01
收场介绍
《木构造的溯古逃今》分为上下两篇，此前东联创办过相关专题讲座，请见哔哩哔哩讲座链接：
那个系列讲座其实跟之前的学术热点逃踪是一个性量，就是通过对考纲之外常识的拓展，让各人可以往拓展常识面，拓展思辨才能，然后可以更好地往答复测验内容中超纲的标题问题。
那一讲是属于双碳（碳达峰、碳中和）专题，次要讲的是木构造，是双碳里的“低碳素材、低碳构造”的类型。双碳是一个很大的议题，因为它是国度提出来的一个浩荡目的，我们今天能讲的其实只是此中一个小点。
木构造那个专题我从三个部门来展开。第一个部门是讲木构造的开展简史，我同时会讲到古代的东方木构和西方木构的演化过程，以及它们演化的逻辑和线索，然后再到近代和现代木构造素材自己产生转变的原因和演变过程。
第二部门我会缩小范畴，次要以目前学术界认为的更具有代表性，最可以成为将来统治性的新兴现代木素材，喊做正交胶合木CLT（Cross Laminated Timber）的一些特征。它的特征就可以涵盖所有其他现代木构造的特征，因为它的性能优于此外素材的性能。
最初就是简单的介绍一些现代木构造的案例，它可以做到什么样的水平，它可以表达出什么样的空间，拥有什么样的构造特征等等。
02
木构造开展简史：
那就让我们从汗青起头吧。在起头之前，给各人看两张图，不晓得有没有同窗熟悉的？
图1-2 日本清水寺与德国艾斯林根市政厅比照
右边的建筑是日本的清水寺，右边则是德国的一个市政厅建筑。那么它们两者的比照根本上就代表了东方和西方古代木构的比照，那一点我暂且按下不表，后面再做阐发。
2.1 西方古代木构起源
我们先从西方的木构起源说起，因为东方那边相比照较简单、各人也都比力熟悉；同时呢我会先讲西方的，我们如今所利用的现现代木构造，也是由西方的木构系统演变而来的，东方木构系统则因为被西方的科学手艺系统冲击，没有可以陆续演化下往。
西方的木构起源，因为没有实物的考证、考古的遗存，所以它次要来源于文献素材或者说口述史的一些传说等。那种基于非实证的理论根本上城市带有必然的小我主看定见，会像是一种神话、别史一样的性量，因为它在述说的时候必定是为了论证什么工具，就像我们经常说理论理论，它是要为了论证一个工具，他才会往把它用理论化的言语诉说出来，用逻辑往证实出来。
各人能够看到那张建筑界耳熟能详的原始棚屋图，它其实就意在论证原始棚屋的那种木构是希腊建筑的起源。洛吉耶（Marc-Antoine Laugier），是18世纪很出名的一位天才建筑理论家，他依据本身的研究考证提出了原始棚屋那种建筑的原型——他认为最起头的建筑就是由下面的4根原木柱子做支持，上面顶着4根原木梁把柱给联络起来，然后在上面架上往2根如许斜向穿插的原木，如许子就构成了一个建筑形式的根本原型。能够看出在那个原型中，下半部门的柱构成了后来的古典柱式，上半部门的斜撑构成了山花面，也就因而被认为是希腊古典建筑的原型。
图3-4 原始棚屋的想象
在那里各人需要存眷一下右图中的构造，它的建造体例跟我们东方的建造体例现实上是纷歧样的，你会发现图中斜向的那两个原木是间接架在那个横向联络的原木上的。那是什么意思呢？各人假设把那个和跟中国的木构停止比照就会发现，中国古代的木构斜向的屋架构件是架在柱子上的，它是有飞檐的；但那里西方所谓的原始木构里它是没有檐的。所以你们会看到，无论是神庙仍是此外什么建筑形式，凡是从山面看过往，城市看到它是没有挑檐出来的一种形式，是一个完全的轮廓，而不是一个飞檐挑出的轮廓。
我们从两个轮廓就可以区别出东方和西方的两种木构架的力流走向。从洛吉耶原始棚屋看来，斜向的原木搭到横梁而非柱上，代表了一种斜向的力流走向，那种沿着木材行走的力就是所谓“轴向力”，是更符合木材素材性能的力学运用。
各人都晓得木头的性能是各项异性的，它有一个顺纹标的目的和一个逆纹标的目的。本科阶段我们都做过模子，模子的木板材它有一边是特殊可以抗弯的，一边是不克不及抗弯的，那就是顺纹和逆纹受力的区别。所以在原木素材中也是一样的，它在顺纹标的目的遭到压力时，是最可以契合它本来的力学性量的一个利用 *** ，因为树木就是如许对抗重力的。
除了洛吉耶之外，还有很多理论家都对木材的起源停止过探究。
