我國低碳節能型木結構建筑的發展之路

高凌

(延安職業技術學院 陜西延安 716000)

我國低碳節能型木結構建筑的發展之路

高凌

(延安職業技術學院 陜西延安 716000)

本文闡述了木結構建筑的國內外發展現狀，分析了木結構建筑所具有的優勢。木結構建筑是一種低碳、環保、節能、益于人體健康的“綠色建筑”，其市場潛力巨大，發展前景廣闊，將會成為我國建筑市場的新寵。

木結構建筑；現狀；優勢；可持續發展

前言

木結構建筑指以木材為主建造的建筑。我國木結構建筑歷史悠久，遠溯3500年前，我國就基本上形成了用榫卯連接梁柱的框架體系，到唐代逐漸成熟，許多大木結構已歷經百年甚至千年。然而，由于前幾十年森林管理方面的原因，濫砍濫伐，木材資源的嚴重短缺，木結構建筑的發展也就停滯不前，現在木質房屋大多被鋼筋混凝土所取代。隨著社會的不斷發展，人們環保意識的不斷加強，退耕還林政策的大力實施，對生態環境的保護和治理為我們提供了穩定的木材供應量，再加之傳統的鋼混和磚混建筑所需材料對環境造成很大污染，而且屬于高耗能產品，所以發展綠色環保節能的木結構建筑的呼聲漸高。在歐美發達國家，這種木結構建筑已經占主導地位，隨著我國經濟的不斷強大，人民的物質生活水平的不斷提高，這種曾經長久地廣布在中國的土地上占絕對的主導地位的木結構建筑能否重回主導地位？

1 木結構建筑的發展現狀

中國古建筑以木結構聞名，不過到了現代，卻與西方反了過來。美國目前的住宅采用木結構的比較常見，而國內倒是木結構建筑愈來愈少。

1.1 國外的發展現狀

木結構建筑在全球森林業發達、并倡導建筑節能環保的地區已相當盛行，發展也相當成熟。在美國、加拿大等北美地區，新建筑90%以上都采用木結構；在對環保要求極高的日本，該比例也達到50%以上，而在氣候寒冷、林業資源豐富的北歐，木結構房屋也是主要建筑形式，在芬蘭和瑞典，民居住房的90%為一層或二層的木結構建筑，而且木結構還被廣泛用于建造廠房、學校、旅館、體育館等，在世界范圍內已經得到普遍認可和大力推廣。

1.2 國內的發展現狀

我國古代的建筑是以木結構體系為主，其靈活的風格、合理的布局、適宜的建筑體量以及精巧的裝修在世界享有盛譽，成為五個最古老的建筑體系之一。過去幾十年，由于我國林業資源的匱乏和木材的短缺，政府對木材在建筑上的應用制定了嚴格的限制措施，提倡以鋼代木，以塑代木。因此，木結構房屋被排除在主流建筑之外。近年來，中國政府部門倡導可持續發展，建設生態城市，大力支持開發健康環保、節能生態建筑住宅。在上海、北京、廣州、南京、香港等大中型城市悄然興起木結構住宅熱。造型美觀時尚的木結構房屋在公園、旅游景區、公共休閑區及別墅樓盤中隨處可見。目前出現了外國企業爭先開發中國木結構房屋市場的現象。北京、大連、上海等地相繼推出了全套進口的美國或加拿大木結構住宅，如北京順義、香山、光明公寓等建設項目。越來越多的房產開發商、設計公司、施工單位及普通消費者對木結構建筑產生了濃厚的興趣，并在開發項目中逐步引入生態理念，同時有多個木制別墅項目都獲得銷售成功。從1997年蘇州的波特蘭小街一直到2009年北京的波特蘭花園，國內市場對木質建筑進行了長期的探索。

2 木結構建筑屬于低碳環保型建筑，可以改善生態環境

木結構建筑的使用可推動森林種植業的發展，樹木依靠陽光、空氣、水和土壤中的養分來生長，不需要任何額外的燃料而生長。樹木在生長過程中，能吸收二氧化碳；在木材原料向產品的轉化過程中，大量的碳被固化，碳約占木材質量的一半，并儲存于木材產品的整個生命周期。木材產品的生產和運輸不僅耗能較少，也能大量減少廢氣和廢水的排放。傳統鋼混和磚混建筑所用的磚、鋼材和塑料等材料需要很多燃料和資源，木結構建筑能夠減少能源消耗、空氣污染和水污染，以及溫室氣體排放，從而減輕對全球變暖和氣候變化的影響。

