木结构园林景观论文

2022-04-18

摘要：实现碳中和不仅靠大力减排，而且要积极挖掘碳汇潜力，广泛汇集碳汇资源。木材的建筑应用可以将碳汇长期锁定在建筑木制材料中，同时在原有林地补种树木增加新的木材蓄积量，增加森林碳汇资源，从而发挥林木资源促进碳中和的积极作用。今天小编给大家找来了《木结构园林景观论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

木结构园林景观论文篇1：

木结构在住宅小区景观设计中的应用

摘要我国木结构古建筑的优良传统以及现代木结构技术的发展使得木结构建筑应用在住宅小区景观设计中具有诸多优势，造型丰富和功能多样的木结构建筑和小品适用于各种住宅小区景观设计。笔者从生态节能、经济适用、以人为本、传承文化和设计创新的角度总结了木结构应用于生态小区景观设计的优势，认为住宅小区木结构景观设计的要点是与小区规划设计同步，满足耐久防腐的要求，使用现代木结构新技术。结合应用范例，具体探讨了住宅小区景观木亭、木结构廊道和花架、水景木结构以及木结构小品的应用原则。

关键词木结构；住宅小区；景观设计；生态节能

Key words Timber structure； Residential quarters； Landscape design； Ecological and energy saving

住宅小區作为都市人居住的场所，承载着人们对美好生活的期望。如今人们更加看重居住区的环境质量和家的感觉。各种主题的绿色生态景观住宅已越来越得到购房者的青睐，具有良好景观的住宅小区使人们在拥有住所的同时能尽情享受人与自然和谐的居住环境。木材属于环境友好型建材，自古以来就是造园的首选。最初作为高档居所的中国传统园林的一大特色便是其不同风格的木结构园林景观建筑[1]。木结构建筑表现出的自然美、古朴美运用到住宅小区景观设计中更能彰显住宅的地方特色，提升住宅小区的文化品位。笔者分析了住宅小区景观设计中采用木结构的优势，以及木结构景观设计的要点，进而以景观木亭、廊道花架、水景木结构以及木结构小品为例，阐述了木结构在住宅小区景观设计中的应用原则。

1 木结构的优点

1.1 生态节能

住宅小区环境最根本的要求是适宜于人类生存和可持续发展。小区景观的规划设计应依据生态学原理，为营造良好的小区生态系统服务，进行住宅小区景观的总体规划，选择合适的景观设施。其中木材是源于自然的生态环保性材料，木材的生产只产生很少的废物，而且又是一种完全可以被降解的材料，本身还具有良好的保温隔热性能。木结构建筑耗用的能源远远小于混凝土和钢材，其秉承可持续发展的要求，在住宅小区景观设计中可推广应用。

1.2 经济适用

住宅小区景观设计要顾及景观工程的建造成本和物业长期的维护成本，应朴素经济，杜绝不必要的铺张奢华，坚持经济适用原则。经过防腐、防霉、防虫、干燥、阻燃和改性处理的木材，使用寿命长达70年以上。木材来源广，可以就地取材，价格便宜，易于加工。木结构建筑形式多样，施工简便快捷，结构性能和环境效益良好，住宅小区景观设计选用木结构是非常适宜的。

1.3 以人为本

小区景观与居民日常生活紧密相关，景观设计应从小区居民的生活习惯、审美情趣出发，为其提供舒适的生活环境，体现人性化，营造出应有的生活气息，做到景为人用。木材的纹理是天然形成的图案，给人以亲切、温暖、轻松自如的感觉。木结构建筑从人体工学、行为学及人的实际需要出发，考虑居民生活对通风、光线、日照的要求，创造适于居住的生活环境。

1.4 传承文化

深入挖掘传统文化，崇尚历史，在文化的大背景下进行居住区景观规划，通过建筑与环境艺术来表现历史文化的延续性，设计出具有历史感和时尚感的中国风小区景观。表现形式多样、历史悠久的木结构建筑在造园造景中扮演着重要角色。在小区景观设计中应用木结构能很好地表现中国传统建筑文化，极大地提升小区人居环境和文化氛围。

1.5 设计创新

住宅小区景观设计必须在遵循一定规范的基础上坚持创新。现代风格的住宅宜采用现代景观造园手法，地方风格的住宅则宜采用具有地方特色和历史语言的造园思路，在继承传统的同时勇于创新。木结构建筑造型丰富，除了传统的中国风古典园林木结构建筑，大量应用新技术的现代胶合木结构，具有现代气息的钢木组合建筑为小区景观设计创新提供了新的选择[2]。

2 设计要点分析

2.1 木结构景观设计宜与小区规划设计同步进行

规划设计限定了住宅小区的风格特点。不同自然区域和文化地域的景观特征相去甚远，居住区景观设计要营造出富有地方特色的环境，如滨海城市的碧水蓝天，山地城市的错落有致和江南水乡的小桥流水。木结构建筑形式多样，布局灵活，但是不同的小区风格，不同的小区自然环境和气候特点适合采用不同的木结构建筑。由于环境、地域、文化、使用人群、功能、技术、材料等因素的不同，木结构景观建筑设计更应体现多样化的个性要求，要充分考虑住宅小区内的地形地貌特点，塑造出富有创意和个性的景观空间。这需要在小区规划设计阶段就有通盘的统筹规划，才能达到协调适宜的效果[3]。

