當(dāng)前,木結(jié)構(gòu)建筑在北美、歐洲和日本等國家,在低層建筑中占一半以上,有些甚至占到90%左右。近年來,隨著現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的發(fā)展,國外5-7層甚至10層以上的木結(jié)構(gòu)住宅并不鮮見。2016年8月,加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的18層全木結(jié)構(gòu)公寓竣工,該建筑采用了高度預(yù)制化的CLT和膠合木建筑構(gòu)件作為主要材料,是目前世界最高的木結(jié)構(gòu)建筑。除了建造大量木結(jié)構(gòu)住宅外,木結(jié)構(gòu)還向公共建筑、多層和高層混合結(jié)構(gòu)建筑方向發(fā)展,木結(jié)構(gòu)建筑在世界范圍內(nèi)已得到普遍認(rèn)可和大力推廣。
綜合來看,美國、加拿大、日本等國住宅大量采用木結(jié)構(gòu),除了木結(jié)構(gòu)本身所具有的自重輕、抗震、保溫隔熱等優(yōu)點(diǎn)外,主要原因是其森林蓄積量大,可利用的木材資源豐富。此外,獨(dú)立住宅占比大、木結(jié)構(gòu)建造速度快、造價(jià)較低、技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)較為完善等也是重要因素。對(duì)于我國而言,應(yīng)學(xué)習(xí)借鑒他國經(jīng)驗(yàn),立足本國國情與發(fā)展需要,適時(shí)加大現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的研究和推廣力度。
一、日本木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展經(jīng)驗(yàn)
木材資源與木造建筑行業(yè)緊密相關(guān)。日本的木造建筑業(yè)強(qiáng)盛,得益于森林木材資源豐富。日本二戰(zhàn)后進(jìn)行了大力度人工造林,目前森林覆蓋率68%,其中40%為人工林,10年以上樹齡的超過50%。隨著每年森林積蓄量(森林資源量)的快速增加,大量樹木已進(jìn)入成熟期,如果不砍伐不僅浪費(fèi),還會(huì)排放大量CO₂。通過發(fā)展木造建筑行業(yè),能夠振興木材產(chǎn)業(yè)。另一方面,日本有非常強(qiáng)的木造傳統(tǒng),木造技術(shù)發(fā)達(dá),工廠預(yù)制加工能力強(qiáng),社會(huì)分工成熟,也非常適合發(fā)展木材及木造建筑產(chǎn)業(yè)。
日本在過去的幾十年一直以傳統(tǒng)梁柱式木結(jié)構(gòu)為主。1985年前后受北美貿(mào)易摩擦影響,為增加木材進(jìn)口,大力發(fā)展大跨木結(jié)構(gòu),日本迎來“第一次大型木結(jié)構(gòu)”時(shí)代;2010年前后為“第二次大型木結(jié)構(gòu)”時(shí)代,主要是為了消化使用日本國產(chǎn)材,開始發(fā)展多高層木結(jié)構(gòu)。2005-2014年的十年間,日本每年新建木結(jié)構(gòu)住宅戶數(shù)維持在50000戶上下,但是在住宅新建總戶數(shù)中的比例穩(wěn)步上升。2008年木結(jié)構(gòu)住宅總保有量為2923萬戶;2013年木結(jié)構(gòu)住宅總保有量上升為3011萬戶,占比58%(數(shù)據(jù)來源于日本國土交通省)。
日本的國土交通省和林野廳等部門積極促進(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展。以木結(jié)構(gòu)住宅的振興為例,國土交通省主要實(shí)施了以下政策:
表1 日本國土交通省木造住宅振興策略

除此之外,日本從法律法規(guī)、機(jī)構(gòu)建設(shè)等多方面保障木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展。一是頒布法律法規(guī)。2010年頒布《公共建筑物等木材利用促進(jìn)法》,要求3層以下所有的低層公共建筑物采用木質(zhì)結(jié)構(gòu),政府和公共團(tuán)體帶頭使用木材;認(rèn)定的木材制造業(yè)者使用的林業(yè)木材產(chǎn)業(yè)改善基金償還期從10年延長至12年;將消防廳消防大學(xué)指定為開展公共建筑物用木材試驗(yàn)研究的機(jī)構(gòu),對(duì)設(shè)施的使用給予50%以內(nèi)的優(yōu)惠。2012年設(shè)立可持續(xù)建筑物先導(dǎo)事業(yè)(類似示范工程),對(duì)木造化建筑、建筑內(nèi)裝及外裝木質(zhì)化的調(diào)查設(shè)計(jì)費(fèi)(與木造化及木質(zhì)化成本相關(guān)的部分)和建設(shè)工事費(fèi)(與木造化及木質(zhì)化成本增加的部分)給予補(bǔ)助。二是政府設(shè)立專門部門負(fù)責(zé)推廣工作。國土交通省設(shè)立“國土交通省住宅局住宅生產(chǎn)課木造住宅振興室”,農(nóng)林水產(chǎn)省設(shè)立“農(nóng)林水產(chǎn)省林野廳林政部木材利用課木造公共建筑促進(jìn)班”。三是設(shè)立一般社團(tuán)法人木材活用建筑推進(jìn)協(xié)議會(huì)進(jìn)行推廣。面向木材相關(guān)人員開辦培訓(xùn)會(huì)、研討會(huì)、講座,技術(shù)開發(fā)及性能檢驗(yàn)檢測(cè),人才培育政策的調(diào)查、研究等。
