浅谈现代木结构建筑及其在中国的发展状况

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本科生毕业论文（设计）

题目：浅谈现代木结构建筑及其在中国的发展状况

学习中心：浙江临安奥鹏学习中心

层次：专科起点本科

专业：土木工程

年级：2013年秋季

学号：1

学生：王武

指导教师：张静

完成日期：2015年9月10日

内容摘要

木结构建筑从结构形式上分，一般分为轻型木结构和重型木结构，主要结构构件均采用实木锯材或工程木产品。木结构建筑有着施工简易、设计灵活、保温隔热性能好、防潮防虫性好、抗震性好等诸多优点。从国内外木质结构房屋的发展状况，介绍并分析了中国发展木结构建筑的可能性及存在的问题，结论是中国发展木结构建筑的市场前景很大，但真正的全面开发还有待时日。本文主要研究现代木结构建筑及其在中国的发展状况，希望通过本文的研究，能够了解其在中国的发展状况以及前景。

关键词：现代木结构；建筑；发展状况

目录

内容摘要 ............................................................ I 引言 . (1)

1现代木结构房屋的先进性与发展 (2)

1.1现代木结构的先进性 (2)

1.1.1工业化 (2)

1.1.2环保性 (2)

1.1.3宜人性 (2)

1.1.4安全性 (2)

1.1.5舒适性 (3)

1.2结构房屋在我国将迅速发展 (3)

1.2.1顺应了现代住宅建筑理念 (3)

1.2.2环境意识的增强 (3)

1.3建造现代木结构房屋的效益 (4)

1.3.1经济效益和社会效益 (4)

1.3.2经济效益和社会效益 (4)

2木结构建筑的特点 (5)

2.1结构安全 (5)

2.2节能保温 (5)

2.3建造灵活 (5)

2.4环境友善 (5)

2.5良好的视觉和触觉特性 (6)

3现代木结构建筑在中国的发展状况及存在的问题 (7)

3.1现代木结构建筑在中国的发展状况 (7)

3.2中国木结构建筑的发展需要解决的问题 (8)

3.2.1木结构建筑的教育与研究滞后 (8)

3.2.2传统观念 (8)

3.2.3规范和管理 (8)

3.2.4国产化的木结构材料 (8)

4中国现代木结构建筑发展展望 (10)

4.1国内建筑市场给木结构建筑的发展提供了机遇 (10)

4.2我国木结构发展的“瓶颈”及对策 (10)

4.2.1中国人均森林覆盖率低 (10)

4.2.2对木结构建筑的传统认识 (11)

4.2.3木结构建筑方面的法律和规范及管理的不完善 (11)

5结语 (12)

参考文献 (13)

引言

“中国建筑乃一独立之结构系统,历史悠长,散布区域辽阔。在军事、政治及思想方面,中国虽常与他族接触,但建筑之基本结构及部署之原则,仅有和缓之变迁顺序之进展,直至最近半世纪,未受其他建筑之影响。”

古代中国人习惯采用木结构,这与中华文化的发源地——黄河流域与长江流域有着丰富的森林资源有关。从陕西省西安市半坡村遗址和浙江省余姚县河姆渡遗址可以看出,在新石器时期的母系氏族社会,木结构建筑已具有相当的规模和水平。河姆渡遗址发现的干栏式木构件,证实中国的祖先早已掌握了完善的榫卯连接技术,也说明木结构在此之前已经历了很长的使用和发展过程。

木材是人类认识和利用较早的建筑材料之一。据史书记载，木结构建筑早在公元1000年前就曾作为古代埃及和希腊基本梁柱结构形式得到应用，但由于当地木材资源的相对短缺，木结构技术在古代欧洲并没有发展成为主流结构技术。相反，古代中国木材资源相对丰富，木结构技术在中国的千年文明中却得到了广泛的应用和发展，而成为中国建筑史上最主要的建筑方式，并形成了风格独特的建筑体系。近代随着钢铁工业的发展和混凝土技术的发明及应用，出现了钢结构和钢筋混凝土结构，但西方木结构技术却也同得到了长足发展，特别是人造木技术的发展，使得木结构技术从住宅领域发展到了其他民用建筑领域，成为和钢结构技术、混凝土结构技术同时发展的建筑技术。在现代中国，由于前几十年森林管理等方面的原因，滥砍滥伐，以致木材材源枯竭[1]。政府对木材在建筑上的应用制定了严格的限制措施，提倡以钢代木，以塑代木。因此，在中国木结构技术目前被排除在主流建筑之外，木结构建筑几乎成了中国建筑的盲点。长此以往，这不但损害国家森林资源的可持续发展，也是我国建筑业发展的一大憾事。

