[德]烏多·特尼森 文 Written by Udo Th?nnissen

尚晉 譯 Translated by Shang Jin 孟憲川 校 Proofread by Meng Xianchuan

在當(dāng)今瑞士，相比于其他任何建筑材料，木材在天然材料與先進(jìn)技術(shù)之間更容易獲得平衡。木材作為工藝史中擁有數(shù)百年傳統(tǒng)并不斷被研究和開發(fā)的建筑材料，為綜合使用成熟的、傳統(tǒng)的技藝與高效的、工業(yè)化的技術(shù)提供了令人興奮的可能性。這種令人感到安穩(wěn)而有生命的歷史遺產(chǎn)將木材同金屬、塑料、玻璃、鋼鐵或混凝土等建筑材料區(qū)分開來。

一、木結(jié)構(gòu)建筑的傳統(tǒng)

在阿爾卑斯山地區(qū)及其前緣地帶，建筑文化與木材密不可分，人類定居時(shí)代的早期文化對此提供了科學(xué)的證明，例如新石器時(shí)代的干闌建筑。

在過去，因?yàn)闅夂驐l件、傳統(tǒng)風(fēng)俗以及當(dāng)?shù)厝说慕?jīng)驗(yàn)與工藝等因素，不同地區(qū)的建筑形式和建造方法大相徑庭。阿爾卑斯山的地形限制了不同地區(qū)之間的聯(lián)系，因此形成了鮮明的文化差異。例如，在格勞賓登州（Graubünden），圓木結(jié)構(gòu)是主要的建筑體系，而在烏里州（Uri），為了控制木材的收縮，木板被廣泛采用。提契諾州（Ticino）和恩加丁主要使用石材，木材只用于農(nóng)房和附屬建筑。在阿爾卑斯山以北的各州，木材是一種普遍的建筑材料，城市和農(nóng)村建筑大部分都用這種材料建造。木工知識和技藝通過家族積累起來，后來工匠成立了工會來代表職業(yè)群體的利益。木匠不僅是技術(shù)嫻熟的工匠，也會從中產(chǎn)生“匠人大師”，這在一定程度上綜合了建筑師和土木工程師的職能。例如在瑞士，木匠格魯本曼（Grubenmann）家族在18世紀(jì)就名揚(yáng)海外，而最為人稱道的就是他們創(chuàng)新的橋梁建造方式。

數(shù)百年里對木材的使用形成了一種典型的建筑構(gòu)造[1]語言。這種邏輯，尤其是木框架建筑的結(jié)構(gòu)邏輯，后來被用到鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)建筑上。弗朗索瓦·埃內(nèi)比克（Fran?ois Hennebique）[2]最初的鋼筋混凝土建筑完全采用木結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)造。直到后來，羅伯特·馬亞爾（Robert Maillart）[3]等工程師才總結(jié)出鋼筋混凝土的形式與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律，由此大幅提高了承重結(jié)構(gòu)的效率。

為精英的文化與宗教服務(wù)的石構(gòu)建筑在歷史進(jìn)程中被保存下來的同時(shí)，為百姓服務(wù)的簡單木結(jié)構(gòu)建筑則被新的木結(jié)構(gòu)建筑不斷替代。針對木材較弱的耐久性問題，具有良好建造性能的新型建筑材料出現(xiàn)了，諸如鋼材和混凝土，自1800年以來木材被認(rèn)為是反現(xiàn)代的、反城市的和稍縱即逝的。木材失去了作為常用建筑材料的重要性。雖然1800年左右木材作為承重結(jié)構(gòu)占總建筑量的80%左右，但到1900年左右卻下降到不足30%。

在現(xiàn)代建筑早期，木材也很難被用作建筑材料，甚至現(xiàn)代木建筑先鋒康納德·瓦克斯曼（Konrad Wachsmann）在他的著作《木建筑的建造、技術(shù)與設(shè)計(jì)》（Holzausbau,Technik und Gestaltung, 1930）中也寫道：“作為一種建筑材料，木材自古以來都在建筑產(chǎn)業(yè)中扮演著舉足輕重的角色，然而今天它卻幾乎陷于聲名狼藉的境地?！盵4]

直到20世紀(jì)三四十年代經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)，木材作為建筑材料在瑞士形成第一波增長，加強(qiáng)本土木材工業(yè)的需求才開始被意識到。瑞士“木材工業(yè)協(xié)會”于1931年成立，以提高公眾對這種天然建筑材料的使用意識。盡管1939年和1964年的瑞士國家展覽都將木材作為國家推崇的原材料，但在當(dāng)時(shí)條件下，鋼鐵、混凝土、石棉和鋁等新材料擁有更多的優(yōu)勢，較低的能源價(jià)格和鋼材補(bǔ)貼也使得這些新型建筑材料的使用成本相對低廉。另外，木材被認(rèn)為是一種在技術(shù)上難以計(jì)算卻十分易燃的建筑材料。因此， 瑞士木結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)很長時(shí)間位于農(nóng)村地區(qū)。