2.2 住宅小区木结构景观建筑需要满足耐久防腐的要求

住宅小区许多木质景观建筑设施，如休息亭廊及座椅等与居民生活密切相关，处于户外露天环境，木质材料会被逐渐风化侵蚀，易于发生霉变、虫害。木材一旦腐朽，不仅使木结构建筑失去使用功能，还会大幅破坏其美感，所以首先要选择那些耐腐耐蛀的木材，还可以通过添加对环境危害小的防腐剂来对木材进行防腐处理，延长木结构景观建筑的使用寿命。住宅小区景观设计在采用木结构时要充分考虑不同木材的使用寿命和适用范围，对于木结构建筑物要尽量做好防腐措施。随着木材防腐技术的逐渐成熟，用防腐木材制成的木制小桥、木亭台、木楼阁、水边木栈道、木围栏、户外坐椅等木结构景观建筑及小品在住宅小区景观设计中得到了广泛应用。

2.3 木结构景观设计时吸纳现代木结构新技术

在传承中国传统木结构造园文化的同时，采用现代木结构新技术，不仅能提高居住区环境景观的技术含量，还能体现时代感，保证高品质的居住环境历久弥新。现代胶合木技术突破了木材自然生长尺寸的局限，能制作出更大截面、更长跨度的木结构构件。螺栓连接、植筋连接等新型连接技术使得木结构力学性能更加优越。钢材、混凝土、塑料、玻璃等材料與木结构的组合运用均能相得益彰。新技术和新材料的运用能极大地提升住宅小区木结构建筑的景观效果和时代气息[4]。

3 应用范例

3.1 住宅小区景观木亭

亭是重要的景观建筑，造型丰富，具有独特的意境美。随着社会的发展，亭在造型、材料、色彩、质感及意境等方面都发生了很大变化。在住宅小区景观设计中运用最多的是木结构亭子，不仅能满足居民观景休憩、纳凉避雨的需求，还以其丰富多彩的造型与住宅小区中的其他建筑和绿化植物构成了生动的居住区景观。除了纯木材建造的传统木亭（图1），还可以用木材与不同材质构件建造新型组合亭。木材与钢结构、石砌体结构、砖砌体结构、钢筋混凝土结构可组合成造型各异，富有现代气息的居住区景观亭（图2）。亭顶是景观亭造型的精华，直观形象地表现出亭与周围环境的联系，以及亭的造型特点和景观特色。千姿百态的亭顶形式形成风格各异的居住小区景观。在小区景观设计中，亭的造型应不拘一格，设计时关于传统景观亭和新型组合亭的选择，要从小区景观规划和整体风格出发，避免生搬硬套[5]。

3.2 住宅小区木结构廊道和花架

廊道和花架是空透的游憩景观空间，不仅具有联系和划分小区空间的作用，还具有遮风避雨、消暑纳凉的实用功能，为居民提供一个理想的休息及观赏周围景物的场所。住宅小区的廊道和花架还是立体绿化的理想形式，可成为住宅小区局部景观空间的主景。廊道和花架的设置与小区绿地相辅相成，其与植物的紧密结合使小区景观中的人工美与自然美和谐统一，提高了廊道和花架的艺术效果和实用价值。廊道和花架的形式丰富，具有灵活多样的特点，无论住宅小区用地形状、空间大小、地形起伏如何，都能找到与环境相和谐的形式，既有数百米的长廊，也有几米长的小段花墙。如今，在住宅小区中，木结构廊道和花架越来越受欢迎，防腐木结构廊道与花架造价低廉，施工简便，节时省工，具有温暖的质感，这是任何其他建筑材料无法比拟的。木结构廊道和花架的设计主要考虑与小区环境和绿化的协调，多采用葡萄、紫藤、木香等绿色攀缘植物盘绕悬挂其上，在植物生长季节能展示其枝、叶、花、果的形态及色彩之美，更为小区景观增添一番生机（图3、4）。

3.3 住宅小区水景木结构

自古以来人们就有傍水而居的天性，孔子言“智者乐水”，水体象征着文明与灵性，具有非同一般的亲和力，能深刻地体现人类历史文化的内涵和外延。水体以其活跃性成为景观组织中最富有生气的元素，能增加风景的灵动性。为满足居民的活动及精神需要，住宅小区景观设计应考虑人们回归自然、亲水的愿望，根据小区自然环境，布置多样性、多功能的水景观设施，创造居民与水景和谐共生的居住空间。如今，为了提升小区的景观品质，许多开发商在住宅小区景观设计中引入水景，增添了小区住宅的亮点和卖点。在景观布局上，应注意将水景置于住宅小区的整体环境氛围中。在水景设计时，以延展的水体为景线，点缀木结构景观建筑和小品，与水共成佳景。考虑到开发成本和用地紧张，这些小区水景多为小水面，配合小水面的水景木结构有木结构小桥、临水观景木台、栈道等（图5～8）。这些木结构景观建筑临水而立，与水体相互呼应，形成了别致的住宅小区水体景观[6]。

