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木材在建筑中的应用摘要：本文主要木材论述了木材在建筑应用中的优势，对木材在建筑应用中的实例作了说明，并介绍了木材在建筑应用中的缺陷及处理，对木结构建筑的回归做出了展望。关键词：木材建筑应用生态引言木材是永恒的建筑材料，自有人类文明史以来木材就存在于建筑中，因其生态与结构上的性能和美学上的价值而得到广泛应用。木材是绿色生态建筑材料，除了给人以舒适、美感、回归自然的感受外，还给人类带来健康的生活环境。木材在建筑功能上还具有良好的隔热、抗震、调节室内温湿功能。此外，木材的柔韧与纹理给了建筑师极大的创作空间。木结构建筑在现代社会发展前景广阔。木材在建筑应用中的优势1.1木材的生态性能经济和人口的快速发展给我们赖以生存的环境带来了巨大的压力。如何利用有限的资源，尽可能的减少影响环境是整个人类社会关心的问题。对于建筑，人们期望着更加健康、舒适和安全，同时又能最大程度地节约资源、能源、土地、水和材料，最大限度地降低对环境的影响。现代木结构建筑正是符合上述建设理念很好的建筑形式。1.1.1环保节能可持续——环境友好木材作为一种天然的绿色环保材料具有较好的环境协调性。树木借助于自然界的土地、水分、阳光而生长成材。而水泥、钢材、粘土砖要经采掘、冶炼、煅烧,从而消耗大量热能,造成环境污染。每一吨树木在成长过程中释放出1.07吨氧气,吸收1.47吨二氧化碳。与之相比,每生产一立方米钢就会有5320kg的二氧化碳排放量,每生产一立方米混凝土会产生120kg二氧化碳。而且钢和水泥在生产过程中还需消耗大量的不可再生资源,如石材,矿产。建筑四大原料(木材、钢材、水泥、塑料)中木材是唯一可再生的材料,废弃后的木质品又可以自行分解或再加工。与传统的砌体材料、钢材和混凝土材料相比,木材具有生产所需的能源少、对生态环境影响小、再利用率高和可降解使用等特点，具有其他材料无法比拟的优1.1.2冬暖夏凉湿度合宜——居住舒适同时,木材细胞中所容留的空气使其具有优良的保温隔热性能,因而,木材和木制品作为墙体材料将大幅度降低建筑的冬季取暖和夏季空调耗能,大大降低了建筑的使用成本。有关资料表明,当达到的保温效果相同时,木材所需要的厚度是砖墙的1/4,混凝土的1/15,钢材的1/400。即使在墙体中填充同样的保温材料,木结构的保温、隔热性能也比钢结构要好15%～70%。采用木结构建筑不但会使房屋内冬暖夏凉,而且避免了巨大的能源浪费。此外,通过混凝土与木建造房屋的对比表明,木结构建筑的年平均湿度比混凝土建筑低8%—10%,变化范围保持在60%—80%左右,这与最佳居住环境相对湿度60%左右的指标最为接近。这意味着木结构建筑不仅能耗大大降低了,而且居住环境质量也得到了显著的提高。1.2木建的结构性能木结构建筑是人类最早兴建的建筑结构之一。在我国宋朝时期,木结构建筑就已经形成了完整的体系,宫殿、寺庙和亭台楼阁的大量修建使木结构建筑成为我国古代的代表性建筑。许多现存的木结构建筑不但向我们展示了古代悠久的历史和文化,而且验证了木结构独特的美学价值、稳定的结构性能和优良的耐久性。1.2.1抗震防火耐久——居住安全木材是四大建材中质强比最佳的材料。其抗压强度质强比、抗弯强度质强比分别是水泥和硬聚氯乙烯的数倍。因此,将木材作为建筑材料相对水泥重量可减轻4倍,这对减轻建筑的自重、减少建筑物的基础处理费和提高抗震性能是十分有效的。木材的韧性较好,承受冲击荷载和重复荷载的能力较强,木结构在地震作用下有较好的延性性能。木结构建筑自身重量轻,地震时吸收的地震力也相对较少。由于楼板和墙体体系组成的空间箱型结构使构件之间能相互作用,具有较强的抵抗重力、风和地震的能力,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。在1995年日本神户大地震中,木结构建筑房屋基本毫发未损。木结构房屋的防火性能很高。