二、木結(jié)構(gòu)建筑的復(fù)興

直到20世紀(jì)80年代，瑞士和奧地利的木結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)歷了區(qū)域建設(shè)的積極再評估與復(fù)興，地方建筑傳統(tǒng)隨之發(fā)生了改變。在格勞賓登州等山區(qū)，木材在建筑設(shè)計(jì)中被視為一種錨固于當(dāng)?shù)赝瑫r(shí)表達(dá)現(xiàn)代的材料。其早期倡導(dǎo)者是彼得·卒姆托（Peter Zumthor），他早期的工作是保護(hù)該州的古跡（圖1）。這種理念后來通過吉翁·卡米納達(dá)（Gion Caminada）的設(shè)計(jì)體現(xiàn)在邊遠(yuǎn)山村弗林（Vrin）的建筑中，歷史上的原木建造方法通過預(yù)制、雙層結(jié)構(gòu)和精細(xì)木工等手段融入當(dāng)代建筑（圖2、圖3）。

20世紀(jì)90年代，木結(jié)構(gòu)的框架建造方法成為瑞士木材行業(yè)的主要解決方案。得益于由木質(zhì)條板預(yù)制成的、可以幾層通高的柱子，改進(jìn)的梁柱建造方法在美國尤為盛行。在2000年左右，逐漸成熟的削切工藝促進(jìn)了木板建造技術(shù)的發(fā)展，即較窄的木條或木芯被層層壓緊粘合形成板材。因此，新木材的特性不再是原木中的材料特性，而是逐漸接近塑料。

工業(yè)化木材為設(shè)計(jì)展開了全新的可能，同時(shí)也導(dǎo)致“材料的自然特性被全部遺失”[5]，因?yàn)槿斯さ恼澈蟿┭谏w了它的天然特性。

安德里亞 · 德普拉澤斯（Andrea Deplazes）在《建構(gòu)建筑手冊:材料 · 過程 · 結(jié)構(gòu)》（Constructing Architecture: Materials, Processes,Structures）中寫道：“我們已經(jīng)看到木結(jié)構(gòu)建筑體系與其半成品的發(fā)展，這些發(fā)展取代了一直以來的木結(jié)構(gòu)建筑建造中的基本標(biāo)準(zhǔn)?！盵6]

近年來，越來越多的力量促使木材成為可與混凝土相媲美的建筑材料，其重點(diǎn)是推動(dòng)當(dāng)?shù)啬窘Y(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的發(fā)展，并提高木材的防火性能和耐候性能。木材作為可整修的建筑材料已成為關(guān)注的焦點(diǎn)，《瑞士國家研究計(jì)劃“木資源”》（National Research Programme "Ressource Holz"）[7]對木材進(jìn)行了不同規(guī)模和各種潛力的探索。由于這種轉(zhuǎn)變，我們就可以再次將木材作為一種通用的建筑材料，承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)、分隔房間和保溫隔熱，并保護(hù)墻面歷經(jīng)風(fēng)雨。

三、對木材行業(yè)的影響

最先進(jìn)的木結(jié)構(gòu)建造方法出現(xiàn)在中歐和斯堪的納維亞絕非巧合，因?yàn)檫@些國家需要依靠木材作為一種創(chuàng)造資源和助推經(jīng)濟(jì)動(dòng)力。瑞士木材行業(yè)目前約有8萬名人員，主要集中于中小企業(yè)，從雇傭人數(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈看是最重要的一個(gè)經(jīng)濟(jì)行業(yè)，尤其是農(nóng)村地區(qū)。在瑞士、德國和奧地利，該行業(yè)的各項(xiàng)活動(dòng)高度職業(yè)化。這種職業(yè)性和適用性得益于健全的培訓(xùn)體系和職業(yè)協(xié)會。通過職業(yè)競賽木工技藝的品質(zhì)和聲譽(yù)不斷提升，使瑞士在國際較量中脫穎而出。

圖1：蘇姆維特格的圣本篤禮拜堂，1988年

圖2：各種原木結(jié)構(gòu)的屠宰房和馬廄，弗林，1999年

圖3：對比弗林的各種原木結(jié)構(gòu)：舊馬廄、歷史住宅、吉翁 · 卡米納達(dá)的葬禮堂、吉翁 · 卡米納達(dá)的馬廄

圖4：從鐵道看吉斯許伯爾住宅樓擴(kuò)建建筑

圖5：吉斯許伯爾住宅樓，木結(jié)構(gòu)在室外是不可見的

20世紀(jì)80年代以來，木結(jié)構(gòu)建筑的復(fù)興使木工匠人從中獲益，在長時(shí)間屈身于只有機(jī)會建造屋架之后，他們重新被委以建造整個(gè)建筑的重任。木匠職業(yè)再度流行，成為瑞士最受歡迎的20個(gè)職業(yè)之一。如今，傳統(tǒng)木工已超越手工技藝，成功融入新興技術(shù)與數(shù)字工業(yè)的時(shí)代。

