不妨這樣看木構
What we see from timber structure.
- 很早很早的時候,許多人跟樹一起生活,有人住在林裡、有人住在林邊、有人住在林上,當人想要固定在一個地方生活,不再漂移遊走,樹木成為了幫助他們實現這個想法的好朋友。透過簡單的搭建,有了庇護的場域,有了一點安居的可能。那個時候的世界,極其單純,也很容易理解。後來慢慢地,有越來越多人開始做木造。隨著工具與技術越來越進步,人們將木造建造地越來越精彩,有許多的智慧都藏在木造中,包含哲學的看法、精神的想像、社會倫理的關係、環境的共生,都藏在木造中了。這樣的溫柔發展,持續了好幾千年,數十個世代,傳承不斷。當然,幾千年來,木造跟石頭、竹子、泥土、磚的交情都是非常好的。
- 有個叫做瓦特的洋人發明了蒸汽機,那是工業革命的濫觴。霎時間,接續著科學與科技的突破,人們發明了不同的建築材料。鋼鐵製造有了爆炸性的突破、混凝土跟鋼筋結合在一起更提供了不同的建造技術想像,人也越來越多,木材,似乎不敷使用。醫療技術越來越進步,人們的生命得以更長久。教育更加普及,人口越來越向都市集中,這個時候,都市不得不打造更多更高、更大的建築來給人們使用。這個時候,木造建築來不及因應著爆炸性的發展。突然間,木材蓋的房子被認為老派、不現代、不合時宜,數千年的文化突然受到了挑戰,具有傳統技術能力的人也失去了舞台。這樣的時代來得又急又快,來不及確認最好的方案在哪裡?
- 我們用鋼鐵跟混凝土蓋了好多房子,都市快速擴張,原本傳統的建築被現代建築取代,高樓大廈旱地拔起,木造變成落後的代表,因此大家都往水泥盒裡住,住在冰冷建築裡也很容易感受到安全,從來不覺得這有什麼不合理。房子如果冰冷,也可以透過裝修讓室內溫暖溫馨。大家越來越富裕,一切都合情合理。有一天,有些人開始發現複雜的問題來了。環境開始不穩定、壽命的延長不代表擁有健康的身體、鋼鐵與鋼筋混凝土建築在都市的危險性也逐漸暴露。都市因為急速擴張,也忘了在都市裏面的老舊木造建築應該要被善待跟處理。這些問題,在越大的都市越顯複雜。都市作為文明的效率節點,也是永續問題的病灶。
- 我們現在明白,都市是文明發展必要的存在,但是我們要為了延緩都市的擴張而努力,以避免過度侵害農村、生態系統與自然環境。同時,所謂現代建築結構系統所慢慢被揭露的問題也應該正面回應,因此木造建築重新被探討其價值,探討其文明的淵遠性以及未來重新跟文明發展相伴的機會。為了這個目標,世界上有許多人在努力,流傳千年的木造文明,應該同樣在科學與科技的技術上發展,重新成為適當的居住空間。近年這一個工作有突破性的發展,木造建築已經可以建造得更高、更大、更美、更自然、更健康,這是相當振奮人心的。創新深植其中,居住在木造建築更是當代的正確選擇。這樣的發展,還在演化當中,越來越光耀。
木造的理念
Why wood?
- 木材從樹木而來,樹木群居成林,而世界上有廣大的森林可以蘊藏木材。許多森林屬於保育的棲地,孕育了世界上決大部分的物種與能量。同時有許多森林是經過經營管理,目的在於儲備世界上的人基於生存所需要用的木材,同時將碳鎖固,減少逸散到大氣中的數量。
- 生存所需要的木材,在空間上,就是木造用木材。我們可以利用木材來打造各式各樣的建築與構造物,來運轉社會生活的每一天,大家可以安居與交流。將這樣的建築與構造物建造好,使其良好建構與永續發展,變成為了必然的理想跟必須要的能力。
- 建築的一個重要功能在於讓人們安居與生活,人人都需要在建築裡面開展生命、受教育、從事生產與創作、休養生息。為了這樣的理念,我們認為以木打造建築,將有助於建構更好的生活品質。有了生活品質,總體發展才不會建立在消耗模式上,而是安居共生與慢憩。
- 人類作為一個可以透過自我表述能力來追求與感知美的物種,木造建築充滿了各式各樣美的可能性,我們無法抗拒。台灣身為東半球的一個魅力小島,一定可以有獨特的木造經驗與能力發展。希望這樣的理念,可以喚起你一點點的共鳴,跟我們一起木造起來。
木構知識
How about build and design in wood?
木材是什麼
木材來自樹木,是經過光合作用就可以生長取得的建築材料。木材是樹在生長過程中所形成的木質化組織,我們都知道喬木與灌木具有形成層,向內可以發展出木材,包括木質部跟放射薄壁細胞。來吧!請跟我們一起進一步認識木材。

