“木曰曲直”，在传统的阴阳五行观中，“木”象征着旺盛的生长，其温热而性仁，可采天地之阳，寓意美好。加之木材易于采集、运输和加工，因此，自蒙昧初开的巢居干栏居，到明清紫禁城的建筑技艺大成，木结构始终是中国建筑史中当之无愧的主角，在华夏大地留下了璀璨的建筑成就。“欲穷千里目”的渴望，让古代匠人凭借智慧与最朴素的工具和材料，不断挑战着尚未被认知的重力，筑起一幢幢华美入云的高层楼阁。

近代以来，人口的增长与城市的快速扩张带来了新的发展需求，使充满工业力量的钢筋、水泥与玻璃，取代木材成为了构成城市表皮的主体材料，在天际线上筑起一片又一片的混凝土森林，包容下纷繁精彩的城市生活，也让“登高望远”成为了生活的一种寻常。然而以钢筋水泥为代表的建筑工业在快速支撑起城市建设，改善人民生活的东西，也产生了巨大的能源消耗与环境污染。

因此，寻找更加绿色的建材与建造模式成为了建筑行业可持续发展需要面临的一个重要议题。在此背景下，更加符合绿色建筑要求的装配式建筑开始被人们寄予更多的关注，住建部于2020年3月发布《“十三五”装配式建筑行动方案》、《装配式建筑示范城市管理办法》、《装配式建筑产业基地管理办法》三项文件，全面推进国内的装配式建筑发展。

而装配式技术的发展，结合木结构天然的节能减排的优势，也使得木结构建筑有机会以一种全新的形态回归到现代城市之中，甚至可以摆脱重力的束缚，成为城市高层天际线的组成部分。

01

现代的木结构的特点与分类

木结构能够在钢筋混凝土林立的今天，再度走进人们的视野并得到进一步发展，除了因为其天然亲生物特性带来的居住舒适感以及优越的抗震性能之外，还要得益于今天人们对于环保议题的关注。

木材在种植成材的过程中，可以通过光合作用实现固碳目标，作为生命周期内的碳排放补偿。且由于材料特性，木材在加工成型的过程中所产生的碳排放量也要远远低于钢材、混凝土等高能耗产业产品。加之木材密度较小，约为钢筋混凝土的四分之一，因此更加利于运输和吊装，因此可以大幅度缩短施工周期，从而减少施工过程中的能耗。以加拿大一栋18层的重型木结构学生宿舍为例（Brock Commons Tallwood House），其木结构部分施工周期仅为2个月，远远低于现代主流的建筑结构形式。木材本身便具有很强的装饰性，因此在内装过程中，可以直接作为室内材料暴露，无需额外的装饰，从而也减少了内装作业的工作量。根据美国Bruce Lippke等的研究报告在全生命周期内，木结构建筑的碳排量相比钢结构建筑降低了74%，相比于混凝土建州降低了69%，因此现代木结构有望成为助力“双碳”目标达成的一柄利器。同时，在木材产能充沛、现代木结构技术先进的国家或地区（如加拿大与日本），据ThinkWood组织统计，同等规模的办公类建筑，木结构的建造成本相比传统的钢筋混凝土结构，可以降低约20%~30%的碳排量。

人们对于木结构建筑的顾虑则主要在于其防火安全性能，这也是木结构建筑发展过程中必须面对的一个挑战。

目前现代木结构的防火主要有以下几种方式：

阻燃/防火剂改性法：由硼酸和磷酸脒基脲（GUP）等磷酸脂类成分制成的木材阻燃剂，在充分渗透木材后，在遭遇火情时，能够分解产生不燃性气体和不挥发的酸性熔融物质，降低体系温度与氧气浓度并屏蔽火焰的热辐射作用，因此可以阻滞火势的蔓延。目前常见的阻燃剂改性方法有①真空加压法（效果最佳）②浸泡法③涂刷法④喷涂法。经上述过程处理后的木材，燃烧性能可以达到B1级以上。

防火石膏板包覆法：即根据防火需求，采用单层或者多层防火石膏板对木构件的表面进行包覆保护。依靠石膏板优异的防火性能，提高结构整体的耐火极限，从而满足消防逃生的需要。

