出的報(bào)告數(shù)據(jù)可知,在2010 年,全球建筑行業(yè)(涵蓋了住宅、商業(yè)、公共和服務(wù)等業(yè)態(tài))的能耗占到最終能源使用的 32%。
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鋼筋水泥的世界
而相比鋼材、混凝土而言,每生長 1m³木材能吸收約 1t 的二氧化碳,并釋放 0.75t 的 氧氣,是一種“負(fù)碳”型材料。
從材料生產(chǎn)階段來看,木材不但不排放二氧化碳,還對其有一定的吸收;從構(gòu)件加工階段來看,木材容易加工,每制造同等單位的構(gòu)件,木材的能量消耗遠(yuǎn)低于其他建材;而且木材質(zhì)輕,在運(yùn)輸上的能耗也可降低 ;施工快速便捷,木材對人力、機(jī)械和能源的消耗都相對較低;一般情況下,木材的導(dǎo)熱率低,是天然的保溫材料,有助于維持建筑在使用階段的低碳排放;此外,木材還是真正可以實(shí)現(xiàn)回收再利用的建材。
2013年9月全面完成修訂的《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50005》,對新型木結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障。2017年,我國頒布《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)BG/T51226》和《裝配式木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)規(guī)范GB/T51233-2016》。
預(yù)示著我國裝配式木結(jié)構(gòu)建筑即將迎來新的發(fā)展。
D. 試點(diǎn)情況
試點(diǎn)類型集中在民宿、居民活動(dòng)中心等商業(yè)、公共建筑;對于民宅,多表現(xiàn)為老宅翻新,而結(jié)構(gòu)類型多為混合結(jié)構(gòu);多為一次性建筑設(shè)計(jì)作品,很少為有推廣意義的預(yù)制裝配設(shè)計(jì)作品。
呈現(xiàn)出星星之火的勢頭
04.一些思考
A. 中國傳統(tǒng)木建筑體系的傳承與創(chuàng)新
中國傳統(tǒng)木建筑具有分布廣、類型多、體系成熟、適應(yīng)性強(qiáng)、生態(tài)性能佳等特點(diǎn)。古代匠人經(jīng)過千年的摸索,總結(jié)出的建造經(jīng)驗(yàn)與技巧,創(chuàng)造出舒適宜人的生活環(huán)境。
其中有著奇巧的智慧需要我們不斷地學(xué)習(xí),在木建筑技術(shù)、理念更新的當(dāng)代,國家的現(xiàn)代木建筑體系無疑是要在其基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)造。
傳統(tǒng)木建筑與自然融合的天井空間
圖片來源:野人木屋
B. 關(guān)于預(yù)制裝配木建筑的試點(diǎn)選擇
旅游景區(qū)試點(diǎn)具有噱頭,且可接觸的人員較多,更容易推廣建筑的形式與理念,用實(shí)物來更新大眾的理念。像是很多民宿以及旅游景區(qū)的小品建筑。
在一些少數(shù)民族地區(qū),當(dāng)下仍然沿用本民族傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑。他們?nèi)匀痪S持著比較傳統(tǒng)的生活方式和住屋形式,傳統(tǒng)的技藝和匠人都還在,但也存在遺失的可能。可以在這些地區(qū),用新型的理念、技術(shù)與傳統(tǒng)建筑進(jìn)行結(jié)合試點(diǎn),與鄉(xiāng)民、匠人一起探索合適的住屋改良道路。
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小南海-土家十三村
相信,木建筑在不遠(yuǎn)的將來,
又會(huì)筑滿華夏。
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