木結(jié)構(gòu)建筑是重塑建筑行業(yè)的未來(lái)
10月20日,第一屆國(guó)際生物質(zhì)工程材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)用高峰論壇在我縣舉行,一批國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家就“重型預(yù)制竹(木)工程材料及其應(yīng)用”展開(kāi)了研討,重點(diǎn)討論了各類(lèi)生物質(zhì)工程材料的現(xiàn)代化應(yīng)用。
生物質(zhì)工程材料包括各種以木材、竹材和農(nóng)作物秸稈為原料制成的新型工程用復(fù)合材料,是可再生、可回收的綠色低碳材料。與會(huì)專(zhuān)家均表示,希望通過(guò)此次論壇促進(jìn)中國(guó)綠色建材和現(xiàn)代裝配式建筑的發(fā)展,推動(dòng)新型旅游度假區(qū)、特色鄉(xiāng)鎮(zhèn)、休閑農(nóng)莊和多高層木(竹)結(jié)構(gòu)等的建設(shè)及節(jié)能減排,同時(shí)不斷壯大寧海新材料產(chǎn)業(yè)。
木材
長(zhǎng)盛不衰的建筑材料
木結(jié)構(gòu)建筑,顧名思義就是用木頭搭建起來(lái)的房子。借用專(zhuān)業(yè)解讀:木結(jié)構(gòu)建筑是單純由木材或主要由木材承受荷載,通過(guò)各種金屬連接件或榫卯手段進(jìn)行連接和固定而成的建筑物。
在人類(lèi)歷史上,木材因其力學(xué)性能和美學(xué)上的價(jià)值而得到廣泛使用。從最早的小木屋到后來(lái)的多層木制建筑,木材已經(jīng)成為建筑發(fā)展史中不可避開(kāi)的元素。只要有合理的設(shè)計(jì)和良好的維護(hù),木建筑能夠使用很久。
中國(guó)就曾是這種建筑的大國(guó)。始建于東漢世祖時(shí)期的寧波保國(guó)寺,正是以“長(zhǎng)江以南最古老、保存最完整的木結(jié)構(gòu)建筑之一”聞名遐邇。山西五臺(tái)山的佛光寺大殿,則被認(rèn)為是大空間方面的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑代表;山西的應(yīng)縣木塔,是在高度和層數(shù)上很有代表性的木結(jié)構(gòu)建筑。然在漫長(zhǎng)的歷史演進(jìn)中,中國(guó)木結(jié)構(gòu)建筑雖然有所變化,但在材料應(yīng)用上,從未發(fā)生過(guò)革命性的改變。
在近鄰,盛唐時(shí)期全面學(xué)習(xí)我國(guó)的日本,結(jié)合本國(guó)的自然資源,大規(guī)模建造了一批品質(zhì)良好的木結(jié)構(gòu)建筑。在今天,日本也是世界上使用木結(jié)構(gòu)建筑最為廣泛的國(guó)家之一。
另一片集中使用此類(lèi)建筑的區(qū)域在北美。目前,北美地區(qū)的木結(jié)構(gòu)建筑占總建筑數(shù)的比例在80%以上。這一部分是歷史的原因,最早來(lái)到美洲的移民大軍中有很大一部分來(lái)自北歐,有崇尚木結(jié)構(gòu)房屋的傳統(tǒng)。另外,在西進(jìn)運(yùn)動(dòng)中,拓荒者就地取材,利用中西部?jī)?yōu)質(zhì)的天然木材資源大興土木,有造價(jià)便宜、建設(shè)周期短等諸多優(yōu)勢(shì)。在這兩個(gè)因素推動(dòng)下,美國(guó)人一直保持著使用木結(jié)構(gòu)建筑的習(xí)慣。
生物質(zhì)工程材料現(xiàn)代多層木結(jié)構(gòu)建筑的基石
隨著近年來(lái)木結(jié)構(gòu)建筑的研究深入、材料工藝優(yōu)化,生物質(zhì)工程材料不再是我們傳統(tǒng)意義上所提的原木,而是經(jīng)過(guò)深度加工之后的復(fù)合材料。
上個(gè)月,在我縣舉行的第一屆國(guó)際生物質(zhì)工程材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)用高峰論壇上,來(lái)自國(guó)內(nèi)外的生物質(zhì)工程材料專(zhuān)家分享和探討了這種日漸流行的建筑材料。他們希望逐步減少當(dāng)前鋼筋水泥等不可持續(xù)利用建材的使用,著力推廣木(竹)等新型可持續(xù)利用的生物質(zhì)工程材料應(yīng)用,進(jìn)一步推進(jìn)建筑行業(yè)的“綠色發(fā)展”和“低碳發(fā)展”。