正如我刚刚所说的，因为没有实证可考，学者们在做理论时就会有一些编撰、有一些本身想要主看论证的工具掺杂在里面。那么19世纪理论家维奥莱·勒·迪克（Eugène Emmanuel Viollet-le-Duc）所认为的建筑起源就是典型的建筑风气论——他认为西方那边的木构起源是一位超人，把一圈树木向中心一根一根的压弯，顶端弯到一路、用一根绳子捆扎起来，于是构成了一个尖拱穹窿顶。
尖拱穹隆顶那种笔挺的形式与空间特征，就是哥特式的典型特征，所以他在那里想要论证的就是一个建筑风气的起源——即哥特式建筑才是实正的建筑起源。事实上他那么说并不是毫无依据，其时中世纪大量的教堂建筑都是摘取的木构穹窿顶，而勒迪克本人就是专门研究哥特式建筑的理论家和建筑师，闻名的巴黎圣母院就是他修复的。
图5-6 建筑风气论的原始木构料想
关于建筑起源的第三种论调喊做文化品级论，各人应该也都传闻过，欧洲那边建筑学不断都是以欧洲中心论为基调的，就是他们认为，建筑正统就源于希腊，其他的建筑都属于一种小小的分收。确实如今我们的建筑学科也是由那边传过来的。那里有两位19世纪的建筑理论家，一位德·昆西（Quatremère De Quincy）、一位弗朗索瓦·布隆代尔（Jacques-François Blondel），他们就建筑的木构起源提出了文化品级论:为什么古希腊的建筑它可以头角峥嵘？可以比古埃及的建筑、比东亚、印度那些处所的建筑要高一等？就是因为他们的起源是木构，由木构开展构成了古典建筑那种很美的建筑款式。
而反看埃及以土为起源的建筑，都是砖石砌筑的，那些理论家认为如许建成的神庙款式、金字塔等等就比力丑，当然那是一种成见。他们还认为中国建筑的起源是一个帐篷，那个也是成见，我们起源怎么会是帐篷呢？所以那是典型的欧洲中心论的思惟，他们通过那个来论证文化品级的凹凸，认为木构的起源形式演酿成了古希腊的柱式以及山花面上的三陇板檐壁等款式，是更高文明系统下降生的建筑。
好比那个柯林斯柱式，就能够复原成一个木构形式，柱头上面的花就是树干上的树叶。而像帕特农神庙也能够复原成一种纯木构的建筑原型。
图7-8 文化品级论中的木构神庙料想
图10-11帕特农神庙及科林斯柱头
2.2 中国古代木构起源
关于中国的木构起源，是在考纲范畴内的，在书上都有的，有良多同窗应该已经熟悉了。中国的起源因为有考古遗址的实证视察，所以相比照较清楚。次要是有土和木两种起源，起首是北方“土”的起源，因为北方雨水较少，人们能够间接生活在土壤中，于是就有了洞居。洞居从横穴到竖穴，再到半洞居，最初演化成为空中建筑。土的起源典型的考古案例是陕西西安半坡遗址，那是在考纲内的，各人必然要记下来，其时用于围合的墙喊做木骨泥墙，是一种很重要的做法。
那么在另一边就是南方“木”的起源。因为南方多雨，地上比力湿润，同时有虫害、猛兽等危害，所以人们抉择在树上架屋为巢，然后形式逐步开展，就构成类似干栏式建筑的做法。
图12 北方“土”的建筑起源
图13 洞居与巢居的建筑演化图
下图是陕西西安半坡遗址，建筑中摘用的木骨泥墙手艺，其实曲到初唐仍然在利用。那是因为中国的木构建木构手艺，不论是斗拱仍是整个大木做，都是到盛唐期间才开展成熟的，在此之前木构不成熟，因而需要用土和木混合的体例来辅助加强构造。各人理解木骨泥墙很简单，他就是一种钢筋混凝土的逻辑，在土壤中加木材相当于在混凝土里加钢筋，他们使得两种素材的特征都得以发扬，既能抗压也能抗拉。
另一边，在浙江余姚河姆渡遗址，刚刚说的南方的架木为巢的考古遗址，也显现了一个很重要的构造——榫卯系统。各人都对榫卯比力熟悉，所以我次要想说的是榫卯构造，是一种介于刚接和铰接之间的“半刚性”或者说是“柔性”的节点，比拟于石材、砖材，它是一种柔嫩的节点，那使得它具有此外素材不具备的优势。
图14-15 木骨泥墙与榫卯
我们都学过，节点的刚接，是不成以动弹的，在刚接处的弯矩更大；而铰接它是能够动弹的，在铰接处的弯距为0，那是根本的构造常识。而榫卯构成的毗连系统，它处于两者之间：固然木材彼此紧扣、刚性也很强大，但是因为素材自己的柔嫩，好比木材会有含水率的改变，会产生变形，因而榫卯许可必然范畴内的喊做扭动、动弹，那被称为木构的“冗余度（redundancy）”，是木材的一个十分重要的特征，也是我们东亚古代建筑的十分重要的特征。
2.3 欧洲木构演化