森林中的樹木
地球上有30%的陸地面積是森林,分布範圍從熱帶、亞熱帶到溫帶,是地球重要的空氣淨化系統,也是許多生物棲息的地方。森林中蘊藏許多樹木,可以從空氣中吸收案氧化碳,對於土壤的保持與氣候的調節非常重要。

樹
樹木可以生長數十年、數百年甚至上千年,包含有木質的樹幹以及枝枒樹冠。廣義上樹指的是高大的植物,樹幹就是植物的莖。狹義上則有人認為具有可以二次生長的莖,才算是樹木,一些只會長高不會變粗的的就不會被認為是樹木。最適合的定義方式,則是將可以做為木材用的植物才算是樹。

木材1
可次級生長的植物透過形成多孔纖維的木質化組織,成為我們所謂的木材。從根莖中的維管形成層向外長出韌皮,而木材就是向內發展出的木質部細胞總稱。樹可以分為闊葉樹(雙子葉植物)與針葉樹(裸子植物)。闊葉樹分為環孔材與散孔材兩類,針葉樹分為無樹脂溝與有樹脂溝兩類。大多情形上,闊葉樹導管比管胞大,在橫切面上可以看到管孔,所以也稱為有孔材。針葉樹通常不具導管,而是更多細小的管胞,所以肉眼上接近無孔。

木材2
一般常將木材分類為軟木(Softwood)和硬木(Hardwood)。我們要注意的是,硬木也有質地偏軟的,軟木中也有質地比硬木還要硬的喔!硬木的木質素主要是芥子醇及甲氧松柏醇衍生,軟木的木質素主要是甲氧松柏醇衍生。一株成長中的樹木,形成層會不斷增生新的木質部細胞。若從取材觀察的角度,木材的最中心稱為髓心,隨著時間長大會有生長輪,並發展出Sap Wood與Heart Wood。我們會將較新生的細胞稱為Sap Wood,而將老的細胞稱為Heart Wood。老細胞中慢慢會填充更多的油脂、樹膠、單寧或其他物質而顯得深色。

各種性能
除了從外觀跟組成來認識木材外,我們可以用另外的方式來理解各種不同木材的性能。
密度:單位體積的重量百分比,常用測量方法為封蠟法測量換算,近來因為設備越來越發達可以直接採用儀器測量。
硬度:國際公認用詹氏硬度衡量方法來測試木材硬度,用壓力器將直徑11.28毫米的鋼珠壓入木材中,深度達鋼珠高度一半時所需要的加壓值。
著釘性:木材對於螺絲釘或者木釘的咬合能力。
膠合性:木材適宜加以膠合加工的能力。
含水率:木材中所含水分的重量對比木材乾重的百分比,一般我們要避免木材發霉或者尺寸變化過大,會將木材的含水率控制在20%以下為宜。
力學性能:我們使用木材,必須認識其基本的結構強度,以確保使用的安全性。常見結構強度值區分為靜曲張強度、三點彎折強度、剝離強度、抗壓強度。
用途
木材有超過40%的組成是碳,大量使用木材可以將空氣中逸散的二氧化碳轉儲存在木材中。木材可以用來當作建築用材,或製造家具、門窗,土木工程也常常利用木材來建造橋樑、碼頭或塔等等。木材也是主流的藝術創作材料之一,更是各種樂器的製造材料。非常早的時候人們就會利用木材來建造船隻,發明飛機的時候,也是用木材來打造。

世界的木造
你看過多少木造,台灣因為文化的關係,常可以看到部分傳統的漢式木構造以及日式木構造,也有後來從北美引進的2x木屋,近年來更大或更高的木造也漸漸增加。但是,世界上的木造,就只有這些類型嗎?

