Geschichte des Holzbaus

Bauweisen von den Anfängen bis heute

Holz ist eines der ältesten Baumaterialien der Menschheit. Aus der Jungsteinzeit bis in die Bronzezeit sind Überreste von Pfahlbauten erhalten, die eine frühe Holzbaukultur der Bodenseeregion und der Ostschweiz dokumentieren. Der Baustoff wurde beim Roden der Wälder für Ackerflächen gewonnen und ermöglichte durch seine Leichtigkeit und Stabförmigkeit die Besiedelung der Uferzonen von Seen, die als Acker- und Weideflächen ungeeignet waren und gleichzeitig besonderen Schutz sowie Transportwege boten.

Gallerie

In Nord- und Mitteleuropa blieb Holz bis in die Neuzeit wichtigster Baustoff. Gebäude wurden zunächst vor allem als Blockbauten – aus horizontal geschichteten und über Eck ausgesteiften Wänden – oder als Pfostenbauten – als Skelettbau mit in den Erdboden gerammten Pfosten – errichtet. Pfostenbauten hatten einen wesentlich geringeren Holzbedarf als Blockbauten und waren daher auch in weniger waldreichen Gebieten verbreitet. Die Wände zwischen den Pfosten konnten mit Lehm, Lehmsteinen oder (lehm)verputztem Flechtwerk gefüllt werden und benötigten kein hochwertiges Holz. Die Lebensdauer von Pfostenbauten war jedoch auf 20 bis 30 Jahre begrenzt, denn die in den Boden gerammten Hauptstützen waren dauerhafter Feuchtigkeit ausgesetzt. Und als primäres Tragwerksteil konnten sie nicht ausgewechselt werden, ohne die gesamte Konstruktion in Frage zu stellen.

Fachwerkbau in Mitteleuropa
Vor diesem Hintergrund stellt die Einführung des Fachwerkbaus eine bautechnische Revolution dar. Obwohl in Südeuropa seit der Antike bekannt, setzten sich verschiedene Arten des Fachwerkbaus nördlich der Alpen erst seit dem 12. Jahrhundert durch und entwickelten sich hier nach und nach zur mit Abstand am häufigsten eingesetzten Bauweise. Die Wände des Fachwerkbaus bestehen aus Pfosten und diagonalen Streben, die zusammen mit Schwelle und Rähm Wandscheiben ausbilden, auf denen die Deckenbalken aufgelegt werden. Trotz ihrer skelettartigen Erscheinung bilden Fachwerkwände Scheiben, die das Gebäude aussteifen. Als das vermutlich älteste noch genutzte Fachwerkgebäude gilt ein Haus in der Esslinger Heugasse 3 aus dem Jahr 1261.

Im Gegensatz zum früheren Pfostenbau ist die Konstruktion vom Fachwerkbau nicht mehr auf die Einspannung der Pfosten im Boden angewiesen. Die Entfernung der Holzkonstruktion von Erdfeuchte und Spritzwasser ermöglichte Gebäude, die mehrere hundert Jahre bestanden und deren tragende Einzelteile ausgewechselt werden konnten, ohne die gesamte Konstruktion in Frage zu stellen. Mit dem Fachwerkbau etablierte sich sehr viel Wissen um den konstruktiven Holzschutz, das bis heute angewandt wird. Und anders als beim Pfostenbau war es nun möglich und lohnenswert, mehrgeschossige Gebäude – bis zu sechs Stockwerke hoch – zu errichten.

Außerdem veränderte die Einführung des Fachwerkbaus die Arbeitsweise der Zimmerleute grundlegend. Denn die Anforderungen, die Vielzahl und die Komplexität der Holzverbindungen beförderten die Vorfertigung von Einzelteilen, die dann auf der Baustelle schnell zum Tragwerk des Gebäudes aufgerichtet werden konnten. Während für den Abbund wenige fachkundige Handwerker ausreichten, konnte das Aufrichten durch viele Hilfsarbeiter, die zum Richtfest mit Naturalien entlohnt wurden, in kurzer Zeit geschehen. Mit dem Aufkommen des Fachwerkbaus wurde der Zirkel in das Handwerkswappen der Zimmerleute aufgenommen, denn für den Abbund war es erstmals unerlässlich, das Gebäude im Voraus genau und detailliert zu planen.

