中國木材與木制品流通協(xié)會首席專家

朱光前

2014年7月

一、從新認識木質建材的主要原料——木材

歷史上木材一直是重要的建筑材料之一，但近幾十年來我國對木材的應用特別是在建筑上的應用有誤解，認為少用木材才是對森林的保護，對環(huán)境的保護，這是不全面不準確的認識。

木材的應用與林業(yè)發(fā)展不是對立的而是互相促進的，只要規(guī)劃管理得當，科學的合理應用木材，需求會刺激林業(yè)發(fā)展而不是破壞林業(yè)，中外的大量事實充分說明這個道理。如江蘇省80年代，森林覆蓋率不到2%，90年代蘇北地區(qū)人造板業(yè)發(fā)展，木材的需求刺激了林業(yè)發(fā)展，激發(fā)了當?shù)剞r(nóng)民的造林積極性，在公路、河渠、村莊兩旁到處種植速生楊，甚至在田間也糧林間做，木材和糧食雙豐收，現(xiàn)在蘇北人造板發(fā)達的地區(qū)如泗陽、邳州等森林覆蓋率都超過40%。廣東、廣西、福建、湖南等許多木材工業(yè)發(fā)達的地方，林業(yè)發(fā)展都非常迅速，廣西區(qū)2000年——2012年，人造板產(chǎn)量增加34倍，木材產(chǎn)量增長5.2倍，同時森林蓄積增長1.6倍，森林覆蓋率提高20個百分點，木材的應用刺激和帶動了林業(yè)發(fā)展（見下表）。

國外，北美、歐洲、大洋洲也都是由于木材需求的刺激，林業(yè)不斷發(fā)展，森林覆蓋率和蓄積量都在不斷發(fā)展。因此發(fā)展木質建材和木結構房屋不但不會破壞中國林業(yè)，還會促進林業(yè)發(fā)展。

我國木材資源不足，優(yōu)質大徑木材主要靠進口，世界木材資源總體講生長量大于采伐量，現(xiàn)在的主要問題是熱帶雨林由于毀林開荒、薪材等亂砍濫伐，破壞較大，森林面積在減少，但北美、歐洲和俄羅斯以針葉木材為主森林資源大量增加，據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會（UNECE）2005年對歐洲森林未來的預測，近年來森林采伐量與蓄積生長量的比率，全歐洲為45%，俄羅斯為25%，因此用材需求即使擴大，采伐量也不會超過生長量。建筑用木材主要是針葉木材，2013年我國進口原木中針葉原木占73%，進口鋸材中針葉鋸材占71%，不存在資源風險。

工業(yè)人工林不足世界森林面積3%，卻可供應世界原木產(chǎn)量的35% 。依據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織2001年報告，世界年增人工林450萬hm²；自1995年以來，人工林約增加了2000萬hm²?，F(xiàn)在世界共有人工林約2.6億hm²。FAO《2007年世界森林狀況》的報告明確指出，人工林面積繼續(xù)擴大，其產(chǎn)量已接近世界產(chǎn)量的50%。近年來，人工林資源逐漸成熟，人工林每年增量2500萬立方米左右，與年消費增量大體相當。中國人工用材林6169萬公頃，世界第一，發(fā)展前景很好。這些人工林可以生產(chǎn)工程用木質建材用于木結構建筑。所以說木材資源不是問題。

木材有諸多優(yōu)點：

（1）木材是當今世界主要材料中最具生命力的材料

在當今的四大材料（鋼材、水泥、木材、塑料）中，木材是唯一可再生的資源，可以通過人類自己的努力進行大量生產(chǎn)、永續(xù)利用。將來，現(xiàn)今的礦物資源逐漸退出歷史舞臺時，木材仍然會保持著旺盛的生命力。有些領域可以用木材代替不可再生的礦物資源，而不應提倡用鋼材、水泥等代用木材。（見下表）

