木材在中国当代建筑中的应用.docx
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木材在中国当代建筑中的应用
建筑构造
（二）课程论文
论文题目：
木材在中国当代建筑中的应用
姓名朱希茜
学号2009301603
指导教师张芮
提交时间2011,12,08
2011年12月08日
原创性及版权声明
作者郑重声明:
本论文是笔者在导师指导下进行相关学习、研究工作后取得的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，尽笔者所知，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果。
如需引用本论文相关内容，请注明出处。
作者：
朱希茜
2011.12
木材在中国当代建筑中的应用
朱希茜
西北工业大学，陕西西安710072
【摘要】
木材，一种永恒的建筑材料;绿色环保，一个世界化的流行趋势。
木材因其材料和结构上的特性以及美学上的价值而在发达国家的建筑中得以广泛应用，而目前我国在木材的现代应用上无论是对材料的认识、选择和加工，还是对木结构建筑的技术要点、设计方法和技术规范等方面，同西方发达国家的水平相比已有了相当大的差距。
本文从全面分析研究国内木材在建筑中的应用表现入手，挖掘木材在现代建筑中的无限潜能。
希望能够通过本文，引起更多的业内人士对于运用木材设计现代建筑的问题的兴趣和重视，并引发更广泛、更深入的探讨与研究，真正使木材在新时代的建筑设计中焕发新的生命力，使中国现代的建筑更多元化、更个性化、更人性化。
【关键词】
木材木结构传统表达应用技术革新比较研究
【ABSTRACT】
Woodisaneternalbuildingmaterial,whilegreenisaworldoffashiontrend.Wood,becauseofitsmaterialandstructuralcharacteristicsandaestheticvalueofbuildings,canbewidelyusedindevelopedcountries.However,comparedwiththeleveloftimberuseinWesterncountries,thecurrentapplicationoftimberinourcountry,whetherthemodernunderstandingofmaterials,selectionandprocessing,orthewoodenstructuretechnicalpoints,designandtechnicalspecifications,etc.,hasaconsiderablegap.
Thispaperwillstartfromacomprehensiveanalysisofdomesticwoodintheconstructionofapplicationperformance,tapingthetimber’sinfinitepotentialinthemodernbuilding.Ihope,throughthispaper,moreprofessorswillputtheirinterestsandattentionontheuseofwoodforthedesignofmodernbuildings,andmoreextensiveandin-depthstudyandresearchwillbedone.Thenthewoodwillradiatenewvitalityinthemodernarchitecturaldesign,sothatChina'smodernarchitecturewillbemorediversified,personalized,andhumanized.
【KEYWORDS】
Wooden,woodconstruction,traditionalexpressions,applicationtechnologicalinnovation,comparativestudies
【目录】
第一章绪论
1.1课题背景
1.1.1历史背景
1.1.2国内外现状
1.2相关问题的界定和思考
1.2.1建筑木材的概念限定
1.2.2木材在建筑中的应用研究的重要性
第二章木材
2.1木材在建筑中的应用及其特点
2.1.1木材在建筑应用中的优势
2.1.2木材在建筑应用中的缺陷
2.1.3木材在建筑应用中的处理和保护
2.2主要工程木材简介
2.2.1胶合木
2.2.2结果复合木材
2.2.3木基结构板材
2.3现代木质建筑的构成
2.3.1轻质木框架建筑
2.3.2多层木框架建筑
2.3.3原木建筑
第三章现代技术下的传统表达
3.1传统相识的重生
3.2传统空间的再现
3.3传统文化的升华
第四章木材在当代中国建筑中的应用状况调查及分析
4.1木材在当代中国建筑中的应用状况调查
4.2木材在当代中国建筑中的应用状况原因分析
4.2.1木材工业存在的主要问题
4.2.2建筑设计行业存在的问题
4.2.3社会环境存在的问题.
第五章国外木材在建筑中运用的成功发展及对国内的启示
5.1木材在大量性居住建筑中的应用:
北美，北欧的木构住宅的引进
5.1.1发展的现状
5.1.2对国内的启示
5.2木材在大型公共建筑和混合木结构体系中的应用:
环保与技术革新.
