海 潮

Equipment technology 裝備技術(shù)

木質(zhì)復(fù)合材料在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用

海 潮

（南通職業(yè)大學(xué)，江蘇 南通 226007）

建筑行業(yè)快速發(fā)展過程中，已經(jīng)出現(xiàn)許多方便快捷的建造技術(shù)，其中裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建造技術(shù)是重要的組成部分。許多地區(qū)在應(yīng)用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)時，會在施工時根據(jù)實際情況，靈活應(yīng)用木質(zhì)復(fù)合材料，使裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑體具有低碳環(huán)保等特點，并且建筑鋼木結(jié)構(gòu)建筑時，整個建筑速度較快、成本較低，適用于不同區(qū)域作為公共建筑。深入分析木質(zhì)復(fù)合材料在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用展開討論，為應(yīng)用木質(zhì)復(fù)合材料建設(shè)裝配式鋼木結(jié)構(gòu)提供參考依據(jù)。

裝配式建筑；鋼木結(jié)構(gòu)；定制化洋房；移動房屋

0 引言

將木質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中，根據(jù)不同的木質(zhì)復(fù)合材料的類型，充分發(fā)揮不同木質(zhì)復(fù)合材料的優(yōu)勢，可以使整個裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑形式呈現(xiàn)出多樣化特點，并且整個裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑在建造中，施工過程較為簡單，有效控制施工成本。此外在應(yīng)用木質(zhì)復(fù)合材料期間，木質(zhì)復(fù)合材料具有較高的穩(wěn)定性，使裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑更加安全。

1 裝配式建筑概述

我國建筑行業(yè)在發(fā)展過程中，由于建筑市場出現(xiàn)供大于求的情況，急需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營方式，將過多的產(chǎn)能向外輸出。在產(chǎn)能過剩以及向外輸出的背景下，裝配式建筑孕育而生。在應(yīng)用裝配式建筑過程中，會消耗講多的鋼鐵材料，使生產(chǎn)的鋼鐵材料獲得更多的應(yīng)用空間，有助于鋼鐵產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。在裝配式建筑發(fā)展過程中，已經(jīng)在設(shè)計環(huán)節(jié)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)等，均實現(xiàn)多種目標。在設(shè)計環(huán)節(jié)，裝配式建筑體現(xiàn)出標準化和模塊化的特點。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，裝配式建筑體現(xiàn)出智能化和數(shù)字化特點。在現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)，裝配式建筑體現(xiàn)出信息化和裝配化特點。

與傳統(tǒng)的建筑生產(chǎn)經(jīng)營模式下相比，裝配式建筑在施工過程中，不會產(chǎn)生粉塵、噪音以及污染物質(zhì)，有效的保護周圍的生態(tài)環(huán)境。此外在裝配式建筑施工期間，可以不斷提高材料的利用率，避免出現(xiàn)資源浪費的情況。我國裝配式建筑在發(fā)展過程中，已經(jīng)具備可二次回收利用的能力，在實際建造期間，可以不斷降低碳排放量，真正做到低碳環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展目標。

在傳統(tǒng)的建筑行業(yè)中，由于建筑規(guī)模較大，需要大量的勞動力，作為勞動密集型產(chǎn)業(yè)，在實際建造中出現(xiàn)高消耗、高排放以及低安全等情況。與傳統(tǒng)的建筑行業(yè)進行對比，裝配式建筑在實際建造期間，會使傳統(tǒng)的建造模式發(fā)生變化，不僅減少現(xiàn)場人員的使用，提高施工現(xiàn)場的安全性，還能降低排放、減少消耗，整個施工過程簡單快速，建造質(zhì)量符合設(shè)計標準。借助工業(yè)化生產(chǎn)模式，我國裝配式建筑進入到快速發(fā)展時期，并且與我國構(gòu)建低碳環(huán)保綠色社會相互呼應(yīng)。許多地區(qū)充分發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，打造綠色生態(tài)建筑群落，為人們創(chuàng)造舒適休閑的生活和工作環(huán)境，不斷提高人們的幸福指數(shù)，從而促進城市創(chuàng)新發(fā)展。