特別要說一下水泥，它是建筑中的核心材料，但中國石灰石資源并不豐富，可采儲量790億噸，按目前水泥產(chǎn)量22億噸計算，可采30多年，以后怎么辦？建議民用低層建筑多用木質建材，水泥用于高層建筑和大型工程。

（2）木材是最低炭環(huán)保的材料。生產(chǎn)1噸材料：由于樹木生長的光合作用:木材：釋放氧氣1.2噸，吸收固化二氧化碳1.6噸；

鋼鐵：釋放二氧化碳1.6噸；水泥：釋放二氧化碳1噸。

加工一個單位材料能耗：木材：1；水泥：5；鋼鐵：191；鋁：791。

（3）木材受熱后由于表面碳化強度損失少，給人以逃生時間。木材與鋼材比較，攝氏550度，30分鐘燃燒，木材強度降低25%，而鋼材強度則降低了90%。

（4）木材是有利于身體健康的材料。人類生活在木制房屋中對身體最為有益，日本某大學用老鼠做的實驗說明這個問題。

放在木盒、金屬盒和水泥盒里的白老鼠15天后生存率分別為80%，40%和17%。

（5）木材是最易于回收和循環(huán)利用的材料。在主要的材料中，木材制品廢棄后最易于處理，木制品廢棄后可以作為燃料，也可以作為人造板或紙張原料，或轉化為化工原料。

我國建筑垃圾的數(shù)量已達80億噸，損毀土地200萬畝以上，占到城市垃圾總量的30%-40%。目前我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾約為3億噸，由于歷史原因，我國建筑缺少長遠規(guī)劃和建造質量欠佳，住建部研究中心主任陳淮講，今后15-20年，現(xiàn)有住房一半以上要拆掉重建。到 2030年新產(chǎn)生的建筑垃圾將是一個令人震撼的數(shù)字。英國建筑平均壽命134年，美國建筑平均壽命74年，中國只有25-30年。拋除浪費不講，如果使用木結構建筑，建筑垃圾問題將很好解決。

二、木質建材在低能耗建筑中的應用

木結構建筑是最低能耗建筑，根據(jù)美國商務部的數(shù)據(jù)，在2009年新建獨戶住宅中，壁式框架木結構房屋占全體92%，混凝土房屋占5.5%，鋼鐵等建筑占2.5%。歐洲、澳洲和日本50——60%以上的住宅建筑也是木結構。

中國2011年新增建筑面積32.9億平方米，其中住宅面積19.75億平方米，而木結構建筑比重過低，真正意義上的木結構建筑估計不過萬分之幾。與歐美日本等國家有很大差距。

中國很多人對現(xiàn)代木結構建筑不了解，普遍分不清中國傳統(tǒng)的木結構建筑與現(xiàn)代木結構建筑的區(qū)別，認為木結構房屋就是應用砍伐的樹木原木，經(jīng)過簡單處理后用榫卯連接梁柱作為房屋的支撐結構，或用磚墻支撐木絎架的結構，簡單的如過去的普通民居，較高級的如廟宇建筑等，盡管在抗震方面有一定優(yōu)勢，但在居住的舒適度、牢度、防火、防潮、節(jié)能保溫等許多方面給人留下不好印象。加上中國森林資源相對貧乏和人口的快速增長，經(jīng)濟發(fā)展以后，人們競相居住到較為現(xiàn)代的混凝土建筑中去，對現(xiàn)代木結構房屋的許多優(yōu)點不了解并且有較深的誤解，這種誤解和不正確認識在中國普通居住者、建筑商和國家決策者中相當普遍。限制了木質建材的發(fā)展，使木材在建筑材料中退到次要地位，在建筑工程中，木材的使用與歐美等發(fā)達國家存在較大差距，也造成中國現(xiàn)代建筑浪費能源污染環(huán)境等許多詬病。