木匠常常與建筑師和結(jié)構(gòu)工程師以團(tuán)體的方式在設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮更積極的作用。市場上提供的不少新的木結(jié)構(gòu)建筑體系為建筑師帶來創(chuàng)作自由的同時(shí)也帶來了重重挑戰(zhàn)。尤其是木構(gòu)件的高精度預(yù)制需要各方在設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)。

經(jīng)過規(guī)劃師、企業(yè)家、木材協(xié)會和政府?dāng)?shù)十年的共同努力，木結(jié)構(gòu)建筑贏得了廣泛認(rèn)可，進(jìn)入進(jìn)一步發(fā)展的全新階段。這種發(fā)展將更加全面，因?yàn)樗从沉巳鹗堪l(fā)展所面臨的宏觀趨勢。宏觀趨勢[8]已經(jīng)對我們的生活產(chǎn)生持續(xù)的、長期的社會影響，而這種趨勢對木結(jié)構(gòu)建筑帶來包括城市化與高密度、數(shù)字化與新生態(tài)等方面的有利影響。

四、木之城：城市化與高密度

在瑞士，木材被證明是城市化中“內(nèi)聚式高密度”的理想材料。因?yàn)榫_的工廠預(yù)制能縮短現(xiàn)場工期、使用較小工地范圍。

木結(jié)構(gòu)建筑通過將隔熱層集成到墻體結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)隔熱性能良好、橫截面積較小的外墻結(jié)構(gòu)，由此實(shí)現(xiàn)可用建筑面積與總建筑面積的較高比率。由此創(chuàng)造出了更多的可租空間，獲得更高的租金收入和回報(bào)。

現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑物的生命周期也發(fā)生了變化：更加堅(jiān)固實(shí)用，使用壽命被延長為80至100年。

目前正在被討論的各種能源政策模式將人均能耗限制于一定水平[9]，尤其是肩負(fù)中歐能源消耗40%的建筑行業(yè)，因此木材在建筑行業(yè)有巨大的節(jié)能潛力。由于低灰度能量和儲存二氧化碳的能力，木材被證明是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的理想建筑材料。

防火規(guī)范對木結(jié)構(gòu)建筑在城市中的復(fù)興產(chǎn)生了重大影響。從19世紀(jì)巨大火災(zāi)以來，比如格拉魯斯（Glarus，1861）和采爾內(nèi)茨（Zernez，1872），木材就武斷地被禁用于特定高度和類型的建筑上。在瑞士，直到2004年為止，木結(jié)構(gòu)建筑最高可建2層，到了2005年，改為6層。2015年以來，新的防火規(guī)范開始實(shí)施，并不再通過設(shè)定用途或類型限制相應(yīng)建筑材料。在現(xiàn)行規(guī)范下，木結(jié)構(gòu)建筑最高可達(dá)30m。即使在高層建筑中，在某些情況下允許使用承重型和防火型的木質(zhì)構(gòu)件。

新的防火規(guī)范著重于整體結(jié)構(gòu)和施工質(zhì)量。實(shí)踐證明，正確的施工比材料的可燃性更有利于防火。因?yàn)槿绻孛娉叽缱銐?，承重木?gòu)件在火災(zāi)中的表現(xiàn)會明顯好于明顯不可燃鋼材和混凝土，這種認(rèn)識的改變?yōu)槟静牡氖褂瞄_辟了全新的視角。下文中介紹的三個(gè)項(xiàng)目將展示城市中木結(jié)構(gòu)建筑的各種優(yōu)勢。

1.更新與加建

相關(guān)建筑與施工法律允許在現(xiàn)有建筑上加建一層或多層。翻新項(xiàng)目還會利用原建筑中的低灰度能力。利用現(xiàn)有的建筑加建而不增加新的用地面積，意味著更有效地利用一座城市提供的資源。

蘇黎世吉斯許伯爾（Giesshübel）火車站的住宅樓項(xiàng)目面臨城市高密度和人口流動(dòng)雙重問題，構(gòu)成瑞士城市規(guī)劃爭論的內(nèi)容。與木結(jié)構(gòu)建筑一般形象不同的是，該項(xiàng)目的木結(jié)構(gòu)在很大程度上是隱形的，但允許在建筑物樓頂加建4層高的木結(jié)構(gòu)公寓（圖4）。

項(xiàng)目早期階段的研究表明，已有的兩層鋼筋混凝土建筑足以承載4層木結(jié)構(gòu)建筑，同時(shí)無需對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行高成本的加固。對保留這座建筑起決定作用的不是原建筑的文化特質(zhì)，而是木結(jié)構(gòu)建筑所發(fā)揮的可控成本、施工方式和節(jié)能效益。

加建建筑依賴于輕型結(jié)構(gòu)。木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢在于高精度預(yù)制、快速安裝以及避免冷橋的簡單構(gòu)造。加建部分的結(jié)構(gòu)回應(yīng)已有結(jié)構(gòu)體系，即11m跨度、5m寬度的鋼筋混凝土框架。加建建筑的荷載由外墻承擔(dān)。為了減少梁的彎矩，膠合木主梁在兩端懸挑出2m，自然而然地形成通廊。