二、加拿大木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展經(jīng)驗(yàn)
加拿大為木材資源大國,森林蓄積量為230億立方米,森林90%為政府公有,政府對(duì)公有林地負(fù)有立法監(jiān)管的責(zé)任。加拿大森林面積3.48億公頃,約占世界總森林面積的9%,世界原始森林面積的24%;立木蓄積量473億立方米,占世界總量的11%;木材年生長量4.7億立方米,可做商品木材的約416億立方米(數(shù)據(jù)來源于加拿大木業(yè)協(xié)會(huì))。林產(chǎn)業(yè)是加拿大最為重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一,加拿大從立法、規(guī)劃和監(jiān)控評(píng)估三個(gè)層面執(zhí)行嚴(yán)格的可持續(xù)林業(yè)發(fā)展策略,森林的砍伐成材期一般為80-150年。
2014年加拿大新建住宅33923戶,其中獨(dú)棟住宅中木結(jié)構(gòu)占比87%,多層多戶住宅中木結(jié)構(gòu)占比54%,木結(jié)構(gòu)住宅總占比約為80%。
表2 加拿大、美國、日本木結(jié)構(gòu)建筑的占比情況

加拿大非常重視順應(yīng)木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的發(fā)展,不斷完善木結(jié)構(gòu)建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。不列顛哥倫比亞省政府率先于2009年修訂了省建筑規(guī)范,將輕型木結(jié)構(gòu)建筑的層高限制由原先的4層放寬到6層,這一舉措大大拓展了輕型木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍,該省隨之出現(xiàn)了大量6層木結(jié)構(gòu)公寓樓項(xiàng)目。安大略省和魁北克省也相繼出臺(tái)了類似的政策,魁北克省允許木結(jié)構(gòu)建筑建造到12層。2015年,新版加拿大國家建筑規(guī)范允許木結(jié)構(gòu)建筑建造到6層。加拿大國家規(guī)范為性能規(guī)范,從理論上講只要滿足規(guī)范規(guī)定的性能要求,就可以采用規(guī)范可替代方案,給予了建筑師和工程師充分發(fā)揮創(chuàng)造力的空間。
在鼓勵(lì)政策方面,木材第一法案(Wood First Act)是加拿大不列顛哥倫比亞省政府在2009年推出的一項(xiàng)政府政策,目的是促進(jìn)推廣木材在新建政府項(xiàng)目中的使用。法案規(guī)定由省、市、區(qū)等政府全部或部分出資的建筑項(xiàng)目或擴(kuò)建的項(xiàng)目,在其設(shè)計(jì)、施工時(shí),需要充分考慮木材作為優(yōu)先、主要建筑結(jié)構(gòu)材料。加拿大政府有權(quán)要求開發(fā)商就政府出資項(xiàng)目提供關(guān)于木材使用情況的報(bào)告,并審核這些報(bào)告的準(zhǔn)確性,確保該法案能夠得到有效實(shí)施。加拿大自然資源部林務(wù)局及各省林業(yè)廳負(fù)責(zé)林業(yè)、林產(chǎn)品、木結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)政策支持和科研開發(fā)支持,近年來加大了對(duì)多高層木結(jié)構(gòu)建筑的研究和支持力度,在全國遴選3個(gè)10層以上的高層木結(jié)構(gòu)示范項(xiàng)目支持其相關(guān)材料特別是正交膠合木(CLT)、建筑體系和防火科學(xué)研究,促進(jìn)了多高層木結(jié)構(gòu)建筑的迅猛發(fā)展。
三、芬蘭木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展經(jīng)驗(yàn)
芬蘭人口約550萬,森林覆蓋率71.6%,資源十分豐富。木材蓄積量增長約1億立方米/年,各類產(chǎn)業(yè)每年消耗木材量約55%,鋸材中的80%用于建筑行業(yè)。芬蘭將木結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)作為林業(yè)產(chǎn)業(yè)的有機(jī)組成部分,每年林業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占出口的20%,GDP的5%,就業(yè)人口的4%,可再生能源的70%來源于木材。
