Column 可以抵禦惡劣氣候和地震的日本木造住宅
可以抵禦惡劣氣候和地震的日本木造住宅
日本的住宅是用「木材」建造的。即使在技術和資訊發達的今天,公寓等集體住宅之外的獨棟住宅約有80%仍是木造建築,而在國外,一般採用石材、磚塊、鋼筋或混凝土修建的住宅比較多,但日本為什麼要用「木材」呢?
日本木造建築多的原因之一就是容易獲取木材來做材料。日本國土的66%是森林,籌備木材比較方便。另外木材易於加工,重量又輕,自古以來就被用作房屋的建築材料。
雖然日本國土約73%是山地,要想在日本西部等地開採優質石材並不難。此外,大約在1400年前的飛鳥時代(西元593年至西元710年),製磚技術就已經從中國傳入,在日本各地都可以開採到優質粘土。然而,被稱為世界上最古老的木質結構建築而聞名的法隆寺,即使在西元607年開始修建時,製磚技術已經傳入日本,卻仍是以檜木為主的木材建造的。可見日本人之所以用木材建造房屋,不僅僅是因為材料是否容易獲取為條件。
- Column:日本國土的結構和多雨多雪的氣候
- Column:傳統的日本木材加工技術
- Column:檜木
日本住宅適合炎熱潮濕的夏季
使用木材建造房屋的原因之一在於日本的氣候。冬季來自日本北側西伯利亞方向的乾冷氣流在春季時勢力減弱,轉變為乾暖氣流。另一方面,日本南方的中國南海的濕熱氣流正在增強並向北移動。6月前後,這兩股氣流正好在日本上空相碰撞,導致來自南方的濕熱氣流停滯在日本上空,日本就進入多雨潮濕的「雨季(梅雨)」。而隨著夏季臨近,來自南方的氣流將更為強勁地向北移動,晴天逐漸增多,日本就迎來了極為炎熱潮濕的夏季。此外,較強的南方氣流為日本帶來多次颱風,造成大量降雨。因此,悶熱潮濕、大雨來襲,成為日本夏天特有的氣候。
人在高溫時會透過出汗來降低體溫。可是如果空氣中的水分含量,也就是濕度高的話,汗液就難以蒸發,導致體溫難以下降。再冒出來的汗液無法蒸發,長時間停留在皮膚表面,就會使皮膚發粘,產生皮脂氣味,使環境變得更為不舒服。基於這個原因,修建可以緩解暑氣、降低濕度的房屋,自古以來就是日本房屋建築的基本思路。
木材具有調節濕度的特性。剛砍下來的木材含有大量水分,在空氣中乾燥成能做建築材料時,還含有約15%的水分,因此在濕度較大的環境中,木材本身就能吸收濕度,將濕度調整到使人體感到舒適的60%左右。濕度60%的環境不僅能讓人感到舒適,還能抑制霉菌和蟎蟲的生長,並抑制室內灰塵中的空中浮游細菌和惡性病毒的產生。而石材、磚塊和鋼筋不具備木材這種調節濕度的功能,在炎熱潮濕的日本,不僅無法營造舒適的環境,反而會成為容易滋生霉菌和蟎蟲的居所。
傳統日本住宅的另一個特點就是牆壁較少。使用在木框上粘貼紙張製成的,輕便可移動的障子(紙門窗)和福司瑪門(隔扇)來取代固定的牆壁。拉開障子(紙門窗)和福司瑪門(隔扇),就可以減少隔間,形成通風換氣的通道,將熱量和濕氣排放出去。另外,障子(紙門窗)和福司瑪門(隔扇)所用的「和紙」也和木材一樣,在濕度高時吸潮,相反在濕度低時排出濕氣,具有將濕度調節到使人舒適範圍的功能。另外,建築的地基也不是直接修建在地面上的,而是先將木樁和柱子打入地面,以便將地板搭建在高於地面的地方,使之成為可以提高透氣性、降低濕度的「高床式住宅」。