在室內(nèi)，木結(jié)構(gòu)部分是不可見的，因?yàn)楦鶕?jù)當(dāng)時(shí)的防火規(guī)范承重和非承重構(gòu)件均需覆石膏板。外墻由帶窗戶的預(yù)制保溫木構(gòu)件制成。原有建筑和加建部分均被涂灰，賦予建筑統(tǒng)一的城市意向。在這個(gè)項(xiàng)目中，木材的優(yōu)勢得到發(fā)揮，但材料本身基本上被隱藏（圖5）。

2.高層木結(jié)構(gòu)建筑

近年來，木材躋身為多層建筑的結(jié)構(gòu)用材，建成的項(xiàng)目層數(shù)越來越高、規(guī)模越來越大。由于出色的荷載-自重比，木材成為高層建筑上可以替代鋼和混凝土的選擇。其中一個(gè)重要原因是交叉層壓木（Cross Laminated Timber，以下簡稱CLT）的材料研發(fā)和市場需求。CLT由分層交叉膠合板組成，能夠用于承重結(jié)構(gòu)，而且抗震試驗(yàn)的效果很好。

木材與混凝土的復(fù)合建造方法尤其適合于大跨度和靈活布局的辦公樓。木材與混凝土復(fù)合天花板[10]的發(fā)明最初是為了加固老舊的木樓板，自20世紀(jì)90年代以來，它們被用于瑞士的新建筑。這種復(fù)合的構(gòu)造方式更好地發(fā)揮了木材與混凝土各自的材料特性：混凝土在樓板上部抵抗壓力，木材在下下部抵抗拉力，改善結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，提供了比普通木樓板更好的防火隔聲性能。

在瑞士楚格（Zug）附近的里施·羅特克羅伊茨（Risch Rotkreuz）的舊工業(yè)區(qū)蘇爾斯托菲（Suurstoffi），瑞士第一座10層樓的高層木建筑正在建設(shè)（圖6）。辦公樓的兩個(gè)體塊相連，核心筒與內(nèi)院將樓層劃分為可靈活分隔的不同區(qū)域。從外觀上看不出這是座高層木結(jié)構(gòu)建筑，然而立面的亞光復(fù)合板暗示出背后的木結(jié)構(gòu)建構(gòu)邏輯。在室內(nèi)，木材和混凝土支撐結(jié)構(gòu)一目了然。這種結(jié)構(gòu)需要4到6個(gè)月的工期，每個(gè)構(gòu)件都可以通過工廠預(yù)制，包括供暖、制冷和通風(fēng)設(shè)備，噴淋系統(tǒng)也通過預(yù)制手段整合入預(yù)制構(gòu)件（圖7）。

在一般木結(jié)構(gòu)建筑中，混凝土核心筒通常在木結(jié)構(gòu)施工之前澆筑完成。在高層建筑中，這種做法可能會帶來相當(dāng)大的施工誤差，因?yàn)槟窘Y(jié)構(gòu)的預(yù)制精度非常高，而混凝土現(xiàn)場澆筑的施工誤差較大，此外在施工期間保護(hù)木構(gòu)件不受天氣影響而發(fā)生變形是非常困難的事情，所以木建筑公司也被委托制作混凝土核心筒。這就意味著混凝土和木結(jié)構(gòu)可以每層同時(shí)建造，工期比普通木結(jié)構(gòu)的建造方法縮短一半[11]。

3.工業(yè)化與工藝性共存

蘇黎世舊保稅倉庫的三座長屋是木建筑的里程碑：它們體現(xiàn)出木材在大規(guī)模項(xiàng)目上的競爭力。借助大型木材建筑公司研發(fā)的模塊化構(gòu)件的施工方法，木建筑終于進(jìn)入了康納德·瓦克斯曼在20世紀(jì)30年代構(gòu)想出來的工業(yè)制造領(lǐng)域（圖8）。

蘇黎世舊保稅倉庫區(qū)域最初由木棚之間的混凝土和磚砌商業(yè)建筑組成，后來根據(jù)可持續(xù)性原則進(jìn)行了開發(fā)。與建筑群中的其他建筑相比，這三座木構(gòu)長屋因其緊湊而清晰的布局脫穎而出。用木結(jié)構(gòu)將187間相似的公寓放入3.35m的網(wǎng)格中是理想的設(shè)計(jì)規(guī)則。組織交通的混凝土核心筒同樣遵循這種規(guī)則。這個(gè)項(xiàng)目面臨的挑戰(zhàn)不是技術(shù)難題，而是如何有效組織實(shí)施流程。成千上萬的木構(gòu)件被預(yù)制，在特定的時(shí)間被運(yùn)送到施工現(xiàn)場，并且被高效率地安裝。另一個(gè)獨(dú)特之處在于，盡管采用了工業(yè)化的生產(chǎn)，它帶給大眾的視覺感受卻超越工業(yè)化而接近手工藝（圖9）。建筑立面由保留鋸痕的清漆白杉木和黑色的橫梁構(gòu)成，為長屋帶來了濃郁的木材質(zhì)感，為鄰里帶來舒適的暖意。

