浅谈木建筑的发展历程 摘要:通过引用亚洲、美洲、欧洲等地的木建筑重要案例,介绍了木建筑的历史与发展,并在环境可持续发展的概念上 论述了木建筑再崛起的关键与可能性。 关键词:木建筑,木筋墙,建筑风格,可持续发展 在人类文明的发展进程中,木材如同土石材料一样,是最原 始的建筑材料之一。人类除了大量使用木材外,在构筑工艺及技 术上也精益求精,积累了丰富的建筑知识,造就了许多不朽的文 化资产。因此,木建筑在建筑史上占有重要的地位。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。 进入21世纪,人类面对的是重要的反省时期。在科技及工 业高度发展的背景下,环境生态的经营与维护已成为最受关注的 焦点之一。以房屋开发而言,虽然现代建筑的营建技术已趋成 熟,却也经常是破坏环境生态的主要行为之一,其中以水土资源 的不当开发、二氧化碳的过度排放,以及资源的过度耗费等最为 严重。 木建筑曾经是中国最具有成就的建筑形态,然而曾几何时, 木建筑在中国已成为熟悉却又遥远的名词,存留下来的只是朗朗 上口的历史文献以及无数“说不清”的经验法则。幸而,在“绿色 建筑”、“生态建筑”思潮的推动之下,木建筑逐渐获得市场的青 睐,许多营建业主及建筑师也都跃跃欲试。 1 木建筑的过去 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。仰韶文化的西安半 坡遗址中(公元前4800年~公元前4300年),发现以木柱支撑的 半覆土建筑物;安阳的殷墟遗址中(公元前1766年~公元前1122 年),出现以砾石及铜片为柱基础的木质柱梁建筑形态;战国时代 (公元前475年~公元前221年)的青铜雕饰中,也明显可见柱梁 式的木建筑,甚至连斗拱的构造方式也已然存在。此后,一直到 公元600年,这段时期虽然没有明显木建筑民居文化的记录,但 依据同时期朝鲜及日本留存下来的文献显示:中国式木建筑形态 已被广泛传播,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了木建筑的材料、构法、作式及 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)则列举了不同功能、形式的建筑构筑规则。与 《营造法式》不同的是,此规则详细列出了每一构件的尺寸,反映 出宋、清两代木建筑的差异及发展历程。 世界最高木建筑———应县木塔,塔总高67.31 m,是中国现存 唯一的纯木构大塔。应县木塔建于辽清宁二年(公元1056年), 在寺的前部中心位置上,当时是寺中的一个主要建筑。900年来, 木塔曾经受了多次强烈地震的考验,屹然不动,未受到任何损害, 这说明它的抗震力很强,反映了中国古代木构建筑的成就。应县 木塔是中国现存木构建筑之最,也是现存世界古代木构建筑之最 高者。 在北美洲,最早的木筋墙建筑是由欧洲殖民者所建造的。来 自欧洲不同地区的移民建造了不同形态的木建筑,诸如著名的希 腊复兴风格(Greek Revical Style)、意大利风格(Italianate Style)、安 妮女王风格(Queen Ann Style)、木格架形式(Stick Style),出现于 十九世纪五六十年代,其特征为石板的陡斜屋顶与金属装饰组 合,外墙大量使用木条及几何的装饰图案,房屋平面往往不呈几 何对称形状,在门廊的柱、托架及梁端部常有雕饰的手法。大部 分的建筑物为木构造,也有少数为砖木混造的形式,许多房屋细 部的设计仍承袭着欧洲风格。1874年美洲东部出现最早的斜屋 顶住宅形式(Shingle Style),是由建筑师理查森(Henry Robson Richardsons,1836年~1886年)设计的。其特色包括在建筑物外 墙大量使用条板覆盖,并且使用大倾斜度的屋顶。这些都充分反 映了木材的特性及质感。 在欧洲,目前确切可考的木筋墙建筑形态可溯至13世纪末, 最古老的德国若墨(Romer)的建筑建造于1296年。在法兰克福 的萨克豪森,则发现建造于1291年~1292年间的木筋墙建筑。 