2 以木材為主的結(jié)構(gòu)體系

2.1 木結(jié)構(gòu)建筑

建造木結(jié)構(gòu)建筑過程中，使用強度較高以及質(zhì)量較好的木材，在建筑中構(gòu)建受力體系，使木結(jié)構(gòu)建筑更加安全穩(wěn)定。在現(xiàn)代建筑發(fā)展之前，木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用范圍較為廣泛。我國古代建筑中，木結(jié)構(gòu)建筑占比較大，一方面是我國古代木工技術(shù)較為先進，其中榫卯連接技術(shù)是重要的組成部分，另一方面我國古代宮殿廟宇等建筑較多，上述建筑需要較多的木材。在社會和經(jīng)濟發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的建造技術(shù)發(fā)生較大的變化，使用木材料建造建筑過程中，要求木材料具有低碳、環(huán)保以及保溫等功能，并且木材具有良好的延展性，可以延長木木結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命。

2.2 木混合結(jié)構(gòu)建筑

在木結(jié)構(gòu)建筑的基礎(chǔ)上，將木質(zhì)材料與混凝土材料相互融合，形成木混合結(jié)構(gòu)建筑，借助混合材料可以進一步提升建筑的穩(wěn)定性。在木混合結(jié)構(gòu)搭配時，會根據(jù)建筑的使用要求，調(diào)整受力體系，利用受力體系支撐整個建筑結(jié)構(gòu)。在大型住宅等建筑中，會廣泛使用木混合結(jié)構(gòu)建筑?，F(xiàn)階段木混合結(jié)構(gòu)建筑分為兩種，一種為原木結(jié)構(gòu)，另一種為膠合木結(jié)構(gòu)。

2.2.1原木結(jié)構(gòu)體系

在原木結(jié)構(gòu)體系中，會使用到較多的圓形木質(zhì)材料，并配合使用方木或者膠合木，通過相互疊加共同組成木結(jié)構(gòu)。原木結(jié)構(gòu)體系在支撐整個建筑的同時，還會用于建筑圍護。在原木結(jié)構(gòu)體系在支撐整體建筑時，利用原木結(jié)構(gòu)體系的支撐能力，將建筑結(jié)構(gòu)大部分的應(yīng)力施加在結(jié)構(gòu)體系上，其它應(yīng)力通過圍護支撐。原木結(jié)構(gòu)體系具有多種性能，一是保溫性能、二是保濕性能、三是隔聲性能、四是水密性能、五是氣密性能、六是呼吸性能，上述性能使建筑內(nèi)部的溫度、濕度以及空氣流通保持在良好的狀態(tài)。在醫(yī)院、幼兒園以及養(yǎng)老院均會應(yīng)用原木結(jié)構(gòu)體系，為人們營造良好的環(huán)境。

2.2.2膠合木結(jié)構(gòu)體系

膠合木是由不同的木質(zhì)材料，使用膠合技術(shù)制作成的材料。在構(gòu)建膠合木結(jié)構(gòu)體系過程中，一般使用的膠合木材料厚度控制在20-45毫米范圍內(nèi)，將多個膠合木結(jié)構(gòu)進行拼接，共同組建成受力體系。在建筑的墻體機構(gòu)、玻璃幕墻結(jié)構(gòu)以及輕型木結(jié)構(gòu)等，均會廣泛使用哦膠合木材料。在構(gòu)建受力結(jié)構(gòu)體系過程中，建筑的基礎(chǔ)是由混凝土組成，在混凝土上加裝預(yù)埋件，包括螺栓、抗拔連接件等，然后將膠合木材料與預(yù)埋構(gòu)建相連，建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平剪力、結(jié)構(gòu)剪力等，均會通過膠合木結(jié)構(gòu)體系進行傳導(dǎo)，進一步減少建筑結(jié)構(gòu)承受的壓力。膠合木結(jié)構(gòu)體系一般應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的上部，會減輕建筑結(jié)構(gòu)上部的重量，使整個建筑結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出非均勻特點。