每個(gè)元素都以自己的方式被清晰表達(dá)。對元素的層疊不僅遵循審美意圖，還具有建構(gòu)意義，周匝的陽臺和天花板鑲板保護(hù)外墻和窗戶，易磨損的梁端和外墻覆層可以被替換。所有元素在表現(xiàn)層面和建構(gòu)層面相互關(guān)聯(lián)、融合為一體。

五、傳統(tǒng)與創(chuàng)新之間的技術(shù)

圖6：施工中的蘇爾斯托菲高層木建筑

不同于其他建筑材料，從材料、規(guī)劃、生產(chǎn)和裝配等層面體現(xiàn)了技術(shù)的不斷發(fā)展。作為一種可再生、就地取材的資源，木材已成為一種服務(wù)創(chuàng)新的高科技材料。

對于木材而言，新興的數(shù)字技術(shù)和傳統(tǒng)工藝并不沖突，反而相輔相成。建筑師、工程師以及木匠已經(jīng)接受這種一體化的工序。盡管工業(yè)革命將工藝從整體分解為若干步驟，降低了手工藝的價(jià)值，但新的生產(chǎn)工序讓片段的步驟重新結(jié)合為整體。今天，工匠會參與到整個(gè)工序流程之中，包括選購木材、3D建模、編程制造，物流組裝。

易于加工的木材適合計(jì)算機(jī)輔助制造。傳統(tǒng)工藝數(shù)量量過大的節(jié)點(diǎn)可以通過計(jì)算機(jī)建模和確定尺寸，并進(jìn)行高效益、大量、形式多樣的制造。通過將機(jī)器人加工與組裝過程整合，各種構(gòu)件就能以更高的精度和速度完成復(fù)雜連接。木材在建筑上的創(chuàng)新應(yīng)用已被認(rèn)為是推動(dòng)銷售和塑造形象的最佳手段之一。

瑞士許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行大量相關(guān)課題的研究，并用于實(shí)踐。下文簡要介紹了部分課題。

圖7：在辦公空間室內(nèi)，木梁、木墻和木柱是可見的

圖8：嚴(yán)整的水平結(jié)構(gòu)和支撐構(gòu)件的巧妙排列使建筑看上去輕盈、精致

圖9：長屋之一的立面細(xì)部

1.挑戰(zhàn)難以使用的硬木

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院土木工程學(xué)院的自然資源館是挑戰(zhàn)使用硬木的示范建筑。硬木是瑞士木材行業(yè)最大的問題，它占瑞士木材的30%～50%，并極少用于建筑[12]。溫度的變化也導(dǎo)致硬木林面積更大。

自然資源館的建造借助了創(chuàng)新的硬木加工與建造方法，櫸木與混凝土復(fù)合而成的屋面板，即4cm厚的山毛櫸面板作為模板的同時(shí)又作為加固構(gòu)件，并創(chuàng)造了迷人的空間效果（圖10）。這種復(fù)合屋面板與鋼筋混凝土屋面板一樣堅(jiān)固（圖11）。它的另一個(gè)獨(dú)到之處是山毛櫸屋頂采用了類似混凝土井字梁的結(jié)構(gòu)布置（圖12）。自然資源館的框架結(jié)構(gòu)也由硬木制成。柱子為100%的白蠟?zāi)?，梁由白蠟和云杉制成，以提高?qiáng)度。

2.機(jī)器人制造工藝

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院建筑技術(shù)實(shí)驗(yàn)室是一座探索數(shù)字化制造的實(shí)驗(yàn)室，起伏的木質(zhì)格柵屋頂延綿于室內(nèi)。

屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)源自機(jī)器人建造工藝的研究。2005年以來，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院建筑學(xué)院的研究小組一直在研究建造工藝，重點(diǎn)是機(jī)器人連續(xù)組裝較小構(gòu)件。通過與世界木材加工行業(yè)中不同研究機(jī)構(gòu)的合作，屋面依靠一個(gè)門式機(jī)器人制造和組裝起來（圖13）。

屋頂覆蓋的總面積為2308m2，下方是研究所的制造大廳和開放辦公區(qū)。起伏的屋頂包含168個(gè)格構(gòu)桁架，架于鋼結(jié)構(gòu)主梁之間。簡單的切割、靈活的銷釘連接以及各層板的組裝都是由機(jī)器人自動(dòng)完成的。由于增加的格構(gòu)梁非常密集，天窗和通風(fēng)的覆層可以直接安裝在木制屋頂上，無需額外的構(gòu)造，諸如噴淋和照明等系統(tǒng)都集成到木結(jié)構(gòu)屋頂中（圖14）。