3.4 住宅小区木结构小品

居民是住宅小区景观环境活动的主体，居民的行为习惯、性格爱好等各种生活状态是居住区景观小品设计的重要依据。居住区景观小品设计在满足人们实际需要的同时，应追求以人为本的理念，造型风格考虑居民的心理需求，使景观小品更加亲近和人性化。人性化的景观小品能真正体现出对住宅小区居民的尊重与关心，体现出一种人文精神，是时代的潮流与趋势。在愈加追求人居景观环境的今天，许多住宅小区景观设计中设置了不少富于人性化的景观小品，如景门、景墙、座椅、树池、花坛、栏杆、标志牌、果皮箱以及雕塑小品等，虽然体量小，但起着点缀小区环境，丰富景观，烘托气氛，加深意境等作用。木材因温暖柔和的质感而具有天然的亲和力，在住宅小区人性化景观小品的建造上占有得天独厚的优势。随着胶合木和防腐木材技术的发展，木结构景观小品的应用范围也不断拓展。如今，在住宅小区景观设计中，人们手触、身倚、座卧等景观小品的表面材料大多选择使用木材，造型设计上体现出住宅区的生活气息[7]（图9～14）。

4 结语

安全、舒适、和谐是住宅环境的共性，因此要从住宅小区整体风格出发，找出诸如形态、色彩、文化等隐含因素，以扬弃的态度吸纳古今中外的景观文化精华，从而设计出适宜住宅小区的木结构景观建筑和小品。木材的天然材质使木结构建筑凸显出其他建材不具备的亲和力，在创造城市绿色生态生活的今天，木结构很好地融入了人居环境，采用现代技术的住宅小区木结构景观建筑焕发出历史神韵又不失时代气息，可以开阔居民视野，陶冶性情，体现时代主题，创造富有独特品质的住宅小区景观环境。

参考文献

[1] 樊承谋，王永维，潘景龙.木结构[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 张红卫，王戈.木材在园林建筑中的应用[J].木材工业，2003，17（6）：34-36.

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[4] 谢浩.住宅小区园林景观设计初探[J].安徽农业科学，2008，36（27）：11740-11742.

[5] 许建华，杨会峰，陆伟东.中国传统木结构在继承和创新发展中的问题分析[J].木材工业，2011，25（5）：20-23.

[6] 鲍晓曙，徐舟跃.现代居住区园林景观建设研究[J].安徽农业科学，2008，36（28）：12198-12200.

[7] 周景斌.松木防腐材在园林木结构建筑和小品上的应用[J].北方园艺，2015，10（10）：93-98.

作者：罗立权何金春

木结构园林景观论文篇2：

挖掘碳汇潜力提升建筑木材碳中和作用

摘要：实现碳中和不仅靠大力减排，而且要积极挖掘碳汇潜力，广泛汇集碳汇资源。木材的建筑应用可以将碳汇长期锁定在建筑木制材料中，同时在原有林地补种树木增加新的木材蓄积量，增加森林碳汇资源，从而发挥林木资源促进碳中和的积极作用。

关键词：建筑；木材；碳汇；碳中和

普遍认为与减少化石能源排放相比，自然碳汇资源对碳中和的贡献非常有限，但是随着减排力度的不断加大，碳汇资源在碳中和中的贡献作用将会越来越突出。挖掘碳汇资源潜力，增加自然资源的碳汇贡献是碳中和战略逐步走向深入必须面对的重要问题。为了开辟新的碳汇空间，增加建筑木材应用，锁定碳汇，同时在开辟出的林地种植新的树木，是增加碳汇的有效途径。

一、客观认识林木碳汇的碳中和贡献

植物通过光合作用把大气中的二氧化碳以生物量的形式固定在植被和土壤中，被认为是碳汇。全球森林面积占陆地总面积的31%，占陆地生态系统总生物量的80%，是地球最大的碳库。从20世纪80年代开始，我国在北方干旱和半干旱地区实施世界上最大规模的人工造林缓解荒漠化和控制沙尘暴，种植人工林多达8000万公顷，成为拥有世界上最大面积人工林的国家，我国森林碳储总量从1977年的40.5亿吨增加到2018年的83.6亿吨，对全球应对气候变化作出了巨大的森林碳汇贡献。

尽管如此，森林碳汇对碳中和的贡献仍然十分有限，首先，森林既是碳汇也是碳源，植物在吸收二氧化碳的同时呼吸作用会释放一部分二氧化碳回到空气中。其次，树木的枯落物和枯死木会在空气中氧化分解为二氧化碳，从植物生命周期看，植物吸收的二氧化碳会重新释放到大气中，树木并未形成真正的碳汇。第三，尽管地球上有广袤的森林，但是只有生长的中幼林才会吸收二氧化碳，转变为植物的生物量产生碳汇，而成熟林的树木生长和枯死达到平衡，吸收二氧化碳和释放二氧化碳也趋于平衡，不再形成碳汇，对过熟林而言，主要是呼吸作用和枯死木分解，是纯粹的碳源。上述原因使得森林在自然界的碳循环中发挥重要的固碳作用，但增加碳汇的贡献十分有限。