芬蘭現(xiàn)有285萬棟存量民用建筑,每年新建房屋量3萬棟,其中80%是木結(jié)構(gòu)建筑的。現(xiàn)有的木結(jié)構(gòu)建筑多為度假小木屋,近年來也在研究探索高層木結(jié)構(gòu)建筑。
芬蘭在發(fā)展木結(jié)構(gòu)建筑方面有如下經(jīng)驗(yàn)值得借鑒:一是將木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展作為減緩氣候變化政策的一部分,在建筑法、能源效率提高方面的法律法規(guī)等中都對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑有規(guī)定;二是頒布國家木結(jié)構(gòu)2011-2015年推廣計(jì)劃,設(shè)立國家級(jí)木結(jié)構(gòu)推廣項(xiàng)目,并明確現(xiàn)任政府就職期多層木結(jié)構(gòu)市場(chǎng)占有率要從1%增加到10%;三是高度重視建筑師等人才培養(yǎng)和培訓(xùn)工作。
四、對(duì)我國發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的啟示
(一)加大規(guī)劃編制和政策激勵(lì)力度
在充分研究分析木結(jié)構(gòu)建筑在我國的發(fā)展基礎(chǔ)與發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,科學(xué)制定發(fā)展規(guī)劃,明確發(fā)展目標(biāo)、推廣范圍、重點(diǎn)任務(wù)、激勵(lì)政策和保障措施。適宜發(fā)展木結(jié)構(gòu)建筑的省或市可以在充分調(diào)研當(dāng)?shù)啬窘Y(jié)構(gòu)建筑發(fā)展現(xiàn)狀、問題與發(fā)展需求的基礎(chǔ)上,編制適宜當(dāng)?shù)氐牡貐^(qū)木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展規(guī)劃。
充實(shí)、完善我國裝配式建筑、綠色建筑、綠色建材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)體系,將木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)納入相關(guān)發(fā)展計(jì)劃及財(cái)政激勵(lì)機(jī)制。加快研究制定推進(jìn)木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的財(cái)政、金融、稅收等優(yōu)惠政策,如建立積極的投融資機(jī)制,鼓勵(lì)擔(dān)保機(jī)構(gòu)加大對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑企業(yè)的支持力度。
(二)開展木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研究
大力開展木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研究,探索研究適應(yīng)于不同地區(qū)的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)技術(shù)體系和配套部品體系。鼓勵(lì)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),建立符合我國國情的、以本土林產(chǎn)工業(yè)為支撐的技術(shù)體系。加大對(duì)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)開發(fā)研究的支持力度,盡快縮小與國際先進(jìn)水平的差距。將木結(jié)構(gòu)建筑相關(guān)研究納入國家重大研究專項(xiàng)、科技重點(diǎn)項(xiàng)目和科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目框架內(nèi)。鼓勵(lì)行業(yè)骨干企業(yè)建立技術(shù)研究機(jī)構(gòu)和試驗(yàn)室,成為國家或地方某工程領(lǐng)域?qū)m?xiàng)技術(shù)研發(fā)基地。
組織重點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)的研究。針對(duì)木材特性、結(jié)構(gòu)安全、防火安全、熱工性能、耐久性能等方面開展系統(tǒng)研究。針對(duì)速生林木材應(yīng)用、膠合木的加工與應(yīng)用、環(huán)保墻體材料等綠色建材、多層木結(jié)構(gòu)技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域開展研究。重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能、環(huán)保、抗震、防火、安全監(jiān)控、既有建筑改造等關(guān)鍵技術(shù)的研究。研究大跨度、多層木結(jié)構(gòu)技術(shù)體系,特別要逐步定型木-鋼、木-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系和節(jié)點(diǎn)技術(shù)等。