3.施工簡單的復(fù)雜建筑

瑞士建筑師和工程師與當(dāng)?shù)亟ㄖ熢谔股Ｄ醽啠═anzania）合作完成的項(xiàng)目，證明了木結(jié)構(gòu)建筑中復(fù)雜建筑形態(tài)和簡單施工方法并不沖突。

坦桑尼亞達(dá)累斯薩拉姆（Dares Salaam）的一個(gè)教堂援建姆科博齊（Mkombozi）小學(xué)里有一條組織校園建筑的長廊，它不僅連接教室、校舍和戶外區(qū)域，還為學(xué)生提供各種活動(dòng)空間，如室外教學(xué)、休息、游戲或午餐（圖15）。

由于長廊兩側(cè)如翼緣般展開的教室是磚砌穹頂，所以為避免日曬雨淋，作為中軸的長廊也采用了拱形的屋頂。

與學(xué)校其他建筑的敦厚不同，這個(gè)95m長的屋頂被設(shè)計(jì)為一個(gè)纖巧的鋼-木結(jié)構(gòu)，為屋頂下方的空間帶來充足的自然通風(fēng)。出于結(jié)構(gòu)和預(yù)防白蟻的需求，拱頂下部結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)。拱頂自身是用短小木桿件和簡單的連接建造出來的復(fù)雜互承結(jié)構(gòu)（圖16）。這種結(jié)構(gòu)歷史悠久，近年來，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的建筑建造研究室對此課題展開了專項(xiàng)研究。它尤為適用于木工技術(shù)較差、工業(yè)化木材難以獲得、交通運(yùn)輸條件不足以及較長木材稀缺的地區(qū)。

4.木材的經(jīng)濟(jì)使用方式

今年來，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的木結(jié)構(gòu)研究所（IBOIS）進(jìn)行了木材彎曲、編織和折疊的試驗(yàn)。關(guān)于木材折疊建造的研究成果被用到一座小劇院的設(shè)計(jì)上（圖17）。

圖10：自然資源館正面

圖11：帶木材-混凝土復(fù)合樓板及預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的辦公空間

圖12：帶交叉排列木片的山毛櫸屋頂

圖13：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的建筑技術(shù)實(shí)驗(yàn)室

圖14：雙層高實(shí)驗(yàn)室空間的內(nèi)景

圖15：屋頂側(cè)面，背景為學(xué)校建筑

這個(gè)可容納250位觀眾的維迪劇院（Vidy Pavilion）位于1964年國家展的原址，是瑞士建筑師、藝術(shù)家馬克斯·比爾（Max Bill）設(shè)計(jì)的劇院綜合體的擴(kuò)建部分。整個(gè)形式讓人聯(lián)想到折紙藝術(shù)，空間折疊形成的三角面為建筑提供了驚人的穩(wěn)定性，橫跨20m屋頂?shù)脑粕寄景逯恍?5mm厚（圖18）。該建筑的屋頂由兩層平行木板合成，中間填保溫材料。木板之間用榫卯方式巧妙地連接在一起，幾乎不需要膠水或螺絲連接。榫頭的角度取決于可加工的機(jī)器臂銑刀的傾斜角度。建筑仿佛披著一層防風(fēng)擋雨的灰色夾克，觀眾從窗洞能看到內(nèi)層溫暖的木殼，折疊的墻面以一種哥特風(fēng)格延續(xù)到屋頂天花。

5.傳統(tǒng)與創(chuàng)新的融合

蘇黎世市中心的媒體集團(tuán)辦公樓是另一個(gè)由日本建筑師坂茂（Shigeru Ban）與瑞士工程師赫爾曼·布盧默（Hermann Blumer）成功合作的案例。坂茂對傳統(tǒng)建筑方法了如指掌，埃爾曼·布呂梅則對挑戰(zhàn)充滿好奇心。他們共同挖掘了木結(jié)構(gòu)建筑的潛性，并將其提升到前所未有的水平。

這座7層的新建筑以其體塊與周圍建筑整齊的高度相適應(yīng)。為了融入該地區(qū)的建筑特色，孟莎式屋頂和底層通高的設(shè)計(jì)，以及透過玻璃幕墻的木結(jié)構(gòu)成為建筑的主要特征，使它與眾不同（圖19）。

這座瑞士最大的木結(jié)構(gòu)建筑，有1400個(gè)預(yù)制木部件，使用了2000m3的云杉木。它的安裝也不同尋常，建筑物框架是整體建造而非一般采用的層層建造（圖20）。

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的靈感源于一所老舊鋸廠的承重軸承，軸承中最重要的部分是鵝耳櫪，一種極為堅(jiān)硬的木材，赫爾曼·布盧默櫸木層壓板軸承的原理設(shè)計(jì)了橢圓形的榫卯節(jié)點(diǎn)。豎向連續(xù)支柱通過硬木加厚，由山毛櫸榫頭與橫梁相連。這是第一次不用結(jié)構(gòu)膠或附加鋼構(gòu)件建造的大尺度木結(jié)構(gòu)建筑。高防火要求不允許建筑采用較為纖細(xì)的構(gòu)件。為了避免發(fā)生火災(zāi)時(shí)承重結(jié)構(gòu)過快損壞，所有的梁和柱在結(jié)構(gòu)計(jì)算后，增加了30mm的可碳化層。這些構(gòu)件的尺度賦予了木建筑某種雄偉、崇高的特質(zhì)，而這曾經(jīng)是石構(gòu)建筑的特質(zhì)（圖21）。