搆木為巢
「上古之世,人民少而禽獸眾,人民不勝禽獸蟲蛇,有聖人作,構木為巢,以避群害。」《韓非子‧五蠹》
https://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/jianzhu/content/shiqian/text/chaoju.html
「人們很早就因為生命的需求開始以木建造所需要的庇護,後來慢慢有了更進步的文明,而將需求升級,連結神明、信仰、生活,成為空間,成為構築,後來更演變成世界上豐富的古老木造文明。
https://www.jabberworks.co.uk/alaskan-stilt-houses/

中國傳統建築
自華夏開始,從城廓、寺廟到聚落,中國有悠久的木造建築歷史,並且有精湛的營造工藝。複雜的中國傳統建築具有精密的榫卯技術,並且蘊含哲學與信仰思考,也從中建立了高度嚴謹的匠師手藝。有時候我們還會看到夯土構造,也是木材跟土構造的悠久結合。

日本、韓國傳統建築
中國傳統建築對鄰近國家的影響是深遠的,特別是韓國與日本。雖然日韓也有原生的傳統建築,但我們仍然可以在古老的日韓民居中看到與中國木造建築技術系統具有同樣血脈的解讀。更精彩的是,在日韓建築中,產生新的演繹與表現,刻劃不同的生活習慣與風土語言。


歐洲傳統建築
以歐洲來說是難以全然描述的,從北歐的Stave Church到中歐的Half-Timbered Houses,除了住宅,傳統神殿跟教堂也多半會採用全木造或混合木造的技術。

北美傳統建築
至今我們仍然可以看到典型的原木建築,質樸粗曠且溫暖安全,呈現優良的搭接技術與斷水思考。傳統農業區域所需要的大型儲藏空間,也透過精湛的榫卯技術來建造,內部寬敞且通風明亮。後期更開發了小斷面木材建造Wood Frame Structure的建築系統,大大提高建築的營建效率,並且同樣具有相當好的安全性能。

其他
世界其他各的同樣有各式各樣精采的木造文明,彷彿是個大型爵士樂團,此起彼落的,表演著。

木造建材
木造建材種類眾多,我們可以直接將木材裁切成為需要的尺寸,作為建造使用,也可以將木材經過集成加工成更長、更大、更穩定的高性能建材。對於人們生活的需求,木材絕對是最佳的建造用材料。
原木製品
木材取材下來後,會依照需要加工成型。以前的木材是就地取材,鄰近地方有什麼樹種就用什麼木材。現在因為全球化的關係,木材流通很廣泛,各式各樣的木材都有機會可以取得。
台灣國產材
目前台灣的林場,主要種植柳杉、福杉等杉木,亦有部分區域種植原生的側柏、扁柏與相思木、桃花心木。


日本針葉材
日本目前也是國際上重要的林產輸出國,主要供應日本產的杉木、松木與檜木等材種,因為優良的分類與管理,具有相當優異的質感。

北美針葉材
北美是全球重要的林產地區之一,且林業管理技術完整,經營悠久,且分布自亞熱帶至溫帶的林場廣大,適宜全球各種氣候區應用。台灣常用的北美產木材有阿拉斯加扁柏、美西側柏、花旗松、南方松、SPF、鐵杉等,性能與品質皆非常優良。

歐洲針葉材
北歐與中歐都盛產木材,且歐洲的木材科學引領世界的發展,歐洲以雲杉為主要的林產木材,對於雲杉的應用非常熟悉,同時也有品質非常良好的落葉松,部分區域亦栽種花旗松。

其他地區針葉材
例如澳洲的放射松、俄羅斯的松木、中國大陸的松木都是目前廣泛被採用的針葉材種。
硬木
除了針葉材外,台灣也常見許多硬木。對於柚木,台灣人就相當熟悉,除了最經典的印尼柚木與緬甸柚木外,國外也供應許多類似柚木顏色或紋理的替代品,例如非洲柚木或者南美柚木。國人對於胡桃木、楓木、橡木也廣泛應用。