接下来讲木构的演化史。木构造的演化跟所有的构造演化一样，遭到几方面的造约，起首最为重要的造约就是素材自己的造约，假设对那种造约停止打破，会有两种可能的 *** ：第一种是素材自己的改革，好比增加素材自己的强度，增加素材的力学性能、防火防腐性能等；第二种是建造手艺的改革。事实上，在古代对素材自己的改革很难实现，好比混凝土那种混合砂浆的做法是一种改革，但是也就仅此罢了，在罗马之后也没有再产生严重的打破。所以在古代，次要都是以建造手艺为导向的改革，曲到近代因为科学手艺、工业手艺的开展才起头对素材自己停止大改革，那个改革当然也带来了愈加深进的建筑转变。
假设说上述两种可能都没有实现，就会构成“款式继续”。什么喊款式继续？好比说拱顶手艺，在中世纪的肋骨拱顶之后很难再停止打破了，那就只好通过一些形式上的立异，往增加那种构造所能产生的丰盛性，所以后面就构成了巴洛克。单纯形式上的立异，它是没有任何的力学上的变更，只流于形式外表的，也因而构造开展不断存在着一种由“构造”而“粉饰”的线索。
那么以根底素材为砖石、混凝土的拱顶为例，就是以建造手艺打破为导向的演变。从通俗的穹窿顶到帆拱手艺，再到尖券肋骨拱顶，之后不再有手艺上的大打破，所以起头产生了巴洛克——一种手艺粉饰化的成果。
而在巴洛克到近代，钢筋混凝土降生了。钢筋混凝土跟混凝土更大的区别在哪里？因为钢筋和混凝土连系使得混凝土那个素材它不再只要强大的受压才能，它可以具有同等的抗拉强度。在两者兼具以后，素材就产生了严重改革，带来了后面的多米诺系统框架构造系统，使我们的建造变得愈加安闲、空间变得愈加开放，而且强势的统治了现代以来的所有支流的建筑。
图16 混凝土素材的建造手艺演化
那么我们能够根究一下，类比于刚刚混凝土的演变，木构的局限性在哪里？
就像混凝土素材的力学局限性在于它自己的抗拉性能很差，木构最重要的也是力学上的局限性：各向异性。因为木纹的存在，使得木材在顺纹标的目的的力学性能极其优良，比拟之下在另一个标的目的就差强人意，那使得木材的抗弯、抗扭性能不如抗压和抗拉。那么东方和西方对木构的运用都在不竭用建造手艺往试图打破那种局限。
所以接下来我们以建造手艺做为次要线索往阐明那个问题，次要就会存眷建筑中的构造和构造。假设详尽到欧洲，就能够以桁架做为线索。
起首，桁架的雏形在古希腊期间就已经显现，表达为力流斜向传递的“弦屋顶”。我们刚刚讲建筑起源的时候就已论证过，原始棚屋是神庙的起源，而它上部山花的两根原木是间接搭在横梁上的，那种做法可以使力流高效的斜向传递，与东方挑檐的做法区别。
图17 古希腊时已显现的“弦屋顶”
由那种高效劳传播递的体例开展，天然的构成了同样力流斜向传递的桁架手艺。在罗马4世纪的时候，就已经显现了就是桁架系统中最重要的一种打破，喊做悬柱。悬柱是什么？它是一种受拉构件，我们都晓得桁架里有受压和受拉的两种构件，无论是受拉仍是受压构件，都是纯“轴向力”的，也就是他没有弯矩，是力的高效传递。假设架构里面没有受拉构件，就不克不及称为桁架，好比东方的木构就是不竭堆叠的叠涩系统。所以中间那根悬柱做为受拉构件显现时，桁架就已经产生了。
为什么说它是受拉的呢？因为上方的两根斜梁间接搭接在横梁上，会产生侧推力，那个时候那根梁就起到了拉结感化，将侧推力给抵消掉。同时那根梁的跨度特殊大，木材的受弯较差，承担不了，于是上面吊了一根悬柱，用拉利巴横梁给拉住。
因而上面的拉杆就喊做悬柱，下面的横梁喊做束梁，两者都是受拉构件。那跟我们东方的木构系统大相庭径，东方木构系统中是不存在受拉构件的，恰是因为没有受拉构件的显现，所以没有开展出桁架系统。关于东方为什么明明有斜撑（牛腿）等构件却没有桁架系统，众口一词。假设阐述到文化层面来看，西方的木构是做为一种次要的构造手艺，没有被文化意识形态，好比皇权、神权所限造；而在东方，木构是支流，是被皇权限造住的，会往“尊古造”，沿用以前的建造手艺。因而西方的木构是一个地道手艺的问题，会间接考虑力学效率更大化的做法，就产生了那种受拉构件，而东方那边可能是文化问题。
图18 老圣彼得巴西利卡
