我校现代木结构研究团队：十五年磨一剑 扬眉出鞘闪锋芒

2011年，成功设计世界最大跨度75.7m木拱桥——苏州市吴中区胥口镇胥虹桥；

2016年，作为唯一高校主持研编工程建设领域38本规范之一《木结构通用规范》；

2016年，成功设计建造国内最大面积和跨度的木结构游泳馆——贵州榕江游泳馆；

2017年，主持木结构领域唯一国家重点研发计划“绿色生态木竹结构体系研究与示范工程” ；

2017年，“现代木结构关键研究与工程应用”项目获江苏省科学技术一等奖；

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近五年来，我校土木工程学院现代木结构研究团队取得一个又一个令人瞩目的突破，在现代木结构研发与工程应用领域，取得了显著的经济和社会效益。

筚路蓝缕，打造一支一流学科团队

“‘文章合为时而著，歌诗合为事而作’，科学研究必须也只有与社会需求结合在一起，才能具有持久力与勃发力。”谈及从事现代木结构方向的研究，刘伟庆教授介绍道。刘伟庆博士毕业工作后，一直从事结构减震控制、结构复合材料方面的研究。2001年在日本考察抗震减震项目时，对日本大跨度木结构可持续发展建筑结构产生了浓厚的兴趣，回国后，便着手组建团队进行研究。

“2009年，刘老师把我从建筑抗震研究方向调整到现代木结构研究方向，当时我还是有些疑虑的，现在看来这个决断是非常正确而有意义的。”谈及团队组建时的情景，现代木结构研究中心常务副主任陆伟东教授表示。“2001年，我从烟台大学考取南工研究生后，便进入了刘老师课题组，这种绿色生态结构的研究深深吸引了我，所以博士毕业后便义无反顾地投身团队作进一步研究。”中心标准与培训部主任杨会峰教授笑着说，“我是和现代木结构团队一起成长起来的。”

十五年弹指一挥间，刘伟庆教授领衔的现代木结构团队已从破土发芽的小苗，发展壮大为国内该领域的一流团队。“植有梧桐树，引来金凤凰。团队创建后，来自南京林业大学木材科学与工程专业的岳孔、汤丽娟博士等纷纷前来，团队不断壮大。”刘伟庆自豪地说，“团队现有教授、副教授十多人，硕、博士研究生六十多人，还有多位技术工人，团队成员的专业方向涵及木材科学、结构工程、工程设计、建筑构造、材料化学等方向，是一支真正学科交叉，跨界融合的队伍。”

顶天立地，肩负现代木结构研究时代使命

“工程学科既要有登攀科研高峰的‘顶天’气魄，又要有服务区域的‘立地’追求。”刘伟庆指出，“科研最终要为经济社会发展服务。”

较之传统钢结构、混凝土结构等材料不可再生、能耗大的弊端，木结构降低能源消耗、温室效应、固体废料、水污染和保护生态资源等五大“利好”，使其成了建筑工业化发展中的“香饽饽”。“在现代三大建筑结构体系中，我国混凝土结构、钢结构均已处于国际前列，唯有木结构发展明显滞后。”刘伟庆感慨道，“目前，美国木结构住宅占有率为85%、日本住宅占有率为65%，我国至2016年，木结构住宅占比不足0.1%。”而我国历史上曾是木结构王国，早在公元1103年宋代，就出版了古代最完整的木建筑技术著作《营造法式》；公元1056年建成的山西应县木塔是世界现存最高、最古老的纯木结构佛塔；北京故宫是世界最大木结构建筑群。

古代的精湛技艺需要传承，但是针对木结构的连接、防火、防腐及装配化等关键技术发展，还需要不断地突破。于是交叉融合的团队“八仙过海，各显神通”有效地发挥木结构的长处，规避短处，大大提升相关性能，迎来了木结构发展的春天。“我们研发的渗透型树脂阻燃剂，能使木材燃烧性能由B3级易燃提升至B1级难燃。” 科研所所长王璐副教授介绍道。“使用钢筋植入等方法，可以解决大跨木结构变形控制难题，使木材极限承载力与刚度提高幅度达80%和30%。” 设计所所长程小武副教授表示。“研发的木材用热固型树脂耐久改性剂，可大幅提升木材抗腐朽和抗虫蛀性能，木材防腐等级由不耐腐III级提升至强耐腐I级。”中心研发与制造部主任岳孔副教授表示。

没有基础研究的支撑就无自主创新的可能，没有工程应用的实践工科就成了走不出象牙塔的空中楼阁，因此，现代木结构团队“剑”无虚发，直指技术更新与创新，既搭建了“顶天”的云梯，又夯实了“立地”的根基。他们对现代木结构进行了五大技术更新和创新，研发了木结构构件工业化制造工艺，研发了系列木结构构件及其连接技术；研发了木结构防火、抗震、防腐、防蠕变等新技术；构建了集成绿色节能技术、BIM技术和安全智能技术的现代木结构建筑成套技术体系，开展了大量工程应用和示范。

