木结构

木结构( wood structure)是以木材为主制作的结构，但由于受自然条件的限制，我国木材相当缺乏，仅在山区、林区和农村有一定的采用。1

简介用木材制成的结构。木材是一种取材容易，加工简便的结构材料。木结构自重较轻，木构件便于运输、装拆，能多次使用，故广泛地用于房屋建筑中，也还用于桥梁和塔架。近代胶合木结构的出现，更扩大了木结构的应用范围。

木材受拉和受剪皆是脆性破坏，其强度受木节、斜纹及裂缝等天然缺陷的影响很大；但在受压和受弯时具有一定的塑性。木材处于潮湿状态时，将受木腐菌侵蚀而腐朽；在空气温度、湿度较高的地区，白蚁、蛀虫、家天牛等对木材危害颇大。木材能着火燃烧，但有一定的耐火性能。因此木结构应采取防腐、防虫、防火措施，保证其耐久性。

历史沿革中国是最早应用木结构的国家之一。根据实践经验采用梁、柱式的木构架，扬木材受压和受弯之长，避受拉和受剪之短，并具有良好的抗震性能；建于辽朝(1056年)的山西省应县木塔（见彩图），充分体现了结构自重轻、能建造高耸结构的特点。在木结构的细部制作方面，采用干燥的木材制作结构，并使结构的关键部位外露于空气之中，可防潮而免遭腐朽；在木柱下面设置础石，既避免木柱与地面接触受潮，又防止白蚁顺木柱上爬为害结构；在木材表面用较厚的油灰打底，然后油漆，除美化环境外，兼有防腐、防虫和防火的功能。

中国的木结构建筑在唐朝已形成一套严整的制作方法,但见诸文献的是北宋李诫主编的《营造法式》，是中国也是世界上第一部木结构房屋建筑的设计、施工、材料以及工料定额的法规。对房屋设计规定“凡构屋之制，皆以材为祖。材有八等，度屋之大小，因而用之”。即将构件截面分为八种，根据跨度的大小选用。经按材料力学原理核算，当时木构件截面与跨度的关系符合等强度原则，说明中国宋代已能通过比例关系选材，体现出梁抗弯强度的原理。与梁、柱式的木构架溶为一体的中国木结构建筑艺术别具一格，并在宫殿和园林建筑的亭、台、廊、榭中得到进一步发扬，是中华民族灿烂文化的组成部分

发展木材作为一种永恒的建材，古老而又现代，木结构建筑在风格特性上与城市特点相呼应，彰显人文特点。天然材质使建筑具有一种特别的亲和力，消除建筑本身作为外来物的冰冷感觉，木结构建造的灵活性可以充分发挥个性化，人性化特点。木结构在园林景观中的应用更有利于结合中国文化特点，焕发历史神韵又不失现代气氛.木结构建筑将为中国建造的不仅是可供使用的建筑实体,更成为一座座人文景观。

在中国，随着“天保”工程的实施，大部分地区已严禁砍伐树林。从美国进口木材可填补由此造成的缺口。美国所有出口的木材产品均来源于经认证的美国于可持续开发的森林资源。结构用锯材和工程木产品强度高，模数体系齐全，以及完善的分等分级规定，能满足各种从单体住宅等小型建筑到体育馆和桥梁等大型建筑的多种需要。

分类介绍木结构按连接方式和截面形状分为齿连接的原木或方木结构，裂环、齿板或钉连接的板材结构和胶合木结构。

齿连接的原木或方木结构

以手工操作为主的工地制造的结构。加工简便，发展最早，应用也最广。在中国应用最多的也是这种结构形式。

原木或带髓心的方木在干燥过程中，多发生顺纹开裂。当裂缝与桁架受拉下弦连接处受剪面重合时，将降低木结构的安全度，甚至导致破坏。故在采用原木或方木结构时，应采取可靠措施，尽量减少裂缝对结构的不利影响。

原木和方木截面较大，干燥费时，所以制作时只能采用截面内外平均含水率不大于25%的半干材。半干材在安装后逐渐干燥到与空气中的相对湿度平衡时，将产生横纹干缩，并在节点处产生的横纹或斜纹承压变形偏大，再由于齿连接手工操作的偏差，致使原木或方木结构的变形较大。

原木或方木桁架的下弦除了开裂的影响之外，还常因所供应的木材质量偏低，难以选得符合受拉构件材质标准的木材。为了保证原木或方木结构的安全可靠，在中国大量推广应用钢材作下弦和拉杆的钢木桁架。以保证结构的安全可靠，并在一定程度上提高了结构的刚度，减小了变形。2

