推廣輕板輕墻結構體系——引領世界潮流

陳家豹，陳大釗

（上海市老科學技術工作者協會土建委 ，上海 200070）

0 前言

溯自汶川地震后，深感我國目前通用的民用房屋建筑，并不符合世界潮流，如果不作根本改進，即使提高抗震級別，增加建筑成本，并不能保證強震時不遭破壞，尤其是重型鋼筋混凝土板材，在歷次地震中，骨牌式的倒塌，其慘痛教訓，實應深層總結。

綜觀寰球許多發達國家，房屋建筑尤其是民居，多數是以輕板輕墻結構為主體的，其優點是顯而易見的。

（1）節能減排，綠色環保。

（2）施工快速，縮短工期。

（3）構件輕便，可由工廠生產，可到商店直接購置，易保證質量。

（4）防震抗風，可抵御酷暑嚴寒，適用地區廣泛。

（5）輕型房屋的主要組件，如木纖板，油氈瓦，石膏板等其性能近年發展迅速，尚有許多潛力，有侍開發。

既然，輕型結構有以上諸多優點，為何不能在世界各國，廣泛推行，這主要是因為輕型結構的主要承重構件“木材”資源，在許多地區，是十分匱乏的，而且在逐年減少中，因此即使有些富裕的中東國家，也無力推廣此種輕型建筑體系，而美國盡管本身并不缺乏森林資源，仍寧可儲存本國資源，從加拿大進口大量木材。因此想用進口木材，在近14億人口的中國推廣以木材為基體的輕型結構體系，是不切實際，無法實現的。

1 推薦“鋼纖木”

自上世紀80年代初期赴美后，深感美國輕型住房的優點及其伴隨而來的巨大缺失，其致命傷是需用大量木材，既損環保也從根本上限制了它的推廣，此外木材在防火，防白蟻，及承載能力較低方面，也對其進一步發展有一定妨礙。汶川地震后，在震災巨大震憾下，經再三思考后，豁然開朗，認為：人們缺乏的不過是“一根承受輕載并不太長的矩形木條”，因此，只要設計出能替代的構件來，就能在輕型結構上，闖出一條新路，這樣的構件，就是“鋼纖木”。由于我國迄今為至，尚未有此實物，因而，用了一根裝修用的“薄壁空腹槽鋼來加深其形象（見圖1）。

鑒于鋼纖木的重要性，再用文字述說一下其特性：鋼纖木是用兩根2 mm厚薄壁空腹糟鋼與木纖板在現場或工廠用水泥或其他黏合劑加工組合成的矩形構件，輕鋼可用彩鋼或表面鍍鋅。成品的”鋼纖木“應和木材一樣輕質，可在現場任意切割，并易和其周邊構件連接，兩糟鋼間的木纖板在計算時其強度可忽略，僅起著保持薄壁糟鋼的側向的穩定作用，也起到增強內表層的抗腐蝕及連接周邊構件的作用，當然其他輕型建材，只要符合上述要求，如水泥蛭石，泡沫混凝土，加氣混凝土等只要自重與木纖接近，在試驗成功基礎下，都是可以考慮的。

有了”鋼纖木“，不僅保持了西方發達國家輕型結構的優點，還消除了上述的缺點。譬如按初步考慮的鋼纖木，斷面為（7～10 cm）×（16～18 cm），長度為5 m以下的矩形構件（腹壁開孔率約為3比1），當布置成間距60 cm時，其用鋼量為5.5 kg/m2，折算厚度每m2僅為0.7 mm，鑒于用輕板輕墻結構房屋是無須圈梁的，因此這是一個很低的數值。圖2為寬10 cm、高18 cm、長大于400 cm的鋼纖木斷面圖。

2 寧波實踐房

輕型結構體系，是在汶川地震后，因應災區重建而提出來的，因種種原因，未能試用。之后，恰逢家鄉故居，有一舊房因白蟻蛀蝕倒塌，約有37.5 m2，可允許重建二層樓房。考慮到建一輕型結構實踐房，以實踐來證明其可行性。但筆者因簽證赴美等各種原因，所剩時間不多，其間要完成設計圖，找尋施工隊伍，進行荷載試驗，確定輕型屋面及地板面的國產材料等，確實困難重重。幸而簽約建造后，除“鋼纖木”無法解決，因而不能同時進行墻體改革外，其他各項均還順利，經56個工作日基本完成主體工程，達到原定指標（見圖3～圖5）。

實踐房建在寧波近郊（離寧波火車站約0.5 h車程），兩層總面積為75 m2，設計成三室一廳，兩廁一浴一廚的小開間獨立屋。結構方面可概述如下：采用24磚墻，縱向承重，樓板及屋面板均用2 cm厚中密度木纖板承重，下承間距為60 cm，6 cm×16 cm斷面預應力小梁。