Seinen prägenden architektonischen Ausdruck erhält der Fachwerkbau durch seine Fassaden. Hier ist die Konstruktion ablesbar, ihre Elemente sind oft kunstvoll und dekorativ bearbeitet. Konstruktive Eigenschaften wie geschossweises Auskragen der Decken und darüber liegenden Wände erzeugen das bauplastische Relief. Gleichzeitig werden so die Deckenbalken zwischen unterer und oberer Wand eingespannt und dadurch Schwingung und Durchbiegung reduziert. Die Fassade des darunter liegenden Geschosses ist damit außerdem besser vor Bewitterung geschützt.

Ostasiatische Skelettbauten
Während die Wandkonstruktion für den traditionellen Holzbau in Europa von besonderer Bedeutung ist, ist der historische ostasiatische Holzbau oft ein reiner Skelettbau, der durch die sorgfältige und vielschichtige Detaillierung der Dachkonstruktion geprägt ist. Wände sind hier oft nicht Teil des primären Tragwerks. Die daraus entstehende Raumwirkung beschreibt Jörn Utzon in seinem Aufsatz „Plattform und Plateau“ und illustriert den Text mit einer ebenso schlichten wie faszinierenden Skizze eines chinesischen Tempels. Keine aussteifende Wand oder diagonale Strebe stört die auf das Minimum reduzierte Vertikalität der tragenden Stützen im Spannungsfeld zwischen Dach und Boden. Alle Maßnahmen, die nötig sind, das Gebäude auszusteifen und gegen Abheben oder Kippen zu sichern, sind in die vielschichtige Dachkonstruktion integriert. Die Stützen dagegen sind Abstandhalter, um einen Raum unter dem Dach zu erzeugen. Sie stehen ohne Verankerung stumpf auf einzelnen Sockelsteinen und berühren den Boden kaum.

Die Dachkonstruktion ist dafür umso aufwändiger ausgearbeitet. Im Bereich des Daches sind die Stützen geschlitzt und mit einer oder mehreren Lagen von durchgesteckten Trägern mittels Keilen zu Rahmen verbunden, die die Aussteifung des Gebäudes in beide Richtungen gewährleisten. Die Auskragung des Daches kann über mehrlagige, ornamentale Konsolen hergestellt sein. Windlasten nimmt die Konstruktion mit der Schwere des Dachs auf, dessen Deckung aus mehreren Lagen Tonziegeln oder unterhalb der Deckung mit Steinen, Lehmschichten oder gestapelten Balkenlagen beschwert ist. Das Gebäude verhält sich wie ein Tisch, dessen Beine in die Tischfläche eingespannt sind, und der ohne Befestigung auf dem Boden steht.

Die Duktilität dieses Stützenauflagers und der Einspannung der Stützen in die Dachkonstruktion ermöglichen äußerst erdbebensichere Konstruktionen, die selten kollabieren und auch im Schadensfall einfach zu reparieren sind.

Industrialisierung und Moderne
Ab dem 19. Jahrhundert werden die traditionellen Holzbauten – vor allem in den Städten – zunehmend durch Mauerwerksbauten ersetzt. Zunächst nur äußerlich – denn nach wie vor war Holz das einzige, in großen Mengen verfügbare stabförmige Material, sodass Decken-, Dach- und Treppenkonstruktionen fast ausschließlich aus Holz bestanden. Das änderte sich, als Stahl und Beton mit der Industrialisierung zum Massenprodukt wurden. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts war Holz in Mitteleuropa weitgehend aus dem Materialkanon moderner Gebäudetragwerke verschwunden.

