新型建筑結構

徐偉晨+王婉婉+傅紅

摘 要：就像美酒越珍藏越香醇，建筑也是越古老越有韻味：莊嚴的故宮，典雅的蘇州園林，神圣的龍門石窟等。然而很多建筑卻因為各種自然因素逐漸退出我們的視線，為了更好的保留歷史的瑰寶，我們必須采取一定的措施。尋求新型建筑結構是一種不錯的選擇，新型結構不僅可以在建筑修復中用來提高建筑壽命，降低修復成本，還可以用于現代化建筑的建造來增強建筑的美觀實用性，促進建筑業的蓬勃發展。

關鍵詞：新型結構；優勢；發展

哲學家黑格爾曾經說過建筑是凝固的音樂，那么傳統古建筑更是一首妙不可言的民歌。然而不知從何時起，我們身邊不計其數的傳統建筑已遭到不同程度的破壞，實在讓人扼腕嘆息。很多木結構的房屋構架整個暴露在外面，任憑太陽的暴曬和雨水的侵蝕，大多房梁上的花紋已被雨水沖刷平整，而且竟有很多帶有雕花的窗門及柱等不翼而飛。

據悉，中國原本擁有的具有兩千年以上歷史的古城大約為兩千，而如今在現代化和城市化高速發展的時代，最終保護完好的卻寥寥無幾，像平遙、麗江也是經歷九死一生才存留到今天。鑒于中國傳統古建筑所遭受到的嚴重破壞，我們不僅要喚起全社會對建筑的保護意識，并采取有效措施對破損的古建筑進行修復，也應該尋求更合適的建筑材料來提高建筑壽命，例如：鋼木結構。

所謂鋼木結構，就是將現代鋼結構與傳統木結構相結合從而形成的一種混合結構。其中梁、柱等受力構件均采用鋼結構形式，外包例如：欄桿、吊頂、門窗等用木結構，使得建筑不僅具有傳統的建筑風格而且更堅固實用。鋼木結構可以分為現代鋼木結構和傳統鋼木結構，相比較而言，在設計、制造和安裝過程中現代鋼木結構具有防火、防蟲、防腐和抗震等功能。現代鋼木結構在國外被廣泛運用于住宅，目前在國內也有了一定的發展。在美國和加拿大約有95%人住鋼木結構的住宅，而在日本、韓國、土耳其等國家鋼木結構類型的建筑也被大量普及。尤其在地震多發地區如臺灣，日本等地，鋼木結構住宅都作為重建的不二之選。在國內，建設部近年發布了國家標準以及鋼木結構設計、施工、技術等方面的一系列規范，這一舉措無疑加快了我國鋼木結構建筑的發展步伐。

由此可見，鋼木結構的發展趨勢不可阻擋，而它自身的優勢也彰顯出它卓越的地位。

1 抗震性能

1.1 常見的鋼木框架房屋具有無數的小連接點，在地震發生時，一旦某連接點超載，其超載部分可以被相鄰的連接點分擔，從而間接為地震力提供了附加的轉力路徑。

1.2 一般鋼木結構比其它類型的結構重量輕，比如相同體積的鋼木材重量僅為混凝土重量的1/4到1/5，在相同體量的建筑物中，結構自重小使得地震作用也小了，因此鋼木結構重量輕在抗震中是一大優勢。

1.3 鋼木結構一般為小斷面密布的柔性結構，有一定范圍的變形能力以及很大的結構冗余度，再加之鋼木框架體系采用釘接節點，使結構體系產生了更強的柔性，從而結構可以通過自身的變形來消耗能量，提高整體安全性。

1.4 鋼木框架建筑經工程設計建造，其結構是面板與墻骨柱組成的建筑組件，能夠有效抵抗側向力以此增加了結構的穩定性能。可見鋼木結構體現出了良好的“以柔克剛”的抗震性能，例如就像普通的鋼木椅，其各個構件之間連接均采用隼卯，如果使用時間長久或使用不當，鋼木椅的節點就會發生松動，再去搖動鋼木椅時，雖然鋼木椅會產生明顯的變形，但不會散架破壞，這就很好地印證了鋼木結構“以柔克剛”的道理。鋼木結構就是通過結構在允許范圍內的變形和錯動使地震能量消耗，從而確保結構整體的穩定性和安全性。