采伐更新过熟林木是增加森林碳汇的有效途径，从固定碳汇的角度看，树木被采伐后用于建筑和家具可以把碳汇锁定在建筑和家具中，起到长期固碳的作用；从新增碳汇的角度看，采伐树木后的林地重新种植树木，新增树木的生长会吸收二氧化碳，起到增加碳汇的作用；从减少排放的角度看，以建筑木材替代高排放的钢筋水泥材料，可以减少二氧化碳排放，起到减排作用。总之，大力发展木结构建筑和建筑木材应用不仅能长期固定碳汇，还可以减少排放，而且可以带动林木更新，使木材使用和林业增汇形成良性互动，为推进碳中和发挥积极作用。

二、建筑应用是锁定木材碳汇的有效途径

木材产品在生产和使用过程中的能耗远低于钢材、铝材和混凝土产品，并且是可再生绿色材料，同时具有长期储碳的功能。大力发展生态型木材产业替代高能耗材料，不仅有助于绿色低碳循环发展，而且对提升碳汇，促进碳中和具有重要意义。

建筑是木材应用的主要领域。在人类文明发展进程中，木材长期是建筑的主要材料，直到近现代工业革命和材料科学取得巨大发展后，高强度大规模生产的钢材、铝材、塑料和混凝土等建材产品才逐渐取代了木材成为现代社会的主要建筑材料。尽管如此，木材具有体积密度小、导热系数小、加工方便、有一定的强度和韧性等特点，因此仍然被长期使用。现代木材的防火、防腐、防蛀等处理技术日臻完善，木材的改性、胶合和结合技术等均有较大改进，使得木材重量轻、强度高、美观、加工性能好、取材方便、施工速度快、给人以亲切感等优点得以发扬。近几十年，现代木结构建筑作为可持续发展资源利用和低碳建筑结构的重要形式在建筑领域受到高度重视，形成了以轻型木结构、胶合木结构和木混合结构为代表的多种木结构建筑形式，新型木结构房屋因绿色、生态、环保、可再生利用等特点迎合了现代人渴望脱离钢筋水泥建筑，寻求贴近自然的居住感受，使得木结构建筑在建筑中的比重快速回升。

木结构建筑作为中国传统的建筑形式可以追溯到五千年前，長期是中国建筑的主体。近半个世纪以来，为了保护环境和森林资源，杜绝乱砍乱伐现象，中国采取了最为严格的森林保护政策，强力限制林木资源的应用，木结构建筑的发展基本处于停滞状态。中国有5亿农村人口和230亿农村房屋，传统中国农村住宅一般因地制宜、就地取材，以木结构为主。随着经济水平的提高，富裕后的农民都会致力于翻建农村住房，改善居住条件，中国农村住房正在发生明显的变化。20世纪五六十年代的草房、六七十年代的泥瓦房和八九十年代的砖瓦房都在改建翻建为钢筋水泥住宅，新建农村住宅的结构形式越来越单一化，木材使用量降低，建筑成本增高。

三、促进木材建筑应用、增加林业碳汇潜力的建议

（一）鼓励农村木结构住宅发展

大力发展农村木结构住房，首先可以发挥木结构建筑满足个性需求、亲近自然、舒适环保等优点；其次可以大规模替代钢筋水泥等高能耗高排放建筑材料，减少能耗和排放；第三，建筑大量使用木材可以起到长期固碳减少排放的作用；第四，可以刺激木材需求，促进林木更新，增加森林碳汇贡献。可见，在中国农村地区住房更新改造中推动木结构建筑和建筑木材应用，不仅能满足农民对木结构建筑的偏爱，而且有利于提高森林碳汇水平，助力碳中和战略。

制定木结构农村建筑发展规划，完善木结构建筑材料、设计、施工和评价标准，鼓励农村新建住宅和住房改造选用木结构建筑和木质建材，扭转农村建筑盲目跟风城市建筑形式的趋势，建立以木结构为主、钢筋混凝土结构和砖混结构等多种结构体系为辅的多元化农村建筑形式和格局。面向农村木结构建筑市场，制定木结构建筑产业发展规划，指导木结构建材产业发展，提高木质建材的生产工艺和标准化程度，通过提高木结构建筑和木质建材产业化水平和标准化水平，提高木结构建筑质量，降低木结构建筑成本，扩大建筑木材使用量，带动森林碳汇发展。

量化农村木结构建筑减排量和碳汇量。根据农村木结构建筑使用的木材量计算替代钢筋水泥建材产生的减排量，根据农村木结构建筑使用的木材量计算木材的固碳量，根据农村木结构建筑使用的木材量折算补种林木的碳汇量，量化农村木结构建筑的减排量和碳汇贡献，建立农村木结构建筑减排量和碳汇贡献的市场化渠道，将农村木结构建筑的减排量和碳汇贡献纳入排放权市场，提高农民建设木结构住房的积极性，带动森林碳汇发展。