木材是可再生的主要建筑材料，而且從空氣、水污染、溫室效應、固體廢料、生態資源等方面比較，木結構較其他結構對環境的影響也最小。木結構的空氣污染指數最低，鋼結構和混凝土結構產生的空氣污染為木結構的1.7倍和2.2倍；木結構的材料對水毒性的影響亦最低，鋼結構和混凝土結構為木結構的3.47倍和2.15倍；木結構建筑的溫室效應最低，鋼結構和混凝土結構是木結構的1.2倍和1.5倍；木結構在生產及建造過程中產生的固體廢料最少，鋼結構的廢料是木結構的1.36倍；生態資源的使用，經綜合評估，木結構攫取的資源最少，鋼結構是木結構的1.16倍。木材是“綠色建筑”的首選建材。木屋采用全實木材料，被稱為“會呼吸的房子”，室內空氣中含有大量的芬多精和被稱為空氣維他命的負離子。芬多精和負離子是現代“森林浴者”倍加推寵的物質，能有效殺死空氣中的細菌、遏止疾病、增強免疫力，對保持大腦清醒、提高注意力、降低血壓、安定神經等有明顯功效。木屋中的有害氣體氡的放射量極低，對人體無害；所以，木結構建筑是一種環保健康時尚的高檔住宅，不但可以使人宜居，而且可以改善日益惡化的生態環境。

3 木結構建筑具有良好的節能性

據中國有關部門統計，隨著能源消耗快速增長，中國2010年的能耗為32.5億噸標準煤，且這一數字將繼續提高。能源短缺及能源進口給國家帶來的高額成本已在國內引起關注，降低能源需求現已成為中國的一大工作重點。中國每年新建建筑總量約為20億m2，居世界首位，其中住宅建筑消耗了建筑總能耗的40%。在中國的建筑中，超過80%的建筑為非節能建筑，其每單位面積的能耗水平是發達國家的2至3倍。清華大學建筑系江憶教授表示，中國政府如不大力推廣建筑節能，建筑能耗將在2020年比現在增加一倍。中國已充分認識到實施建筑節能戰略并提高建筑能效水平的迫切性。

在一個礦物燃料日漸減少、成本日益上升的時代，木結構建筑較之其它建筑材料有著明顯的優勢。制造木結構建筑材料的能耗低于鋼材或混凝土，后兩者都需要高溫精練和制造。木制房屋以其建筑造型優美、設計精致、回歸自然、返璞歸真的享受及其結構合理、作工精細、建造快捷的特點，讓人感覺遠離了鋼筋混凝土構件的城市喧囂，走入了一個清潔無污染的世界。在木結構建筑的諸多優點中，最重要的自然是它的節能與環保。木結構的墻體和屋架體系由木質規格材、木基結構覆面板和保溫材料等組成，據測試，150mm厚的木結構墻體，其保溫能力相當于610mm厚的磚墻，木結構建筑相對混凝土結構，可節能50%～70%。所以是公認的節能型建筑。

木結構建筑之所以在世界各地被廣泛使用，與鋼筋混凝土及磚石結構建筑相比，冬暖夏涼是木結構建筑另一個值得稱道的優點。在同樣厚度的條件下，木材的隔熱值比標準的混凝土高16倍，比鋼材高400倍，比鋁材高1600倍。在冬天室外溫度完全相同的條件下，木結構建筑要比混凝土結構建筑的室內溫度高6OC，夏天正好相反。據清華大學建筑環境與設備工程研究所驗證：木結構建筑比輕鋼結構建筑節能5.3%，比混凝土結構建筑節能8.1%，在建筑壽命周期內，較普通混凝土建筑可節約運行費用約6%。所以，木結構房屋好像一座天然的空氣調節器，住在木屋里感覺就猶如四季如春，冬暖夏涼，自然十分適應。