传承创新，唱响现代木结构生态和谐之歌

“国家正在加大政策扶持力度，力争用10年时间使装配式建筑占新建筑的比例达到30%，作为木结构的研究者任重而道远！”刘伟庆表示。

现代木结构建筑还自然以宁静、和谐、美丽，是一种绿色发展方式和生活方式，促使人与自然和谐共生。木结构建筑能通过其物理性能调节室内温度和湿度，其释放出的芳香气体能调节情绪、缓解压力，有益于身心健康，国际上幼儿园就常用木结构建造。此外，在游泳馆、化肥厂、马厩等建筑中，钢结构耐久性差、易腐蚀，而木材反之。“大型木结构一旦着火，其燃烧形成的碳化层会阻止氧气进入，形成天然的自灭层。研究表明，大断面木结构构件燃烧1小时烧蚀深度约36mm，而其内部木材仍能承重，为扑救赢得时间，而钢结构一旦防火涂料失效容易变形坍塌。”王璐补充道。

“这是一种大尺寸的异型胶合木制造工艺，庙宇、大殿等场合需要大断面木柱营造庄严肃穆的气氛。”指着现代木结构工程技术研究中心内一根根矗立着的木质纹路清晰的木柱，岳孔副教授笑着介绍道。胶合木结构加工工艺采用机械化、全自动的生产线，由机器伐木、去枝、切段，然后在窑里干燥，铣齿指接，最后进行胶叠合。“胶合木结构有效地发挥了木材的长处，弥合了它的短板缺陷，尺寸稳定性强，承载能力稳定。”

相较于国内常用的混凝土结构建筑而言，木结构建筑采用装配式安装，施工过程十分环保。“只要将我们按BIM模型设计、加工的部件装运到工地，产业工人如同搭积木般就可以完成装配施工，没有普通工地的尘土飞扬和噪音轰鸣。”陆伟东教授形象地介绍道。“现代木结构与普通家具不一样，涉及到建筑安全和耐久，其构件和部品部件的质量影响重大，借鉴国外成熟经验，结合我国实际，我们正在构建从木结构加工制造、运输安装到使用维护的全过程产品质量认证体系。” 检测与认证部主任孙小鸾博士补充道。

从亭台轩榭到庙宇殿堂，中国古建筑一榫一卯、一转一折之间，无不凝结着历史、文化、艺术等传统文化的精粹。“我们做现代木结构研究，既是科研工作，也是文化传承工作，让中国木结构建筑重登历史巅峰也是文化自信题中应有之义吧！”刘伟庆笑着说。

勇攀高峰，绘就现代木结构美好明天

从2002年“采用单元重组速生木材的新型木结构基础研究”获国家973项目前期资助到2017年“现代木结构关键研究与工程应用”项目获江苏省科学技术一等奖，刘伟庆领衔的现代木结构团队从无到有成长为国内最大的跨学科交叉团队，从最初舟车劳顿地前往工厂进行构件装配到现在获得国家级装配式建筑产业基地认定……一路走来，现代木结构团队收获了累累硕果：主编现代木结构领域国家标准4部、行业标准1部；参编国家标准7部；获国家发明专利授权50余项；完成国内最高的6层木结构办公建筑设计等100余项工程项目应用。

“为人父母，当计之深远。”作为现代木结构研究团队的创建人、领衔者，刘伟庆也为之考虑良多，培养团队成员国际一流的前瞻视野便是其中之一。加拿大林产工业研究院、加拿大木业协会、欧洲木业协会、美国工程木协会等木结构领域的董事长和CEO都曾来我校访问交流，我校现代木结构研究团队成员也常态参加国际交流学习。可“怎么消除木结构踩上去的‘吱吱’声”“怎么培植抗病虫、挺拔的速生树种”“怎样设计建设更高高度、更大跨度的木结构建筑”等问题，一直是他们为之思索与研究的方向。

“树木几十年的生长周期显然不利于木结构产业的可持续发展，所以我们会沉下心来与林木遗传专家合作，好好做优质速生树种。”刘伟庆表示。令刘伟庆欣慰的是经过十五年的发展，一支可持续发展的学术梯队已经形成，陆伟东、杨会峰、岳孔、王璐、程小武、孙小鸾等一批中坚力量已完全能独当一面。

蓝天白云之下，木质小屋坐落于草木葱茏的大地上，近处繁花朵朵、流水潺潺，远处林木葱茏、鸟雀欢鸣……这一幅充满自然趣味与生态和谐的画面是刘伟庆及其团队一直在追求的国人宜居生活，而为此，他们在不懈奋斗！

作者：杨芳；单位：党委宣传部；审核：张健