1现代木结构房屋的先进性与发展

从19世纪初开始采用木框架结构以来，木结构建筑已发展了从独户式住宅到联合式住宅及多层公寓建筑等各种形式，目前应用得最多、技术经验最成熟的轻型木框架结构，

1.1现代木结构的先进性

1.1.1工业化

由于木结构房屋的材料和结构特点，可使平面布局贰舌多变并易于实现风恪化和个性化突出的空间。设计可采用单体菜单组合式哇蝴助设计，零部件由工厂专业化生产，配件及辅助材料均可达到标准化、系列化，便于运输，建筑与装修一次完成，使木结构建筑的建筑周期比砖混结构的建筑周期短得多。

1.1.2环保性

木材是绿色环保生物质材料，旌工中可以选用符合环保标准的辅助材料和涂料。木结构建筑在建造过程中较钢筋混凝土建造过程中对水的污染、能源的消耗、产生的温室效应、对空气的污染以及产生的固体废物等多项“生命周期分析”量化指标上都低得多。

1.1.3宜人性

对于人类生理来说，房屋以木质材料建筑为最佳。因为人置于木质环境中，精神状态相对良好，免疫力与生育能力易于进入最佳状态。木材的隔热保温、隔音性能好，可以调节空气湿嚏。设计系统需考虑居住环境的综合眭因素，使居室格外温馨、安宁。考虑空调系统、热水系统、净水系统和除尘系统等，使生活非常方便。

1.1.4安全性

木材经防：J<处理可达到建筑的防火要求；燃烧后的逃逸时间比较长；合理的木建筑结构可达到抗震的特点；新型的密封材料及木结构形式可大大提高建筑的密封性能。

1.1.5舒适性

现代木建筑十分重视建筑内外环境的和谐与统一，注重设计按个性化的特点进行并系统的考虑使用者的年龄、职业、民族、爱好、宗教、以及风格等心理特征。木结构房屋多把家具作为建筑的一部分，可节省购买家具的费用。

1.2结构房屋在我国将迅速发展

1.2.1顺应了现代住宅建筑理念

主现代住宅建设着眼于人居环境循环系统的创造，注重现代化和个性化的同时，重视房屋质量、能源消耗、生态环境等综合效益，注重将传统设计方法与现代先进技术的融合。而木结构房屋的结构性能、美学特陛、个性特征、应用环保材料的特性，以及高科技含量与现代建筑理念紧密呼应。

1.2.2环境意识的增强

当前，环境问题已经由少数专家关心的技术问题转变为全人类共同关注的经济社会问题，我们面临的重大挑战是如何使经济发展与环境保护有机的结合起来，从而促进建立一个可持续发展的社会。可持续发展战略强调(1)人类享有追求健索而富有生产成果的生活权利，但应该是和坚持自然和谐方式的统一，而不应该是凭借着人民手中的技术和投资，采取耗竭资源、破坏生态和污染环境的方式来追求这种发展权利的实现：(2)当代在创造和追求今世发展与消费的时候，应该承认并努力做到是自己的机会和后代人的机会相平等，不能允许当代人一味地、片面地、自私地为了追求今世的发展与消费，而毫不留情地剥夺后代人本应该享有的同等发展与消费的机会。因此，人们转变传统发展模式、实行可持续发展战略的时候，必须纠正过去那种单纯靠增加投入和加大消耗实现发展的模式和以牺牲环境来增加产出的错误作法，从而使经济发展更少的依赖与地球上有限的资源，更多地与地球的承载能力达到有机的协调[2]。可持续发展有技术、经济和生态三方面的指标。技术是解决环境问题的根本方法和途径。经济效益和市场需求是技术进步的动力和目标，生态环境则是这一目标的结束。绿色技术是以节约资源和能源为目标，以保护环境为准则。进入2l世纪，人类生活的需要已经从基本的生存及居住等层面，提升到养生与体验生活的精神层面。特别是提出了生活质量的概念，要求有清新、优美、环保、自然的居住环境。现代木结构房屋就是从环境保护的

