Back To Future
中国是世界上使用木结构建筑最早的国家,有着数千年的建造历史和营造经验,并很大程度上影响了其他地区的建筑文化。地震频繁、多台风的邻国日本,木结构建筑也是传统房屋建造的首选。
从历史上看,中日两国都以木材作为主要建筑材料,木结构建筑体系同根同源。但发展到当代,两国对于木结构建筑的政策、研究、推广和应用形式却已有所不同。
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2010年,日本通过了《公共建筑木材使用促进法》,使得在建筑中使用木材成为鼓励创新的国家政策。考虑到木材在建筑建造和城市发展中的优势与特性,日本最大的公司之一住友林业将要建造日本最高(350米)的木结构建筑项目W350。
与此同时,W350 项目也是“城市森林化”运动的一部分,推广在城市中使用木材,希望通过建造更多木制高层建筑,以创造环境友好型和木材利用型城市,推动城镇转变为“森林”。
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由于日本多台风多地震的自然条件,该木建筑采用钢木混合结构,建筑的90%将由木材制成,其余部分使用钢材料。木结构已被证明具备抗震性,同时钢支架将用于增强抗风和抗震能力。
建筑的最外层设计了阳台,给高层建筑提供了一个可以享受室外新鲜空气、丰富自然元素和斑驳阳光的空间,也在城市环境中提供了生物多样性的景观。室内结构是天然木材,营造一个平静的空间,散发出木材的温暖与柔和。
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Design |Warehouse 分别采访了日本日建设计事务所与中国南京林业大学阙泽利工作室。日建设计为W350项目提供了建筑设计和结构设计,阙教授长期以学者身份从事中日两国间的木结构建筑行业交流工作。
他们将为我们提供多元的视野,以更具时代性和行业深度的视角,进一步回顾中日两国木结构建筑的发展历程,探讨未来发展方向。
专访 日建设计事务所
日建设计
世界上最大的设计集团之一
连续多年综合实力排名世界前列
D|W:您认为木制建造如何在适应大城市高密度发展需求的同时创造更好的社会环境?
N.S :木材和钢筋混凝土的热容量不同。通过增加建筑的木制外立面,可以减少高密度城市夜间热辐射,有助于缓解城市热岛现象。此外,与钢筋混凝土框架结构和钢框架结构相比,在施工方面,木结构更容易被预制加工和现场施工。这将显著减少二氧化碳排放,从而有助于改善城市和全球环境。
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D|W:日本是一个地震频发的国家,建筑环境必须具备安全性和韧性。木结构建筑如何比其他建材建造的建筑更抗震?
N.S :除了考虑到日本多地震因素外,设计时还需要考虑到日本多台风的影响因素。纯木结构无法完全满足在350米这种极高的高度下对抗震和抗风的需求。该建筑采用了钢木混合结构,建筑的外围由木钢混合材料制成的柱、梁以及钢支柱来支撑,以适应当地多地震多台风的自然环境,确保安全。
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D|W:我们了解到,该建筑的预计建造成本将是传统建筑的两倍,并且您们正在努力通过开发新技术来降低成本,这将如何实现?
N.S :成本差异取决于规模、施工方式、国家和地区等因素,成本的计算应将这些因素考虑进来。毫无疑问,为了使木材成为更加用户友好的建筑材料,还需要很多创新技术才能实现。以日本为例,木材采伐的森林环境通常很陡峭,因此重型机械无法进入,必须依靠人力。由于这个原因,日本木材价格变得很高,导致了林业滞后发展的现状。
此外,运输过程和干燥工厂的低效增加了大量的二氧化碳排放。在未来,从森林到木建筑全流程的每个环节都需要采用例如机器人技术等创新技术的应用。只有这样, 采伐、干燥、加工、运输、造林等环节才能在老龄化的日本社会中可持续且节能地运转下去。
专访 南林阙泽利工作室
阙泽利
南京林业大学木结构建筑方向学术带头人
日本京都大学客座研究员
承担多项木结构建筑领域国家级课题
及国际合作基金
D|W:作为一位长期在中日两国间进行木建行业交流的专家学者,您能否为我们介绍一下两国木结构建筑的发展脉络与异同之处?