防火石膏板复合法：将木材与防火石膏板做成三明治夹心结构，来确保木质承重构建在遭遇火灾时，能够得到石膏板的保护而不至于过早失去结构能力。

大截面表面碳化防火法：大截面表面碳化法则是通过增大木质承重构件的截面积，在遭遇火灾时，通过在木材表面形成一道能够隔离火焰与高温的碳化层，大幅度延长木质构件的耐火极限，使其能够满足现代建筑的火灾逃生要求。

而相比于传统建筑木结构，现代木结构体系为了适应当代社会发展中繁杂的建筑需求，在充分吸收和集成其经验的基础上，融入了更新、更先进的木结构设计方法、木材加工技术、材料连接构造、智能建造技术等现代的工业科技成果。其差异主要体现在木材的材料加工方式与连接方法上。如现代木结构体系中的使用的木材，多经过现代技术的防火、防腐、防蛀处理具有更强的耐候性能，且很少直接使用原木，取而以各种新型复合板材。在连接方法上，现代木结构更倾向于使用加工精度高、连接强度大、施工效率高的金属连接件。

传统木结构

——梁思成《<营造法式>注释》宋代大木作厅堂做法

传统木结构多依靠木材自身在重力作用下的咬合连接，即榫卯结构

现代木结构

——加拿大Brock Commons Tallwood House

现代木结构更倾向于使用加工精度高、连接强度大、施工效率高的金属连接件

加拿大非营利性机构ThinkWood将现代木结构建筑分为以下几类：

预制轻型木框架体系（Light-frame）

重型木结构体系（Mass Timber）

软木类体系（Sofewood Species）

1、预制轻型木框架体系（Light-frame）

轻型木框架（Light—frame）是一种通过木材加工成轻质框架、龙骨来实现建筑建造的结构体系。因为其木构件往往质轻且截面较小而得名，经济环保，而且及其适合工业化的预制生产。常被用于住宅、商铺等单层、低层建筑的建造。

根据木料选材与连接的工法差异，该体系可以进一步细分为Balloon Framing（便捷木框架式）和Platform Framing（平台木框架式）两种。Balloon体系在北美有着二百余年的历史，是18世界初，在频繁的拓荒运动与缺少职业工匠的现实问题催生出的一种简易建筑体系。特点是木框架采用标准截面的长尺寸木材，木材长度往往与建筑高度一致，因此构件总数较少，且木材之间主要依靠钉子作为连接件，不需要专业建筑工人也可以轻易完成建造。但由于Balloon体系对于木材的要求较高，此外在遭遇火灾时，用于连接木材的钉子极其容易松脱，导致房屋快速解体。因而催生出了Platform体系，该体系使用较短的木材逐层完成房屋的搭建工作，因此在遭遇火灾时不易发生整体性的垮塌。由于结构和用材的特点，在建造过程中，也不需要以来脚手架的辅助，减少了施工总量。

在现代木结构技术的帮助下，轻型木框架体系建筑的防火能力与结构安全性都有了极大的提升，因此在北美的很多地区，仍旧拥有着可观的市场占比。

2、重型木材（Mass Timber）

重型木材（Mass Timber）结构则是当下人们能够使用木结构实现大体量建筑建造的关键。该结构是现代木结构的代表类型，其使用的木材为各类大幅面实木木材制成的层积板，因此具有相对较大的自重与较高的承重能力。

根据基材之间连接方式的不同，该类产品分为正交胶合木(Cross Laminated Timber，CLT)、层板销合木(Dowel Laminated Timber，DLT)、层板钉合木(Nail Laminated Timber，NLT)和层板胶合木 (Glu-Lam Timber，GLT)四个类别。其中，正交胶合木CLT通常由3层、5层或者7层90度交错的木材粘合而成，因此板材可以获得良好的结构稳定性。层板销合木(Dowel Laminated Timber，DLT)的优势在于，其加工过程不需要任何粘合剂或金属件，该类木材主要由软木材条板与硬质木材销钉阵列组成，硬质木销钉按规律穿插在软质木条板的预制孔洞中，通过摩擦固定形成一个整体。如果希望增强结构稳定性，还可以将硬质木销钉与软木条板倾斜一定角度排列。层板钉合木(Nail Laminated Timber，NLT)与DLT有一定的相似性，区别在于NLT中软木条板的连接需要用到金属钉或者螺栓。层板胶合木(Glu-Lam Timber，GLT)的生产需要将木材条板根据它们的应力方向特性，每层交错半个柱径的距离粘合在一起，该结构使板材能够获取更大的跨度。