5.2.1发展的现状
5.2.2对国内的启示
5.3木材与传统美学的紧密结合:
木材在日本建筑中的应用
5.3.1发展的现状
5.3.2对国内的启示
第六章木材在中国当代建筑中的应用的策略及前景展望
6.1如何发展木材在中国当代建筑中的应用
6.1.1转变观念
6.1.2健全的建筑设计教育
6.1.3完善的建筑设计的规范
6.1.4解决木材的来源问题
6.1.5木材工业技术本土化及自主研发
6.2前景展望
第七章结语
【正文】
第一章绪论
1.1课题背景
1.1.1历史背景
20世纪著名的现代建筑大师赖特认为:
最有人情味的材料是木材。
自有人类文明史以来，木材就作为人类不可或缺的资源，广泛存在于人类的生活中，当然也包括建筑。
木材是所有建筑材料中与人类最和谐的，它影响着我们的许多感受;人们都愿意亲近木材，触摸和欣赏它。
极少有其它材料像木头那样能唤起人们如此多的联想—从活着的树木到加工成的产品，包括它所有的存在形式。
纵观建筑发展史，木材因其结构上的性能和美学上的价值而得到广泛使用，留下了许多不朽之作;从过去的小木屋到现在的多层木构建筑，木材作为最主要的建筑材料之一，始终在建筑中占据着重要的地位:
只要有合理的设计和良好的维护，木构建筑依然能维持近千年的历史。
在中国，传统建筑文化一直是以木构建筑为核心体系的。
建于明清时期的故宫木构建筑群、建于辽代的山西应县木塔等都是古代木构建筑的典范。
在欧洲和北美各国，几百年来木结构也一直是主要使用的结构体系之一。
挪威的木条教堂是欧洲最著名的木结构建筑之一，至今仍可找到古老的木教堂约28座，它们大多建于公元1200、1350年间，其中最著名的是建于1150年的乌内斯一斯塔夫教堂。
200多年前，移民北美的欧洲殖民者将使用木材建造房屋的传统带到了北美，由于材料易于获得、施工周期短及能抵御不同自然条件，木结构施工被广泛应用。
路易斯安那州首批殖民者建造于18世纪早期的住宅至今仍安然屹立在原址;遍布欧美各地、始建于19世纪和20世纪早期的木结构住宅至今仍是住宅中的主流。
应该说木材极大地丰富了人类建筑史，提供了人类赖以生存的基本条件，是不可或缺的宝贵资源。
1.1.2国内外现状
我国有几千年辉煌的木构建筑文化史，早在6000多年前，从河姆渡保存的干栏式建筑遗址就可以看出，木构技术已有相当高的水平。
到了3500年前，我国就基本上形成了用榫卯连接梁柱的框架结构体系，至唐代趋于成熟。
进入宋元明清时期，《营造法式》和《清式营造则例》的编著更系统地确定了官式木构建筑的做法。
近代之后随着诸如钢、玻璃、水泥等许多新型人工材料的应用，加之木材的匮乏，我国传统木建筑文化受到极大的冲击，其发展停滞不前。
而在欧洲，木材自古就被广泛地应用在像教堂、住宅、浴场等普通建筑中。
虽然近代工业革命的爆发，以及伴随而来的现代主义建筑冲击了传统木构文化，并使其走向没落。
但从20世纪80年代开始，随着生态与人文关怀的思想逐渐受到重视，人们开始更多地关注建筑的生态与可持续发展。
木材作为加工制造能耗低、可再生、易分解的天然建筑材料，再次得到人们的重视。
近些年西方建筑界对木材的研究和利用非常热衷，在最新的技术支持下，对木材的建造观念得到了全新的演绎，木材的应用范围和表现形式获得了极大扩展。
相比之下，国内由于对木构建筑的不重视，一方面传统木构技术不断失传，另一方面现代木构技术也未得到应有发展。
国内的现代木构建筑实例寥寥无几，甚至对一些工业木材都没有统一的名称。
对木构建筑设计理论茫然，对新型木材产品及工艺基础知识十分缺乏。
1.2相关问题的界定和思考
1.2.1建筑木材的概念限定