大约到了中世纪11世纪的期间，桁架手艺显现了更大的打破。依据德语区的研究考证，其时的石造建筑现实上并没有木建筑多，而恰是因为其时木建筑成为支流，木构就可以有手艺上的更大打破。所以在其时又显现了一个重要的构件，喊做“喉梁”。喉梁与前述的“束梁”一样，一起头也是为了避免杆件过长，承担不了弯矩而折断，所认为了削减梁的跨度，把他给放到斜梁的中间位置上了。但是如许一来，人们发现只要那根喉梁不竭，就能够间接把下面的束梁给取缔，用喉梁取而代之成为受拉构件。那是一个建造手艺上愈加高明的立异，因为那个做法使得屋架就酿成了类似拱顶的架构，为后面的木拱、木穹隆手艺的显现做了很大的展垫。
图19 束梁与喉梁
图20 中世纪德国木框架构造
从上面那张图能够看到，中世纪的木框架构造已经十分兴盛了，内部构件根本上都是轴向受力，各类各样的斜向构件的利用使得力学效率更大化。手艺上的打破也使得中世纪木构造在公共建筑中时髦，无论是市政厅、教堂仍是民居都大量的利用木框架构造。同时木框架会间接露明，表达在外看上，各人在外建史看到的中世纪民居的特征就是那么来的。那里填补一点，中世纪的木构架中间，也是用土墙、石材停止填充的，就跟中国古代建筑一样，也具备抗震感化。建筑在程度力感化下的扭捏会先把那些土墙给扭捏掉，“墙倒屋不塌”，通过填充把地震的能量给耗散掉，那与我们是一致的。
图21 德国艾斯林根市政厅
因为木构大量的用在了教堂、市政厅那些公共建筑上，天然而然的会产生跨度的需求，那迫使其时的人们用木头往造造适宜于石材的拱顶形式，寡所周知穹窿顶是石材叠涩逐步开展而来的，其实不适用于木材。但是木材用于穹隆顶也有几个益处，起首木材很轻，比石材要轻得多，那对建造而言是很廉价的事；而最重要的一点是为了构成穹窿顶发明了木拱，是对弯曲木材的利用，那对近代木构的开展至关重要，我们暂且按下不表。
图22-24 木拱手艺的运用
那里还需要提到西方木构的节点构造问题。木构架更大的单薄处，一般来说都在于节点。好比在中国古代木构节点就是斗拱，斗拱是一种整体性的构造，通过各类各样的构件，像孔明锁一样彼此卡住，有时候会有梁和柱参与此中，严厉来说并非我们现代意义上的节点。
而在欧洲那边，它的根本思惟是科学思惟，会摘用分工明白的构件加节点的构架体例，构件用于传力、节点用于联络，十分的精准。因而在节点的单薄处，他们会想方设法往强化。详尽而言，因为木构件在节点处需要交接，必定会有截面尺寸的减小，在桁架系统中，因为传力效率高，木构件本就很纤细，到了节点处就愈加薄弱，他们摘用的加固 *** 就是利用金属构件。
于是文艺复兴期间，金属构件加木构造的构建就成为一个支流做法。跟着金属手艺的开展，那种桁架系统也被钢构造所利用。所以说木构手艺的演变对钢构也有很大的推进感化。
图25 木桁架中的节点构造
2.4 中国、东亚木构演变
顺着节点那个线索，我们由欧洲讲到东亚。东亚我们仍然以建造手艺为线索，次要集中在斗栱系统。
斗栱系统起源于“擎檐柱”，是最早用于支持飞檐的构造构件。在早期的考古遗址的平面中往往能够看到，大柱外面还带着两个小柱、构成三角散布，那两颗小柱就是擎檐柱。下图中能够看到由擎檐柱到“落地撑”再到“插栱”就是斗栱降生的过程。那里有一个很希罕的现象，从擎檐柱演变到斗栱的过程中，其实已经显现了“落地撑”、“腰撑”那种斜向构件，那个时候是力学效率更高的时候，但是后面又不知为何变成插栱那种弯的构件，那是一个很神异的现象。
图26 斗栱的起源
那里能够简单阐发一下受力情状：插拱的竖向荷载合成一下，成为程度和竖向两种受力，城市对构件弯曲的处所产生比力大的弯矩；而腰撑那种斜向构件，会间接沿着构件停止轴向传力。两者的区别仍是很明显的，也许是为形式美看而改变的成果吧。
因为东亚木构摘取了那种传力效率较低的“叠涩”体例，所以即使是支流建筑，也颠末了很长时间探索，到盛唐期间才开展成熟。
在东亚那种屋顶形式和欧洲的“弦屋顶”相对，喊做“檩屋顶”，是一种竖向逐渐叠起来的架构。那么一起头柱网是布满的“满堂柱”、穿斗式的构架，慢慢取缔掉中间的柱子，构成比力大的空间，就构成了抬梁式。柱抬梁、梁抬檩、檩上有椽子、看板和青瓦、穿枋整体加固，那就是东亚大木做的根本建造逻辑，力流逻辑十分清楚，竖向荷载一层层的往下传，而非斜向高效的轴向力形式。
图27 穿斗式到抬梁式的演变