角度，以可持续发展为目标，运用现代科学技术和绿色设计技术而产生的木质产品。

1.3建造现代木结构房屋的效益

1.3.1经济效益和社会效益

木结构建筑主要是面向国内经济发达地区，面向生态旅游(尤其是森林生态自筻游)地区，面向高收入人群和外商。木结构建筑的推广与应用具有直接经济效益和间接经济效益。在黑龙江省目前建造木结构建筑的费用约为每平方米1500-2000元，市场销售价约每平方米为3000-4000元，保守估计每平方米利润约为15(X]元。根据资料，经济比较发达地区每年新建住宅面积可观，如上海，在2000年住宅竣工面积为1500厅平方米，假设其中万分之一为木结构住宅，则利润可达225万元，假如全国有10个经济发达地区均出现该种木结构建筑，则利润将达到2250万元。

1.3.2经济效益和社会效益

结构建筑与混凝土建筑相比，在全过程中原材料(木材和水泥)的资源提取、生产过程、建设、服务及用后处置等方面，对于水的污染指标水泥是木材的1,9倍能源消耗指标水泥是木材的1．5倍，钢材是木材的1．9倍、产生的温室效应混凝土是术材的1．88倍，钢材是木材的1．47倍。材作为有机碟储存的一种方式(碳约占植物体干重的50％)，用于房屋建筑，可使其贮存时间加长，从而减少因木材燃烧和大量生产水泥而释放到大气中的碳，这对于维护全球碳平衡、缓解温室效应具有重要的生态学意义。

2木结构建筑的特点

2.1结构安全

现代木结构建筑有很好的刚度、强度和稳定性，木结构对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏具有良好的延性，其破坏过程是—个渐变的压服过程。当木结构房屋在地震中振动时一般仍能保持结构的稳定和完整。如2003年12月美国加利福利亚洲大地震，由于地震区的房屋结构基本上为木结构，房屋整体倒塌的例子几乎没有，也几乎没有造成人员伤亡，它和同年l2月26目的伊朗巴姆地震的惨痛后果形成了鲜明的对比。另外经过阻燃处理的木材还具滞燃性能，保证木材不在短时问内燃烧，为消防施救赢得时问。

2.2节能保温

木材的细胞组织可以容留空气．使其具有良好的保温隔热性能，若达到同样的保温效果，木材需要的厚度是混凝土的1/15，是钢材的1/400。放置于木框架空腔内的保温材料，提供了高效的节能方式，在使用同样的保温材料时，木结构比钢结构的保温性能好15％～70％，可使建筑物的使用能耗大大降低。

2.3建造灵活

木结构建筑的施工周期只是同类砖混结构的1/2至1/4，且形式多样，布局灵活．可为用户提供更多的房型甚至度身定造。木结构技术具有很大的灵活性，内部装修可以根据买方要求度身定制，为购房者提供多样化和个性化设计。而且一开始就知道全部的成本，在内墙板安装前，墙体框架内可以排设管线和安装保温材料，为用户创造一个节能和洁净的家居环境；木结构房屋经久耐用，一套良好维护的房屋可保持70年以上寿命。

2.4环境友善

近年来，环境保护已成为国际社会最为关心和最迫切需要解决的问题。与其他源于矿产资源的材料相比，木材的突出优势在于它的可再生性，这是其他材料所不能比拟的。现今，世界上作为可利用的木材资源已发生重要变化，人工林资源正在替代天然林资源。从生物多样性和原料资源的角度考虑，人工林木材作为环境材料的优势更大。通过人工林的定向培育，其成熟期将缩短，易于工业化利用，可以永续利用，是可持续发展的一个重要方面。早期的树木研究就已表明：随着CO：浓度的增加，树木的总生长量也在增加。CO：浓度的增加对植物有“施肥效应”．非常有利于生物圈对大气中CO：的吸收。通过光合作用，每生长It木

