【轉帖】説出來你可能不信，木材才是最先進的建築材料_風聞

***作者：*須臾千秋，清華大學土木工程博士

人類使用木材修建遮風擋雨的場所已有上萬年的歷史了，可如今一提到建築，大家想到的都是鋼筋混凝土的森林，就連新修的雷峯塔，其內部的承重結構也是鋼筋混凝土。

建國伊始，中國的鋼鐵產量極低，在建築中使用鋼筋是一件非常奢侈的事，而木材既能就地取材，又易於加工，因此應用頗多，到了80年代，隨着結構用木材的採伐殆盡和中國鋼鐵、水泥產量的一路飆升，鋼筋混凝土已經取代木結構，成為了建築的主流，木結構建築在中國低迷了二十多年，直到最近才重新繁榮了起來。

既然鋼筋混凝土結實又易得，為什麼還要重新使用這種古老的木結構呢？

(1）鋼筋混凝土搞不定的，木材都能搞定

其實，鋼筋混凝土也並不像我們想的那麼萬能，比如大家最關心的抗震性能就是鋼筋混凝土的弱項。

地震對結構的破壞，本質上來自建築本身的慣性，而慣性則與重量有關。鋼筋混凝土的密度很大，你把它做得越粗、越結實，它的重量也就越大，遭受地震時受到的破壞力也就越大。

因此，抗震始終是鋼筋混凝土結構中很令人頭疼的事情。尤其中國西南地區正好處於喜馬拉雅–地中海火山地震帶上，地震給當地鋼筋混凝土建築造成的破壞之慘烈有目共睹。

然而木結構就不存在這個問題。

木材的密度只有鋼筋混凝土的五分之一，受到的地震破壞很小。加之木結構構件之間相互搭接留有一定裕度，可以輕鬆地消解掉地震力。因此在地震頻發的國家如日本、新西蘭等，都廣泛地採用了輕盈安全的木結構。

此外，中國近年來植樹造林的成果非常顯著，大量成熟的速生林品種得到了廣泛的推廣，平均每公頃速生林每天就可以生產30公斤木材。適當的開發木材不僅不會破壞環境，而且還能創造經濟效益，幫助山區扶貧。而且，中國每年還從俄羅斯、日本等森林覆蓋率高的國家進口大量原木，木材的供給不成問題。

而另一方面，鋼鐵、水泥和砂石則完全是不可再生的資源，它們的大量生產正在造成日益嚴重的山體破壞和空氣污染。

由於無計劃的採砂採石，許多河道和山體已經面目全非。鋼筋混凝土正在成為越來越不環保的建築材料。經計算，使用木材建造的工業廠房，其建造能耗只有鋼筋混凝土廠房的55%，鋼結構廠房的23%。

由於木材的中空性質，它的保温能力也遠遠優於鋼筋混凝土，可以降低使用能耗30%。在人類對綠色發展認識越來越深刻的今天，用木結構代替一部分鋼筋混凝土的需求越來越緊迫了。

被採石破壞的山體與茂密的速生林

(2) 新型木結構不是簡單仿古，而是滿滿高科技

如今復興木結構，並不是單純地進行仿古，而是使用全新的木材和全新的建造工藝，建造現代化的木結構建築，靠現代化的科技來最大化地利用木結構。

對於傳統木結構建築的缺點，現代木結構都進行了很好的彌補，揚長避短。

木材是一種不勻質的材料。它主要由管狀細胞組成的纖維素相互貼合而成，這使得木材具有顯著的各向異性：沿纖維的方向，也就是樹木生長的縱向強度很高，而橫向強度則很低。

這種各向異性還往往不規律，且天然的木材中經常有埋入樹幹的枝杈形成木節，它與周圍木材的力學性能都不一樣，很容易形成應力集中，發生鬆動甚至斷開。

因此，絕大多數的普通木材都無法用作關鍵構件，傳統木結構建築必須對木材精挑細選，為了處理掉受力的薄弱區會去除大量木材，造成嚴重的浪費。

這也就是“棟樑之材”一詞的來源，能做成棟樑的木材非常難得，價格也極其昂貴。

不過現代木結構建築可沒有那麼挑食。

現在的結構木材通常是複合木材，是採用旋切單板或耐水的合成樹脂粘結，熱壓成型的，專門用來承重。它消除了鋸末和刨花，使木材的出材率提高了20%，並且完全不挑食。

其中最為常用的旋切板，是將圓木旋轉切開成板材，再膠結熱壓成木材。用這種方式生產的結構木材，型號、強度以及體積變形都是可控的，安全上萬無一失，不再像傳統木材那樣，性能聽天由命。