木結(jié)構(gòu)建筑研究是一個(gè)系統(tǒng)工程的研究。不僅涉及到建筑結(jié)構(gòu)形式,還與建筑材料密切相關(guān)。木結(jié)構(gòu)建筑從結(jié)構(gòu)單元到完整的木結(jié)構(gòu)建筑環(huán)環(huán)相扣,一個(gè)木結(jié)構(gòu)單元的性能就會(huì)影響到整個(gè)木結(jié)構(gòu)建筑組件、結(jié)構(gòu)系統(tǒng),甚至整個(gè)建筑的使用性能。現(xiàn)階段還需開展對(duì)木結(jié)構(gòu)組件設(shè)計(jì)、部件連接形式、連接構(gòu)件及木質(zhì)結(jié)構(gòu)材料防蟻、防腐、防火、耐久性及膠黏劑的研究等,建立木結(jié)構(gòu)建筑及材料管理的標(biāo)準(zhǔn)化體系。
(三)加快完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
通過開展木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研究,對(duì)現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理、修訂,為新編和修訂與木結(jié)構(gòu)相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù),逐步擴(kuò)大木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的應(yīng)用范圍和規(guī)模,逐步建立和完善我國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。鼓勵(lì)有條件的地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,制定地方性木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)導(dǎo)則和規(guī)范。
借鑒國際上木結(jié)構(gòu)用于多、高層建筑的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),就如何突破目前對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑的層數(shù)限制問題,與規(guī)劃管理部門進(jìn)行溝通,有計(jì)劃地開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂和修訂;對(duì)木結(jié)構(gòu)防火性能和耐久性能進(jìn)行深入研究,建立與木結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)相匹配的防火消防驗(yàn)收規(guī)范。加大已有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的貫徹力度。加強(qiáng)行業(yè)主管部門指導(dǎo),形成上下游企業(yè)和行業(yè)組織共同參與的標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作機(jī)制,及時(shí)將創(chuàng)新技術(shù)成果納入標(biāo)準(zhǔn)。
(四)在適宜地區(qū)推廣木結(jié)構(gòu)建筑
針對(duì)我國各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡,木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不一的現(xiàn)狀,采取多措并舉的方針。重點(diǎn)推進(jìn)在具備條件的特色地區(qū)、旅游度假區(qū)、園林景觀等低層建筑以及平改坡、棚戶區(qū)改造工程中因地制宜地采用木(竹)結(jié)構(gòu)建筑。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村自建住宅、新農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)中推進(jìn)木結(jié)構(gòu)農(nóng)房建設(shè)。在政府投資的學(xué)校、幼托、敬老院、園林景觀等新建低層公共建筑中采用木結(jié)構(gòu)。
借鑒發(fā)達(dá)國家多層、高層木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的經(jīng)驗(yàn),研究適合我國的多層、高層現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù),在適宜地區(qū)進(jìn)行多層、高層木結(jié)構(gòu)建筑試點(diǎn)示范,特別是3層以上木結(jié)構(gòu)集合住宅的應(yīng)用示范,為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出臺(tái)和多層、高層木結(jié)構(gòu)建筑的推廣奠定基礎(chǔ)。