景觀用木材
此外因為休閒景觀的發展,許多風景區也採用木材建造休憩設施與景觀家具,應用許多景觀用木材。例如冰片木、南洋烏心石、南洋櫸木、太平洋鐵木與婆羅洲鐵木,都是國人相當熟悉的景觀用木材。

工程木材
一方面因為木材先天有些缺點,例如:因為含水率過高導致容易變形或尺寸脹縮、長度不夠長、斷面不構大、有節有破損等等,導致使用上比例無法最大化。後來因為工業時代來臨,人們思考如何透過工業技術來改善木材的缺點,使的木材可以更穩定、更大、更長、更強壯。另外也發展了各種技術來改善木材的性能,例如防腐、燒杉跟熱處理等。近來更有塑化與硬化技術的研發,又是另外一門科學。

工程木材2
工程木材的基本邏輯是,將木材的使用率極緻化地提高,並且透過知識與設備來處理木材,將木材處理成小斷面或小片(裁切、旋切或壓裂)後,讓木材可以縮短乾燥的時間,一方面也藉由效率與性能提高的指接機械將木材接長。當木材有效率地降低含水率並且接長之後,透過性能不斷突破的膠合劑(不怕水、耐高溫),將小斷面或小片的木材膠合成幾種不同的形式。這樣的想法,使得木材幾乎沒有浪費,連小木片跟木屑都徹底應用。

GLT
GLT,全名是Glued Laminated Timber,中文可以稱為膠合樑或者集成材,是最早的工程木材製品之一。在19世紀中葉以前,科學家與工程師就開始思考木材怎樣可以更適應即將來臨的爆炸性成長的時代。(當然我們不確定是否有被預測到?)於是投入研發性能更強的工程用木材。小斷面的乾燥木材經過接長之後再層疊膠合在一起,可以達到相當長與相當大的斷面,對於建築需要的跨度有極佳的應用表現。在膠合的過程中,還可以針對GLT加壓成形,展現不同的曲線弧度或外觀,現在更有雙曲度的應用,非常精彩。
CLT
CLT,全名是Cross Laminated Timber,中文可以稱為垂直正交版,跟GLT類似的流程,但是層疊是採用面層疊,並且每次層疊膠合時正交配置,這樣一來,可以製造出相當大的實心面狀結構材。因應現代住宅為垂直化的發展,建築興建高度越來越高。因此,CLT被研發來應用在高樓層的木造工程,可以興建非常高的木造結構。現代在非地震帶國家,建造超過20樓的木建築已經不是難事,甚或有超過40樓的木造建築正在發展中。
LVL
LVL,全名是Laminated Veneer Lumber,中文可以稱為單板層積材,是將木材旋切成木皮之後平行交合而成的工程用板材。過程中因為強力的膠合,可以得到相當良好的力學性質,同時維持木材的紋理。在北歐,具有相當高度的應用,包含建築與家具都非常普遍。
PLYWOOD
中文稱為合板或者夾板,以工程的角度來說,這邊指的是工程用的結構合板。合板通常被製作成固定的寬度與長度,例如4呎x8呎,以應用在需要結構力的建築面構造,例如牆面、屋面或者樓板。合板本身同樣具有相當好的結構力與防水性,其製程邏輯也與LVL非常類似,應用卻大大不同。
OSB
中文稱為定向粒片版,是將各種切碎的木材小片混合膠合劑加壓成形。在歐洲跟北美應用廣泛,應用方式與合板類似,在北美同類型產品中甚至佔據過半的市場。
熱處理
在上個世紀末,歐洲幾個國家開始對木材採用熱改質Thermal Treatment技術,先將木材蒸氣加熱後再高溫乾燥,讓木材達到高含水率之後降到接近0%的含水率,這樣的過程可以改善木材對於腐菌的抵抗能力,同時增加了木材的穩定性與排水性。熱處理後的木材較不會變形與脹縮,雖然會犧牲掉一些力學性能,卻有更好的耐久性,還有舒服的焦香味。

木材的舒適設計
我們在建築的內部活動與休息,需要建構良好的舒適度。柔和的光影、乾爽的氣味、適恰的溫度、輕緩的聲音,將會讓我們感受到放鬆與愉悅。在設計與建造的過程中,這些事情有機會一氣呵成。
採光與通風
建築的採光與通風在木建築來說並無二致,當看到光線映造在室內照射在木質的建材上,更能呈顯出木材所帶來的放鬆感與自在。透過適當的開窗與對流規劃,更可以讓室內達到良好的微氣候環境,舒適且乾爽。