現(xiàn)代木結構建筑分為重型木結構、輕型木結構和井干式木結構，大型的體育場館等公共建筑、橋梁等屬于重型結構，一般家庭多層連體或單體住宅屬于輕型木結構建筑，景觀建筑多采用井干式木結構?，F(xiàn)代輕型木結構住宅多以框架式木結構為主，是一種空間箱型架構，以現(xiàn)代木材加工技術生產(chǎn)的木質結構用材、結構用板材為構件材料，廣泛適用釘、螺栓、齒板等金屬件連接，并運用了現(xiàn)代建筑中保溫隔熱、防潮和防霉等建造技術，這種結構的典型特點是采用斷面較小的規(guī)格材均勻密布組成結構骨架，與樓面板、墻面板、屋面板等次要結構件共同作用承擔載荷，傳力路徑多樣，因此保溫、抗震等性能非常良好，舒適度高，住宅壽命長（100年以上）。由于構件是標準化、工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場施工簡單，環(huán)境污染少，施工周期短，節(jié)能、環(huán)保，是現(xiàn)代住宅的發(fā)展方向。

中國近代建筑，超過80%是非節(jié)能建筑，其每單位面積的能耗水平是發(fā)達國家的2-3倍，而建筑能耗約占總能耗的1/3。

木材是優(yōu)良的隔熱材料，木材的隔熱值比標準的混凝土高16倍，其熱阻值是鋼材的400倍，使用鋼、混凝土、磚的建筑要達到與木結構相同的節(jié)能性能，必須使用更多的保溫材料或加厚墻體。清華大學國際工程項目管理研究院的研究報告指出，與傳統(tǒng)磚混房屋相比，如果用木結構代替鋼結構，在建造階段，將節(jié)省27.75%的能源和39.2%的水；代替混凝土結構，將節(jié)省45.24%的能源和46.17%的水。使用階段的能耗，以北京地區(qū)全年采暖空調(diào)耗電量看，木結構比輕鋼結構耗電量節(jié)能9.43%，比混凝土結構節(jié)能10.92%。建筑上木結構對節(jié)能、環(huán)保都是最好的。國家建設部政策研究中心陳淮主任說，我國居住面積增長10%，能耗卻增長30%，從材料和房屋節(jié)能入手，發(fā)展木結構建筑將會固化二氧化碳，節(jié)省大量能源。

據(jù)美國環(huán)境保護署資料，加拿大俾詩省圖書館廣場項目使用木材3008立方米，這些木材在北美生長時間為9分鐘，該項目所存儲的碳相當于1390輛汽車持續(xù)行駛一年的溫室氣體排放量。

木材十分輕巧，運輸過程中消耗的能源也少，木結構建筑自重輕，基礎施工用材少，施工速度快，極少使用重型設備，總之，推廣發(fā)展節(jié)約能源的木結構建筑將是最好的途徑之一，最大程度地為我國的節(jié)能降耗和減少二氧化碳排放量做出貢獻。優(yōu)越的居住環(huán)境又會給居住者帶來舒適的生存空間，讓居住者盡情享受溫馨和諧的生活。是真正意義上的綠色建筑。

三、建造現(xiàn)代木結構建筑是減少地震傷亡的重要方法。

20世紀，中國死于地震的人數(shù)達55萬之多,占全球地震死亡人數(shù)的53%;上世紀全球兩次造成死亡20萬人以上的大地震都發(fā)生在我國,一次是 1920年寧夏海原8.5級地震,死亡23.4萬人;另一次是1976年唐山7.8級地震,死亡24.2萬人。 2008年四川汶川地震死亡8.6萬人。最近8月3日云南魯?shù)閮H6.5級地震就死亡589人。其原因，一是中國的人口密、人口多；二是，混凝土房屋質量不好，現(xiàn)代木結構房屋極少，；第三與中國的地震活動強烈頻繁有密切關系。