Dabei war es um 1900 möglich, große Spannweiten mit gebogenen Tragwerken aus verleimten Brettlamellen zu erreichen. Der Zimmermeister und Unternehmer aus Weimar Otto Hetzer erhielt 1906 das Patent auf seine Erfindung „Gebogener Holzbauteil für vereinigte Dach-Pfosten und -Sparren" (s. Tipps zum Thema Publikation). Hetzer entwickelte gebogene, verleimte Holzbauteile aus mehreren Lamellen, die unter Druck zusammengefügt werden und unlöslich miteinander verbunden sind, und die eine wirtschaftliche Bauweise ermöglichten. Diese tragfähigen und beständigen Balken waren günstiger als Bauen mit Stahlbeton und bewirkten einen Aufschwung des Holzbaus. Die Hetzer-Träger fanden Einsatz bei zahlreichen Hallenkonstruktionen und Bahnsteigüberdachungen. Auf dieser Erfindung basiert das heutige Brettschichtholz. Sie trug maßgeblich zur Entstehung des Ingenieurholzbaus bei: In Kombination mit neuen Verbindungsmitteln entstanden seitdem weltweit zahlreiche Hallen- und Brückenbauwerke in Hetzer-Bauweise (s. Fachwissen zum Thema „Ingenieurholzbau").

Eine kurze Phase der Aufmerksamkeit erlangte die heimische Ressource in der von Rohstoffmangel geprägten Zwischenkriegszeit. 1922 erhielt beispielsweise Paul Müller das erste Patent für Holz-Beton-Verbunddecken in Deutschland. Nach wie vor bzw. verstärkt wieder seit den 1980er-Jahren wird die Kombination der komplementären Eigenschaften der beiden Baustoffe sehr erfolgreich genutzt (s. Fachwissen zum Thema „Holz-Beton-Verbunddecken"). Ebenfalls in den 1920er-Jahren hat Friedrich Zollinger die nach ihm benannte Holz-Gitterschalenkonstruktion entwickelt, die hinsichtlich Montageaufwand, Schlichtheit der Verbindung sowie Materialersparnis optimiert ist. Die Lamellenkonstruktion wurde für Tragwerke bis 50 Meter Spannweite ebenso wie für kleine Dachkonstruktionen eingesetzt und konkurrierte mit Gitterschalen aus Stahllamellen. Das System findet noch heute in abgewandelten Formen Anwendung (s. Fachwissen zum Thema „Gitterschalen").

Jahrtausendwende und Renaissance des Holzbaus
Seit der Jahrtausendwende erlebt dieser uralte Baustoff jedoch eine erstaunliche Renaissance, denn die ökologischen Vorteile von Holz gewinnen zunehmend an Bedeutung. Bereits seit den 1970er-Jahren wurden immer mehr neue Materialien und Konstruktionsmethoden im Holzbau eingesetzt. Aus den USA wurden Holzwerkstoffe wie OSB-Platten eingeführt, oder Konstruktionen wie der standardisierte Ständerbau übernommen und zum Tafel- oder Rahmenbau weiterentwickelt. Brettstapeldecken und -wände, die seit den 1920er-Jahren bekannt waren, wurden zu leistungsfähigen, berechenbaren und vorgefertigten Tragwerksteilen, die aus minderer Holzqualität hergestellt werden konnten, optimiert.

1986 wurde beim Selbstbauexperiment Wohnregal der IBA Berlin erstmals seit langer Zeit wieder Holz als Tragwerksbestandteil einer sechsgeschossigen, innerstädtischen Holz-Beton-Hybridkonstruktion eingesetzt. In den 1990er-Jahren sorgten Modellvorhaben in Bayern und Entwicklungen in Österreich dafür, Holz als Baumaterial mehrgeschossiger Wohnhäuser jenseits des Einfamilienhauses wieder in das Bewusstsein zu bringen. Die Erwartungen, die auf der Reduzierung der Baukosten lagen, wurden jedoch nicht erfüllt. Man erkannte aber die Vorteile des Holzbaus hinsichtlich Energieeffizienz (schlankere Gebäudehülle) und hinsichtlich seiner Möglichkeiten in der Vorfertigung.