我们所说的建筑木材主要是指木制门窗、实木地板、木梁、隔栅、析条、柱、镶板、天花板、椽子、挂瓦条、灰板条、屋架等。
木材在建筑中的应用主要可分成以下三方面:
1.较为普遍的是家具装饰，在家具装饰中几乎处处可见。
墙裙装饰、地板、墙板、户门、门窗套、窗帘盒、窗占板、暖气罩、楼梯扶手、
背景墙以及家具等。
在这一领域，我国的木产品研发和应用已臻成熟，这些年木材的开发应用就一直停留在家具制造业与室内装修工程上，已经很具规模和体系。
这一领域的木材应用不是本文的主要研究对象。
2.木材还常被运用于建筑模板中，木建筑模板是指用于建筑施工的模板材料，我国每年在建筑、交通、轻工等部门的施工中模板木材用量大约为500万立方米，占每年木材消耗量的很小一部分，且缺乏技术含量，也不是本文讨论的重点。
3.木结构建筑中的住宅、旅游度假别墅、低层商业建筑，以及一些仿古建筑和功能性要求的建筑结构用材和墙体围合用材，才是当代建筑中木材和人造板材的主要应用领域，也就是本文研究的重点。
1.2.2木材在建筑中的应用研究的重要性
人类的伟大智慧己经铸就了一个高度文明的时代，但付出的代价也是惨重的，在赞叹钢筋水泥为主体的高楼大厦的同时，不知有多少人注意到了这种建筑形式采用的大量不可再生资源与现在日益恶化的自然环境有着必然的联系。
在人类日益关注环境问题的今天，作为当今四大材料（钢筋、水泥、塑料、木材）中唯一可再生利用的材料，木材以其稳定、耐久性强的、天然无污染的优质特性再次展现在世人面前。
无论是设施建造之前的材料生产过程，设施使用中的环保效用，还是废旧建筑回收处理问题，木材都是绝佳的绿色环保材料，其生
产与使用皆有利于环境保护。
在降低建筑综合能耗、保护自然资源可持续发展有其突出的优越性，并能有效降低建筑对环境的负面影响。
随着建筑环境意识的加强和木材加工技术的长足进步，木材在建筑中的应用越来越广了。
在北美和欧洲发达国家，木材的采伐利用已进入了良性循环阶段，从林木种植，砍伐，加工，建造房屋到循环再利用已成规模。
而我国由于长期以来林业资源匾乏和木材短缺造成木材在建筑中的应用，尤其是木构建筑的发展一直停滞不前。
这也一定程度上造成了中国建筑业在体现高效、节能和绿色环保方面与国外建筑业之间存在着一定差距，不可重复利用的建筑材料使用量和建筑耗能量仍很大，是国外的3一9倍/平方米。
所以目前，发展环保节能型建筑己成为中国建筑发展的趋势。
这些年国家推行新的森林管理模式，在保证森林可持续发展的前提下林木蓄有量稳步提高，经过认证的木材产品供应充足。
更重要是2001年12月，中国成为世贸组织成员国后，木材进口实施零关税，进口木材不断增加。
而同时中国第一本国家标准《木结构设计规范》也已经获得通过，并于2004年，1月1第一章绪论日起正式生效。
这些标志着中国进入了现代木建筑的发展阶段。
在这样一个发展的关键阶段，系统地研究木材在中国建筑中的应用就显得非常重要。
第二章木材
2.1木材在建筑中的应用及其特点
2.1.1木材在建筑应用中的优势
木材由于其特性，作为建筑材料有其独特的优势
1.绿色环保
在当今世界，环境保护已成为一种全球性的热点问题。
随着人类过度的开发，生存环境已经受到了严重的威胁，人类开始对自身的行为进行反思，并把环境保护、可持续发展作为及其重要的研究课题。
在这样一个探讨的过程中，木材自然受到了极大的关注。
因为木材作为建筑材料，有着无可比拟的绿色环保性能。
木材具有天然可再生性，只要有土地、有阳光、有水分的地方木材就可以生长，是生产混凝土、钢材、砖头的原材料无法比拟的。
其次，与其他钢筋、混凝土等材
