近现代中国木结构建筑的发展与展望

蓝茜，张海燕

（南京工业大学建筑学院）

1 引言

我国木结构建筑有着悠久的历史，发展至今，经历了从无到有、技术成熟、几近消失、重新起步4 个阶段。由于我国近代社会战争频繁、社会制度变迁、木材蓄积量减少等原因导致了木结构建筑的衰落；技术的进步，复合木材的使用，建筑业内对工业化、绿色节能的追求等，又使得现代木结构建筑复苏。在这一探索与创新的过程中，西方建筑理论尤其是现代主义建筑理论的传入对中国木结构建筑有十分重要的影响。研究现代主义影响下中国木结构建筑的发展和变化，分析现代木结构先进的结构形式和设计策略，有利于使木材这一古老又年轻的建筑材料在中国建筑业新的历史时期发挥更大作用。

2 近现代木结构建筑理论与实践的曲折发展

2.1 1840年至民国时期的木结构建筑

中国古代建筑以木结构为主，虽然早已形成了独树一帜、高度成熟的建筑体系，但建筑类型和技术发展在封建社会制度的制约下，表现出停滞与落后的特点。鸦片战争后，我国的封建制度逐渐瓦解，开始被动的接受西方建筑文化的影响，建筑类型和建筑技术都产生了变化。

1）洋务运动：“师夷长技以制夷”及“中西合璧”

1860年洋务派主导的官僚资本和工业萌芽，洋务派主张学习西方先进工业技术和理论思想。后期，工业建筑建设兴起，传统木结构无法满足跨度和功能的需求且用料浪费，随着新材料新技术的传入， “中西互补”、“中西调和”的折衷式建筑成为主流。1906年建成的成都白药厂办公楼为洋务运动时期的建筑，属于砖木混合结构，摆脱了我国传统建筑形式的束缚，融合了中西方建筑元素。

2）民族主义思想：仿宫殿式建筑及向现代建筑靠近

20世纪20年代末，我国出现了新的建筑形式、体量，建筑逐渐向多层发展，产生了仿宫殿式建筑的建设热潮，混凝土与砖墙结构代替了传统木结构“宫殿式”建筑。美龄宫是一座三层重檐山式仿宫殿式建筑，主体为钢筋混凝土结构，采用耐火砖外墙，大面积落地钢窗。

这一时期有少数作品关注到现代主义思潮，如原王占元故居为3栋局部3层的砖木结构楼房，采用了非对称式布局，设有转角窗，立面为一圈水泥墙面，一圈砖与玻璃窗，间隔排列，倾向于现代建筑的语言。

2.2 1949年至1970年时期的木结构建筑

1）现代主义的短暂发展（1949-1952）

新中国成立之初，百废待兴，这一时期建设活动主要集中在修补战争中遭到破坏的建筑，并兴建了一些急需的建筑。

受勒·柯布西耶的“光辉城市”、高层集合住宅理论；格罗皮厄斯的“行列式集合住宅”理论；1933年《雅典宪章》功能城市组织结构理论等西方现代主义建筑和城市规划理论的影响，我国建设了大量投资较少的“工人新村”，这些新村住宅区别于中国的传统木结构建筑，例如曹杨新村为二层联列式砖木结构建筑，具有现代主义建筑的特点。

此外，我国还建设了少量文教医疗、商业和观演建筑，都不再采用单纯的传统木结构，例如同济大学文远楼就采用了混凝土框架结构。

2）民族主义思想：传统复兴式建筑（1952-1954）

20世纪30年代苏联主张反对以“构成主义”为代表的现代主义思想，宣扬民族形式复古建筑，并影响了中国，使新中国成立初期呈现出的现代主义建筑发展受到了极大限制。这一时期以大屋顶作为“社会主义内容，民族形式”的典型代表，例如重庆市人民大礼堂穹顶钢结构之上的木屋盖系统，以36榀木屋架为主承重结构，木屋架的竖腹杆下端通过栓锚连接在穹顶钢结构节点上[1]。巧妙地运用了现代建筑材料及技术，解决了传统木结构建筑跨度受限的问题，顺应了当时传统复兴的建筑潮流。

3）1955年至1959年时期的木结构建筑

由于经济条件的制约，从1955开始，我国开始注重经济、实用，复古建筑不再是主流，国内建筑出现简约化的倾向。两个“五年计划”及大跃进期间，建设速度加快，由于木材加工简单，取材方便，砖木结构占相当大的比重，运用比例甚至达到了46%。这种结构是以砖石作为外部承重墙，内部为木柱承重，使用木架楼板、两坡顶木屋架，与传统木结构相比结构更加合理、技术简单，因此得到了广泛的运用。