阙教授 :在古代中国,木材一直是最重要的建材。中国木建筑的类型融合了社会的阶级形态、“儒释道”的宗教精神及哲学文化等。更重要的是,它体现了古时中国人对自然的尊重。中国式的木建筑形式也在朝鲜半岛、日本被广泛散播,并且影响了远东地区的建筑文化。
宋代的《营造法式》(1103年)详细而又系统地描述木建筑的材料、构法、作式以及形态等,足见当时木建筑的工艺水准已达巅峰。清代的《工程做法则例》(1734年)则列举不同功能、形式的建筑构筑规则。与《营造法式》不同的是,此规则详列每一构件的尺寸,反映出宋、清两代木建筑的差异及发展历程。
日本的木建筑特别吸引西方人的注目。由于日本古代木建筑的保存状况良好,我们可以看到在其历史的发展过程中,其木建筑的构法及形态有别于从中国移植而来的木建筑。早期日本建筑形态深受崇拜自然的神道教影响,天然材料便成为建材的最佳选择。木材这个可以再生的天然材料生生不息地供给神道教庙宇更新的生命,因此成为神圣意义的代言者。
随着中国与日俱增的文化影响,不同时期的交流造就不同的建筑形态,在历经数世纪的演变进化后,具有日本本土特色的木建筑越显活跃、鲜明,相较于发源地的中国式木建筑在某些方面有过之而无不及。到江户时期中期(约1700年)以后,“坪”(0.918米X1.837米)的模数概念被大量使用在宫室或民间建筑。
D|W:日建设计在与DW的采访中提到,高层项目需要通过建筑结构上的混合以适应当地多地震、多台风的自然环境。您也一直在进行木结构抗震设计的相关研究工作,能否为我们介绍一下木结构的抗震性能具体体现在哪些方面?
阙教授 :每年我们都会遭受大型台风的侵袭,也时常发生地震,偶尔还会遭受百年一遇的大地震。为了对这些灾害防患于未然,当历史上发生一次地震灾害后,为了不让相同灾害再度发生,而对法规和标准进行不断的完善。
在古代没有建筑用的铁件时期,当时的工匠们为了建造能够抵御台风和地震的木结构建筑是一项非常困难的工程。传统木结构的整体刚度虽然没有现代木结构的整体刚度好,材料强度也没有现代结构的材料强度高,但是,传统木结构却具有即使出现很大变形的情况下,整体结构也能继续保持稳定的特征。在当时的建筑材料条件下,抗变形能力强的传统木结构已是最好的抗风和抗震的建筑结构体系。
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一般认为,当时的木构件中不使用斜撑的原因,是因为在建筑文化上难以接受斜撑的设置。但事实上,当设置斜撑之后,而不去加强斜撑端部或木柱与横木上的节点,反而会把力传递到节点位置处,容易造成脆性破坏。因此,我们要充分考虑到斜撑的作用,从而合理的设置并使用。
目前,为了增强木结构抗风抗震能力,采取的方法与手段已非常丰富,例如:采用金属连接件来加强由预制加工机械所加工的节点,剪力墙的配置,各种消能减震措施等等。
D|W:很多人认为,21世纪是木材世纪。您认为木材是否能为未来的城市发展与乡村建设提供更宜居、更可持续的建筑行业解决方案?
阙教授 :其实很多国家和地区在创造经济发展奇迹的同时,亦付出极大的能源消耗与环境破坏的社会成本。高密度的居住环境也取代了农业时代的稀疏聚落,“乡村都市化”的口号也是一度响彻云霄,然而曾几何时,“回归田园”又成为了人们的居住梦想。
木建筑的特性,极能符合轻量、易施工、环保(不论就建材本身还是营造阶段)等趋势,这些都应是未来居住构造的主流。作为经济发展的指标,建筑物的发展除了专业的建造技术外,在材料的选择方面也日益进步。当今全球先进国家均致力于环保建材的发展,其目的在于降低营造行为对环境造成的污染危害与废弃物问题。
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就长远而言,建筑攸关都市景观、人们的生存空间、能源的消耗及生态环境的平衡等层面,更与国家的发展及大众的健康息息相关。因此,不管是城市还是乡村,木建筑都值得我们进一步尝试、追求,期待属于本土、原生的“绿色建筑”形态能早日出现,更多。
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