在殷商晚期和春秋期间，斗栱手艺其实不兴盛，或者说还算不上实正意义的斗栱。而各人都晓得木构的节点交接是一个力学单薄点，是很费事的问题。而其时中国的炼铜、冶铁手艺十分兴盛，远超于木构，所以那时就已经产生了用金属构件对木构毗连处停止加固的做法，喊做“釭”。而那个做法在西方，是在文艺复兴期间才大量利用的。
那种做法后来又被逐渐裁减，但“釭”那一构件演酿成了后来的彩画，那也算是最早的由构造而粉饰的演变了。彩画的款式各人能否记得？有和玺彩画、旋子彩画、苏式彩画三品种型。而和玺彩画和旋子彩画都是有“括弧”的形式的，就和其时釭的形式是一样的。
图28-30 釭与和玺彩画
到了汉朝，栱的构件起头正式显现。在汉代的陶器中，能够看到它不只显现了横栱，还有了那种竖向出挑的华栱。那代表着斗拱的根本感化：在面阔和进深标的目的停止挑出、削减跨度的功用，已经产生了。在比力重要的建筑中，不再利用柱间接抬梁的 *** ，而是柱子抬斗拱抬梁，构成了“叠涩”的系统。
其时的木做手艺还有很多不成熟的处所。我们能够看到，起首在转角处置上，摘用了“双柱”的做法，两个垂曲面有两颗柱，承接两组斗拱，显然是转角展做不成熟的表达；其次，在斗栱的根本形象“一斗三升”显现之前，还显现过“一斗二升”的做法。那是一件令人费解的工作，因为比拟于柱抬梁的间接传力形式，柱和梁之间加上一斗二升的斗拱，虽然削减了梁跨，却让传力效率变低。可见在那个期间的斗栱是处在形式与力学平衡的不竭探索中的。
图31 汉阙中的斗栱
下图中，一斗二升的中间加进了一个散斗，使得本来柱抬梁的间接传力途径恢复之后，斗栱的“一斗三升”那一代表形象就此固定下来了。
图32 汉阙中的斗栱演变
接着是南北朝期间，南北朝期间是木构造手艺大开展的期间，为唐朝木构手艺的最末成熟打下了根底。
南北朝手艺上的打破次要在于，斗栱和梁架起头停止有机连系。汉朝时斗是斗、梁是梁、柱是柱，他们互相之间没有构成整体性的联络，仅仅是一个搭接关系。而到了南北朝期间各类各样的构件逐步起头穿插了，于是显现了“展做层”。所谓展做层就是将前后摆布四面的斗拱全数联络在一路，相当于我们如今的圈梁，能使得构造整体性加强。那个时候中国传统架构的刚柔并济的优势正式表现，以前的架构没有整体性，就谈不上什么刚柔并济，很随便就散架了。
图33 南北朝的大木做演变
各人能够看到中间的演变过程，好比一起头是柱上搭梁，梁上搭斗栱，到后来就演酿成了梁架整体连系，穿枋穿过柱的形式；还有就是人字叉手与斗栱位置的不竭调整，最末构成对位关系。所以，最初构成了相对合理的架构形态传承下来。
南北朝期间，木构手艺传到日本等东亚地域，又产生了一些新的改变。日本的根本情状跟国内纷歧样，是一个多灾多灾的地域，因为地震、台风灾祸特殊多，所以在日本的木构所要考虑的不但是竖向力的传递，还要极大水平的考量程度向力的传递。
在日本的飞鸟期间，也就是南朝期间，有一座如今还在的 法隆寺五重塔，它的中间有一根通心柱冲上天际，现实上就相当于核心筒。那个核心筒跟中间的一到四层全数没有关系，只在最顶层停止联络。那个若何阐明呢？其实木材是一种柔嫩的素材，它会依据内部含水量变形。那么假设2-4层和通心柱停止搭接，因为木材变形一定会产生应力，应力会附加通心柱的负荷，会使它受弯，从而削减了它的耐久性与寿命。
图34-35 五重塔外看与剖面
那种做法称做通柱造，是我国古代楼阁建筑经由“叉柱造-缠柱造-通柱造”开展成熟的标记，详情能够参照下面那篇文章。
在地震来的时候，通柱造的刚度没有那么大，但却可以承担必然水平的变形，那可以把地震能量给耗散掉，那种性量喊做构造的延性。有些构造师经常说我们现代的钢筋混凝土拆配式建筑特殊坚硬，不敷柔嫩，那和以前的木构构成明显比照。
颠末南北朝期间到唐朝期间，斗拱手艺和大木架手艺都已经走向成熟。好比补间展做也逐步的由人字形插手转向斗拱，那也是整体性越来越强的过程。再好比转角展做，在汉朝期间仍是双柱并列，各挑一个令拱的做法，到唐朝已经处理了那一构造问题，构成了三向斜向出挑。
图36 唐朝的斗栱手艺成熟
那就构成了典型的殿堂式构架。殿堂式构架跟厅堂式构架的区别，长短常重要的内容。辨认殿堂式构架的三大特征：起首是程度分层，能够分为柱网、展做层、屋顶构架三个程度层；第二柱网是表里等高；第三会有天花藻井。我以前认为那种分层的做法，是倒霉于抗震的做法。因为分红了三个程度层以后，层和层之间很随便产生剪切变形。后来我发现其实它是一个整体的构架，是跟孔明锁一样，它牢牢的套合在一路的，不存在完全分红三层的情状。所以厅堂殿堂式架构都是很有利于抗震的做法，并非说殿堂不可，厅堂能够。