材可吸收1．47tC0：，产生1．07tO：．将碳元素固定在树木中形成纤维材料。这种固碳作用和造氧机能是其他材料所不能比拟的，对地球生物圈的生态平衡有着重要作用。木材来源于大自然，只要利用有度，就不会给自然造成破坏。相反，还会使人类学会有序利用自然资源，使木材奉

身变成可持续利用的建筑材料，减少人类的建筑活动对环境的破坏。同时，在中国采用木质建材既符合国家建设生态住宅的产业政策，又顺应健康住宅的理念。

2.5良好的视觉和触觉特性

木材的视觉特性一般以木材的颜色、光泽、纹理、节子等方面来表示，它们与木材的视觉特性有着很强的相关性。木材颜色通常以3种基本特征表示，即颜色类别(色调)、明亮程度(明度)和颜色的纯洁程度(纯度)。木材颜色给人以温暖感；明度高，则明快、华丽、整洁、高雅的感觉越强，反之则有深沉、厚重、沉静、素雅、豪华的感觉；纯度高，有华丽、刺激、豪华的感觉，反之则有素雅、厚重、沉静的感觉。木材表面属纤维切断后表现出的无数个细胞凹槽，反射的光泽有着丝绸表面的视觉效果，其他材料的仿制品很难模拟。纹理和节子是天然形成的图案。人们对其有一种亲切感[3]。木纹是由大体平行但又互不交叉的图案构成的，给人以流畅、井然、轻松、自如的感觉，充分体现了造型规律中的变化与统一。如以w、H、R分别代表冷暖感、软硬感、促滑感这3种感觉特性的物理量，则可形成一个直角坐标空间(简称为WHR空间)。可以认为，在WHR空间位置上越接近的材料，其触觉特性越相似。若按各种材料在WHR空间距离进行聚类而得出聚类分析谱系图，按聚类距离可将这些材料划分为7个类别，木材及其制品归到第V类，触觉特性远比金属、玻璃、混凝土和石膏为好。

3现代木结构建筑在中国的发展状况及存在的问题

3.1现代木结构建筑在中国的发展状况

现代木结构建筑是指建筑的主要结构部分由木方、集成材、木质板材所构成的结构系统。是经历了古代梁柱式小跨度结构发展而来，但又与之截然不同的建筑体系。

现代木结构房屋有下列优点：

A已经进入工业化体系，为了持续性发展，现代高科技已成为住宅产业发展新的支撑。建造一座普通水泥住宅，在中国需要6-10个月时问，投^大量的人力、水泥、砂石、钢筋等材料，交付使用时大多还要再次装修。而木结构房屋只需2．4个月的时间，施工周期短。大量构件用机械自口工和预制件，交付使用的是装修好的成品房，为开发商提供最快的资金周转。

B木质材料和木结构韧性较大，对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力，地震产生时吸收震波小，抗震效果好。

C从选材到建造过程均严格按科学方法进行，有效的防虫、防潮和防腐。

D先期对木材进行阻燃、防火处理可有效阳IE：J(焰继续曼延。按现代建筑的设计观念，房屋设计要考虑着：火时人的逃生距离，每个房间之间都是有防火墙，可以有效的利用防火墙而争取时间逃离住屋。

E木材保温御寒性能均好，木结构房屋中的恒温效应比较明显，在寒冷的冬季，室温可以保持在15-200C·而在酷热的夏季，木屋可以抵挡炎热的阳光，室温可保持在280c左右。可以为消费者节省空调的电费和煤气费。