料比较，木材不仅在生长过程中能很大的改善自然环境，而且加工过程中能耗低，废弃后可自然降解，堪称环保典范。
在世界范围的研究领域内，木材被公认为唯一对环境有正面影响的建筑材料。
在建筑的设计规划，施工建造，使用运行，维护管理，拆除改建等一切活动中，木材都符合当下对于人们绿色环保的诉求，可以建筑把对自然环境的负面影响控制在最小范围内，实现建筑与环境的和谐共存。
这一点，在当今形势下，是很重要的。
2.施工简易、工期短
这是木材的又一个显著优点。
随着木材加工技术水平的提升，现代木构建筑已经基本实现了工厂预制，现场装配的工业化流程，尤其是在欧美等发达国家。
建造房屋所用的结构构件和连接件都是在工厂按标准加工生产，再运到工地，经过拼装就可以建成一座漂亮的木房子。
这样一来就大大降低了施工难度，在施工现场，除了基本的土地配套设施外，不会出现成堆的砖头、钢筋、水泥和尘土飞扬的壮烈场景，建房简单得就像搭积木一样。
而且装配式流程也使木构建筑施工安装的速度远远快于混凝土和砖石结构建筑，大大缩短了工期，节省了人工成本，施工质量得以保证，也易于改造和维修。
以北美最广泛应用的轻质木框架房屋的施工安装为例，一般一栋300平方米的房子主体结构的安装需15一20天的时间，如果工厂预制程度高时间将更短。
要想完成所有的精装修，整个施工周期一般也不会超过四个月的时间。
而这种建筑施工及安装有着较高科技含量，原因之一是在施工过程中大量地使用成品或半成品的建筑材料及设备，部分大的部件已提前在工厂预制好运到工地安装，另外施工中机械化程度高、施工工序管理先进也是主要原因之一。
由于装配式的施工特点，所占用的施工现场、建筑垃圾、建筑噪音等都减少到最低的程度，也可以称为环保型建筑的典范。
而如果采用传统的砖混结构湿式施工方式，那么从基础开始到竣工（不含精装修）就需要5个月。
从精装修开始达到入住条件需3个月，共计需要8个月之久。
3.冬暖夏凉
由于木材为绝热体，在同样厚度的条件下，由于木材为绝热体，其隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。
即使采取通常的隔热方法，木结构房屋的隔热效果也比空心砖墙房高3倍。
木结构房屋在冬天正常的密封条件下，如果第一天开空调，使室内温度保持在20度的话，那么空调关闭后，到了第三天室温还能保持在16度。
所以，木结构房屋好像一座天然的空气调节器，住在木屋里感觉就犹如四季如春，冬暖夏凉，自然十分适应。
‘
4.抗震性能优良
木构房屋有良好的抗震性能。
木材是一种单向受力的弹性构件，构件之间用木材特有的桦卯连接方式，形成一种高次超静定结构体系，楼板和墙体之间组成的空间箱型结构也使构件之间能相互作用，再加上木构房屋的自重较轻，地震时吸收的地震力也相对较少，所以它们在地震时大多纹丝不动，或整体稍有变形却不会散架，具有较强的抵抗重力和抗地震能力。
在日本1995年的神户大地震中，保留下来的房屋大部分是木结构房屋。
我国唐山大地震仅存的房子也是木结构房屋。
由于地处全球两大地震带之间，我国历来是一个多地震国家，地震活动频度高、强度大、分布广、震灾严重。
在这样的情况下，木构房屋良好的抗震性能也是弥足珍贵的。
5.建造成本相当
一般来说，受到材料价格的限制，建造木构建筑所用的材料成本的确比混凝土或砖石结构房要高。
但是，如果核算整体的成本，鉴于盖房的工人数量需求少、人工成本低、施工时间短、装修费用也低，所以房子完工后的总成本基本与混凝土等其他结构房持平。
当然具体单位造价又与建筑造型、建筑地点、材料等级及施工管理有关。
