W. wuchs als ältester Sohn einer katholischen Handwerkerfamilie in Ffm. auf. Sein Vater war Vergoldermeister.
Bis zur Mittleren Reife besuchte W. die Dom- und Selektenschule. Mit dem Berufswunsch, Architekt zu werden, schloss er eine handwerkliche Ausbildung im Baugewerbe an. Die nach den Vorstellungen des Deutschen Werkbunds reformierte Bau- und Kunstgewerbeschule in Offenbach absolvierte er mit Auszeichnung. In den Jahren 1914/15 arbeitete er bei den Architekten Dominikus Böhm, seinem Lehrer in Offenbach, sowie Friedrich Pützer in Darmstadt, dem etablierten Kirchenbaumeister der evangelischen Kirche Hessen, und hörte Vorlesungen an der TH Darmstadt. An Pfingsten 1915 besuchte W. erstmals die Benediktinerabtei Maria Laach, die unter Abt Ildefons Herwegen seinerzeit ein Zentrum der liturgischen Erneuerungsbewegung in Deutschland war. Die dort gewonnenen fundamentalen Eindrücke ließen die Abtei für W. zum lebenslangen zentralen Bezugspunkt werden. Die künstlerischen Impulse des Werkbunds hinsichtlich zeitgemäßer, handwerks- und materialgerechter Arbeitsweise und die gedankliche Ausrichtung der Liturgischen Bewegung auf die aktive Teilnahme der Gläubigen am Gottesdienst bildeten die Grundlage von W.s späterer Architekturkonzeption.
1917/18 wurde W. als Soldat in den Ersten Weltkrieg eingezogen und geriet in russische Gefangenschaft. 1919 kam er frei und ging mit dem Wunsch, dem Benediktinerorden beizutreten, als Oblate und „Frater Maurus OSB“ nach Maria Laach. Der Tod seiner Mutter und die Notwendigkeit, seinen kranken Vater und die Familie zu unterstützen, zwangen ihn 1921, von seinen Klosterplänen Abschied zu nehmen. Er kehrte nach Ffm. zurück und gründete im gleichen Jahr mit Dominikus Böhm das „Atelier für Kirchenbaukunst“. Mit diesem gemeinsamen Büro schufen die beiden Architekten bis 1923 einige bemerkenswerte Bauten in expressionistischen Formen wie die katholische Pfarrkirche St. Peter und Paul in Dettingen/Main und die Benediktinerabtei in Vaals (Niederlande) sowie theoretische Entwürfe für eine „Messopferkirche“ nach den vor allem von W. eingebrachten neuen liturgischen Gesichtspunkten. Infolge eines Urheberstreits hinsichtlich der Veröffentlichung dieser Entwürfe löste sich die Architektengemeinschaft Ende 1923 auf.
Ab dem 1.1.1924 betrieb W. sein eigenes Büro in Ffm. In den folgenden Jahren realisierte er hier seine wichtigsten Kirchenbauten, die ihn zum führenden katholischen Sakralarchitekten der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts in Ffm. werden ließen. Mit dem Bau der St. Bonifatiuskirche in Sachsenhausen (1925-27) wurde W. nach einem überregionalen Wettbewerb, in dem er den Ersten Preis errang, beauftragt. Das in expressionistischen Formen aus Eisenbeton und Klinker errichtete Gotteshaus war der erste große Sakralbau in Ffm. in den 1920er Jahren (vor der etwa gleichzeitig entstandenen und etwas später eingeweihten Friedenskirche im Gallus, die von Karl Blattner stammt, 1925-28). Die Heilig-Kreuz-Kirche (1927-29), mit deren Entwurf sich W. ebenfalls in einem ausgeschriebenen Wettbewerb durchsetzte, bildete als weithin sichtbarer weißer Kubus den optischen Abschluss und architektonischen Höhepunkt der neu entstandenen
May-Siedlung am Bornheimer Hang. Die Heilig-Geist-Kirche im Riederwald (1930-31) ist der formalästhetisch und liturgiegeschichtlich modernste Sakralbau in W.s Werk. Nicht nur wurden die Konstruktion als Stahlskelett und die Fassadengestaltung mit Bullaugenfenstern sowie der offene Glockenstuhl ob ihrer fraglichen sakralen Würde diskutiert, auch die Position des Altars im Raum erwies sich als zukunftsweisend. Gemäß den Vorstellungen der liturgischen Erneuerungsbewegung sah W. den Altar als Mittelpunkt der Gemeinde an, um den sich die Gläubigen beim Messopfer versammeln. Eine optisch eindrucksvolle Konzentration der größten Lichtfülle unter dem Turm betonte die Stellung und damit die Bedeutung des Altars. Die Trennung von Mensa und Tabernakel ermöglichte dem Priester zudem einen der Gemeinde zugewandten Gottesdienst, für den katholischen Kirchenbau der Zeit eine mutige Lösung, die erst durch die Konzilsbeschlüsse des II. Vatikanums ab Mitte der 1960er Jahre allgemeine Gültigkeit erhielt.