F木材是可再生资源，有效的使用木材资源可以促进生态环境平衡。

G由于是工厂化生产建筑部件，在建筑工地就不必安排大型机械旅工，减少嘈杂施工声音和湿作业绘环境代来的污染。

H应用现代设计技术，可将内部结构灵活多变外部立面丰富多彩，以满足开发商和消费者的个性需求；木结构房屋在设计中广泛使用的功能系统有：A隔音、保温系统，使能源得到有效的利用：B中央供热智能系统，可以点对点的供热，让有限的热水发挥最好效能；c中央空调系统，可以有效节省电能；D中央吸尘、排风系统，有效的净化空气和粉尘；E防寒系统。

3.2中国木结构建筑的发展需要解决的问题

3.2.1木结构建筑的教育与研究滞后

多年来木结构建筑被排斥在主流建筑形式这外，因此，在中国各高等学校建筑及土木专业的教学计划中，都鲜有木结构建筑的相关课程。目前土建设计科研单位的工作人员一般都不太了解木结构。建筑科学的研究也很少涉及到木结构建筑，目前我国较全面掌握木结构并长期或断断续续从事木结构科技工作的仅有7人且年事已高。对于中国这样的多地震国家来说。近几十年根本没有开展过木结构建筑抗震性能在这方面的研究。由于对木结构的建筑缺少了解，尽管木材的研究发身合理性”，自身“逻辑关系”。“建筑师必须明白，城市是他们建筑理论的一个部分，他们必须针对他们工作的场所证实他们理论前提。无论如何，建筑师都必须表达同场景的这种关系”我们力求表达的是一种浓缩的历史残片中的文化内涵，也是对最具典型性的人类情感和心理的一种挖掘。

3.2.2传统观念

由于受传统农村木屋印象的影响，人们总认为木结构房屋不坚固，四面通风、简陋。其实这是一种误解。现在意义上的木结构房屋是将生态、环保、个性化、美学及现代化技术与传统方法相结合，具有现代气息的多功能木结构建筑。国外研究机构在中国部分城市组织的木结构相关知识的调查表明，木结构建筑在中国接受程度还很低，木结构建筑真正进入中国市场并受消费者欢迎尚有时日。

3.2.3规范和管理

目前，我国新的木结构住宅设计、材料及施工的标准和规范已出台，到2004年正式实施，健全的标准和规范是保证木结构房屋的质量，防止出现劣质建筑的必要条件，也是推动木结构房屋市场健康发展的关键。同时，要加强木结构建筑配套设施的应用研究，使之尽快定型化，工业化。

3.2.4国产化的木结构材料

在中国，人造板的研究已取得相当成就，并在家具等领域得到广泛应用，但在

木结构建筑中作为主要承重的人造板材，目前研究较少。现代木结构建筑要在中国生根和发展，必须在中国国内尽可能多应用本土化的木结构材料并大力加强木结构承重材料的应用研究。同时要加强木质复合结构材料的应用研究。

华夏建筑在漫长的封建社会中未曾受到外国文化的严重挑战。几千年来绵延不断地发展着嬗变。可是华夏文化不是与世隔绝的，通过丝绸之路及海上的交通，华夏文化不断地吸收外来文化的营养，丰富和壮大着自己。使自身呈现出多彩多姿的局面。正是因为如此，华夏文化在一个相当广泛的地域内一直处于主导地位，在相当独立的生存和发展中，作为中国古典文化的有机组成部分的建筑文化形成了迥然不同于西方建筑文化的体系[4]。但中国木结构建筑的发展，未能进入=十世纪之门，它似乎永远留存在找们的文明史里或经典文库中了。而古代西方木结构建筑文化追随东方，而后却不断发展着，在建筑观念、材料的选择与加工、结构、构造、乃至建筑形象的处理各个方面，形成了较为完整的木质建筑体系，冲击着中国的建筑市场，给找们带来了太多的反思。