1980年建造的美国华盛顿州塔科马市的竞技场，木结构拱顶的造价在承建中标时为3.02亿美元，而充气拱顶为3.55亿美元，混凝土拱顶为4.35亿美元。
所以，在很多的情况下，木构建筑也是符合经济性原则的，不应一味以成本高为由拒绝探讨。
2.1.2木材在建筑应用中的缺陷
当然木材的缺陷也使不容小觑的。
1.收缩、变形与开裂
众所周知，木材作为一种天然材料，有其与身俱来的缺陷，其中收缩、变形与开裂就是最常见的现象。
这是由于木材自身的物理特性决定的，处在自然环境中木材的吸湿与平衡含水率必将随空气温度、湿度的变化而变化。
木材作为生材的含水率是比较高的，以云杉为例，平均生材含水率约为132%;而一般环境的平衡含水率远远低于生材的含水率。
而在建筑中对木材又有使用含水率的要求。
为达到与环境的含水率和使用要求的含水率相平衡，木材中的多余水分必须蒸发出去，蒸发后木材的含水率会低于饱和点。
而木材的含水率在饱和点以下变化，就会引起木材的湿胀或干裂。
如果未经合格的干燥处理，当与湿度大的空气接触时会发生湿胀，将导致地板翘起和家具的门、抽屉关不上的现象;相反当这些家具置于湿度低的空气中时，就会发生干缩，导致木质门窗有缝隙，接桦松脱和开裂、变形，而当把木材作为建筑结构或者围护用材时，这些现象会带来更严重的后果。
【“饱和点是指木材中的游离水完全蒸发，孔壁水尚未开始蒸发时木材的含水率。
】
2.木材的霉变与蛀蚀
木材的主要化学组成是木质素、纤维素和半纤维素以及许多次要成分，如树脂、脂肪、蜡、单宁、果胶质、蛋白质、淀粉等，这都是虫蛀和蛀蚀的基本条件;木材的吸湿和降解又导致其易霉变。
蛀蚀和霉变都导致木材的强度下降，影响木建筑的强度和使用的耐久性。
我国是一个蛀虫和白蚁危害均十分严重的国家，木结构建筑每年因蛀虫和白蚁所造成的损失不可估量。
所以木材要运用到建筑中，最基本的要素之一，就是在使用之前做好防霉和防蛀处理。
3.木材的可燃性
木材易燃是众所周知的事实，中国历史上多少豪华的亭台楼阁，宫殿庙宇都是在不经意间付之一炬，令人扼腕。
与其他建筑材料相比，易燃是木材最致命的缺陷，也是其渐渐退出建筑舞台的原因之一。
所以当我们把木材用作建筑材料的时候，防火就成为一项极为重要的系统工程了。
其他建筑材料一般依赖于结构材料的耐火极限和燃烧性能，只要符合阻止火焰产生、消防报警、控制火焰增长、限制和扑灭火焰等各项规范要求就可以了。
但木材是一种可燃性材料，不仅其自身可以燃烧，而且会在燃烧过程中产生热量更助长了火焰的发展（一般说来，当周围温度上升至260~330℃时，木材开始显著热分解，产生可燃性气体;当温度达到330℃以上时，木材就能够自燃）。
虽然木材在燃烧的初期，表面会产生碳化层，这在一定程度上可以减缓火焰进一步向木构件内部燃烧的速度，但是碳化的平均速度是每分钟0.60毫米，木材会由外向内逐渐炭化，最终将导致木材失去其承载能力，这对建筑结构的防火是很不利的。
正是由于这样的特性，各国对木材在建筑应用中的防火要求都有严格的规定。
在国内，我们在《建筑材料燃烧性能分级方法》标准中把木材分类于B2，即可燃性材料;同时在《高层建筑民用建筑设计防火规范》标准及《建筑内部装第二章木材修设计防火规范》标准中，都明确规定作为非承重墙、走道两侧隔墙的耐火极限为1小时，房间隔墙为0.5一0.7小时;吊顶为0.25小时。
木材要用于建筑中，必须进行防火处理，来达到这一耐火极限。
2.1.3木材在建筑应用中的处理和保护
1.木材的干燥
为了防止木材的收缩、变形与开裂，必须对木材进行干燥，只有将木材干燥到规定的含水率后，才能保障其在长期使用过程中的稳定性。