4 木結構建筑具有成本優勢

一提到木結構房屋，人們一般認為木結構房屋造價高，太貴，果真如此嗎？其實，現在中國蓋的木結構房屋，定位在“別墅”，配置太高。發達國家平均70%的住宅建筑為木結構建筑，在北美，這一比例更是高達90%。木結構建筑之所以如此普及，主要是源于它的成本優勢。

木結構建筑的施工周期短。木結構房屋能適應低溫作業，因此冬季施工不受限制，施工期只有3～4個月，是傳統房屋的1/2或1/4，且已含裝修，完工時消費者即可入住，也可為開發商提供最快的資金回籠時間。而磚混結構的房屋工期為6～10個月，完工時還不含裝修。木結構建筑的得房率（實際使用面積）比普通磚混結構要高出5%～7%，這是因為在達到同樣保溫隔熱性能的條件下，木結構墻體比其他結構的墻體更薄。在英國開展的一項研究顯示，對建筑物圍護結構節能要求越高，木結構的建設成本就越明顯。在中國進行了成本對比研究顯示，不帶可居住閣樓的木建筑，其成本比混凝土結構或磚石結構低，尤其是基礎成本節約最為顯著。帶可居住閣樓的木建筑，其成本比另兩種略高，但其單位面積的成本仍是最低的。在中國，在混凝土多、高層結構建筑中推廣使用非承重木骨架組合墻體將具有成本優勢，這必將為中國推行“綠色”建筑做出貢獻。

在中國，隨著建筑規范和標準的不斷制定和完善，設計和施工培訓的廣泛開展，施工經驗的逐步積累，新適用建筑技術的開發，施工規模的增加，木結構建筑相比其他結構建筑的成本優勢將愈加顯著。

5 木結構建筑的安全性和耐久性

木結構房屋是世界性的休閑、家居主流產品，它的設計建造已經發展到一個很高水平。人類使用木結構房屋在全世界已經有幾千年歷史，我國的大量古建筑也采用木結構。木結構房屋便于維護。在芬蘭、北美一些具有200多年歷史的房屋現在仍然安全使用中。當然這中間需要經過一定的維護，不過一般混凝土房屋經過50年左右就需要重建，因此比較而言，木結構房屋顯然具有更長的使用壽命。其安全和耐久性主要表現在以下幾個方面：

（1）木結構建筑抗震性能非常優越，能夠抵御嚴重的地震。在地震高發地區，木結構建筑的安全性能比混凝土和磚結構建筑更好。木結構房屋不但能保護人們的生命安全，同時建造成本更低，木材具有高強、輕質、柔韌性好的特點。木結構的自重遠比混凝土結構輕，吸收的地震力??；木材的天然柔韌性能有效吸收和消耗外力；木結構構件采用釘連接，超穩定結構安全冗余度高，抗震性能好。2008年5月12日，汶川大地震發生后進行的一項調查顯示，地震中木結構房屋的堅固程度遠超出其它材料建造的房屋。木結構房屋的受災程度很輕，但大量的磚填充墻卻在地震中倒塌，混凝土結構的房屋也遭到了嚴重的損壞。在日本1995年的神戶大地震中，保留下來的房屋大部分是木結構的房屋。

（2）木結構構件經檢測證明木結構能達到防火安全要求。一直以來，木結構不防火好像已經成為人們的“共識”。這也似乎是木結構建筑的“短板”。各國防火統計數據顯示：大量使用木結構建筑的國家和其它國家在火災中遭受的損失沒有明顯的區別。北美和歐洲的統計數據顯示，符合規范要求的木結構建筑與鋼結構、混凝土結構或磚結構建筑一樣能保證防火安全。建筑結構用木材均采用《水基性阻燃處理劑》進行阻燃處理，具炭化效應，遇火時，木表面會形成炭化層，其低傳導性可有效阻止火焰向內蔓延，從而保證整個木結構體在很長時間內不受破壞。木結構建筑的防火安全性能與結構材料的燃燒性能關系不大，而是取決于如墻體和屋頂等整個構件的燃燒性能。木結構構件的內側都用石膏板覆面，石膏板是難燃的，而且構件龍骨空腔內填充的是不可燃的礦物纖維保溫材料，所以整個構件的燃燒性能和耐火極限能滿足防火規范的要求。這一點已通過構件的燃燒性能試驗得以證實。