3、软木类体系（Sofewood Species）

软木类体系（Sofewood Species）被划分为一个独立体系，主要是因为ThinkWood组织所在的北美盛产针叶林木，软木来自当地丰富的针叶树，或圆锥树林场。该类木材质地温和，质感优雅，是极佳的建筑与室内装修材料。该类目中的木材产品由于具有坚韧柔软的质地，因而也具备着不错的结构性能，上文中重型木材体系中的多数板材，都是由软木类材料与其它特性的木材复合而成。

同时，软木类建材因其优越的可塑性和独特的质感肌理，成为建筑大师们的灵感缪斯，在大跨度的体育建筑中也大放异彩。

02

装配式木结构建筑的优点

1、保证工程质量

装配式建筑构件在预制工厂生产，生产过程中可对温度、湿度等条件进行控制，构件的质量更容易得到保证。

2、降低安全隐患

装配式建筑的构件运输到现场后，由专业安装队伍严格遵循流程进行装配，大大提高了工程质量并降低了安全隐患。

3、提高生产效率

装配式建筑的构件由预制工厂批量生产，既保证了装修质量，又能加快工程整体进度，尤其是生产形式较复杂的构件时，优势更为明显。同时省掉了相应的施工流程，大大提高了时间利用率。

4、降低人力成本

装配式建筑由于采用预制工厂施工、现场装配施工，机械化程度高，减少现场施工及管理人员数量，从而节省了可观的人工费，提高了劳动生产率。

5、节能环保，减少污染

装配式建筑节省了大量脚手架和模板作业，节约了很多资源。此外，由于构件在工厂生产，现场湿作业少，大大减少了噪音。

03

是否安全、耐用？

首先，现代木结构建筑是否安全耐用，海外的客观数据可以给出间接的回答。

加拿大木业协会市场及传讯总监陶亮表示，在拥有丰富林业资源的加拿大，木结构在低层建筑中占到90%的份额，即使在中高层也占到10%的份额。

与此同时，加拿大每年都会出口大量木材。作为全球第二大的林业资源出口国，加拿大45%的木材出口到美国，30%出口到中国，20%出口到日本。然而从出口木材的用途来看，美国和日本从加拿大进口的木材80%以上均用于木结构建筑，其中绝大部分都是用于建造住宅，而中国从加拿大进口的木材只有10%-20%直接或间接用于木结构建筑，比例相差甚远。

"从我们的经验来看，阻碍中国开发商采用木结构建筑的一个重要原因，就是担心木材易燃，不够安全，"陶亮说，"但实际上在消防方面，现代木结构建筑可以通过材料设计和安装耐火材料等手段充分满足消防法规对耐火时间的要求。现行GB50016建筑设计防火规范对木结构部分有详细明确的规定。木结构建筑在法规上完全没有障碍。"

陶亮介绍，以轻型木结构建筑为例，其主要原理是通过耐火石膏板将木材和火源进行隔离，其所有结构木材都会用耐火石膏板封闭起来，项目完成后看不到一块木材。"目前加拿大最高的木结构建筑是一栋18层的学生公寓，也是利用这个原理，单面用了3层15公分的耐火石膏板，可以达到2个小时的耐火时间，非常安全，这意味着2个小时墙都不会烧穿。"

位于加拿大温哥华、全球最高的18层全木结构大楼——UBC学生公寓Brock Commons，摄于2016年9月，此时主体结构和外立面已经完工，楼高53米。

另一大类被称为重型木结构建筑，结构材料主要使用胶合木，其消防原理是利用大尺寸胶合木的碳化特性。这类木结构建筑的结构胶合木是裸露在外的，但在火中燃烧时，其以每分钟0.64毫米的速度匀速碳化，碳化层本身具有一定的隔热效果，有助于保护构件内部免受火焰的进一步侵袭。设计师可以据此精确预测多长时间以后木材会烧去多少，然后根据耐火时间要求，计算出建筑所需的胶合木尺寸，保证在给定时间长度燃烧以后，整体建筑仍能保持一定的结构完整性，为消防员救援灭火提供时间依据。