泛水與透氣
木材跟水的關係是很緊密的,即便是到現在,如果要長時間保存木材,最好的方式還是置放於貯木池中。但是已經成為建材的木材,卻需要注意跟水的關係。適當讓木構材墊高或架高,提升透氣性,可以阻絕水氣對木材經年累月的影響,如果結構上有外露的裁切面,可以加強塗裝或者加以覆蓋,避免脆弱的端部受損劣化。設計與施工過程中對於水路的觀察,將可能積水或水會停留的地方排除,這樣一來木建築就相對可以使用非常久。

隔熱與隔音
身處亞熱帶地區,我們重視建築的隔熱甚於保溫。木材本身就已經是非常不會吸熱的低熱傳導建材,再加上牆面與屋面的隔熱規劃,建築本身對於空調的需求就會降低。在建構隔熱規劃的同時,我們也可以整合隔音規劃,同時在牆體表面增設可以降低音傳導的石膏板或同等材質,可以讓室內空間兼顧隔音與低反射的性能。


照顧您的木房子
有件事情很無法避免,木造房子如果沒有居住,很容易損壞,這一點是相當任性的。有人居住的木造房子,可以維持非常久。通常我們可以規劃一個檢查表,提醒您如何關心及照顧您的房子,確保他的健康。
建築檢查
無論是木建築或者木構造,若有定期的巡檢,在劣化初期即掌握資訊並及時問題無造成問題前排除,建築便可長久使用。就如同車子定期要檢查保養,房子同樣也適用這樣的原則。我們可以每半年或每一年針對木建築依照表格檢查,結構從下到上、從裡到外,大部分可以採用目視觀察,如果有異常的痕跡,可以請專業者採用儀器做進階檢查並盡早排除,好好照顧的房子,會陪伴您很久。

塗裝的知識
古代高級的建築會採用生漆來保護木材,並且增加木材的抗裂性,這是一個非常高級的技術。傳統上也有採用石灰跟豬血為主的混合物來塗裝,或者是採用熟桐油,功能都是為了讓木材有一層透氣的保護層,這個觀念非常重要。我們現代常會利用護木漆來保護木材。護木漆可以滲透進入木材纖維,同時維持木材可以調節濕度的能力。經過塗裝的木材,對於水分的吸收與釋放將會比較緩和,不會像無塗裝的木材如此激烈,也就相對不會開裂或者過度乾燥。有些塗料甚至會增加防蟻與防霉成分,也有助於提高木材的耐久性。護木漆有區分水性與油性,油性相對耐久,水性相對自然與易於施作,使用者可以進一步了解各家的產品。

木造未來
雖然世界人口成長趨緩,但目前還是正成長的階段。聚落與城市都越來越大,為了擴張我們必須開發自然環境或犧牲鄉村,這件事情是我們未來都需要面對的。木造的未來,也正是要參與更集中發展的建築需求。除了建造高樓層的木建築之外,也需要用木造來改善舊建築,建構新性能。
都市發展
都市的發展趨勢是擴張,當我們為了都市的擴張過度開發鄉村或自然環境,就會增加對地球的負擔與破壞,這也是木建築在這個時代的重要任務。透過建造更高、更大的木造住宅,可以讓人們往高處居住,取代平面式的擴張。

新的展現
我們可以利用木材建造全新風格的住宅、學校、博物館、體育場、大型公共設施、辦公室、工廠。世界上有越來越多卓越的木造設計將一一實現,這樣的建築有極佳的抗震性能跟防火性能,代表我們所使用的建築會更安全、更健康。

生命週期
透過我們最熟悉的光合作用方程式,便可以長出幾乎源源不絕的木材。木材在森林中長大,經過管理與取用,應用在文明社會中,可以發揮固碳效果。同時在第一次的應用任務結束後,木材相當容易可以應用在第二次任務中,即便沒有後續任務規劃,木材也極容易可以降解,回歸到自然的體系中,成為養分。

預約聊木構
Why wood?