4中国现代木结构建筑发展展望

世界文明已经经历了几个时代，每一个时代都有一种材料作标志，如石器时代、瓷器时代、铜器时代、铁器时代……。现在人类正处在—个多材料的时代、任何材料都是时代的产物，它的不同面貌、不同特征，反映着不同历史时期的科学技术水平和材料的工艺局限。近年来、新材料、新工艺层出不穷，给设计带来了新的形式和风格，木质工程材料以其独具的特陛广泛地应用着。成为现代建筑及装饰材料中一个重要的门类。它呈现出了以下的发展态势：在原有传统天然材料的基础上，不断调整产品结构，向新型台成材料方向发展，使术质工程材料的性能产生根奉睦飞跃。在房屋解决了数量之后，重点应转移至魄商房屋使用功能上，因止传统术质工程材料向新材料发展是大势所趋，将传统木质工程材料由被动型向多功能的高附加值的主动型材料方向发展是当务之急。单—材料进—步向复合材料方向发展。任何一种料都有其优点或缺陷、因此用复合的方法，可在需要的方向上获得需要的特陡，成为单—材料无法比拟的，具有优异综合性能的材料。开发新的术质工程材料的同时，还要努力开发匾用技术，设计思想也必须随之改变，无论性能怎样优良的材料，如不将其开发利用，就失去了开发的意义。为适应将来进^通用化和大量生产阶段，木质工程材料厂商不仅要提供新材料的原材料，而且要制成半成品和成品，以赢得新材料的生产、销售竞争的优势。

4.1国内建筑市场给木结构建筑的发展提供了机遇

据调查目前在上海、北京、深圳、大连、广州等大城市对于别墅型木结构房屋有一定的需求。就全国范围来讲，木结构基本上是空白，发展潜力很大。近年来，美国、新西兰、丹麦等国家的木结构住宅建造企业对中国市场看好，已经在北京、上海、南京、苏州等城市开发了许多木结构房屋示范项目。加拿大还在国内成立了“加拿大——中国房地产商交流协会”，旨在促进中加两国在房地产开发及木框架房屋建筑技术与信息方面的交流。因此，木结构在国内的前景是十分乐观的，我们正面临发展的机遇。

4.2我国木结构发展的“瓶颈”及对策

4.2.1中国人均森林覆盖率低

中国现有人均森林面积很少，要在中国发展木质房屋，要么进口大量的木材，要么发展自己的林木业。大量进口木材，不仅会使木结构建筑的成本增加，而且还会受制于人。考虑到发展木材产业对生态环境，经济发展的重要性，建议大力

发展我们国家自己的木材产业，种植速生人工林，提高木材产量，进而实现木材产业的可持续发展与良性循环。3.3.2木结构建筑的教育与研究落后

目前土木建筑学科的对木结构的涉及很少，木结构方面的科研课题开展也很少。建议加大木结构防蚁、防腐、防火、耐久性、胶黏剂及木质复合结构材料等方面的科学研究[5]。另外，加强专业人才培养，做好木材知识的教育，扩大木结构在建筑中的应用，不断提高设计、施工水平。同时木结构产业要走高科技，深加工之路。

4.2.2对木结构建筑的传统认识

受农村传统木屋印象的影响，人们认为木屋承载能力不强、易老化和腐烂、防火能力差。然而现代意义上的木结构建筑是将生态、环保、个性化、美学及现代技术与传统方法的结合，具有现代气息的多功能建筑。国外机构在中国部分城市的相关调查显示，木结构建筑在中国的接受程度还是很低。木结构建筑真正进入中国市场还需时日。建议国家加大对木结构建筑产业的扶持，加大宣传力度，举办木结构建筑展览，普及木住宅优越性方面的知识[6]。

4.2.3木结构建筑方面的法律和规范及管理的不完善

我国现有的木结构规范《GB50005-2003木结构设计规范》与国外的规范有很大的差异，目前新的木结构住宅设计、材料及施工的标准和规范尚未出台。因此制定一个符合我国国情并且兼容各国规范的木结构建筑标准体系，是推动木结构房屋市场发展的关键。同时也是加快木结构走向工业化，标准化的有力措施。

5结语

现代木结构建筑的建设在中国刚刚起步，由于它有利于保护环境和社会的可持续性发展，必将越来越受到人们的关注和青睐，在建筑市场中将具有很强的竞争力。为了推动现代木结构建筑在中国的健康发展，必须加强木结构建筑各方面的科学研究，科学的进步能带来技术的革命，带来建筑创作的革命，带来一个崭新的中国木结构建筑的发展前景。

参考文献

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