木材的干燥包括自然干燥和人工干燥两种方法。
自然干燥是指将木材放置在阴凉处，搁置成垛，在自然条件下利用自然通风和太阳能辐射进行干燥。
这种方法的优点是简单易行;但同时也存在着干燥周期偏长的缺点，一般要经过数年或数月，才能达到一定的干燥要求;且干燥程度最大只能达到平衡含水率为止，干燥过程中容易发生开裂和腐朽等现象。
所以在实际中往往只是将自然干燥作为人工干燥的辅助措施，从而达到降低人工干燥的能耗的目的。
人工干燥的方法则很多，包括窑干法、液体干燥法、高频电流电场干操法、红外线于燥法、离心力干燥法和真空干燥法等。
具体的选择则要具体要求和经济条件加以选择。
生产中较为常用的是窑干法。
窑干法是将木材置于具有保温隔热的密闭建筑物内，控制干燥介质（空气、炉气体、过热蒸汽等）的温度，湿度与气流速度和方向，进行木材干燥处理。
2.木材的防蛀防腐处理
由于木材的天然化学组成，使得木材极易受到虫蛀和腐蚀。
所以在投入使用前，要对木材进行防蛀防腐处理。
加压处理就是针对这一缺点所作的预防措施。
方法是将水溶性的防腐剂置于封闭的容器内，经加压使化学物渗透到木材的内部，渗透的深度和保留程度视建筑要求而不同。
加压处理的木材，有效的防御了受昆虫、微生物和腐蚀性真茵的噬食，大大的延长和确保了木材在建筑上的使用寿命。
3.木材的防火处理
由于火的巨大破坏性，在木构建筑中防火处理始终是摆在第一位的，一般通过防火剂对木材进行化学处理。
所谓的化学处理就是通过防火剂的浸渍和表面涂覆两种途径来实现防火目的的。
防火剂的浸渍处理与防腐剂的浸渍处理方法相类似，主要的作用是在起火时，能阻止或延缓木材温度的升高，降低火焰蔓延的速度以及减低火焰穿透木材的速度。
而表面涂覆处理是将防火剂涂覆在木材表面，主要作用是将木材与热源隔开，以阻止木材的受热分解和放出可燃气休，此外还可防止空气直接与木材接触。
表面涂覆处理多用于提高己建成的木结构的防火能力。
4.木材的结构保护
除了在木材加工过程中对其进行干燥、防蛀、防火处理，在木构建筑的设计施工过程中也可以通过一系列的手段来达到保护木材，提高建筑物的使用寿命的目的。
一般来说，大部分的措施都是为了确保木材干燥，防止水分渗透，保证木结构的防潮防水性能而设计的。
因为除了少数的大灾大难，大多数木构建筑面临的更直接的问题是自然环境中的水对其所产生的潜移默化的负面影响。
在现代木构建筑设计中，有许多行之有效的方法可以解决这一问题。
例如在木结构和建筑物基础之间设置一层防水层，在屋顶设置防水气流通道，在外墙饰面与墙体之间留有通风空间或者铺设透气防水膜，在结构连接部位做好防止由湿度变化产生的收缩和膨胀对构件产生破坏的预应力措施等技术手段，使木结构框架保持在一个透气、干燥的环境中，避免建筑物中水在木材表面的长期沉积，并且通过先期结构框架材料的防水加工处理，保证了木结构的防潮、防水性能。
在防火方面，在防火等级要求苛刻的建筑中，除了在木材加工过程中运用化学防火剂进行防火处理，还可以在房屋建造过程中采取在木材表面覆盖难燃或不燃的板材来达到防火的目的，这些板材通常是防火石膏板，水泥刨花板或石膏刨花板等。
如此一来，通过阻断火焰和木结构的接触，就可以提升建筑的防火等级，满足规定的耐火极限。
木材和木制品以及人造板是建筑不可缺的材料，充分利用和发挥它的优良性能为人类服务，克服它的某些不足，无疑将会节约木材，延长木材的使用寿命，自然而然可以使木材在建筑中发挥更大的作用。
2.2主要工程木材简介
原始木材易燃、易腐
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