裂环、齿板或钉连接的板材结构

由厚度在10厘米以内的木板组成的结构。木板厚度小，能在短期内干燥，结构的变形较小，且木板又无完整的年轮，在干燥过程中切向和径向收缩率不一致所引起的翘曲可用加压的方法控制；干燥不均匀引起的内应力很小，即使产生裂缝，因开裂程度轻微，不影响结构的安全。。

裂环连接的板材结构

裂环能传递较大的内力，既能用于节点连接，又能用于接头的连接；裂环能标准化生产，环槽可用机具开凿，可使木结构的制作进入工业化生产。

裂环通过环槽承压和连接靠木材受剪传力，其安全度受脆性破坏的木材抗剪强度控制。裂环安装后处于隐蔽状态，不易检查。因此被齿板逐渐取代。

齿板连接的板材结构

冲压而成的齿板用油压机直接压入木材，制造简便，与裂环连接相比，具有较高的紧密性，减小了结构的变形，且便于检查。齿板通过众多的齿分散承压传力，有很好的韧性，比裂环连接可靠。国外多将齿板应用于桁架节点和接头的连接。

钉连接的板材结构

多在工地制造，由于加工方便，可以制成弧形桁架等合理的结构形式，在苏联应用较多。中国曾用于体育馆、仓库等跨度较大的屋盖结构。由于钉连接的后期变形较大，应用受到一定的限制。

胶合木结构

包括层板胶合结构和胶合板结构。由于胶合木结构能较好地利用木材的优点和克服其缺点，使木材在结构中的应用更为合理，所以在一些技术发达的国家得到较大的发展，而成为木结构的主要形式。多用于大跨度的房屋。美国相继建成直径为153米、162米及208米的胶合木圆顶。

此外，将木材旋切成3～10毫米厚的单板,木纹相互平行层叠热压胶合成30～50毫米厚的板材称为密层胶合木，可用以制成各种构件或结构。密层胶合木的问世使胶合木结构的应用达到新的高度。如建于1976年跨度为122米的密层胶合木筒拱,用于美国爱达荷州立大学足球场的屋盖，上、下翼缘采用由16层单板胶合厚度为45毫米的密层胶合木。图为在吊装筒拱。

螺栓球节点连接的木结构

螺栓球节点连接的木结构是于2010年提出的新型木结构，其特点在于将木结构同钢结构杂交，利用木材为主材，钢结构螺栓球节点为连接，通过铰接的形式形成空间铰接杆件体系，从而将木结构的应用领域从传统房屋拓展到大跨度空间结构。

此项螺栓球节点连接的木结构连接技术，由中国民航大学教师提出并于2012年获得中国知识产权局专利局的发明专利授权（授权号ZL20101057461.X），是木结构研究领域的最新成果。