以试点示范方式带动农村木结构建筑应用。在地震多发地区、森林和土地资源丰富地区和部分经济发达地区率先推进普及木结构住宅建设。对于林木资源富足的农村地区鼓励就地取材，补种结合，因地制宜发展农村木结构建筑。對经济比较发达的农村地区和有经济实力的农村消费人群鼓励建设高标准木质建筑，增加舒适度，提高居住水平。在风景旅游地区和生态保护地区提倡建设环保型木结构住宅和园林景观木质建筑。

（二）提高建筑用木制品发展水平

木制品作为低碳、环保、可再生的绿色家居材料，越来越受到消费者的青睐，我国木业加工产值已超过2万亿元，年商品木材贸易量达1.6亿立方米，木材消费量超过6亿立方米。木门行业产值达到1460 亿元人民币，地板销量超过4亿平方米，人造板产量达到3亿立方米。尽管我国木材年消费量已经超过6 亿立方米，但人均消费量不足0.4立方米/年，只有世界人均水平的60%，市场发展潜力十分巨大。

促进木制品建材应用需要大力提升木制品行业发展水平。木制品行业以中小企业为主，企业规模普遍偏小，产品科技含量低，环保和安全问题比较突出，人造板行业被环保部门列为高污染、高环境风险产业，受到重点关注和治理。木制品行业门槛较低，生产初级、低档产品的企业较多，生产精加工、高附加值产品的企业少，产业内部结构不合理，同质化竞争比较严重，人造板、家具和地板等产品存在部分品种和地区产能过剩。为了改善产业结构，提高产品质量，有必要整合高校、科研机构和企业各方力量，建立木制品建筑应用产学研平台，在创新建筑木材应用领域加大投入，深入研究，着力攻克关键技术，全面提升产业发展水平，同时针对国内缺乏具备木结构设计、加工、建造专业人员的状况，大力培养现代木结构建筑领域材料、设计和工程等方面的研究和应用人才，提高建筑木材研究和应用水平。

大力开展建筑木材应用的国际合作，吸收发达国家建筑木材应用的经验和成果。日本、北美和北欧发达地区具有长期发展木结构建筑的历史，在北美地区近90%的住宅和50%的低层公共建筑都采用轻型木结构。亚洲的日本、欧洲的芬兰和瑞典等国家在民居建筑中的现代木结构住宅应用更为普遍，木结构建筑的设计、施工和开发非常成熟，木质建材的研究和利用水平很高，并且拥有完善的市场化和专业化木结构建筑发展体制机制。我国大部分地区与日本、北美和北欧地理纬度相近，便于学习和引进这些地区的木结构技术、规范和市场开发经验，结合我国建筑、文化、材料、技术等特点，走出中国特色的木结构建筑发展之路。

（三）面向建筑应用大力发展林业资源

截至目前，中国林业用地面积为3.3亿公顷，森林面积2.2亿公顷，森林覆盖率22.96%，森林蓄积量175.6亿立方米。尽管如此，中国依然是木材资源紧缺的国家，一方面是因为受到地理地质气候条件限制、农业生产用地保障和城市建设用地扩张的影响，我国林业用地面积总体水平并不高。另一方面，为了保护生态环境，我国制定了严格的森林保护制度。为了提高森林覆盖率、保护森林资源，从1986年开始实施采伐限额制度，严格控制原木的采伐量，又在1998年开始实施天然林保护工程，进一步限制对天然林的釆伐。这些措施虽然使森林资源得到有效保护，但也极大地减少了国内建筑业木材供给，无法满足建筑业发展对木材的需求。目前亟需转变保守的守林护林思路，有序开展基于建筑木材应用的森林更新行动，通过增加对成熟林和过熟林的采伐和复种，建立林木建筑利用和更新的良性机制，让停滞的森林碳汇资源流动起来，产生新的碳汇效益，为碳中和发挥重要作用。

参考文献

[1]张煜星，王雪军.全国森林蓄积生物量模型建立和碳变化研究[J].中国科学：生命科学，2021，51（02）：199-214.

[2]潘家华.生态产品的属性及其价值溯源[J].环境与可持续发展，2020，45（06）：72-74.

[3]李庆.长江经济带城市二氧化碳排放空间异质性分析[J].生态经济，2020，36（12）：21-26+33.

[4]木结构（木屋）行业分析与发展[J].中国林业产业，2020（Z1）：118-120.

[5]王蕊.为应对全球气候问题，木材建筑应成为主流[J].艺术与设计，2019，1（11）：18-21.

[6]何敏娟，何桂荣，梁峰，李征.中国木结构近20年发展历程[J].建筑结构，2019，49（19）：83-90.

[7]李明丽.木材进口对中国建筑业木材供给的影响[D].北京林业大学，2015.

[8]余光英.中国碳汇林业可持续发展及博弈机制研究[D].华中农业大学，2010.

[9]江泽慧，陈绪和，叶克林，傅峰.世界木材利用发展态势[J].木材工业，2010，24（01）：1-4.