“數(shù)字工藝”一詞恰當(dāng)?shù)伢w現(xiàn)于這座建筑，因?yàn)榫珳?zhǔn)的計(jì)算機(jī)輔助制造、材料知識、以及傳統(tǒng)的木工藝術(shù)結(jié)合在一起。這些均源自是高精度的制造和安裝，并體現(xiàn)于木構(gòu)件之間不依靠其他材料的連接方式。

六、木結(jié)構(gòu)建筑的未來

木結(jié)構(gòu)建筑加速發(fā)展的趨勢將會愈發(fā)明顯。[13]瑞士人口將持續(xù)增長，城市化不斷深入，新的節(jié)能要求以及住宅建設(shè)中日益增強(qiáng)的成本壓力有利于木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。特別是借助數(shù)字技術(shù)手段和節(jié)能措施，木材可以發(fā)揮更大的潛力，為不斷增長的人口提供有吸引力的生活空間。

隨著對作為建筑材料的木材的需求不斷增加，森林的附加價(jià)也不斷提升。然而，這需要執(zhí)行可持續(xù)的森林管理措施和制定合適的木材砍伐計(jì)劃。只有這樣，才能避免對天然林的砍伐，并保證人工林的循環(huán)使用。為了支持各地區(qū)的木材工業(yè)并創(chuàng)造更多樣化的木材供給，需要提高當(dāng)?shù)赜材镜膽?yīng)用，這種需求在瑞士尤為明顯。

圖16：呈六邊形和三角形的雙利拱頂

圖17：維迪劇院側(cè)面

圖18：施工中木板涂黑前的室內(nèi)

圖19：夜晚可以看到室內(nèi)的木結(jié)構(gòu)

圖21：室內(nèi)的材料表現(xiàn)突出了木結(jié)構(gòu)的特性與精致

多樣的木結(jié)構(gòu)建筑建造體系正在由各個(gè)公司推廣，在未來將被進(jìn)一步簡化為某種更加靈活、成本收益高的體系。新的復(fù)合材料將進(jìn)一步探索不同材料的混合。例如，木材與混凝土復(fù)合構(gòu)件可以用在以前整體澆筑結(jié)構(gòu)才被允許使用的區(qū)域。不同木材類型的組合能實(shí)現(xiàn)更高效的承重結(jié)構(gòu)，并帶來纖細(xì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。關(guān)注設(shè)計(jì)之外的研究，將對解決材料利用、減少廢物、提高設(shè)計(jì)效率等問題具有重要價(jià)值，并最終能實(shí)現(xiàn)木結(jié)構(gòu)建筑的整體優(yōu)化。

從產(chǎn)品的角度看，機(jī)械化時(shí)代的觀點(diǎn)亟待更新。原木各向異性的微觀結(jié)構(gòu)對于今天的木材行業(yè)而言已非缺陷。這將成為木材的巨大潛力，彌補(bǔ)它相對于其他建筑材料的不足之處。

目前研究的另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是突破木材作為一種天然材料的局限，并對其進(jìn)行重組，賦予它額外的價(jià)值。3D打印等智能材料設(shè)計(jì)和制造技術(shù)正在推動(dòng)新材料的研發(fā)與應(yīng)用。

這些新的機(jī)遇極有前景，但也發(fā)人深省。木材的使用不應(yīng)止于現(xiàn)狀，而應(yīng)盡可能發(fā)揮其獨(dú)特材性。即使木建筑擁有了新的市場，它也不該采用磚石、混凝土或者鋼結(jié)構(gòu)的建筑形式，而要形成自己的建筑語言。唯有通過不斷的發(fā)展，同時(shí)對這種最古老的建筑材料進(jìn)行反思，才能為今天和未來的建筑文化作出貢獻(xiàn)。

主要案例

吉斯許伯爾住宅樓加建，蘇黎世，2013年(Heightening of Giesshübel Boarding House,Zürich, 2013)

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Burkhalter Sumi Architects, Zürich

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Civil engineers): Dr.Lüchinger + Meyer Bauingnieure AG, Zürich

里施 · 羅特克羅伊茨高層木結(jié)構(gòu)建筑，楚格，2018年(Wooden high-rise in Risch Rotkreuz, Zug, 2018)

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Burkhard Meyer Architects, Baden

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Civil engineers): MW Bauingenieure AG

木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Timber construction planning): Erne AG Holzbau

保稅倉庫（免費(fèi)倉庫），蘇黎世，2015年(Bonded warehouse (Freilager) Zürich, 2015)