3 裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑

在裝配式建筑中，應(yīng)用木質(zhì)結(jié)構(gòu)體系，充分發(fā)揮木質(zhì)結(jié)構(gòu)體系優(yōu)勢的同時，還應(yīng)在組建的建筑結(jié)構(gòu)中，配合使用鋼材料，使裝配式建筑具有鋼木混合結(jié)構(gòu)。裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑在應(yīng)用過程中，一般會以獨棟建筑出現(xiàn)。我國在建造裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑時，會以輕鋼別墅的建筑形式出現(xiàn)，輕鋼別墅建筑具有抗震等級高、安全性強等特點，并且在夏季和冬季會使室內(nèi)溫度保持舒適的狀態(tài)。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相比，裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑具有自主設(shè)計特點，并且在實際建造中，整個建造過程相對簡單，工程成本較低。在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展過程中，已經(jīng)形成標準化的生產(chǎn)模式，建筑中的每個構(gòu)件均實現(xiàn)高精度控制目標，保證裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量和安全性滿足使用要求。在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中會廣泛使用低碳環(huán)保材料，使人們享受健康生活。

裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑作為建筑產(chǎn)品，自身具有一定的商品價值，充分發(fā)揮裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑標準化的生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)勢，開放商在建造裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑時，可以按照標準進行建造，整個建造過程快速簡單，并且建筑具有較高的穩(wěn)定性，完全符合使用標準。施工企業(yè)在進行裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑施工時，按照設(shè)計要求組建鋼木結(jié)構(gòu)，或者根據(jù)業(yè)主要求，自由變換鋼木結(jié)構(gòu)形式，最大程度提高建筑空間的利用率，有效滿足用戶的個性化需求。開放商在建造裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑時，只需向生產(chǎn)企業(yè)布置生產(chǎn)任務(wù)，所有的鋼木結(jié)構(gòu)在企業(yè)進行生產(chǎn)，進入到現(xiàn)場后，施工人員按照設(shè)計圖紙組裝即可。

4 裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用

4.1 定制化洋房

許多地區(qū)使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑，用于建造定制化洋房。定制化洋房具有多種特點，一是抗震能力強、二是抗風(fēng)能力強、三是房屋承載能力強。在定制化洋房中，會使用冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)作為受力體系，在墻體的維護使用歐松板材質(zhì)。與傳統(tǒng)的洋房相比，在抗震性能、結(jié)構(gòu)韌性以及重量上，裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，尤其在房屋重量上，裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的重量僅為傳統(tǒng)磚混建筑的三分之一。裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的總體質(zhì)量較小，使工程造價低于傳統(tǒng)磚混建筑。此外在建造定制化洋房過程中，整個建造時間會控制在25-45天范圍內(nèi)。在定制化洋房中，會使用較多的綠色環(huán)保材料，最大程度減少室內(nèi)污染。定制化洋房在設(shè)計階段，根據(jù)用戶的喜好進行設(shè)計，有效滿足用戶的個性化需求。

4.1.1 徽派建筑，徽風(fēng)雅范

在徽派建筑中應(yīng)用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑，一方面使用保溫隔熱性能良好的材料，提升室內(nèi)環(huán)境的舒適度，另一方面增加建筑的采光面積。結(jié)合徽派建筑的特點，裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑在屋頂、外墻、室內(nèi)環(huán)境以及室外環(huán)境，均會更加貼近徽派建筑，使人們在不同地區(qū)可以享受到徽派建筑蘊含的人文價值。

4.1.2 經(jīng)典木屋，森林之歌

使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造經(jīng)典木屋過程中，由于木屋一般會出現(xiàn)在森林中，使用聚氨酯保溫材料，可以提高木屋的保溫能力。此外聚氨酯材料具有良好的抗腐蝕和抗磨等性能，在森林中可以長時間使用。木屋使用的聚氨酯材料，具有綠色環(huán)保等特點，可以根據(jù)需要進行回收，繼續(xù)用于木屋或者其它建筑的建造。

4.1.3 田園風(fēng)，鄉(xiāng)村別苑

使建造的裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑體現(xiàn)出田園風(fēng)特點，在建筑的墻體上開設(shè)落地窗，并且在屋內(nèi)設(shè)置定制化的用品，為人們提供良好的生活條件。田園風(fēng)格的裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑，一般會建造在旅游度假區(qū)。