Das Oktogon der 1932 als Holzskelettkonstruktion mit freitragendem Zeltdach errichteten St. Bonifatiuskapelle (heute Gemeindesaal) in Bonames war W.s letzter konsequent in modernen Stilformen konzipierter Sakralbau. In den Jahren bis 1935 ließ der Architekt in Ffm. einige Notkirchen erstellen, die er jedoch nicht als Provisorien ansah, sondern als bewussten Ausdruck architektonischer Selbstbescheidung in wirtschaftlich schwierigen Zeiten. 1935 gründete W. zusammen mit
Rudolf Schwarz den „Studienkreis für Kirchenkunst“ auf Burg Rothenfels am Main. In Tagungen und Werkwochen erörterten Architekten und Theologen dort u. a. Fragen zur Stellung und Zukunft der Sakralarchitektur.
Nach einem Hirnschlag starb W. 1941 im Alter von 50 Jahren. Damit blieb es dem seinerzeit renommierten Baumeister, anders als seinen Kollegen wie Dominikus Böhm oder
Rudolf Schwarz, verwehrt, Einfluss auf die Entwicklung des Kirchenbaus der 1950er und 1960er Jahre zu nehmen. Es war vor allem die Architektengemeinschaft
Alois Giefer und Hermann Mäckler, die nach Ende des Zweiten Weltkriegs W.s architektonisches Vermächtnis in Ffm. aufgriff und in eigenständiger zeitgemäßer Form fortführte. Mäckler war Mitte der 1930er Jahre Mitarbeiter in W.s Büro gewesen und mit dessen Projekten vertraut. So entstand u. a. die Kirche Maria Hilf im Gallus (anstelle der kriegszerstörten Notkirche W.s, 1951) als erster katholischer Sakralbau in Ffm. nach 1945. Dort wie auch in der viel beachteten Allerheiligenkirche am Zoo (1952-53) ist eine vorkonziliare Altaraufstellung nach W.s Vorbild anzutreffen.
W. schuf weitere Kirchen, vornehmlich im Bereich der Diözese Limburg, u. a. St. Kilian in Wiesbaden (1935-37) und St. Barbara in Niederlahnstein (1937-39), aber auch die Kirche St. Bruno in Lötzen/Ostpreußen (heute Giżycko, Polen; 1936-37), zudem diverse Kirchenerweiterungen und -umbauten sowie Profanbauten, und er war eine Art Hausarchitekt für die Abtei Maria Laach (1920-40).
Weitere Bauten W.s in Ffm.: Kapelle der Franziskanerinnen (1924; kriegszerstört), Neubau des Kapuzinerklosters am Holzgraben (1924-25), Geschäftshaus „Liebfrauenhof“ in der Liebfrauenstraße (1925-26), Christkönigkirche in Praunheim (1930; in veränderter Form erhalten), Dreifaltigkeits-Notkirche in Nied (1932-33; kriegszerstört), St. Bartholomäus in Zeilsheim (Umbau, 1932; in veränderter Form erhalten), Maria-Hilf-Kirche in der Rebstöcker Straße (1933; kriegszerstört), Sancta-Familia-Kirche in Ginnheim (1934; in veränderter Form erhalten), St. Albert am Dornbusch (1937-38; in veränderter Form erhalten).
Wettbewerbsentwürfe W.s für die Allerheiligenkirche in Ffm. (1. Preis, 1927) und St. Hildegard in Rüdesheim-Eibingen (1. und 3. Preis, 1932-33) wurden nicht realisiert.
W. veröffentlichte einige kurze theoretische Beiträge in Architekturzeitschriften und den Festschriften der von ihm erbauten Kirchen sowie einen grundlegenden Aufsatz „Gestaltung des katholischen Kirchenbaus in der Gegenwart“ (1940).
Grabstätte auf dem Ffter Hauptfriedhof (Gewann I 160).
Nachlass (Pläne, Zeichnungen und Fotos) im Deutschen Architekturmuseum in Ffm.
Seit 2001 Martin-W.-Platz vor der von ihm erbauten Heilig-Kreuz-Kirche in Bornheim.
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