图37 殿堂式架构的分层
唐朝有许多重要案例，此中最重要的是佛光寺东大殿，是考研必背。那也是一个典型的殿堂式的做法。各人能够看到很明白的展做层、柱网和屋架三层。天花上面是屋顶的草架，为什么喊做草架？因为下面有天花盖住，没有露明，不露明的话就能够不做粉饰，不像露明造里面有许多月梁一类的做法。
图38 佛光寺东大殿剖透视
此外还有一个很重要的建筑喊山西应县佛宫寺释迦塔。目前有良多学者对此木塔停止研究，它的内部变形已经很严酷了，但是因为它的构造跟之前所说的五重塔的做法不太一样，五重塔是一起头就考虑好了会产生变形，然后通过离开往对抗地震力；但是应县木塔，是停止告终构补强，通过那种表里双层柱、金厢斗底槽的做法构成筒中筒构造，同时用明五暗四4个平座暗层里面增加了类似于桁架的补强 *** ，使得整体构成了一圈圈的圈梁，如许整体的构造十分的不变，加之木构自己的柔韧性，所以可以抗住地震千年不倒。
图39 佛宫寺释迦塔剖面
即便如斯，千年下来，构造受损也很严酷了。从下面那张图各人能够看到木塔二层明层和平坐层柱的变形。有同窗可能会迷惘，木材不是抗震才能很好吗，为什么会受如斯损害？那是因为木材自己以及木构的性能，其实是不适宜抗扭的，在地震中产生的侧向晃动与竖向晃动都好说，但一旦整体收到改变力，就很随便发作构造损坏。
对木塔的构造的研究特殊多，但是目前没有人敢往修，因为修了，假设它倒下那就是修的人的问题，那也是很费事的现实情状。
图40 佛宫寺释迦塔现状构造平面
唐朝期间已经是一个木构造的成熟期间了，我们前面说到，在木构造的建造手艺到达成熟之后，素材和手艺都没有 *** 产生打破的时候，就会产生款式继续，也就是由构造而粉饰的过程。
所以在宋代有了《营造法度》，木构建造准则化，产生材分轨制。因为构造合理，只要依据区别的“材”的定造往消费区别大小的建筑，就可以构成耐久适用的房屋。在宋代强文化而弱军事，也因而产生了许多繁复的粉饰性的建筑运用，好比“抱厦”。
在斗拱层面，补间展做变得愈加复杂，偷心造的做法根本消逝。那其实是功德。补间展做的复杂化使得圈梁层变得愈加整体。偷心造的做法消逝，往后为计心造，关于构造来说愈加有利。各人晓得偷心造的中间少一根横拱，比拟于计心造，构件的数量少，冗余度会降低。一般而言，构件越多、节点越多，在地震时能量耗散的才能越强。
然而，宋代材分轨制的规定固然使得斗栱轨制能得以研究，便利施工，却也根本上使得手艺没有 *** 构成大的打破了，匠人的立异性遭到了极大限造。
图41 宋代斗栱变得复杂
再到元明清期间，斗拱逐渐演酿成一种粉饰构件。在那里梁柱毗连变得间接、尺寸变得更大，也即所谓“肥梁胖柱”，同时雀替逐渐增大，具备补强感化。
从太和殿立面看，两朵补间展做的宽度才气抵得上一个雀替，所以在构造效应上，太和殿更像框架构造增加斜撑补强的做法，雀替在那里替代了斗栱的感化。那里似乎又回到了最起头的梁、柱、斜向构件的建造逻辑。
图42 太和殿立面
纵看中国古代的木构演变，我们只要看梁思成的那两张手绘图就能够了了。
起首，右边图中，斗拱由大到小、由雄伟而繁复，由构造而粉饰，那是根本的演变过程。然后再看到右图，起首普拍枋是斗拱下面的横向构件，阑额则是穿枋的一种，是普拍枋下的横向构件，在清代又有大阑额、小阑额并存的情状。一起头唐代没有普拍枋，只要尺寸不大的阑额；到清代的时候阑额的宽度根本上跟柱一样大，大部门官式建筑还附带着小阑额。那意味出力学系统简化，阑额本来做为次要构造毗连件，已经演酿成了一种梁，整体酿成了梁柱系统。在那里斗拱的构造感化削弱，几乎沦为粉饰，然后梁和柱的构造感化加强，其实是变使构造变简单、更像现代构造了。
图43-44 梁思成历代斗栱演变图与历代阑额普拍枋演变图
总结一下工具方的古代木构。两者分化的根底就是力传播递体例，最起头的建造体例决定了力传播递标的目的区别，从而招致了区别的构造，招致了区别的建造手艺开展。
图45 工具方屋顶构架逻辑比照
西方的木构建筑表现为“切确”，更好的发扬木材轴向强度大特征。此中节点和构件分工明白，构件负责传力，节点负责毗连。在演变过程中产生受拉构件，产生了桁架构造；