唐宋辽木结构建筑1.唐代木结构建筑忻州南禅寺
位于忻州市五台县西南的阳白乡李家庄附近南禅寺是为止发现最早的唐代木结构古建筑，建立于唐代公元782年。唐建大佛殿，为南禅寺主殿，外观秀丽，形体俊美、古朴。三间正殿高大雄伟，据实际测量，面宽十一点六二米，进深九点九米。方整的基台几乎占了整个院落的一半，大殿三间见方，单檐灰瓦歇山顶，全殿由由台基、屋架、屋顶三部分组成，共用檐柱12根，殿内没有天花板，也没有柱子，梁架制作极为简练，墙身不负载重量，只起隔挡的作用。屋顶重量主要是通过梁架由檐墙上的柱子支撑。檐墙起间隔内外和防御风雨侵袭的作用。四周各柱，柱头微向内倾，与横梁构成斜角；四根角柱稍高，与层层迭架、层层伸出的斗拱构成“翘起”。即使梁、柱、枋的结合更加紧凑，增加了建筑物的稳固力，又使出檐深而不低暗，使整个大殿形成有收有放、有抑有扬、轮廓秀丽、气势雄浑的风格，给人以庄重而健美的感觉。屋脊两端装饰着鸱吻。全殿结构简练，形体稳健，庄重大方，体现了我国中唐大型木构建筑的显著特色。正殿重建于782年（唐德宗建中三年），是我国现存最古老的唐代木构建筑，堪称国宝。殿内的一根大平梁上面，保存有不十分明显的墨迹：“因旧名（时）大唐建中三年……重建殿法显等谨志”，是此殿重建年代的佐证。推算起来，距今已一千二百多年了。
2.唐代木构建筑五台山佛光寺（公元857年）。
佛光寺是现为中国现存排名第二早的唐代木结构建筑，建于唐代大中年间，公元857年。佛光寺全称是佛光真容禅寺，位于山西省五台县城东北30公里佛光山中。寺内唐代木构大殿、彩塑、壁画、墨书题记、金建文殊殿、魏唐墓塔、唐石经幢等，都是具有高度历史、艺术价值的珍贵文物。1937年建筑学家梁思成和林徽因夫妇发现佛光寺的，这是最早标注中国古代建筑发展历史的唐代古建筑。
3.辽代木构建筑蓟县独乐寺（公元987年）
独乐寺是辽代木结构建筑，位于中国天津市蓟县西大街是中国仅存的三大辽代寺院之一，也是中国现存著名的古代建筑之一。独乐寺占地总面积1.6万平方米，寺内现存最古老的两座建筑物山门和观音阁。山门面阔三间，进深四间，上下为两层，中间设平座暗层，通高23米，是国内最古老的高层木结构楼阁式建筑。独乐寺为“上承唐代遗风，下启宋式营造，实研究我国（中国）建筑蜕变之重要资料。
4.辽代木结构建筑华严寺
华严寺是国内现存唯一的辽代木构建筑模型，具有重要的科学研究价值，被建筑学家梁思成称为海内孤品。华严寺位于中国山西省大同市大西街，因佛教华严宗而得名，寺内有辽代的薄伽教藏殿和金代的大雄宝殿以及诸多彩塑，具有极高的文物价值和艺术价值。
华严寺历史上曾分为上、下寺两处独立的寺院，
上寺的主殿为大雄宝殿，建于金天眷三年（1140年），单檐庑殿顶，面阔九间，是中国现存最大的辽金时代佛殿。
下寺的主殿为薄伽教藏殿，建于辽重熙七年（1038年），单檐歇山顶，面阔五间，殿内的藻井、壁藏和31尊塑像是辽代的原物。

5.兴隆寺转龙藏殿（公元1052年）
河北省正定县兴隆寺建立于公元1052年，转轮藏格，转轮藏格始建于北宋，这座转轮藏格直径为7米，分为藏座藏身藏顶三部分，中间设一根10.8米的木轴上下贯穿。转龙藏殿全是木结构藏经阁，是中国规模最大，保存最完好的木结构藏经阁。

6.应县木塔。又叫佛宫寺释迦塔，此木结构古建筑建于辽清宁二年（公元1056年），金明昌六年（公元1195年）增修完毕。是中国现存最高最古的一座木构塔式建筑。释迦塔塔高67.31米，底层直径30.27米，呈平面八角形。全塔耗材红松木料3000立方米，2600多吨，纯木结构、无钉无铆。塔内供奉着两颗释迦牟尼佛牙舍利。应县木塔位于山西省朔州市应县城西北佛宫寺内。

保护措施防火对木结构及其构件的防火主要是测定其耐火极限，并根据建筑物耐火等级的要求，采取提高木构件耐火极限的措施。木构件的耐火极限，是指某种构件在专门的炉中,按模拟火灾温度(700～1000°C)的火焰进行燃烧，从开始到失去其原有的功能（对承重构件就是失去承载能力）的时间。如用厚度为 5厘米的方木胶合的门扇，其耐火极限为 1小时；截面为17×17厘米的木梁，其应力达到10兆帕，耐火极限为40分钟；截面为15×15厘米，高3.5米，应力达到4兆帕的木柱，25分钟后才破坏；而截面为29×29厘米的木柱，应力达6 兆帕，50分钟后才破坏。由此可见，木构件是具有一定的耐火性能，特别是截面较大的构件。这是因为木材是由中空的细胞组成，热导率较小。并且木材在燃烧过程中，在表面形成一层木炭，而木炭也有良好的隔热性能，因而减慢了木材的热分解。

木构件在火灾作用下，前2分钟是着火燃烧,在此后的8分钟内的炭化速率约为每分钟0.8毫米，由于形成木炭层,在这以后炭化速率减慢到每分钟0.6毫米。不同树种的炭化速率有一定的差别。木构件的耐火，除试验测定外，还可以根据已掌握的不同树种的炭化速率进行算。