4.1.4 美國風(fēng)情房屋

使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造美國風(fēng)情房屋，在建造中會根據(jù)用戶的需求，會設(shè)置不同的房間，使每個房間具備不同的功能。通常情況下美國風(fēng)情房屋的建筑面積會超過一百平方米，建筑內(nèi)部設(shè)有3-4個房間。在建筑中會使用輕鋼復(fù)合保溫材料，提高建筑的保溫能力，我國在西部扶貧搬遷項目中，使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑用于建造美國風(fēng)情房屋。

4.1.5 新西蘭新型房屋

與美國風(fēng)情房屋相比，使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造新西蘭新型房屋，新西蘭新型房屋的占地面積與美國風(fēng)情房屋占地面積相同，但是在建筑內(nèi)部設(shè)置的房間較多，內(nèi)部環(huán)境更加緊湊。根據(jù)新西蘭房屋的特點，新型房屋具有較高的防水性能。此外冬季房屋的角度與太陽的直射角相同，可以使房屋內(nèi)部獲得充足的光照，在夏季房屋受到的光照較少，避免房屋內(nèi)部溫度升高。在旅游度假區(qū)會使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造新西蘭新型房屋。

4.2 移動式建筑

4.2.1 移動式房屋

使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造移動式房屋，會提升房屋的抗震性能，并且根據(jù)實際需求進行拆卸或者安裝，拆卸和安裝的過程較短，并且不會產(chǎn)生多余的建筑垃圾。

4.2.2 移動式廁所

我國各個地區(qū)正在加大共同設(shè)施的建設(shè)力度，使用裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造移動式廁所。移動式廁所占地面積較小，并且看護過程較為簡單。此外在收集排泄物時，將排污管道與市政排污管道相連即可。

4.2.3 移動式警亭

在建造移動式警亭過程中，企業(yè)根據(jù)警亭的規(guī)格，事先制作好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，進入到現(xiàn)場施工人員組裝結(jié)構(gòu)，即可完成移動式警亭的建造工作。移動式警亭使用的材料，全部為可回收材料，并且具備較高的保溫能力，在城市道路建造移動式警亭時，不會產(chǎn)生垃圾。

5 裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑研究要點

在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建造過程中，會廣泛使用聚氨酯材料，聚氨酯材料具有保溫性、節(jié)能性和隔音性等特點。使用聚氨酯材料建造建筑外墻時，只需使用厚度為50毫米的聚氨酯材料，最大程度降低建造成本。

裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的防火等級設(shè)定為四級，在聚氨酯材料的外部和內(nèi)部，需要使用輕質(zhì)無機材料，輕質(zhì)無機材料的厚度一般在100-120毫米范圍內(nèi)。

在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)部樓面構(gòu)造中，使用樓承板和混凝土組成樓面，上述材料會提升樓面結(jié)構(gòu)的整體性，并且在室內(nèi)產(chǎn)生良好的裝飾效果。

裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的屋面系統(tǒng)，組成結(jié)構(gòu)包括屋面裝飾結(jié)構(gòu)、保溫防水結(jié)構(gòu)以及鋼架結(jié)構(gòu)。以使用的鋼架結(jié)構(gòu)為例，鋼架結(jié)構(gòu)是由熱鍍鋅型材料組成，具有良好的抗腐蝕能力，并且強度較高，與房屋整體建立連接關(guān)系，增強房屋的穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

綜上所述，在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用木質(zhì)復(fù)合材料，充分發(fā)揮木質(zhì)復(fù)合材料的優(yōu)勢，借助鋼結(jié)構(gòu)進一步提升建筑的穩(wěn)定性，并且使整個建筑體現(xiàn)出低碳環(huán)保等特點，有助于擴大裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用空間，創(chuàng)造更多的社會效益和經(jīng)濟效益。

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海潮（1978.10- ），男，回族，湖北省襄陽市人，碩士，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。

K928

A

1007-6344（2021）01-0063-02