木材燃烧时在其表面产生的焦炭层形成有助于保护其内部木质的强度和结构的完整性,研究数据显示其耐火性是钢结构住宅的1.3倍和水泥结构的1.7此外，木材是一种非常稳定、耐久性强的天然材料,只要作好木结构建筑的防潮措施,使用寿命都很长。美国年代最久远的木结构建筑房屋的历史可以追溯到18世纪。1.2.2高效灵活——建造方便木结构建筑还具有施工简易、工期短的特点。木结构的工厂预制、现场拼装的建造方式相对于砌体和混凝土结构的建造方式来说大大缩短了工期,并且所需的劳动力较少,成本风险也大幅降低。西方的教堂建筑建造周期长达几十年,甚至上百年,而中国的木结构建筑由于结构合理,施工方便,像庞大的故宫建筑群也只仅仅用了十六年的时间。木结构建筑地域适应性强,无论在沙漠、海滨或是高原均可修建,解决了城市用地紧张的问题,也为人们回归自然的梦想提供了优越的客观条件。木结构的拆迁十分方便,即便是已经建造完成的房屋也可拆解后异地重建,既节约了材料又方便灵活。1.3木材的艺术特质1.3.1柔韧——造型多变木材由于其自身的结构特点，其受弯、受压、受拉及受扭等力学性质都相当好。这给建筑的艺术创造带来了极大的余地，可创造出轻盈而多变的造型形态，从而构成让人意想不到的空间效果。能充分发挥材料的多项力学性能从而使建筑的空间、结构逻辑关系更丰富，充分表达木材柔韧的艺术表现力。1.3.2纹理——装饰效果木材具有天然生长而成的美丽的纹理色泽，尤其是锯切或刨开以后，这种纹理会带着光泽而显现出来，这正是木材美妙的艺术特质。木材广泛用于室内住宅及公共建筑的室内地板、天花板造型、衣柜、室内家具陈设、隔断屏风及重点部位的造景等，渲染一种温馨亲切的气氛和表现自然质朴的环境风貌。木材，特别是优质木材经过特殊处理后仍然可以用于室外艺术氛围的塑造。木材其恰如其分的运用使得建筑很具有自然的亲和力，使人的生活环境与自然环境显得十分协调。木材在建筑应用中的实例2.1木材生态性能的应用德国汉诺威博览会瑞士展厅展厅通过建筑木材巧妙地堆积而成，这些木材正好在博览会期间风干除湿，等到博览会结束，就可以拆下来运用到那些需要木材的工程中去。墙体由木材摞成，而且都是刚砍伐的新鲜木材。纵向为松木，横向小型木条则是落叶松木。纵横向木条之间形成的格子可以保证空气的自由流通，这是木材风干的理想环境。为了不降低木材新利用的可能性，瑞士设计师祖姆索没有采用钉子、螺栓或者胶水来将这些格子单元固定成整体，而是选用不锈钢螺杆，依靠侧面螺杆的张拉来稳定所有积木。祖姆索通过应用木材设计展厅充分体现了环保节能可持续的理念。芝贝欧文化中心伦佐•皮阿诺设计新卡里多尼亚的芝贝欧文化中心时，研究了当地传统棚屋建筑形式，挖掘其与环境亲和的方式，结合当地的生态环境和气候特点提取出“编织”的构筑模式。皮亚诺运用木材与不锈钢组合的结构形式实施了他的这种构筑模式，同时巧妙地将竹篓式的造型与自然通风结合。达到了高技术与本土文化、高技术与高情感的结2.2木材艺术特质的应用和当地多采用石构的传统巴洛克教堂不一样的是，它采用了木结构。木材的木质在阳光下逐渐变深，朝南的一直变成黑色，而朝北的 则变成银灰色。从山间小径进入教堂就如同进入一个小木船。脚下的 木板微微起伏。37 根木柱支撑起屋架，屋架像是船的龙骨，木柱与 外墙之间留着耐人回味的空隙，显示出结构与围合各自的建构逻辑。 屋面与外墙之间是连续贯通的高窗，阳光从上面泻入教堂内部，形成 神秘的宗教气氛，犹如一幅抽象的光与影的全景图。 半岛别墅 墨尔本的建筑师肖歌德赛尔应用红柳桉树木材为别墅建造了一 个半透明的外罩，发明了一种聪明的为房子遮蔽日光的方法。红柳桉 树是一种密度很大且耐久性极好的可以抵抗虫害的侵袭的木材，因为 质地坚硬，所以板条可以做得非常细长。做成端部逐渐变细的木条可 以保护内部的隐私，同时当一个人沿着屋子外面走动时，还能看到不 断变化的外观。从上面径直看去，相对来说它们是透明的，但是当斜 着观察时，又变得较为不透明。对于住在房子里的人来说，这些木条 会随着太阳位置的变化而提供不同的阴影，从而也可以大概知道一天 和一年的时间。 