傳統(tǒng)的木結構靜定結構體系——梁柱式的框架由于依靠較少的結構構件和連接，以至于在地震的過程中任何一個的構件和連接破壞都可以造成整體結構的破壞乃至垮塌。

現(xiàn)代輕型木結構之所以稱之為“輕型木結構體系”，是因為它的主要結構構件是采用斷面較小的結構規(guī)格木材，與其他次要結構構件（木基的墻面板、樓面板和屋面板）共同作用來承受各種荷載的，這其中包括地震力。這些木結構材料本身的自重較輕，同時具有相對較高的強度重量比。建筑物本身的重量輕，在地震中就是一種巨大的優(yōu)勢。由地震引起的對建筑物產(chǎn)生破壞的地震力是與房屋本身的重量成正比的。也就是說，房屋本身的質量越重，它所產(chǎn)生的地震破壞力也就越大，對房屋造成的損壞的可能性也就越大。相對鋼筋混凝土，磚混以及鋼結構，木結構體系的自重無疑是所有體系中最輕的。

但是材料上輕質并不足以體現(xiàn)木結構良好的抗震性能。從結構體系的特點上，現(xiàn)代輕型木結構是一種高次超靜定的結構體系，具有相對較高的冗余性。在房屋結構中，冗余性通常是指房屋的傳力路徑多，這可以使整體結構在地震作用下有較好的延性從而提高了建筑物的安全性。

現(xiàn)代輕型木結構體系是由數(shù)以百計的結構構件和金屬連接件連接構成的，在可靠連接的條件下，即使某一個傳力路徑受到破壞，他所承擔的荷載可以由相鄰的其他結構構件予以承擔，不會對整體結構的安全性產(chǎn)生影響。

除了可靠的結構體系外，建筑物在地震時吸收地震能量的能力也是建筑物抗震表現(xiàn)的關鍵。建筑物的阻尼是一種測量建筑物受到震動時，可以吸收多少能量的方法。在遭受相同等級的地震時，阻尼較低的建筑物比阻尼較高的建筑物反應更為強烈。一般混凝土和磚混結構的阻尼較低，而木結構的阻尼較高。也就使它在地震時吸收地震能量的能力更強。基于這些特點，現(xiàn)代輕型木結構體系在世界許多的地震多發(fā)地區(qū)得以大量的運用。

在汶川大地震中，很多建筑物發(fā)生了倒塌，但建在災區(qū)的輕型木結構建筑全部幸免于難。

2009年7月14日外國科學家進行了世界上規(guī)模最大的7層木結構建筑震動臺試驗，相當里氏7.5級，持續(xù)40秒，證明中高層木結構建筑抗震性能優(yōu)越。

中國地震后投入數(shù)千億元巨資救災，當然必要，但轉變觀念，政策扶持，事先在地震高發(fā)區(qū)投入資金逐步進行房屋改造，多建現(xiàn)代木結構建筑，或是從根本解決人員傷亡和經(jīng)濟損失問題的一個思路。

四、我國人口密度高并非不能建造木結構住宅。

木結構房屋由于層數(shù)不能太高，一般適合低密度建設。按說我國人多地少，似乎不太適合低密度的木結構房屋，但發(fā)展木結構建筑也未必行不通，日本是世界人口密度最高的國家之一，人口密度高出中國近2.5倍，歐洲的英、法、德、意等人口密度也遠高于我國，各種木結構建筑、低密度房屋卻占有很高的比例，原因在于其發(fā)達的輕軌交通體系和私人汽車的普及，以及人類天性親近自然的趨向。

中國隨著交通工具和道路的發(fā)展，觀念的轉變，環(huán)境的惡化，使推廣木結構建筑成逐步成為可能。

在中國推廣發(fā)展木結構房屋，一不要定位在“別墅”，二不要在大中城市城區(qū)發(fā)展。大城市高層建筑，可以使用預制的木隔墻，木外掛墻，平改坡桁架等木質建材，減少對水泥的使用。另外，現(xiàn)在大城市的輕軌交通日益發(fā)達，私人汽車普及率也在提高，在大中城市周邊的衛(wèi)星城完全可以發(fā)展低密度木結構住宅。在富裕地區(qū)的中小城鎮(zhèn)及農(nóng)村，現(xiàn)在蓋的就是低密度住宅，只是不是木結構罷了，在新農(nóng)村改造過程中部分用木結構房屋代替磚混結構房屋，可以節(jié)約大量水泥和粘土磚，可以節(jié)約能源，居住的舒適度也會有很大提高?，F(xiàn)在歐洲木結構住宅已發(fā)展到可以建造8層樓甚至更高，隨著技術發(fā)展和標準的提高，也為我國在中小城鎮(zhèn)發(fā)展木結構住宅提供了更好的條件。