（作者单位：中国社会科学院生态文明研究所）

作者：李庆

木结构园林景观论文篇3：

木结构设计软件课程教学模式探索

摘要：木结构设计软件课程是南京林业大学木结构建筑专业的一门专业核心与特色课程，是木结构建筑专业技术人员从事专业工作的重要设计工具，关系到木结构建筑专业人才综合素质的培养。针对课程内容国际木结构知识多，教学课时有限，教学难度大等特点和难点，从培养学生综合能力出发，在教学内容、教学方法、课程考评与实践活动方面进行一系列的改革创新。课程教学以教师课堂讲授为主，以软件专业培训工程师在线答疑和国外专家学术报告活动为辅。同时组织国内外学生进行复杂模型设计（一对一），运用所学软件知识参与国内高校木结构模型设计竞赛，以及木结构数字化设计与加工等生产实训。教学实践中，木结构设计软件课程教学取得了良好效果，学生的综合能力得到明显提高，为今后的工作学习奠定了坚实基础。

关键词：木结构设计软件;教学模式;数字化加工;人才培养

木结构在中国具有悠久的历史，现存古建筑遗产多为木结构形式，如有千年历史的应县木塔，以及世界上现存规模最大、保存最为完整的木结构古建筑之一的北京故宫等。可见，木结构在中国建筑史上具有重要的地位并备受青睐。建国初期，由于大量工程建设造成森林资源锐减，因此其他建筑材料（混凝土、钢材等）逐渐替代了木材，中国木结构的研究与应用由此也停止长达二十余年之久[1]，中国木结构发展水平与国外林业发达国家之间的差距逐渐增大。

近20年来，国内木结构发展的大环境发生了重大改变。温室效应和矿产资源锐减使人们认识到低碳节能和可再生材料的重要性，木结构再次成为建筑行业可持续发展的优选材料之一。同时，来自北美、欧洲和俄罗斯等国家的结构用木材进口增加，以及国内速生林的高增长率为国内木结构发展奠定了基础。此外，木结构具有较好的抗震性能和较高的舒适度，这些都为木结构在中国的发展提供了有利条件。中国各级政府提出绿色发展理念，各类木结构建筑的设计标准、规范、政策等逐步出台，2015年工信部联原309号文件指出，促进城镇木结构建筑的应用，推动木结构建筑在政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等低层新建公共建筑以及城镇平改坡中的使用。在此背景下，木结构建筑近来得到了较快发展[2-3]，社会对木结构专业人才的需求日益迫切，国内多所高校如同济大学、哈尔滨工业大学、南京工业大学等相关专业都已开设有关木结构的选修课程，并开展相关课题的研究。南京林业大学于2007年率先设立了全国首个木结构建筑工程本科专业[4]，距今已办学13年，为我国木结构建筑行业发展输送了大量专业人才。

为了增强木结构建筑专业学生的设计理念，提高学生从事木结构专业工作的能力，在建筑设计软件学习方面，除安排学生学习Auto CAD、3D Max、Sketchup等基础绘图和建模软件外，还针对高年级学生的实际情况，增加了专业核心与特色课程木结构设计软件。该课程主要内容是国际木结构建筑专用设计软件瑞士Cadwork和德国西玛在木建筑工程中的应用，旨在提高学生木结构建筑的设计能力。在全球信息化和工业4.0的推动下，木结构设计软件与数控加工中心（CNC）无缝对接，很大程度上解决了木构件设计和加工精度等问题。木结构设计软件课程可以让学生掌握木结构设计、加工和施工安装一体化的国外先进技术，提高木结构建筑的设计效率，增强学生从事国内外木结构设计工作的能力。但是目前国内鲜有关于该课程教学模式的探讨。本文结合南京林业大学教学实践经验，从教学内容、教学方法和教学手段等方面，对提高木结构设计软件课程教学质量和教学效果进行探讨。

一、国内外木结构设计软件课程教学现状及存在问题

（一）国内外木结构设计软件课程教学现状

目前，国外木结构发达国家的高校在木结构软件教学方面已经非常成熟，多数有木结构建筑专业的工科高校均开设了木结构设计软件课程，尤其是欧洲和北美国家的高校，如瑞士的Bern大学、德国的FH Rosenheim大学和加拿大英属哥伦比亚大学（UBC）等，仅法国开设木结构设计软件课程的学校就多达300余所。在教学师资上，欧洲高校基本上是由软件专业教师授课，北美则是由取得培训资格证的教师进行专业讲解。相比国外，中国开设木结构设计软件课程的高校屈指可数，除南京林业大学外，北京林业大学、西南林业大学、内蒙古农业大学等高校相继开设了木结构设计软件课程，部分高校仅开设木结构设计软件的短期培训。木结构设计软件课程教学师资主要依赖软件公司组织高校教師进行短期培训。但短期培训教学内容有限，缺乏实操练习，教学效果欠佳。因此，国内木结构设计软件课程教学现状与国外有着明显差距。对此应引起高度重视，积极开展该课程教学模式的实践改革与探索，以达到良好的教学效果。