4）1970年至2000年时期的木结构建筑

20世纪80年代，由于盲目建设和滥砍滥伐，我国的林木资源几乎消耗殆尽。因此，砖木结构逐渐被混凝土框架结构、钢筋混凝土结构替代。

2.3 2000年至今木结构建筑的创新与发展

北美拥有丰富的木材资源,由于工业化生产和新材料新技术的不断发展,在以加拿大为代表的许多西方国家现代木结构是一种科技含量高、完善的建筑体系。随着我国经济高速发展和建筑业对可持续、工业化的追求，现代木结构在我国建筑业再次受到广泛关注。

2.3.1 现代木结构的技术创新

天然木材本身具有许多缺陷，而复合木材，例如正交层板胶合木材料（CLT），在技术方面解决了传统木结构建筑的弱点，具有诸多优越的性能：

速生材的使用缩短了林业资源的再生产周期,使用木材作为结构材料的建筑，在建造、使用直至回收整个过程中的能耗都低于使用其他材料的建筑。地震时建筑受到的地震力与建筑重量成正比，现代木结构相对其他结构体系的建筑物质量较轻，产生的地震作用小，房屋倒塌时对人产生的伤害也相对小一些。现代木结构建筑采用装配式施工，工厂预制的木结构组件和部件可进行现场组装，施工效率高、周期短，人工成本低。木材的材质纹理自然，亲和力、隔热保温能力强，可将室内空气调节在舒适的温度，塑造出温馨舒适的空间氛围。

2.3.2 现代木结构的发展方向

后现代主义于20世纪70年代起对中国建筑文化产生了深远的影响，它是现代主义建筑理论的部分修正和扩充，是现代主义在形式和艺术风格方面的一次演变。如今，材料的发展和技术的进步，更为木结构建筑响应后现代主义，反映时代建筑风格与展现作者个性提供了机会。

近年来，西方现代木结构在产业化生产、设计与施工，工程木产品的研发与应用方面发展迅速。复合木材的使用解决了木结构的技术瓶颈，现代木结构建筑正朝着高层和大跨度的方向发展。

2.3.3 我国现代木结构建筑的主要结构形式

1）木梁结构

发昌村文化活动中心采用了传统的4m×4m木梁柱结构，室内为获得均匀稳定的光线，采用三角形斜屋面，利用北向高侧窗采光，屋面出挑1.5m开敞外廊挑檐空间，形成檐下灰空间供村民使用。

索支梁是传统木梁结构的一种变形，工作时梁弯矩较小，可使截面尺寸不大的木梁达到更大跨度，不仅节省木材，而且能减少对室内空间效果的影响。万科青岛小镇游客中心起伏的屋面与山的走势遥相呼应，室内采用索支木梁结构，取消多余的柱子，争取了更多室内开敞空间，梁由SPF木材代替，支杆简洁的线条有韵律地排布，室内空间效果好。

树状柱结构也是传统梁柱木结构的变形之一，除了作为建筑的支撑结构，也可利用这样的结构使建筑的局部或屋檐向外拓展。江苏省绿色建筑博览园木营造馆展示馆采用了最简单的Y型二级分枝的树状柱。从树状主柱分出两根一级分枝柱，胶合木梁并排把一级分枝柱上部夹在梁中。树形柱和大跨梁的采用，增加了柱间距，且艺术效果好。

华黎的木结构作品“林建筑”的树状柱结构单元由一根柱子和四个悬臂梁（主梁）组成，每个单元的主梁相互连接而形成四点交汇的节点。柱网规则，柱子有三种高度,树形的结构连接成一片巨大的屋顶，形成许多散布的遮蔽空间，人工打造的森林与建筑周围自然的森林呼应。

2）木桁架

桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系，内力分布均匀，充分利用材料的强度[2]，在跨度较大时与实腹梁相比能更多地节省材料。2018年江苏园艺博览会主展馆的大厅空间（见图1）采用了三角形桁架结构，斜向腹杆上端夹在横向弦杆中，下端与竖直放置的直梁连接，两根一组的下弦杆夹住斜向腹杆，桁架的使用获得了较大的跨度，大厅空间减少了结构柱。