2.3 木材在复合建筑结构中的应用 使用木材建造房屋并不意味只用木材作为单一的建筑材料，木材 可以和钢，石头和混凝土混合使用，并在复合建筑中发挥木材的特殊 性能。木材和玻璃的组合，从外观上给人极佳的视觉感受，木材同时 起到了保护构件的作用。木材和纺织物或塑料薄膜的组合利用，因木 材轻质而耐久，对建筑屋顶或项棚结构有着特殊的作用。 目前在荷兰有露台的房屋;在瑞典多层居民楼;在德国，办公楼和 其他一些商业建筑，都开始采用混凝土结构加木复合外墙的轻型外围 护墙体结构。这种墙体与钢结构、混凝土结构相比，具有安装快速， 造价低等优势，表层外挂木质顶面使整个建筑更具特色。更重要的是 墙体可以采用工厂预制好的构件进行建筑施工。木骨架设计的灵活性 使运输不便的问题得到克服。预制好的木骨架更容易更直接达到隔热 保温功能要求。由于墙体截面相对较小，所以可以创造出更多更大的 空间。同样轻型墙体结构也为设计师提供了更多的自由和想象空间。 2.4 木材在建筑中的特殊应用 此外,经过加工的木材是水面或水下建筑所能使用的最佳建材之一。 其弹性足以抗衡海水和船只的冲击,同时对海水的浸蚀破坏作用有天 然抵抗力。在阿姆斯特丹等许多水上城市，将木材经防腐处理后深深 地嵌进地面，作为建筑的桩基础。木材给建筑增添了新的功能和作用。 木材在建筑应用中的缺陷及保护3.1 变形开裂与干燥处理 木材是非匀质材料,收缩是不均匀的,由于它的径向向收缩差 异及年轮所造成的角度不同产生歪斜变形;由于木材纹理排列不同产 生翘曲变形。而木材在干燥收缩时产生的应力又会使木材产生端裂、 表裂、心裂等缺陷,影响木材使用质量。 由于新采伐的木材含水率远大于大气平衡含水率和实际使用含 水率的要求,因此,使用前,必须对木材进行干燥,防止使用中木材的收 缩变形。 3.2 霉变蛀蚀与加压处理 木材的主要化学构成含有单糖、聚糖、木糖等,这些都是虫蛀的 基本件,极易造成蛀蚀;木材的吸湿和降解又易导致霉变。霉变和蛀蚀 都会引起木材强度降低,影响木材的使用和耐久性。因此,木材使用之 前,要做防霉和防蛀蚀处理。 加压处理将水溶性防腐剂经加压渗透到木材内部。加压处理的木 材,有效防御了木材的蛀蚀,延长了木材的使用寿命。 3.3 防火处理 木材是一种可燃性材料,极易燃烧,因此,木材用于建筑必须进行 防火处理。木材的防火处理有化学渗透法、涂刷防火涂料法、复合法 等。化学渗透法是将阻燃剂配置成一定的浓度,对木材进行加压浸渍, 使阻燃剂渗透到木材内部,达到阻燃目的;涂刷防火涂料是在木材表面 涂刷耐火涂料;在防火要求高时,除对木材进行浸透法处理和涂刷防火 料处理外,还采取覆盖难燃或不燃材料,覆盖木材,即对木材进行复合 处理。 3.4 设计中采用结构保护 木材的结构保护,是在设计方案中采取措施,防止水分渗入结构以 确保木材干燥。主要措施有:木结构离地要有一定高度,避免雨水溅上 或吸湿、浸泡;屋檐挑出足够宽度,避免屋顶雨水流到墙上;外墙饰面板 背后要留通风口,使受潮部位能尽快干燥等。 对木建筑回归的展望工业革命以来,现代建筑行业蓬勃发展，以钢筋混凝土结构为代 表的现代建筑一座座拔地而起。与此同时，给人类的自然环境也带来 了无穷的灾难，全球变暖、生态失衡、土石流失等灾害接连而至。 随着社会的不断发展,人们环保意识的不断加强,对生态环境的 保护和治理为我们提供了稳定的木材供应,这使得木结构的回归具备 了条件。随着人们居住环境的不断改善和生活质量的提高,人们开始 追求回归自然,越来越希望生活的空间中更多地使用木材。虽然木结 构建筑有一定缺陷，但不断发展的科技将越来越多地克服它们，使木 建筑的复兴成为可能。 在享受现代文明所带来的高品质生活的同时,承担起对环保事业 的一份责任是我们年青一代建筑工作者责无旁贷的义务。生态环境的 保护和可持续发展是人类社会所取得的共识。建筑作为现代人类生活、 活动的场所将越来越受到人们的重视,绿色、环保的木结构建筑必将 迎来广阔的发展前景。
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