我國現(xiàn)有森林公園、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)等4600多處，需要大量景觀建筑，這些建筑完全可以使用木結構，既節(jié)約了水泥，又保護了環(huán)境，美化了生活，有很大發(fā)展空間。

三、發(fā)展木質建材大有前途。

推廣發(fā)展木結構房屋和木質建材有利于小材大用、劣材優(yōu)用，提高木材綜合利用率。

中國是世界木材工業(yè)大國，但不是木材工業(yè)強國，企業(yè)規(guī)模小、技術水平低、員工素質低、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品檔次低、附加值低、質量差，嚴重影響了中國林產(chǎn)品競爭力，近幾年世界范圍的貿(mào)易保護主義抬頭，反傾銷、技術壁壘等阻礙木制品出口，必須優(yōu)化產(chǎn)品結構，既可擴大出口，也可擴大國內(nèi)市場。發(fā)展木質建材和木結構建筑，正可以達到這個目的。中國建筑木結構產(chǎn)業(yè)，從研究、設計、制造到施工，都處于剛起步階段，每年的木結構建筑面積占全國總建筑面積只有萬分之幾，而在國外木結構建筑是一個非常大的產(chǎn)業(yè)。例如，木結構建筑的主要木質建材——工程木質材料（EWP），包括OSB（定向刨花板）、LVL（單板層積膠合木）、PLS（平行木片膠合木）、LSL（層疊木片膠合木）等，我國目前基本沒有生產(chǎn)或產(chǎn)量很少，這些產(chǎn)品的原料是用人工林的小徑木材，產(chǎn)品具有結構均勻、強度高、規(guī)格大、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，能夠滿足木結構建筑、橋梁、家具、室外景觀材料等要求，實現(xiàn)小材大用、劣材優(yōu)用，提高木材綜合利用率，使速生材達到高效利用并拓寬其應用領域，符合中國林業(yè)資源大徑級、優(yōu)質木材少，人工林比重大的國情。由于這些產(chǎn)品附加值高，也會進一步促進造林積極性。

工程木質材料（EWP）在國外發(fā)展非常迅速，OSB 1978年在北美首創(chuàng)，2005年底，全世界已建成OSB生產(chǎn)線75條，年產(chǎn)量達2843萬m³，預計2012年將超過3000萬m³，我國90年代起步，至今也只有湖北寶源一家大型OSB生產(chǎn)廠，產(chǎn)量20幾萬立方米；LVL，也是北美發(fā)展最快的板材之一，2005結構用LVL年產(chǎn)256萬m³，我國現(xiàn)在產(chǎn)量極少。差距就是商機，就是木材工業(yè)應該發(fā)展的方向。節(jié)能環(huán)保的木質建材在我國有很好發(fā)展前景。

本文結論是：

1、木材是可再生資源，科學規(guī)劃管理，會越用越多，不僅不會破壞環(huán)保，還會促進生態(tài)發(fā)展。世界針葉木材生長量遠大于采伐量，中國人工林木材資源生長量也大于采伐量，發(fā)展木質建材和木結構建筑，木材資源不是問題。

2、木質建材和木結構建筑無論對建筑本身還是社會環(huán)境都是非常節(jié)能、環(huán)保的。

3、木結構建筑抗震性能優(yōu)越，可以減少地震造成的人員傷亡。

4、我國石灰石資源有限，水泥制造過程污染環(huán)境嚴重，且中國水泥資源消耗過度，應該節(jié)約使用水泥，低層民用建筑少用水泥，多用木質建材，給大型工程建筑和子孫后代留些水泥資源。

工作單位：中國木材與木制品流通協(xié)會

職    務：名譽會長

職    稱：高級工程師