对于无保护层的木构件来说，应尽量采用截面尺寸较大的整体木构件,以提高耐火极限。试验证明,层板胶合构件的耐火性能与整体截面的木构件相似。所以采用截面大的层板胶合木结构，有利于。提高木结构的耐火极限有两个途径,一是加抹灰层或石膏板,如30×30厘米的木柱加2.5厘米的钢丝网抹灰层,其耐火极限可提高到1.5小时,另一是采用防火药剂浸注或涂防火漆，如丙烯酸乳胶防火漆，在100～200°C的温度下能分解出磷酸使木材脱水炭化,减少可燃气体的形成，在250°C左右能膨胀起形成蜂窝状的防火隔，做到小火不燃，以防止初期火灾的扩展，一经离开火焰即能自行熄灭

防腐木材腐朽是受木腐菌侵害的结果。木腐菌体内的水解酶能将组成木材细胞壁的纤维素、木质素及细胞内含物分解作为养料，使木材的强度逐渐降低，直至失去全部承载能力。

木腐菌的生长必须同时具备下列三个条件：木材含水率高于18%；温度在 2～35°C的范围内；有氧气供应。如能去除其中之一，即可防止腐朽。中国有“千年不烂井底木”的古话，是说明木材在水中缺氧而不腐。木结构与人类生活分不开，温度和氧气无法排除，只能将木材含水率控制在18%以内，即使其处于干燥状态，防止木腐菌的侵蚀。因此，要求木结构各个部分，特别是支座节点等关键部位，要处于通风良好的条件下，即使一时受潮，也能及时风干。故在设计木结构时，首先要考虑结构的构造防腐措施：如设置隔温顶棚的木屋盖，必须将顶棚吊在木屋架下弦下面，并使下弦底面与隔温层保持一定距离，使整个屋架位于同一温度场内。如将隔温层置于木屋架下弦之上，则只好将屋架的支座节点砌在墙内，构成封闭的空间，以保证隔温层下面的正温度场的良好效果。但当屋檐稍有渗漏，就能浸湿支座节点，由于处于封闭状态，难以短期风干。木材只要在一定的时间内含水率高于18%,木腐菌就能生长,而木腐菌在繁殖过程中将要排出数倍于原来用以维持生长的水分，湿润毗邻的木材，产生恶性循环，使腐朽蔓延。过去不少木屋架的支座节点曾因此而严重腐朽毁坏，甚至引起整个屋盖的塌倒。

埋入土中的木电杆或木桩，在土层表面上、下一个区段内，被土中的水分侵湿，又有氧气供应，所以遭致腐朽。深埋于土中的部分不腐的原因是缺氧。地表以上较高部分不腐的原因是缺水（即含水率低于18%）。因此，对于经常受潮或间歇受潮的木结构，以及不得不封闭在墙内的木梁端头或木砖等，都必须用防腐剂处理以防木腐菌繁殖生长。

防腐剂是由具有一定毒性的化学品配制的，分水溶性、油溶性、油类及浆膏等几种。对于经常受潮的木构件,宜采用属于油类防腐剂的混合防腐油，也称蒽油,由煤杂酚油（即木材防腐油）和煤焦油配制，遇水不易流失，药效较长。沥青在外观上呈黑色粘滞状，与蒽油类似,常被误用作防腐剂。但沥青只能防水而不能防腐,用沥青涂在未经干燥的木材上，则适得其反，阻碍了木材的风干。

不同的树种木材，由于细胞的内含物不同其耐腐性也有差别。马尾松、桦木等即属于耐腐性差的树种。

防虫蛀蚀木材的昆虫主要有白蚁和甲虫。白蚁的危害较甲虫广泛而严重。

白蚁是一种活动隐蔽，过群体生活的昆虫。在世界上共有2000多种，在中国也有近百种之多，主要分布于长江流域和南方温暖潮湿地区。白蚁以木材为主要食料，也离不开水分，且其生活有畏光性，到巢外取食，都在泥土筑成的蚁路中行进。故常在有木构件或木制品而靠近水源的地方筑巢。因此厨房、浴室等处阴暗潮湿部位的木构件最易受白蚁蛀蚀。