15世纪以后,依据历史文献推断,精确的力学计算技术已明显应 用于木筋墙建筑,于是更合理、更高难度的建筑开始大量出现。 2 木建筑的近代 工业革命以来,木建筑逐渐退出了历史舞台,至今都没有严 谨的学术研究对木建筑作深入探讨,但从20世纪以来的营建发 展史来看,大致可归结为3点:1)木材虽然是一种建筑材料,但不 同于其他建材的是:在人类漫长的传统生活中,木材同时也是一 种普遍的燃烧材料。加上近代人口急速增长,战争不断破坏地 表,森林资源损耗的速度及程度已明显影响人类的重要需求(有 鉴于此,自17世纪起欧洲各国均开始大量种植再生林),因此在 危机意识的驱使下,替代传统材料的需求日渐紧急。2)由于工业 革命的开始,人们开始寻求更多新的材料及构造方式,加上新建 筑材料制造效率的提高,不论在质和量方面都能解决木材逐渐短 缺的问题,相比之下,木材已逐渐无法迎合日后市场的需求及挑 战。3)由于战后全球人口的极度增长,对住房的需求越来越大,人 口密度较大的国家纷纷建造高层住宅,这是木建筑所不能及的。 然而不幸的是,新建材的发展却建立在人类对不可再生资源 的耗竭行为之上。在人类追求新奇事物的心理驱使下,狂热、期 待、创造力、活力在新材料、新建筑的发展趋势中显露无遗。人们 对于其可能带来的长远影响却显得麻木不仁,甚至抛诸脑后,至 少在当时许多的质疑并没有得到社会太多的关注或回应。木建 筑是一种复杂的、需高度知识背景的,并强烈依附于文化传统的 建筑形态,其经验的传承、历史性的价值却在此时渐渐风华褪尽, 无声无息地淹没在“现代化”的洪流之中。 3 木建筑的未来 转机出现于1973年第一次石油危机到1992年的里约集团 国际高峰会之间。面对现代建筑的发展趋势,木建筑不只诉求于 环保、诉求于资源、诉求于可持续发展,更诉求于生活品质、诉求 于人性、诉求于文化传统。于是,一连串有趣,具有创新概念的建 筑计划纷纷出笼,尤其在环保意识高涨的欧洲,木建筑的崛起犹 如一场“大自然的反扑”,再一次震慑人心。许多成功的案例更令 人惊喜不断,越来越多的建筑师及工程师投入其中,更多缜密及 深入的研究和发展议题也开始如雨后春笋般崛起。 相对的,对于其他与可持续发展理念相冲突、为环境生态带 来直接或间接负面冲击的“新建筑材料”,如今人们除了必须重新 省思其未来发展何去何从外,还必须为解决或降低其对人类社会 所带来的负面影响疲于奔命。一味追求功能的“现代化列车”如 今正在放慢速度,重新调整方向。 清华大学建筑技术科学系的一项研究结果显示,在上海地 区,木结构房屋采暖耗能比轻型钢结构房屋低27.1%,比混凝土 结构房屋低31.3%。有关专家指出,木建筑的再开发,不只意味 着人类对于传统材料及技术的认同,更是符合人类社会发展远景 的先进做法。从建筑经济学和建筑生态学的角度来看,推广木结 构建筑建造,确实是在走一条合理利用资源、可持续发展的新路。 4 结语 由此可知,木建筑伴随人类住屋形式与生活习惯的历程相当 久远,且足迹遍及亚洲、欧洲和美洲,几乎涵盖所有的古文明地 区。迈入21世纪,在全球变暖、能源过度消耗、水土流失泛滥成 灾等灾害的影响下,人类不得不摒弃几百年来以科技马首是瞻的 功利主义思考,重新审视现代主义,以降低建筑对环境带来的重 创和危机,因此关于“绿色建筑”、“生态建筑”、“可持续建筑”、“有 机建筑”等论述纷纷应运而生。在当今提倡环保意识的年代,符 合可持续发展精神的木建筑以“另类”之姿趁势崛起,重新站上世 界建筑的舞台。然而,木建筑面对的挑战并不亚于它被赋予的期 待。它该如何在经济发展、新兴生活形态及人类可持续发展三大 趋势中,寻得最佳的定位及发展战略,这将是现代木建筑从事者 所面临的最大课题。 参考文献: [1]贺斌.基于环境观点的生态建筑可持续发展的思考[J].科 技进步与对策,2003(3):35-36. [2]亚伯克隆比.建筑的艺术观[M].天津:天津大学出版社,2001. [3]李允.华夏意匠———中国古典建筑设计原理分析[M].天 津:天津大学出版社,2005. [4]王超,薛烨.古建筑保护中的新技术应用[J].山西建筑, 2007,33(22):28-29.