Der epochale Wandel im Holzbau wird vielleicht am eindrucksvollsten vermittelt durch die Einführung von Brettsperrholz und Furnierschichtholz, die sich als Primärkonstruktion für Gebäude verwenden lassen (mehr s. Fachwissen zum Thema „Bauprodukte”). Brettsperrholz wurde in Deutschland und Österreich 1998 bauaufsichtlich zugelassen. Im Jahr 2000 schrieb Andrea Deplazes: „Das Grundelement des aktuellen Holzbaus ist konsequenterweise nicht mehr der Stab, sondern die Platte.”[1] 

Hybridkonstruktionen aus Holz(-werkstoffen), Beton und Stahl
Obwohl stabförmige Bau- und Tragwerksteile nach wie vor immanenter Teil des Holzbaus sind, hat er sich grundlegend verändert. Inzwischen prägen Hybridkonstruktionen aus unterschiedlichen Holzwerkstoffen oder Kombinationen von Holz mit anderen Baustoffen wie Beton oder Stahl das alltägliche Bauen. „Eine systematische Einteilung des Holzbaus in durchgängige Konstruktionsmethoden wie Rahmen-/Tafelbau, Skelettbau und Massivholzbau erscheint vor diesem Hintergrund nicht mehr sinnvoll. Intelligente Kombinationen verschiedener Bauelemente ermöglichen dagegen maßgeschneiderte Lösungen in der Baupraxis sowie größtmögliche Entwurfsfreiheit.“[2]

Die tektonische Erscheinung des Holzbaus wandelte sich im Zuge dieser Entwicklungen von ursprünglich stark hierarchisch geprägten, räumlich aufwändigen hin zu geometrisch immer schlichteren, kompakteren Bauteilen und Verbindungen. Damit können nicht nur die Anforderungen an energieeffiziente Gebäudehüllen sowie an den Brand- und Schallschutz sinnvoller erfüllt werden, sondern der Holzbau kann so auch besser mit anderen Baustoffen konkurrieren. In den letzten Jahrzehnten sind immer mehr eindrucksvolle Gebäude mit einer Primärkonstruktion aus Holz entstanden.

Für weit spannende Tragwerke wie Sporthallen, Veranstaltungsräume oder Produktionsstätten war Holz schon seit längerem ein interessanter Baustoff. Eindrucksvolle Beispiele dafür sind die Multihalle in Mannheim von Carlfried Mutschler und Frei Otto von 1974 als Lattengitterschale mit einer Spannweite von 85 Metern oder der Odate Dome in Japan von Toyo Ito von 1997 als Bogentragwerk mit einer Spannweite von 178 Metern. In jüngster Zeit erleben weit spannende Tragwerke durch die Einführung von hochfestem Buchenfurnierschichtholz neue Möglichkeiten, wie die Produktionshalle für ein Schraubenwerk in Gaisbach von Hermann Kaufmann zeigt, bei der Fachwerkträger Spannweiten von 42 Metern erzeugen.

Der Holzbau entwickelt sich hoch hinaus: Aufbruch ins 21. Jahrhundert
Die spektakulärste Entwicklung ist jedoch in den letzten Jahren im mehrgeschossigen Bauen mit Holz zu beobachten. Im 20. Jahrhundert ließ die Baugesetzgebung in Mitteleuropa kaum mehr als drei Geschosse zu. 2007 sorgte das Wohn- und Geschäftshaus E3 von Kaden Klingbeil Architekten als innerstädtischer, siebengeschossiger Holzbau für großes Aufsehen, 2011 und 2012 entstanden mit dem H8 in Bad Aibling und dem LifeCycle Tower in Dornbirn achtgeschossige Holzgebäude am Rande der Hochhausgrenze. In London, Melbourne und Mailand waren zuvor schon zehn- bzw. neungeschossige Wohngebäude aus Brettsperrholz errichtet worden. 2015 folgte ein 14-geschossiger Bau im norwegischen Bergen. 2017 wurde mit einem 18-geschossigen Studentenwohnheim in Vancouver der damals höchste Holzbau der Welt fertiggestellt. In Wien befindet sich mit dem HoHo ein Holz-Beton-Hybridgebäude im Bau, das 24 Geschosse hoch werden soll. Das höchste Holzgebäude Deutschlands – und mit 12 Geschossen gleichzeitig Deutschlands erstes Holzhochhaus – entstand 2019 im Rahmen der Bundesgartenschau in Heilbronn. Weltweit sind jedoch schon weitere, noch wesentlich höhere Hochhäuser mit Tragwerksteilen aus Holz in Planung, sodass ein Ende dieser Entwicklung nicht abzusehen ist.