（3）木結構建筑具有突出的耐久性。古代的木結構建筑充分證明了木材突出的耐久性。包括中國在內，木結構建筑在各種氣候環境下留存數百年的例子不勝枚舉。在中國建造木結構建筑，必須全面考慮不同氣候環境下的設計、材料的選擇、施工和維護，這樣將會確保木材不會由于受潮而腐爛發霉。在白蟻肆虐的地區，最近幾年，現代木結構建筑中已融入了多層防護措施，以確保房屋的防潮性和抗白蟻性能?，F代木結構建筑同樣具有良好的耐用歷史，截至2005年，美國的木結構房屋存量中，17%的房齡超過75年。這些例子都證明了精心設計和建造的現代木結構建筑，能夠面對各種挑戰，是現代建筑形式中最經久耐用的結構形式之一。

6 木結構建筑的可持續發展

中國在植樹造林方面處于全球領先地位。截至目前，我國森林面積達1.95億hm2，森林覆蓋率已由新中國成立初期的8.6%增加到20.36%。正確處理好種植與砍伐的關系，為木結構建筑的持續發展提供了可靠穩定的原材料。中國政府已充分意識到森林和林業產品的重要性，鼓勵可持續林業的發展。木結構建筑更是有助于促進森林的再生、森林資源的增長和森林的可持續開發，而不是破壞森林資源。

在我國應大力推廣輕型木結構建筑。輕型木結構建筑不僅有城市的低密度住宅開發項目，而且也適合農村地區所開發的低成本住宅。與混凝土和鋼結構住宅相比，輕型木結構建筑的成本優勢及良好性能已得到市場認可。普通人的印象中，木結構住宅只適用于別墅的建造，因此在中國這樣一個人均土地占有面積非常有限的國家，推廣木結構就面臨了一定的難題。但實際上，木結構建筑并不是只適合單戶住宅，還可用于建造密度較大的多層多戶式住宅，歐美的經驗表明，多層多戶式住宅在中國有著更為廣闊的發展前景。輕型木結構建筑可采用工廠化生產，極大地提高了施工速度和建造精度，降低了成本。由于自重輕，建造輕型木結構建筑可節省基礎成本，降低基礎施工難度。據悉，加拿大木業協會目前正與中國政府合作引進混合結構技術，即在木結構中運用了混凝土、鋼材等其他建筑材料。將木結構與中國現行的建筑方式結合，這種結合提升了建筑節能性和舒適性，同時能夠滿足四層及四層以上建筑的需求，為木結構進入中國多戶住宅房產提供了契機。

結束語

以鋼筋水泥架構的現代文明使我們一步步失卻熟識的藍天白云、綠水青山。面對這樣的趨勢，21世紀的主流建筑形式應是什么呢？隨著我國住房和城鄉建設部綠色建筑政策推行的不斷深入，木結構建筑必將成為我國建筑節能和綠色環保建筑的理想選擇，市場潛力巨大。這種具有低碳、環保、節能、益于人體健康，完全符合“綠色建筑”、“生態建筑”的木結構建筑將會成為21世紀的建筑新寵。

[1]陳啟仁.認識現代木建筑[M].天津大學出版社，2OO5.

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[4]GB50005—2003，木結構設計規范[S].

[5]GB50206—2002，木結構施工質量驗收規范[S].

On Developing Trend forChina's Low-Carbon and Energy-SavingWooden Structures

This article first describes the development status ofwooden structure athome and abroad and then analyzes the advantages of thewooden structure.Wooden structure is low-carbon,environmentally friendly and energy saving"green building",which isbeneficial to human health.It'scertain to expect thatwooden structure w ill return to the dom inant position to replace the concrete construction.It has huge market potentials and broad prospects for developmentand isbound to becomeanew plum-catch in China'constructionmarket.

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TU366.2

A

1671-9107（2011）05-0049-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.049

2011-03-21

高凌(1971-)，男，陜西延安人，工學學士學位，講師，國家一級注冊建造師，主要研究方向為建筑工程技術。

余詠梅

施工經驗