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Rolf Mühlethaler Architect, Bern

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Civil engineers): Indermühle Bauingenieure GmbH

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院自然資源館，蘇黎世，2014年(ETH House of Natural Resources, Zürich, 2014)

設(shè)計(jì)研究(Research development): Prof.Dr.Andrea Frangi, ETH Zürich

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): meyer moser lanz architects

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Civil engineers): Synaxis AG

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院建筑技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，蘇黎世，2016年(ETH Arch_Tec_Lab, Zürich, 2016)

屋頂設(shè)計(jì)研究(Research development roof):Gramazio Kohler Research, ETH Zürich

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Arch_Tec_Lab AG, Zürich

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Civil engineers): Dr.Lüchinger + Meyer Bauingnieure AG, Zürich

姆科博齊小學(xué)，達(dá)累斯薩拉姆，2017年(Mkombozi Primary School, Dar-es-Salaam, 2017)

設(shè)計(jì)研究(Research development): Prof.Annette Spiro, ETH Zürich

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Udo Th?nnissen Architect, Zürich, and APC Architects, Dar-es-Salaam,Tanzania

結(jié)構(gòu)工程師(Civil engineer): Dr.Neven Kostic, Zürich

維迪劇院，洛桑，2017年(Theatre de Vidy pavilion,Lausanne, 2017)

設(shè)計(jì)研究(Research development): IBOIS, EPFL,Lausanne

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Yves Weinand architecte,Lausanne, and Atelier Cube SA, Lausanne

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Civil engineer): Bureau d‘études Weinand, Liège, Belgium

媒體集團(tuán)辦公樓，蘇黎世，2013年(Tamedia Office Building, Zürich, 2013)

建筑設(shè)計(jì)(Architecture): Shigeru Ban Architects, Paris木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Development timber construction):Creation Holz, Herisau

注釋

[1]在建筑史上，構(gòu)造指以構(gòu)件組成構(gòu)筑物或建筑的組合方式。戈特弗里德·森佩爾將該詞定義為“將剛性、桿狀的部件組合成天生不可移動(dòng)的系統(tǒng)的藝術(shù)”（Gottfried Semper: Der Stil in den technischen und tektonischen Künsten, 1860）。

[2]弗朗索瓦 · 埃內(nèi)比克 (Fran?ois Hennebique),1842-1921, 法國工程師。

[3]羅伯特 · 馬亞爾（Robert Maillart）, 1872-1940,瑞士工程師。

[4]Konrad Wachsmann: Holzausbau, Technik und Gestaltung, 1930.

[5]Moravánszky, Akos, in: Rinke, Mario (ed.) Holz:Stoff oder Form, Zürich, 2014, p.113.

[6]Deplazes, Andrea (ed.).Constructing Architecture: Materials, Processes, Structures, 2005, p.77.

[7]國家研究項(xiàng)目“木資源”, NFP 66, 2013-2017.

[8]見John Naisbitt1982年出版的著作Megatrends -Ten New Directions Transforming Our Lives。

[9]最著名的是2000瓦社會模型，這是20世紀(jì)90年代初在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院附近建造的。就氣候變化與日俱增的討論而言，出現(xiàn)了設(shè)計(jì)可持續(xù)的合理能源供應(yīng)的問題。其目標(biāo)值被設(shè)定在初級能源人均2000瓦。

[10]1939年起為瑞士奧托·舒布的專利。

[11]DETAIL研究訪談, BIM Band 1/2017, p.100.

[12]聯(lián)邦環(huán)境署《木材行動(dòng)計(jì)劃》的目標(biāo)是推動(dòng)當(dāng)?shù)刭Y源的利用，提高當(dāng)?shù)馗郊又?，并以此保留邊緣地區(qū)的就業(yè)。

[13]研究項(xiàng)目“瑞士2050”自2015年來由瑞士工程師和建筑師協(xié)會協(xié)調(diào)開展，意在掌握21世紀(jì)中葉瑞士的總體狀況。

圖片來源

圖1：https://www.ecosia.org/images?q=sogn+benedetg&tt=mz- l#id=6D56AF 5B61235A65BD5D92168BE52C7D78172868

圖2、圖3：作者自攝

圖4：Burkhalter Sumi Architects

圖5：Stephanie Künzler

圖6：https://burkardmeyer.ch/projekte/suurstof-22-risch-rotkreuz/

圖7：Markus Bertschi

圖8、圖9：作者自攝

圖10～圖12：Marco Carocari

圖13、圖14：Andrea Diglas

圖15、圖16：Lucas Sager

圖17、圖18：Ilka Kramer

圖19：Didier Boy de la Tour https://www.takt-bm.ch/projekte/neubau-buerogebaeude-tamedia-agzuerich/

圖20：Blumer Lehmann https://www.detail.de/ leadmin/_processed_/5/f/csm_Ban_Tamedia_120710_holzkonstruktion_1_4b1e363f6e.jpg

圖21：Didier Boy de la Tour http://www.wikiwand.com/de/Tamedia