图1 江苏园艺博览会主展馆大厅桁架木结构

3）拱木结构

拱结构以承受轴向压力为主，江苏省园艺博览会主展馆走廊空间（见图2）采用拱结构，走廊空间架空，其下为室外景观水体，为尽量避免使用结构柱，因此采用了在拱结构的四个节点处用钢索吊四根水平放置的直梁用以支撑走廊空间，结构取自桥梁的意向，结构清晰，造型优美。

4）折板木结构

折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系[3]，由折板和横隔构件组成，呈空间受力状态，具有良好的力学性能，结构厚度薄，省材料，可预制装配，省模板，构造简单，具有起伏的轮廓和丰富的形式。西郊宾馆意境园建筑模拟了树林的姿态，柱网错动布置，屋面采用尺寸相同的折板错落拼合，形成三维空间结构，室内空间灵动且个性鲜明，兼具层次感与秩序感，贯穿了餐厅、会议室、附属空间，强化了室内空间的趣味性。

5）编织木结构

编织结构是一种由多根杆件以一定规律通过节点组成的空间结构，编织建筑是建构的表达形式之一[4]。编织结构可分为单层或双层，多数是有推力的结构，支座条件较复杂，外形丰富多变。江苏省园艺博览会中的一组展览建筑采用了编织结构，穹形网壳的外形呈抛物面形，平面形式较为简洁。

木结构造型多变、结构形式丰富，满足了现代建筑对于建筑形体和独特艺术风格的追求，因此越来越受到建筑业内的关注。

3 中国现代木结构中木材与其他材料的混合运用

3.1 钢木混合结构

钢木两种材料均可循环利用，重量轻、抗震能力强，钢木混合结构结合了两种材料的优点，能实现装配化绿色施工建造。宝华山下的慈悲喜舍建筑（图3）可为游客提供会议、特色婚礼、音乐会、佛教禅修班等多种体验项目。主体为钢木混合结构，采用400mm×900mm的胶合木柱，胶合木主梁跨度达21.6m，次梁为钢结构弯弧梁，屋盖最高处接近11.35m，屋面采用小青瓦，舒展的木屋顶结构造型优美，气势磅礴。

图2 江苏省园艺博览会主展馆拱木结构

图3 慈悲喜舍钢木混合结构

杨树浦驿站——人人屋主体结构采用了钢木混合结构，木结构构架的设计以人字形落地杆件为基本单元，不断重复并相互支撑形成整体空间结构，这也是取名人人屋的另一层含义[5]。木杆件模数为800mm，截面尺寸为60mm×60mm，构件工厂预制、现场拼装，减少了施工建造时间。为减少普通梁柱结构建筑体量的厚重感，用细密的杆件代替，使得建筑空间更加通透，内部与外部环境相互融合，外置的木构架成为滨水景观的元素之一。

3.2 木-混凝土混合结构

木材是一种耐热材料，钢筋混凝土结构虽然在反复的较大温度变化下可能酥碎，但耐火性能比木材好。木-混凝土混合结构质轻、抗震强度高、经济实用，弥补了两种材料的自身缺陷。龙门文化中心使用穿孔青铜钢板造顶，使得板材更轻，与重型混凝土结构形成鲜明对比，松木是当地最常见的材料之一，混凝土在松木模板内浇筑，十分结实，体现了现代结构材料的特点又展现了地域性特色。

4 总结与展望

传统木结构在中国传承了几千年，一些著名的木结构历史建筑例如山西应县木塔仍巍然屹立于中国大地。如今，现代木结构的使用符合我国国情需求，但仍然有一些需要解决和深入系统研究的问题：

①在我国乡镇，大多数人对现代木结构不甚了解，仍认为木结构建筑易燃、易腐蚀、易虫蛀，不够经济。这使得发展木结构乡村住宅建筑受到很大的阻碍。

②木混合结构向多高层、功能综合性发展的过程中，仍需对结构受力进行深入的探究，并不断优化结构体系。

③我国虽然国土辽阔，但可采伐林木的森林面积和可扩大栽植再生林木的面积十分有限，而现阶段工程建设量大，除了进口国外的林木产品外，应不断探索工程木技术，研究更多性能优越的新型工程木材料，合理利用木材。

随着百年来现代主义对我国木结构建筑理论和实践的影响和国情的变化，木结构在我国出现、成熟、消亡、重生。今后我国应在研究和学习他国现有经验的基础上，弥补理论缺失、突破技术瓶颈、打破条件限制，充分发挥现代木结构建筑的优越性。