在中国常见的危害木材的甲虫是家天牛、家茸天牛、粉蠹和长蠹。天牛以木材的纤维为食，幼虫在木材内蛀成坑道，老熟后在坑道末端成蛹，成虫羽化后向外咬一椭圆形孔飞出。主要危害木麻黄等阔叶树材。粉蠹及长蠹以木材的淀粉和醣类为食，故以危害阔叶树材的边材为主。成虫喜在木材表面的管孔中产卵。因此管孔较大的栎木、山核桃、刺槐等树种受害最烈。幼虫将木材内部蛀成粉末状，只剩下一层薄薄的外壳，表面上小虫眼密布，其周围常有粉末状蛀屑。

甲虫主要侵害含水率较低的干燥木材，而白蚁对潮湿的木材为害较烈。所以采取构造上的防潮措施，使木构件与水源隔断,对减小白蚁的危害,有一定的效果。但构造上的防潮对防虫仅是一种辅助措施，凡是有白蚁或甲虫的地区，木结构和木制品均应用防虫药剂处理。

楠木、紫檀、柚木等树种有较强的抗白蚁性，杉木、柳杉、樟木等也有一定的抗白蚁性，但多数树种木材皆易受白蚁危害，如马尾松最易受白蚁蛀蚀。所以对于易受白蚁危害的树种木材制作的木结构或木制品，都要用防虫药剂处理。

为了保证木结构的耐久性，世界各国都采用既能防腐又能防虫的药剂。如用硼酸、硼砂和五氯酚钠配制的硼酚合剂，是一种水溶性的药剂，可将木构件浸泡在药剂的水溶液中，若每立方米木材能吸收4.5～6千克的药剂(干剂重量)，则能达到防腐防虫的目的。由于这种药剂遇水容易流失，故只宜用于不受潮的木构件。对易受潮的木构件

规范《木结构工程施工质量验收规范》 已实施

《胶合木结构技术规范》 已实施

《木结构工程施工规范》实施

《轻型木桁架技术规范》 已实施

中国北京木屋木结构展览会

党的十八大报告中明确提出要加强“生态文明建设”，2013年“两会”期间，国家又吹响“建设美丽中国”的伟大号角，这一举措，将会催生中国木结构建筑行业爆发式发展！为了进一步引导我国木结构建筑的科学建设和市场推广，促进木结构建筑产业链的发展并与国际先进水平接轨。“2014第四届北京国际木结构建筑及装饰配套设施展览会”将邀请更多权威机构鼎力加盟！美国、日本、芬兰、加拿大、挪威、瑞典、丹麦等国家将通过行业组织组团来华参展！本届展会将于2014年3月28日-30日在北京全国农业展览馆及正门广场隆重举行，预计展览面积将达到32000平方米、300家企业参展，展会设室内、室外两大展区。展会期间，组委会还将举办丰富多彩的木结构相关配套活动！

发展前景木材是一种再生的天然资源，且人类习惯使用木材已有悠久历史，在对木材的防腐、防虫、防火措施日臻完善的条件下，充分发挥木材自重轻、制作方便的优点，做到次材优用，小材大用，提高木材的利用率，除继续用于一般建筑外，在大跨度建筑屋盖结构方面有其一定的前途。

木结构建筑已成为我国休闲地产、园林建筑的新宠。许多建筑、园林设计公司，已经开始将木结构建筑作为体现自然、增加商品附加值的首选。随着国外部分木结构生产、经营企业的进入，带来了新工艺和新的设计理念，极大地促进了国内木结构建筑行业的发展，一些国内起步较早的木结构制造商、防腐木生产企业也日渐壮大。国内木结构生产、经销商数量一直保持着上升趋势，近一、两年来上升幅度最大，这些企业遍布全国各地。随着我国休闲城市园林绿化建设的快速推进，加上人们对回归自然、提高生活品质的要求越来越高，以及上海世博会大量推广的节能低碳竹木结构建筑，引发国内竹木结构需求量进一步增加。

中国木结构建筑产业展览会继续以全面推动国内木屋木结构建筑产业的发展，促进国内外木屋木结构建筑产业的交流与合作为宗旨；是国内木屋木结构建筑产业与国际木屋木结构建筑产业交流、互动的促进机会；是国际国内先进技术、新颖时尚的木屋木结构建筑产品和服务的极佳发布窗口，为政府、开发商、设计单位、承建单位、供应商和卖家提供技术交流，商业合作以及市场拓展的宝贵平台。由加拿大联邦政府自然资源部、上海市住房保障和房屋管理局、加拿大卑诗省政府林业发展投资处、加拿大木业协会共同举办的“关于现代木结构建筑在中国取得的显著发展”研讨会在上海举行。上实地产控股集团作为大会邀请的唯一开发企业参加会议。3

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学