作為一種天然材料，木材會成為許多黴菌、蛀蟲的食物。腐爛、蟲蛀的木材強度會嚴重受損，進而威脅建築安全。對於古代人來説，木結構建築的防腐防蛀是一個非常令人頭疼的問題。

因此，他們也會使用桐油、燻烤等方式來進行防腐防蛀。但傳統的防腐方式效果不夠好，而且很容易隨時間逐漸失效。

不過在現代化學的加持下，採用水性丙烯酸酯改性聚氨酯脂肪族交聯型樹脂與納米粉體複合的防腐材料，既能幫助木材抵抗腐蝕，又能提高耐磨性能及對抗極端氣候條件的耐候性。

因此，新型建築材料通常會展現出富有光澤的外觀，與表面斑駁的傳統木結構差別很大。

​此外，傳統木結構建築最大的缺陷莫過於防火了。

相比起西方，中國古建築之所以留存較少，就是因為西方古建築多以石材作為材料，而中國則多用木材。

不過，防火對於現代木結構建築來説並不困難。經過阻燃劑化學改性的結構木材極其難燃，通常在受火面還會再覆蓋一層防火石膏。此外，對於較大的木結構建築，還會使用防火材料建造一些擋火構件，以阻止火苗、煙氣的流動。

經過多種防火措施的加持，現代木結構建築抵抗火災的能力甚至優於受熱後強度急劇下降的鋼結構建築。

(3) 汶川地震讓木結構在中國重新興起，但推廣還需時日

2008年，汶川地震造成的巨大破壞為人所熟知。痛定思痛，中國建築師們對木結構迅速重視了起來，在人口壓力不大，同時處於地震帶的一些地區，逐漸興建了一批抗震性能優秀的木結構建築。

2009年8月開始，河北省開始推廣現代木結構建築技術，四川受災地區的災後重建工作也大量使用了木結構。

都江堰市有一座向峨小學，在汶川大地震中被全部震毀，師生傷亡360餘人。2009年9月，向峨小學進行了重建，全校共計三棟單體：宿舍樓、餐廳和教學綜合樓。除廚房採用了部分鋼筋混凝土結構外，其餘單體均為輕木結構體系建築，是全國第一所全木結構校舍。

這座小學打破了人們對於木結構“小打小鬧，只能蓋些鄉村別墅”的刻板印象。

它的設計規模為12個班，可以容納540名學生，住宿300名學生。它佔地面積21744平米，建築面積5390平米，抗震設防烈度高達9度，是一般建築中最高的設防烈度。在這座小學裏上學的孩子再也不用擔心相同的悲劇重演了。

相似的建築還有北川擂鼓鎮中心敬老院。

在這些抗震性能超一流的木結構建築保護下，地震已經不再是什麼難以克服的困難了。

這幾年來，中國的木結構建築發展突飛猛進。木結構設計規範與木結構施工規範已於2012年相繼出台，清華大學等重點高校的土木系也陸續開設了木結構課程，一些專門進行木結構房屋設計和建造的公司不斷湧現。木結構從原來的建築小品，開始登堂入室，向大型、多層的方向發展。

在未來，木結構的學校、公寓、醫院，乃至高層建築會越來越多。

木結構在中國大有可為，然而它的推廣不會一帆風順。

目前，國內對於木結構仍然有很多偏見，覺得它蓋不高，密閉性不好，破壞森林，甚至認為它簡陋。

事實上這完全是一種誤解，這些問題早已被現代木結構克服了。不過人的觀念轉變需要時間，相信隨着優秀的木結構建築在中國越來越多，人們也會逐漸將木結構當作一個新的風尚。

結語

在未來的十年裏，中國預計將要為新近城鎮化的3億人口提供約7500套住宅，老城區與農村的住房也面臨升級換代。

而那個時候，擁擠逼仄的鋼筋混凝土森林將會逐漸被密度適中、規劃合理的有機社區逐漸替代，現代化木結構建築正好為中國巨大的建築市場需求提供既安全，又宜居的解決方案。