Die Eroberung neuer Marktanteile ist auch eine Herausforderung für die Holzbaubetriebe. Gegenüber den tradionellen, handwerklichen Methoden hat sich die Herstellung von Bauteilen dank optimierter Fertigungstechniken und mit den Mitteln der Digitalisierung geradezu revolutioniert (s. Fachwissen zum Thema „BIM im Holzbau"). Mit der allgemeinen Neugier am Holzbau wuchs auch das wissenschaftliche Interesse und der Bedarf an Forschung. Die dem Holzbau gelegentlich immer noch anhängenden Vorurteile, dass er gegenüber dem Massivbau Defizite hinsichtlich des Raumklimas oder Probleme beim Schallschutz habe, sind heute nicht mehr berechtigt. Der neue Holzbau ist berechenbar geworden, nicht zuletzt durch das Zusammenwirken aus angewandter Forschung und dem Praxiswissen von Handwerk, Architekten, Bauingenieuren und Bauphysikern.

Es kann durchaus kritisch hinterfragt werden, ob die Jagd nach immer neuen Höhenrekorden der angemessene Maßstab zur Beurteilung aktueller Entwicklungen im Holzbau ist. Jedenfalls zeigen diese Beispiele, dass das mehrgeschossige Bauen mit Holz keine Besonderheit mehr ist. Und das schlägt sich auch in der Baugesetzgebung nieder, die den Holzbau immer weniger diskriminiert. Und so scheint der Holzbau mit Verspätung doch noch im Materialkanon modernen Bauens angekommen zu sein.

Quellenangaben: [1] Deplazes, Andrea: Holz indifferent, synthetisch. In: DETAIL 1/2000, S. 23; [2] Kaufmann, H., Krötsch, S., Winter, S.: Atlas Mehrgeschossiger Holzbau, 2017, S. 41

Autor: Stefan Krötsch

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Die Multihalle in Mannheim, 1974 von Carlfried Mutschler und Frei Otto als Lattengitterschale mit einer Spannweite von 85 Metern errichtet (Aufnahme aus dem Jahr 1975)

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Publikationen

Otto Hetzer – Pionier des Holzleimbaus

Eine Publikation der Studiengemeinschaft Holzleimbau zur Erfindung des Brettschichtholzes

Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
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Informationsdienst Holz | getragen durch den Informationsverein Holz, Düsseldorf
Kontakt: +49 (0) 211 9665580 | info@informationsvereinholz.de
und Holzbau Deutschland Institut e.V., Berlin
Kontakt: +49 (30) 20314533 | kontakt@institut-holzbau.de
und Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V., Wuppertal
Kontakt: +49 (0) 20276972732 | info@studiengemeinschaft-holzleimbau.de
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Geschichte des Holzbaus

Aus der Jungsteinzeit bis in die Bronzezeit sind Überreste von Pfahlbauten erhalten, die eine frühe Holzbaukultur der Bodenseeregion und der Ostschweiz dokumentieren (im Bild: Unteruhldingen am Bodensee).

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Nicht nur die Form der Bauteile hat sich gewandelt über die Jahrtausende, auch die Art der Fügung und Kombination mit anderen Materialien ist vielfältig.

Das Wesen des Holzbaus

Holz ist anisotrop, das heißt seine Eigenschaften unterscheiden sich stark in Abhängigkeit von der Faserrichtung.

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Holz birgt enormes ökologisches Potenzial. Das Baumaterial ist den Menschen seit Jahrtausenden vertraut. Es ist leicht zu verarbeiten und lässt sich gut vorfertigen.

Urbaner Holzbau

Holzkonstruktionen erlauben eine weitgehende Vorfertigung großer Bauteile, die dann auf der Baustelle in kürzester Zeit montiert werden können (im Bild: Holzhaus Lynarstr., geplant von Schäferwenningerprojekt, Berlin).

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Tragwerk der Multihalle in Mannheim (Carlfried Mutschler und Frei Otto, 1974): Lattengitterschale mit einer Spannweite von 85 Metern

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Insbesondere in Innenstädten kommt Holzbau verstärkt zum Einsatz (im Bild: Holzhaus Lynarstr., 2019; Schäferwenningerprojekt, Berlin).

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