來(lái)自加拿大的木結(jié)構(gòu)工程師Robert Malczyk在建筑案例分享中介紹了加拿大木材創(chuàng)新與設(shè)計(jì)中心(Wood Innovation Design Centre Building,WIDC)的設(shè)計(jì)與建造。據(jù)介紹,WIDC樓高8層近30米,建成時(shí)是當(dāng)時(shí)世界上最高的木質(zhì)辦公大樓。大樓建造采用目前最先進(jìn)的正交膠合木(CLT)搭建,除了金屬連接和基礎(chǔ),幾乎完全是由木材構(gòu)成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于建造。Malczyk告訴記者,目前在加拿大,生物質(zhì)工程材料強(qiáng)度和剛度上已經(jīng)可以做到比鋼混更好,中國(guó)的生物質(zhì)工程材料雖然還處于起步階段,但是進(jìn)步非??臁?/p>
寧波中加低碳新技術(shù)研究院有限公司
國(guó)際木材科學(xué)院院士王建和是寧海人,也是此次研討會(huì)的組織者之一。常年從事木結(jié)構(gòu)建筑材料研究的他,兩年前回寧海創(chuàng)辦了寧波中加低碳新技術(shù)研究院,公司致力于研發(fā)與制造重型裝配式建筑用木結(jié)構(gòu)材料。其中,一款明星產(chǎn)品正是加拿大木材創(chuàng)新與設(shè)計(jì)中心所使用的正交膠合木(CLT)。正交膠合木不同于普通三夾板,是一種新型的工程木產(chǎn)品,是由正交交錯(cuò)的層板壓制而成,雙向均能承力,具有力學(xué)性能優(yōu)、耐火性能好等特性,可直接代替鋼筋混凝土預(yù)制板用于建筑的墻板、樓板和屋面板,且適合預(yù)制和工業(yè)化生產(chǎn),成為高層木結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)裝配式建筑的首選材料。
正交膠合木壓制示意圖
“我們?nèi)缃裆a(chǎn)的CLT規(guī)格材,能夠完全滿(mǎn)足多層建筑的需要,木頭輕但不代表弱,它是柔中帶剛的最好體現(xiàn)。”中加低碳總經(jīng)理、國(guó)務(wù)院政府特殊津貼獲得者王正博士介紹說(shuō),作為目前寧海唯一一家集研發(fā)、中試和生產(chǎn)于一體化的企業(yè),中加低碳的CLT在防腐、防火等方面,又有了很大突破。企業(yè)目前還生產(chǎn)一款無(wú)甲醛木地板用戶(hù)體驗(yàn)良好,有著良好的市場(chǎng)前景。
記者注意到,在中加低碳辦公園區(qū)里,就有兩棟由他們自己生產(chǎn)的CLT搭建起來(lái)的裝配式示范建筑,其搭建耗時(shí)不過(guò)半個(gè)月。
政策利好木結(jié)構(gòu)建筑將迎來(lái)春天
應(yīng)該說(shuō),在世界建筑體系中,以木結(jié)構(gòu)建筑為主體的中國(guó)古代建筑曾獨(dú)樹(shù)一幟、自成一派,如今我們?nèi)阅芤?jiàn)到古代遺存下來(lái)的精美絕倫的木結(jié)構(gòu)建筑遺產(chǎn)。
但這種房子在今天卻十分少見(jiàn),保守估計(jì)占全國(guó)建筑的比例不超過(guò)千分之一。這與我國(guó)的產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向有著密切的聯(lián)系。經(jīng)過(guò)上世紀(jì)五六十年代的大規(guī)模用木導(dǎo)致森林覆蓋率大幅度下降之后,我國(guó)逐步限制了對(duì)木材的使用,特別是在建筑領(lǐng)域的利用。加之城鎮(zhèn)化過(guò)程中,“小面積、大利用率”的民用住宅建設(shè)思路,讓木結(jié)構(gòu)建筑基本退出城鎮(zhèn),僅在鄉(xiāng)間能夠偶見(jiàn)幾棟木制民房。
加拿大木制創(chuàng)新設(shè)計(jì)中心