就這樣,日本的住宅運用木材,創建了一套降低濕度的獨特方法,使人們可以在嚴酷、炎熱和潮濕的夏季環境中舒適地生活。
日本住宅適合寒冷乾燥的冬季
另一方面,冬季來自南方的濕熱氣流勢力趨弱,而來自北方西伯利亞的乾冷氣流日漸強勁。這種氣流在日本西北海域(日本海)吸收了濕氣,碰撞日本的高山後會下起大雪。而下完雪之後,氣流又變成乾燥寒冷的狀態,與夏天截然不同,日本的冬天非常寒冷乾燥。
乾燥的空氣會帶走皮膚表面的水分,使人感到比氣溫更冷。另外,在乾燥的環境中,病毒將變得更為活躍,流行性感冒趁機肆虐。在這種環境中,木材修建的住宅也會大顯身手。與低濕度的夏天時相反,會將積存在木材中的水分排放出來,將濕度調節到大約60%,這是能使人感到舒適的濕度。另外,障子(紙門窗)和福司瑪門(隔扇)的材料「和紙」也會發揮同樣的作用。
如上所述,用日本木材修建的住宅,非常適合夏季悶熱潮濕、冬天寒冷乾燥的不同環境,發揮出與用石材、磚塊或鋼筋修建的房屋完全不同的出色性能。
日本住房能適應地震
此外,日本木造建築多的原因除了惡劣的氣候環境之外,還有地震突然發生的影響。日本是世界上唯一一個位於四個板塊交彙的碰撞點上的國家。當板塊之間碰撞的力量達到極限時,其反動能量就會震動陸地,形成地震襲擊日本。日本是一個地震頻發的國家,這在全球是個眾所周知的事實。
地震引起的大地晃動,直接傳遞給修建在陸地上的建築物。此時,建築物越重,其震動能量就越大。木材比石材、磚塊和鋼筋輕,因此發生地震時,建築的晃動程度比其他建築材料小。另外,木材與石材、磚塊、鋼筋相比,更具有彈性和柔軟性、以及耐彎曲的特性。在測量相同重量的材料抗壓縮強度的實驗中,木材的抗壓縮強度約為鐵的2倍,混凝土的9.5倍,抗拉伸強度約為鐵的4倍,混凝土的225倍。
- Column:日本國土的結構和多雨多雪的氣候
鐵和混凝土在受到一定程度以上的彎曲力時,會有突然折斷破碎的風險。而木材即使承受了彎曲力,也能保持耐久性,而且還會發揮恢復原狀的能力,所以即使承受了地震的巨大晃動時,也能在一定程度上透過變形來釋放力量。因此木造住宅的震動程度比石材、磚塊、鋼筋修建的住宅要小,其柔韌性使其可以減緩地震帶來的震動,從而防止地震造成的損害。
用木材修建房屋的技術,是在地震頻繁的日本孕育形成的「木材文化」。這種技術在現代也得以傳承,成為享譽全球的隔震構造、抗震構造、減震構造。
- Column:耐久性、阻燃性和防蟻對策
日本住宅有助於防止地球溫室效應
最後使用木材建造房屋的原因是因為樹木在生長過程中吸收大氣中的二氧化碳(CO2),有助於防止地球溫室效應。即使被砍伐成為木材後,所吸收的二氧化碳只要不燃燒就會被固定在木材內部,不會排放出來。根據某種理論的推算,一棟典型的日式木造住宅,可固定大氣中14噸左右的的二氧化碳,這些性質,是其他建築材料所不具備的特性。而且,和製造過程中會產生大量二氧化碳的磚塊和鋼筋等建築材料不同,木材是非常環保的建築材料。
在惡劣環境中也能舒適生活的竅門隨處可見,抗震能力強,並有助於防止地球溫室效應,衷心期待著這種日式木造住宅能在世界範圍內推廣開來。