东方的木构建筑表现为“模糊”，更大的发扬木材冗余度的特征，节点和构件有机连系，最起头是叠涩的系统，但通过构件与构件之间环环相扣，构成特殊的节点“斗栱”，使得整体性更强大。
假设要说孰优孰劣，按现代科学系统来评判，必定是西方那种切确的木构更为合理。但是我认为东方的木构其实自有优势，在东方的体会主义、模糊性、更具有人文性量的做法，起首发扬了木材冗余度的特征，其次就是具备人类学意义的文化特量，中国古代的木构就像我们文化中的，海纳百川有容乃大、道家的无为而无不为的思惟一样，宽大性很强。
假设说一个切确的构造系统里面，显现了一点点的瑕疵，好比说某个节点被损坏掉了，它的整个构造系统根本上会很有可能会产生倾圮，因为本来的系统里一切计算都是完美无误的，不然就不成立。而在东方那种模糊的构造系统里面，一些部门的节点、构件、斗栱、梁柱的损坏，其实不会使整体构造倾圮，他可以承担力学上的错误在里面，所以比拟起来是各有好坏。
2.5 近代集成材的产生
古代对素材的局限性的打破是通过建造手艺停止的，而近代和现代通过科学手艺手段，逐渐的对素材性能往停止打破。所以在近代部门，我们次要讲现代集成材的发明过程。
集成材（Laminated Timber）的显现源于西方对木拱的探索。前面我们讲到中世纪教堂里面已经产生了大跨度的木拱构造。在16世纪，也即文艺复兴中晚期，有一位法国天才建筑师喊做Philibert de l'Orme，他发明了木材的一种构造手艺，喊做纵厚板。纵厚板的次要逻辑就是通过两个板材纵向拼接在一路，构成一个厚板，那个厚板显然会比薄弱的一层板具有更强的力学性能。
图46 Philibert de l'Orme
在提出那种做法之后，18世纪与19世纪均有建筑师据此建造出了建筑实物，跨度能够到达40m摆布，那在其时是了不得的手艺成就。在现代，2012年的世界木构大会上，也有学者颁发响应的学术研究功效，阐明那种构法的优良性能，是适用于现代建筑的一种构造形式。
图47-48 纵厚板示意
那么既然能够在纵向并列构成纵厚板，天经地义的，也能够在横向停止层叠构成程度层叠板。能够说纵厚板是垂曲层积板的起源，程度层叠板则是现在普及运用的程度层积板的鼻祖。
程度层叠板的最早在18世纪到19世纪初的桥梁范畴提出并开展。发明者是一名木工，喊做Hans Ulrich Grubenmann，他依据本身的设法做出第一座运用“实拱”手艺的木拱桥，跨度到达60m，是一座位于Wettingen横跨Limmat河的单跨桥。与纵厚板区别，程度层叠板的开展在桥梁上获得的成就更大，而在屋顶构造上的利用则相对较晚。详尽中间的开展和案例那里就不赘述了，但尤为重要的是，其时的程度层叠板和现代的层积材的区别，次要就在于板材和板材之间的毗连——现代的层积材用的是胶水、其时利用的则是特殊构造和铁件。
图49 Hans Ulrich Grubenmann
图50-52 最早的木拱单跨桥
在文艺复兴到近代，胶水手艺不兴盛，所以会有区别的处置体例。好比在前述的那座桥梁里，就是通过金属构件加上“齿接”的 *** 停止叠加，所谓“齿接”就是将上下的板材的外表做成如锯齿一般咬合在一路，通过摩擦力感化使得两者构成协同变形，如许受力性能就变得十分优良。类似的做法也延续到了现代，好比如今的集成材的长向相接就是摘用“指接”的 *** ，也是操纵板和板的摩擦力连系。
图53 齿接
关于程度层积材在屋顶上的运用，不能不再提到一位伟大的建筑师：法国陆军大佐Armand Rose Emy，他的研究和理论根本奠基了工程集成材的降生。我认为他的奉献次要在于两点，一是发明了Emy’s construction system，亦即将程度层叠板的手艺准则化、模块化，那是拆配式思维，可以使其手艺便于妥帖，那也被认为是工程集成材的第一个范例。各人能够看到在图中emy屋架的建造体例，是分红了一段一段的小段，曲率类似，用金属件毗连补强，同时能够乖巧的依据受力需求的区别增加或削减层叠的板数——好比顶端部门只需6片板，底下需7-8片。板材与板材之间则用铁钉钉在一路，那种做法也是延续至今的。
图54-55 Emy屋架