2 綠色可持續

2.1 鋼木結構住宅在拆除后，鋼材可重復利用，外圍的木結構也可進行回收，有效地減少了二氧化碳排放量和建筑垃圾，可以保證綠色環保。

2.2 鋼木住宅現場集成裝配，質量可控，可以達到滿足住宅質量和數量的雙重要求，進而轉變了建筑業的生產方式，標志著建筑技術的一大進步，符合社會經濟可持續發展要求。

2.3 我國鋼木結構建筑的發展一方面可以利用國外科學管理，來源合法的豐富森林資源這一優勢，另一方面又能提高國內建筑行業可持續發展水平，提升建筑節能環保的效率。針對構建綠色環保可持續發展理念的住宅，從世界發達國家和地區的建筑結構看，許多建筑師更傾向于為用戶提供鋼木結構住宅。

3 防火耐久性

3.1 鋼木結構外部的木結構經過涂料噴刷等一些輔助措施處理過就能夠在多雨、白蟻高發地等惡劣的條件下保持良好的狀態，加之現代木結構在建筑圍護、防火、保溫、防蟲、防潮等方面都按照一套嚴格標準依據執行，所以木結構的耐久性是不容置疑的。

3.2 鋼木結構內部的輕鋼結構采用超級防腐高強冷軋鍍鋅板制造完成，能夠有效避免鋼板銹蝕等傷害，從而增加了輕鋼構件的使用壽命。

3.3 木材的導熱性能比較低，且在燃燒時表面會形成碳化層，這可以起到很好的隔熱效果，從而有效地減緩了碳化層下未燃燒木材的燃燒速度，再經過阻燃劑浸泡或防火涂料噴刷等輔助措施就可以達到防火要求

3.4 鋼材經過刷防火涂料也可以提高其耐火極限，達到防火效果。鋼木結構是鋼結構與木結構相結合的一種混合結構方式，客觀來講，鋼木結構具有鋼結構和木結構相結合的優勢。再加上，鋼木結構在其本身的特點上經過輔助處理，可以達到內外兼修的作用，在結構的防火性和耐久性上會有更加明顯的提高。

4 美觀易設計

談及鋼木結構美觀易設計這一特點，且拋開鋼木結構內部鋼結構的多樣性不談，外包的現代木結構就是最直接的反映

4.1 現代木結構連接采用各類金屬連接件，不僅在結構耐用性、穩定性上要優于傳統木結構，更加拓展了木結構的設計跨度、高度及廣度。

4.2 一些公共建筑建造如學校、體育館、圖書館等現代木結構已經非常普遍，如果將木結構與鋼結構各取所長，巧妙地結合在一起，就能夠營造出更加多樣化且獨特溫馨的建筑氛圍，大大拓展了建筑結構設計可能性。雖然現今的鋼板可以被設計得更加美觀，但不可否認，鋼板的冷色與一般家庭的暖色有些格格不入，相反，原木的色調則更容易配合家居設計，而且由于鋼木結構外包為木材，對于木材進行藝術效果的加工也可以為單調的建筑材料更添一份魅力。因此在性能優勢的基礎上，擁有美觀的外在表現也是鋼木結構區別于其他結構的優勢所在。

可見，鋼木結構具有很大的發展空間。加拿大著名木結構工程設計師艾普曾設計了溫哥華冬奧會橢圓速滑館項目，該項目擁有全球最大跨度的鋼木結構屋頂，并榮獲了世界最佳運動場所結構設計獎。再者，日本川崎市穹頂，瑞士特拉弗西娜橋等一系列特色建筑無不彰顯著國外鋼木結構建筑技術的高層次水平。對此，我們國家也應該重視和發展類似鋼木結構的創新型建筑結構，使我們的建筑水平達到一個更高的境界。

參考文獻

[1] 孫崇咪.現代木結構建筑之墻體構造研究.南京林業大學，2007.

作者簡介：徐偉晨（1993.12- ），漢族，江蘇無錫人，研究方向：土木工程結構。endprint