（二）木结构设计软件课程教学存在的问题

一是专业师资匮乏和课时偏少是木结构设计软件课程目前存在的两大问题。该课程内容包括两个国际木结构通用软件（瑞士Cadwork和德国西玛），共48课时，两个软件各占24课时，仅为国外设计软件课程教学课时的一半。但课程内容很多，涉及的理论知识较为广泛，因此教学中只能删减和缩短实操课时，教学效果难以保证。

二是学生对木结构设计软件认知度不高。虽然木结构设计软件在国内木结构企业已逐步广泛应用，但学生接触最多的仍是建筑通用设计软件比如Sketchup等，对木结构专业设计软件的认知具有局限性，尚难准确认识木结构专业设计软件在实际工程中的重要性。

三是学生专业英语水平影响了对软件的掌握。木结构设计软件课程涉及的软件均为国际通用，因此专业英语在软件学习中显得尤为重要。具有良好的专业英语基础对学生理解和掌握软件操作功能非常有利。但目前学生的专业英语水平还不够高，因此应加强双语教学，以促进学生对软件的学习和掌握。

二、木结构设计软件课程教学内容

南京林业大学木结构设计软件课程主要结合学生前两年本科课程中有关木结构知识，将最为常用的两种木结构体系（轻型木结构和梁柱式木结构）的建模过程作为课程主线，采用“总—分—总”的方式安排课程内容。首先结合软件的经典完整模型来介绍软件的主要功能和用途，比如2015年米兰世博会法国馆、中国馆、Swatch在Biel的总部木结构大楼（图1）[5]，以及往届学生完成的部分模型（图2）等，培养学生对软件学习的兴趣，增强学生的学习信心。然后由浅入深地安排软件学习的核心内容，从软件的界面工具到功能模块，从木结构的构件和基础到整个结构模型建模的学习等。最后是对整个模型的渲染和出图，并且输出可以为CNC智能加工中心识别的各构件参数列表，以实现数字化加工。课程内容主要包括三维建模工具的使用，结构段和视域属性等辅助工具的使用，基础和梁柱的添加，屋顶助手、老虎窗助手的使用，墙体结构的层定义和角定义，平立剖面图纸、单独构件图纸、屋面图纸、墙体图纸和木料清单的自动生成，图纸文字及尺寸标注，图纸和木料清单的输出、打印等。

三、木结构设计软件课程教学方法

（一）传统教学方法与互联网技术相结合

针对木结构设计软件课程教学内容特点，教学方法上主要采用讲授法、演示法、练习法等，并与超星学习通等在线教学平台的视频教学相结合，借助线上答疑群，提高课程教学效果。软件简介和经典完整模型部分，主要采用讲授法。实际操作对软件学习至关重要，因此软件建模的过程主要依靠教师在电脑上演示和讲解，同时给学生安排练习任务。在课堂练习过程中，教师随时可以答疑。

由于课时有限，为了让学生更全面地掌握软件建模功能，除面授课程以外，还依托互联网技术在线课程教学平台开展视频教学（如超星学习通、腾讯会议、腾讯课堂等），方便学生自学和练习。当今互联网教学平台技术发展日渐成熟[6-9]，尤其在疫情期间发挥了重要作用，有力支撑了木结构设计软件课程的在线教学。

目前基于微信等互联网技术的教学探索较多[10-13]。对木结构设计软件课程学习中学生提出的问题，借助现代互联网通讯软件的群聊功能（QQ群和微信群），建立相应软件的答疑群。群里除了有任课教师和学生外，还有软件专业培训工程师。工程师可以更加专业和全面地解答实际操作中的问题。学生可以通过录屏和截屏等将疑问提交群里，通过师生互动，让所有学生都能分享疑问的解答过程，极大地提高了课程教学效率。

（二）双语授课与实践技能培训相融合

2018年7月，欧洲著名木结构领域专家瑞士伯尔尼大学教授Willy Berthoud博士，代表木结构设计软件瑞士Cadwork公司与南京林业大学签订科学与教育合作MOU。Cadwork公司为南京林业大学师生提供海外实训基地，每年还组织欧洲著名木结构领域专家定期到南京林业大学开展为期一周的木结构软件设计与学术报告活动。这些活动与专业课程教学无缝对接，旨在为师生提供高水平的全英文课堂教学及实践技能培训。此项合作对开拓学生的国际视野，把学生培养成为参与国际交流的高层次木结构专业人才具有积极的作用，同时也为我国木结构发展提供了国际化合作与交流的创新平台。

在Willy教授的指导下，学生对软件的应用能力大大提高，在实训中学生依据课程设计模型建造了一座木亭（图3），锻炼了学生的动手能力和口语表达能力，更重要的是，从木结构的设计、出图到建造的一体化过程中，学生从感性认识到理性认识，既整合了所学理论知识，又激发了实践动手的潛力，学生综合能力有了显著提高。