改變來(lái)自于國(guó)際合作,上世紀(jì)90年代后,加拿大開(kāi)始向我國(guó)逐步推介木結(jié)構(gòu)建筑,在不斷擴(kuò)大兩國(guó)木材料貿(mào)易規(guī)模的同時(shí),為中國(guó)的木結(jié)構(gòu)建筑“回歸”提供了必要的物質(zhì)條件。
另一個(gè)消息是,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部今年2月發(fā)布公告稱(chēng),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51226-2017)于今年10月1日起實(shí)施。記者對(duì)比此前實(shí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50005)發(fā)現(xiàn),原標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定木結(jié)構(gòu)建筑不應(yīng)超過(guò)三層,而《多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》不僅允許三層以上建筑的建設(shè),還從建筑物高度和建筑物層數(shù)對(duì)“木結(jié)構(gòu)建筑多層、高層”進(jìn)行了明確劃分。
除了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂,記者查閱住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部網(wǎng)站發(fā)現(xiàn),今年9月4日,該部還發(fā)出了《關(guān)于組織開(kāi)展中加合作低碳生態(tài)城區(qū)試點(diǎn)和多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)應(yīng)用工程示范的通知》(建科合函[2017]88號(hào))。通知明確指出,為推動(dòng)我國(guó)城市綠色低碳發(fā)展,探索和推廣適合中國(guó)的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù),要組織開(kāi)展中加合作低碳生態(tài)城區(qū)試點(diǎn)和多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)應(yīng)用工程示范。其中,多高層木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)應(yīng)用工程示范包括六層或六層以上純木結(jié)構(gòu)民用建筑和六層或六層以上木混合結(jié)構(gòu)民用建筑。也就是說(shuō),在不遠(yuǎn)的將來(lái),應(yīng)用于民用領(lǐng)域的木結(jié)構(gòu)建筑示范就可問(wèn)世。
“有了這些示范以后,大家就可以充分感受到木結(jié)構(gòu)的安全與舒適。”王正說(shuō),國(guó)家規(guī)范的修訂和國(guó)家政策的大力引導(dǎo),對(duì)于常年從事木結(jié)構(gòu)研究的專(zhuān)家學(xué)者和生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)可謂打了一劑“強(qiáng)心針”。
王建和院士建議說(shuō),寧海目前正在積極打造“全域旅游”,新型度假區(qū)建筑應(yīng)當(dāng)有自己的特色。他舉例說(shuō),森林公園等保護(hù)區(qū)不允許有永久性的建筑,然而木結(jié)構(gòu)建筑物不僅環(huán)境友好度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建筑材料建筑,而且能夠?qū)崿F(xiàn)便利拆建,這也與我們當(dāng)前大力提倡的“綠色協(xié)調(diào)發(fā)展”理念相契合。“我們也會(huì)向相關(guān)部門(mén)積極提議,在特色鄉(xiāng)鎮(zhèn)和旅游度假區(qū)搭建新式的裝配式CLT木結(jié)構(gòu)建筑。”