屋面用油氈瓦并設太陽能采集器，樓板及地面面層用木復合板，吊頂用石膏板及玻纖棉作防寒隔熱隔聲材料。

實踐房建成前后，做了以下幾項工作。

（1）以300 kg/m2的荷重，試壓了三種形式跨度60 cm、厚度2 cm的木纖板，荷載試驗均取得成功。

（2）設計了跨度近2 m的木纖組合板，首次用于民居的樓梯踏板、陽臺板，并向增大小梁間距，打破木纖板跨度限制，前進了一步。

（3）以木纖板直接作承重樓板，并以廉價可靠的小斷面的預應力檁條作支承件，當每間隔60 cm都與圈梁有牢固連接后，形成了橫向格柵，結構上是非常有利的（檁條出廠價格16元/延米），具有推廣價值。

（4）良好的經濟指標：如樓板及屋面用鋼量為2.17 kg/m2，混凝土平均厚度僅為1.6 cm，還低于普通樓板的抹面，樓板每平米價格可控制在200元左右（加裝修吊頂后價格）。房屋整體造價每平米約在一千元（不包括地價）。

（5）樓板自重大為減輕，與通常做法比約為1比5，減少了房屋與其相關構件的荷載和造價，對減少地震時破壞力更起決定性作用。

（6）現場除地坪、基礎、圈梁需現澆混凝土外，主要構件均來自工廠或商店，單件重量不超過100 kg，因此施工快速、環保。

3 下一步設想

從實踐房的建造成功得出，這類房屋具有很多優點，也很易拓展成4~5層公寓式民居，可在許多地區推廣使用，即使在地震多發區，在適當減少層數，采取有效結構措施后，也是可考慮的。為此，由建筑師設計了兩種戶型“模擬房”的平面圖，模擬房保持了實踐房的各項特點，并適當調整了開間深度，增加了前后陽臺及壁柜等，以更適應日常生活需求（見圖6）。

關于下一步的發展，筆者認為可分兩步走：（1）在鋼纖木的試制試驗尚未有結果前，可選擇適宜地區試建以輕板改革的“模擬房”；（2）如真能達到安全宜居、標準合適的目標，則可把鋼纖木引入代替預應力小梁，使樓板做得更輕型，便于在震區推廣，然后再深入進行墻身改革。沒有墻體的改革，輕型結構是不夠完善的，無法建立中國的輕型結構體系，發生強震時，也不能充分保護人民的生命和財產損失。

4 天時，地利，人和

30 a改革開放的成就，許多條件已經不同，歸納如下：

（1）國力大增，生活提高，每年新建建筑面積超20億m2，約耗全球40%的鋼材和水泥。

（2）中國鋼產量已超6億t位列世界前茅，而許多國家如美國，主要建材除木材外，像木纖板，石膏板，復合板，油氈瓦，門窗等大量來自中國，從客觀上為國內建設低價高質量輕型住房，提供了充分條件。

（3）現今節能減排，綠色環保，已成國際主流，反之我國仍在大量應用磚瓦水泥等建材，消耗能源極大，污染環境嚴重，急需扭轉。

（4）構成輕型結構的基本主材“木纖板”是護墻板，樓板，鋼纖木，復合地板的主要組成部份，可來自林區“三剩物”，速生林木，稻麥秸桿等農作物剩余，目前我國年產已高達1.1億m3，占世界總量40%，而1 m3木纖，約可替代原木3 m3，是綠色環保產業，必須抓緊時機，推廣在房屋建筑上，以追超節能減排的世界潮流。

寧波實踐房的建成，用實踐證明了此類輕板結構，具有安全性，低造價，省鋼材、水泥，施工快速的優點。而“鋼纖木”只不過是用2根4～5m長、2 mm厚，16 cm高的薄壁空腹槽鋼，與木纖合成一根矩形斷面的構件，按目前國內的生產能力，是輕而易舉的。有了“鋼纖木”，當墻體與樓板能同時采用輕型材質時，不用很久，中國的輕型結構體系一定能超越西方那些先進國家，引領世界潮流。

5 結語

結束本文時，還須強調的是，本文所推薦的輕型房屋，是一種低價安全（尤其在震區），使用標準不低于國內多數民居的住房，如設計合理，不計地價時，有可能保持在每平米千元左右的低價，此價指的既不是毛胚房，也不是樣板房，而是精裝修后的宜居房。

另外，輕型結構也可適用于中高層民居及工業廠房中。其優點，是能借鑒至其他類型房屋設計上去，比如醫院及學校建筑都是強震時特別要保護的建筑。

由于篇幅有限，不能在一篇短文中，詳盡闡述建造實踐房時的過程與經驗，建議有興趣的同行，可去寧波參觀考察，也歡迎通過電子郵件交流。（網址：chiapao@q.com）