(五)建立完善木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)管理制度
建立與木結(jié)構(gòu)建筑體系相適應(yīng)的管理制度和質(zhì)量監(jiān)督制度,完善木結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)、審圖、生產(chǎn)、施工、監(jiān)理、驗(yàn)收等一系列管理體系和制度。
完善木結(jié)構(gòu)建筑市場(chǎng)準(zhǔn)入和招投標(biāo)制度,營造有利于木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的建設(shè)管理環(huán)境,完善木結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)權(quán)制度。完善木結(jié)構(gòu)建筑工程造價(jià)管理制度,建立木結(jié)構(gòu)建筑施工定額體系。建立木結(jié)構(gòu)建筑統(tǒng)計(jì)制度,基于現(xiàn)有信息系統(tǒng)形成木結(jié)構(gòu)建筑企業(yè)和工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫,完善木結(jié)構(gòu)行業(yè)施工資質(zhì)體系,建立木結(jié)構(gòu)建筑維修維護(hù)體系。
加強(qiáng)和完善木結(jié)構(gòu)建筑部品構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)管、檢測(cè)制度,強(qiáng)化木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件部品質(zhì)量追溯機(jī)制。建立木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件部品認(rèn)證制度,定期發(fā)布優(yōu)良、合格和強(qiáng)制淘汰的部品目錄。加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件部品進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)的監(jiān)督抽查。制定和完善針對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑施工特點(diǎn)的質(zhì)量驗(yàn)收、安全管理及監(jiān)督檢查標(biāo)準(zhǔn),對(duì)超出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)體系安全性實(shí)行專家審查論證制度。推進(jìn)木結(jié)構(gòu)建筑工程質(zhì)量保險(xiǎn)制度,完善質(zhì)量追償制度。建立木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件安裝施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、安全標(biāo)準(zhǔn)化管理制度,加強(qiáng)對(duì)起重吊裝等重大危險(xiǎn)源的監(jiān)管。逐步建立木結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)代化評(píng)價(jià)體系,實(shí)現(xiàn)全生命周期的質(zhì)量跟蹤管理。建立獨(dú)立的木結(jié)構(gòu)、木-鋼結(jié)構(gòu)、木-混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境效益評(píng)估和監(jiān)管體系,實(shí)現(xiàn)全生命周期的“綠色化”跟蹤管理。
(六)加強(qiáng)相關(guān)人員能力建設(shè)
加強(qiáng)木結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、施工、監(jiān)理等一線人員綜合技能培訓(xùn);高等院校和高等技術(shù)培訓(xùn)學(xué)校合作,開設(shè)木結(jié)構(gòu)建筑有關(guān)專業(yè)課程、選修課程或講座;鼓勵(lì)企業(yè)建立技術(shù)中心,培養(yǎng)有生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)軍人才及工程技術(shù)骨干;建立校企聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制,優(yōu)化專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu),培養(yǎng)創(chuàng)新型、技能型、應(yīng)用型和復(fù)合型人才。