（三）国外技术与民族文化相结合

木结构设计软件课程所涉及的两个软件主要用于设计现代木结构建筑，如轻型木结构、梁柱式木结构、井干式木结构。软件可直接生成梁柱、带墙骨柱墙体、带搁栅楼板、可个性化修改楼梯等，设计简便快速。但目前该软件缺乏古建构件模块，在中国传统古建木结构设计中的应用较少。古建木结构是中国木结构建筑独特的存在，是民族文化传承的重要形式，在世界建筑史上具有重要的地位，因此培养木结构专业人才尤为重要。木结构部分构件构造复杂（如斗栱形式），主要依靠手工制作，加工效率不高，精度也参差不齐。因此，在课程作业甚至毕业设计中会指导学生完成一些古建筑木结构的模型作业，将现代木结构软件的学习与民族文化相结合，融入学生比较熟悉的中国传统古建木结构的建筑特色和建模技巧，激发学生对软件学习的兴趣，增强民族自豪感。图4是学生建成的高质量的古建木结构模型。在近两年的毕业设计中，有两位学生基于Cadwork平台对3种典型斗栱进行仿真设计和建模，在古建筑木结构数字化加工过程中，培养学生的软件开发能力，为其日后工作和研究奠定基础。

与此同时，鼓励学生积极参与国际交流，加强国内外学生之间的互动，增强国外学生对中国历史的认知，培养国外学生对中国传统古建文化的兴趣，促进国际文化的交流。

四、考评及课后实践环节

（一）开放性大作业

木结构设计软件课程的考核方式是期末大作业（60%）+平时课堂学习研讨及课后反馈表现（20%）+教学视频（20%）。其中期末大作业是开放性的作业，题目主要是利用上述两个软件分别建立满足使用功能需求的木结构建筑，其中模型的具体形式可由学生自选。提供《建筑方案设计说明》和模型，包括方案构思、作品介绍、成品建筑外观图、室内效果图、平面图、结构构件简单设计、材料清单等。同时考核双语教学效果，要求学生提供英语录制的约六分钟时长建模视频，详细介绍建模过程。因为可根据兴趣选取木结构建筑形式（包括建筑的结构形式和建筑风格），该类型开放性大作业深受学生欢迎，完成作业过程中也可以锻炼口语表达及建模操作能力。

（二）国内竞赛和国际互动

除了正常的大作业考核外，还与国内外高校以竞赛或课程形式开展相关互动交流。2019年7月第一届高校西玛木结构设计大赛在南京林业大学材料学院举行，以小型木结构图书馆或者艺术馆为题，依托西玛木结构设计软件进行建模，要求建筑突出木结构作为绿色建筑的自然感。经过激烈的初评、网评和终评，来自南京林业大学和内蒙古农业大学的7个作品进入了决赛。通过该类竞赛，学生在木结构建筑设计、结构计算、软件建模、效果图设计、展板制作及汇报表达等方面的能力得到了很大的锻炼和提高，学校之间也加强了沟通和交流，学生之间的协作能力也得到了提升。

为提高学生对木结构软件的运用能力，培养学生的创新能力，促进国际文化交流，学校非常重视木结构设计软件课程与国外高校的交流[2， 14-17]。2017年南京林业大学木结构建筑系阙泽利教授与瑞士伯尔尼大学（University of Bern）Willy Berthoud博士联合发起“2017国际学生联合设计课程”。双方联合开展了基于交互平台跨区域、跨国家的“互联网+”教学探索。“互联网+”教学实践课程以“传统与现代融合与共生”为主题，由中瑞双方学生分别选出中西方各具民族代表性的作品，通过木结构设计软件Cadwork共同进行作品设计，对作品的节点构造、3D仿真模型、工厂预制化模数等进行一系列探索。双方学生利用“电子邮件”“移动社交软件”“远程视频交互平台” “导师微信群”等互联网形式进行一对一沟通交流（图5），解决了跨地域教学交流的难题，极大地提高了教学成效和研究效率。此次探索性教学为双方国际交流与合作打下了良好基础。此后，每年木结构系学生都会与瑞士伯尔尼大学学生开展类似的联合建模活动。该国际互动项目命名为“Ping Pong round”，2020年已进行到第四年“Ping-Pong round 4.0”。

五、结语

针对木结构设计软件课程特点探索切实有效的教学模式，提出传统教学方法与互联网技术相结合、双语授课与实践技能培训相融合以及国外技术与民族文化相结合的教学方法。课后实践环节引入国内竞赛和国内外师生互动的方式，调动学生的学习积极性，引导学生自主学习，开展合作探究，既提高了教学效果，也丰富了教学内容。

参考文献：

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[4]阙泽利，李哲瑞，孙友富，等. 木结构建筑工程专业应用人才培养方案的研究——以全国首设的南京林业大学木结构建筑工程专业为例[J]. 中国林业教育， 2015， 33（4）： 42-44.

[5]刘泳娜. Swatch总部大楼：闪耀着“生命”光泽的艺术品[J]. 房地产导刊， 2019（11）： 64-67.

[6]张祚，闫平平，周敏，等. “双一流”背景下基于互联网平台的互动教学研究项目设计与实践[J]. 高等建筑教育， 2017， 26（5）： 20-23.

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