构造技术与艺术形象统一
中国古代建筑的木结构体系适应性很强。这个体系以四柱二梁二枋构成一个称为间的基本框架，间可以左右相连，也可以前后相接，又可以上下相叠，还可以错落组合，或加以变通而成八角、六角、圆形、扇形或其他形状。屋顶构架有抬梁式和穿斗式两种，无论哪一种，都可以不改变构架体系而将屋面作出曲线，并在屋角作出翘角飞檐，还可以作出重檐、勾连、穿插、披搭等式样。单体建筑的艺术造型，主要依靠间的灵活搭配和式样众多的曲线屋顶表现出来。此外，木结构的构件便于雕刻彩绘，以增强建筑的艺术表现力。因此，中国古代建筑的造型美，很大程度上也表现为结构美。
规格化与多样化统一
中国建筑以木结构为主，为便于构件的制作、安装和估工算料，必然走向构件规格化，也促使设计模数化。早在春秋时的《考工记》中，就有了规格化、模数化的萌芽，至迟唐代已经比较成熟。到宋元明三年(1100) 编成的《营造法式》，模数化完全定型，清雍正十二年(1734)颁布的《工部工程做法则例》又有了更进一步的简化。建筑的规格化，促使建筑风格趋于统一，也保证了各座建筑可以达到一定的艺术水平。规格化并不过于限制序列构成，所以单体建筑的规格化与群体序列的多样化可以并行不悖，作为一种空间艺术，显然这是进步的成熟现象。中国古代建筑单体似乎稍欠变化，但群体组合却又变化多端，原因就是规格化与多样化的高度统一。
诗情画意的自然式园林
中国园林是中国古代建筑的一项突出成就，也是世界各系园林中的重要典型。富有文化素养的人的审美情趣，采取建筑空间构图的手法，使自然美典型化，变成园林美。其中所包含的情趣，就是诗情画意；所采用的空间构图手法，就是自由灵活、运动流畅的序列设计。中国园林讲究“巧于因借，精在体宜”，重视成景和得景的精微推求，以组织丰富的观赏画面。同时，还模拟自然山水，创造出叠山理水的特殊技艺，无论土山石山，或山水相连，都能使诗情画意更加深浓，趣味隽永。
重视表现建筑的性格和象征涵义
中国古代建筑的政治伦理内容，要求它表现出鲜明的性格和特定的象征涵义，为此而使用的手法很多。最重要的是利用环境渲染出不同情调和气氛，使人从中获得多种审美感受；其次是规定不同的建筑等级，包括体量、色彩、式样、装饰等，用以表现社会制度和建筑内容；同时还尽量利用许多具象的附属艺术，直至匾联、碑刻的文字，来揭示、说明建筑的性格和内容。重要的建筑，如宫殿、坛庙、寺观等，还有特定的象征主题。例如秦始皇营造咸阳，以宫殿象征紫微，渭水象征天汉，上林苑掘池象征东海蓬莱。清康熙、乾隆营造圆明园、避暑山庄和承德外八庙，模拟全国重要建筑和名胜，象征宇内一统。明堂上圆下方，五室十二堂，象征天地万物。某些剌嘛寺的构图象征须弥山佛国世界等。
土木工程概论论文
对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就 会有飞跃式的发展。
人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。
砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～19世纪，在长达两千多年时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献，甚至在目前还被广泛采用。
钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。
从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索 。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的粱、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。
建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米，直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥，在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔，甚至在地面下铺设铁路，创造出前所未有的奇迹。
为适应钢结构工程发展的需要，在牛顿力学的基础上，材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展，土木工程从经验上升成为科学，在工程实践和基础理论方面都面貌一新，从而促成了土木工程更迅速的发展。
十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。 十九世纪中叶以后，钢铁产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料，其中钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。 二十世纪初以来，钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。
从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。
土木工程的特点
建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识 ，以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。
土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌，因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。
远古时代，人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟澶，以满足简单的生活和生产需要。后来，人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要，兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。
许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力。例如，中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔，埃及的金字塔，希腊的巴台农神庙，罗马的给水工程、科洛西姆圆形竞技场(罗马大斗兽场)，以及其他许多著名的教堂、宫殿等。
产业革命以后，特别是到了20世纪，一方面社会向土木工程提出了新的需求；另一方面，社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦，核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道长隧道、大运河、大堤坝、大飞机场、大海港以及海洋工程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。
土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期，土木工程是通过工程实践，总结成功的经验，尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始，以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学，作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。
在土木工程的发展过程中，工程实践经验常先行于理论，工程事故常显示出未能预见的新因素，触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理，在很大程度上仍然依靠实践经验。
土木工程技术的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究，有两个原因：一是有些客观情况过于复杂，难以如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。例如，建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等，工程的抗风和抗震问题突出了，才能发展出这方面的新理论和技术。
在土木工程的长期实践中，人们不仅对房屋建筑艺术给予很大注意，取得了卓越的成就；而且对其他工程设施，也通过选用不同的建筑材料，例如采用石料、钢材和钢筋混凝土，配合自然环境建造了许多在艺术上十分优美、功能上又十分良好的工程。古代中国的万里长城，现代世界上的许多电视塔和斜张桥，都是这方面的例子。