第二个奉献则是关于弯曲木材造造工艺的探索，Emy摘用的是将木材在蒸汽中蒸软，然后用滑轮器械将其弯曲成固定曲率，再用金属件停止固定，包管其稳定形。因为蒸汽的做法会严酷损害木材的受力性能，如今已被禁止，但用器械弯曲木材的 *** 如今仍然利用着。
图56 Emy对弯曲木材造造的探索
然而其时因为胶水手艺的局限，招致那种木构手艺无论在成本仍是性能上都不似乎期间开展灵敏的钢构造，因而在工业革命的布景下其实不遭到重视。
就如许曲到20世纪初，又一位很伟大的人显现了，他喊做奥托赫兹（Otto Hetzer），奥托赫兹打破了胶水手艺，发明了工程集成材并申请了响应的专利。各人大白，专利就是一种能够妥帖的产物，那就意味着集成材手艺能够得到大量复造，它使得木构造彻底的突破了木材素材自己的局限性。
图57 奥托赫兹（Otto Hetzer）
工程集成材专利申请的过程可谓盘旋，奥托赫兹通过一步步的木量产物专利申请，从木造复合床到复合梁再到弯曲集成材梁，历经二十年，颠末五次申请特许，最末在1906年才胜利。申请胜利后，他专注研究胶水手艺，于1908-1909年起头关于弯曲工程集成材的建筑理论，于1910年创建了专门的公司，1912年便有了遍及欧洲列国的十余家分公司，就此工程集成材妥帖开来。
图58-61 奥托赫兹关于集成材手艺的五次特许专利
那么集成材的益处在哪呢？起首是材型的打破。我们讲过不论是东方仍是西方，大木资本都是很有限的。好比清朝的紫禁城对大木的需求都是到川渝地域砍伐运输过来的。全中国几乎找不到一根能够做九等材的原木。然而工程集成材的发明，使得那种木材材形的局限性彻底被突破了。因为一根原木我只需要切成一个个薄板，它不竭的停止拼合，就能产生任何他想要的素材外形，包罗前面所说的弯曲木材的也一样能够。
其次是在力学性能方面，假设两个板拼合一个是顺纹标的目的，一个长短顺纹标的目的，垂曲穿插的摆放在一路，那么木材本来的各项异性的力学弱点也被处理了，成为混凝土、钢构造一样的双向构造。
虽然如斯，木构造在现代期间仍然没有优势（哈哈）。相较于钢筋混凝土、钢构造等新型素材，木构造因为防腐、防火等问题的存在，不敷以成为普及妥帖的素材。而且那里面原因浩瀚，和现代期间手艺至上、乌托邦抱负的社会布景、思惟看念等都有关。
曲到1990年，也就是30年以前，显现了正交胶合木（Cross Laminated Timber）。正交胶合木是在胶合木的根底上，将薄板停止正交拼合，前面也提到了顺纹和非顺纹标的目的的胶合，使得受力双向同性，到达相当于剪力墙的效果。正交胶合木的显现使得木材有代替钢筋混凝土成为将来素材的可能性了，因为它的性能其实不亚于钢筋混凝土，而在各方面性能以至还有优势，那些特征会鄙人面给各人介绍。
图62-65 正交胶合木的消费原理
现代的工程木材能够分做轻木构造和重木构造两大类，CLT就是属于重木构造的一种。重木构造还有良多品种，如层板胶合木（GLT）、层板销接木（DLT）、旋切板顺纹胶合木（LVL）、层板钉接木（NLT）等等。区别就是用区别的 *** 将薄板停止拼合和组拆，好比铁钉、木销钉等。重木构造和轻木构造的区别在于它可以用板材停止承重，类似于剪力墙；而轻木构造根本上就是框架构造，而且很难处理一些物理性能上的问题，包罗防火、防腐、含水率的形变都是没 *** 的。
图66 CLT、GLT、NLT、DLT示意
除此之外，重木构造还有一大特征，就是能够像SU建模一样停止安闲拼接。就像我们在做想象课的木板模子，用刀子划下一块木板，然后用胶水粘一粘把它给拼上往。那可以在现实建造中实现是难以想象的，那种建造 *** 可以使得它的最末完成度特殊高，在模子里面建出来是什么样，施工建造出来就是什么样。而且安闲度也特殊高，建筑师能够利用肆意外形的大板材，在中间停止肆意外形的开洞，都不会影响到力学性能，因而长短常优良的建材。
图67-68 如SU建模一般的建造体例
总结一下近代到现代的木构，其实就是木材的工业化、产物化探索，最末使得木材正式成为工业产物。而因为近代以来CLT那种优良性能的工程集成材的发明，加之世界可陆续开展的需求，使得木材越来越成为适用于将来的素材。那么我们的木构造简史就讲到那里。
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