至于耐用性方面，使用经过特殊处理的木材、对建筑物进行合理的防潮设计及施工，可以让木结构胜任大多数场景下对永久建筑的要求，但这一点也和其经济成本相关。陶亮坦承，尽管在纬度低的地区也有不少木结构建筑，但由于往往需要进行额外的防潮和防虫处理，木结构建筑在这些地区的成本就会比较高。

04

是否经济？

其次，影响木结构建筑普及的另一大因素就是建造成本。

目前国内木结构建筑的绝对造价，平均而言要高于混凝土和钢结构，根据项目规模、设计、用途的不同，在每平方米3000元至6000元的区间波动。

然而在加拿大，木结构建筑的造价比混凝土结构平均要低30%。对此陶亮指出，影响国内木结构建筑造价的最主要原因并不是材料，而是产业链规模和成熟度。

目前国内99%的现代木结构建筑使用进口木材，从2001年起，我国就对进口木材实行零关税政策，主要进口来源包括俄罗斯、加拿大和欧洲等地，木材成本在木结构建筑的造价中占比仅为10%左右。

"虽然国内木结构的建筑施工企业也有200-300家，但仍旧不是一个充分竞争的市场，价格透明度和混凝土、钢结构还是不能相比的。与此同时，国内专业从事木结构产业的人员也比较缺乏，高校的课程设置和人才培养也处在相对劣势的地位，不像在北美有非常成熟的产业链配套。设计人员比较缺、施工人员比较缺，可选择的余地就小，相关的费用就会比较贵。"陶亮指出。

但如果换个角度，从项目综合成本思考，即便在目前国内的环境下，木结构建筑相比混凝土和钢结构仍具备不少优势；综合考虑下来，有的项目采用木结构设计，整体成本和混凝土相近，却能获得更好的建筑效果。

具体而言，现代木结构建筑的施工速度比较快，由于是装配式建造，其施工周期仅为一般混凝土结构的三分之一左右，可以节约建筑人力成本；如果是用于租赁的旅游酒店项目，提早完工可以让项目更快投入运营，加快资金流动，更早产生收益。

同时，一些重型木结构项目，因为木材暴露在外，本身结构就是装修，不需要进行额外内装，而内装往往占到整个房地产开发成本的30%。在这种情况下，木结构的造价虽然可能比混凝土高，但节约的内装成本将足够抵消其造价上的劣势，使其在整体项目成本上具备较强的竞争力。

另外，木结构本身建筑造型独特，区别于司空见惯的混凝土建筑，有助于提升项目的档次。如果采用木结构设计，酒店项目可以租得更贵，长期来看，经济效益更明显。

05

前景

由于木质材料的特性，现阶段国内木结构建筑更容易在文化、旅游、医疗、养老等"文旅康养"领域进行推广。这些领域的建筑一般都属于低密度建筑，强调建筑的舒适性、健康性和与人的亲近感。

未来，国内或将允许建造更高层数（超过5层）的木结构建筑。

陶亮透露，加拿大木业协会正在跟住建部合作，选择与两个地方政府合作，各做一个中高层（6-8层）的全木结构项目。"已经选了天津和河北两个地方在谈，但还没有最终确定。"

目前木结构建筑的层高受限，主要还是由于监管部门在消防规范上比较审慎。住建部试点更高层数的木结构建筑，意味着未来有可能进一步放宽层数要求，届时木结构建筑的使用场景将进一步拓宽。

"中高层的木结构建筑可以定位在一线城市周边以及二三线城市，一般这些地方5-6层的建筑会比较多。"陶亮表示。

与此同时，木结构还可以和混凝土、钢结构混合使用，并不互斥。项目开发方可以综合木结构和其他结构的优势，找到混合的平衡点，寻求最大的经济效益。

从政府决策者角度考量，木结构建筑行业的发展将带动配套的木材加工产业和辅料（包括保温棉、金属连接件等）及辅料上游产业，并催生后期的运营和其他市场需求。此外，木结构的施工也是一套全新的体系，这些都意味着发展木结构建筑将带来新的增量需求和就业机会。