淺談筋體材料在環境治理中的應用及發展前景

王立新　曲德文　高傳軍

摘 要：新型矢量化結構材料（筋體材料）致力于治理和改善生態環境、人居環境。它可對生態環境空間和人居環境空間進行數字化的規劃、管理和調控。合理利用空間，可根據用戶要求，打造出所需功能的實用空間。

關鍵詞：環境；新型結構材料；特性；取材；治理方式；應用范圍；發展

中圖分類號：P642.5 文獻標識碼：A

本文所述筋體材料是一種新型矢量化結構材料組合體系。它是固定或預制物體按設計要求定制精密框架的一種材料；是標準化定制造型的直、曲線狀的快捷矢量材料；是加固和增強物體結構的一種（組合和輔助）材料。筋體材料是直、曲線狀的結構組合型材體系，由（直曲線狀）筋骨、鏈接件（內嵌式變徑）、支撐構件和面體材料構成。穿插鏈接方法使結構更加穩定，量標特點可做到標準定制預制造型，型材、矢量特點使它的安裝快捷、標準。它的結構特征可填補民用領域實用材料的一項空白。筋骨材料的材質取材廣泛，可發展高、新科技材料的應用和形成適用材料應用的產業鏈。它可應用到很多環境領域，具有廣闊的發展前景。

本文所述環境是指外環境。外環境為生物機體以外所處的環境，即環繞于人類周圍的自然環境和社會環境。（生態環境和人居環境）。

隨著社會的發展和科學的進步，很多領域的材料和產品為適應時代發展的需要在不斷的升級、更新和替換，某些領域的發明更是給社會帶來巨大效益和利益。高新技術和材料的應用更為社會進步提供了有力保障。筋體材料孕育多年，應運而生。致力于改善人類生態環境、改善人們生活環境，材料領域的更新和創造。我們研發的新型結構材料是涉及民用、建筑、生態等多種行業的產品。在某些行業領域，是升級、替換的矢量化產品，在生態治理上將異軍突起成為本行業的前瞻產品。范圍之廣涉獵全球。生態環境治理是世界關注的問題，我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一。存在面積大、成因復雜、危害嚴重等特點，經過多年的努力，我國水土流失防治工作取得了顯著成績，局部地區治理效果明顯，水土流失強度有所降低。同時，在實踐中積累了豐富的防治經驗，總結出根據不同區域水土流失治理的指導思路和技術規范。但由于特殊的自然地理條件，長期對水土資源的過度利用，相當部分生產建設項目沒有采取水土保持措施，造成大量人為新增水土流失。

當前我國水土流失仍然十分嚴重。在今后相當長的時期內，我國人口、資源、環境矛盾十分突出，水土流失區仍將面臨巨大的壓力，水土保持不僅關系當前社會經濟發展，也關系到子孫后代的生存發展，治理水土流失，改善生態環境作為國家的戰略任務將需要五十年、上百年甚至更長時間的不懈努力去完成。筆者通過閱覽和分析水土保持相關標準規范和專家論文。根據設計原理和技術原理。結合勘察設計經驗。提出把筋體材料應用到治理生態環境治理中的理論（設想）。在材料上更新和替換，能更好的為生物治理的植物打造成長環境，加速生態環境的自然修復，提高治理工程的質量、速度和效益。

人居環境是人類工作勞動、生活居住、休息游樂和社會交往的空間場所。打造經典建筑物是時代文明的一個亮點，現代城市的建設、美化、綠化、亮化成為標志這座城市靚麗的風景線。隨著社會的發展和人們生活水平的提高，城市風尚向城鎮、鄉村的輻射事成必然。改善聚居環境（室內、外環境）是提升生活質量的體現，建設美好家園是人們的共同心愿。筋體材料將在建筑、裝修、家具制作等工程部位或行業上，提供新型矢量化穿插結構型材體系，更好的為社會服務。

1 本文所述環境概念界定、新型矢量化結構材料（筋體材料）的概念界定

1.1 環境

環境分為內環境和外環境，它們之間相互作用、相互依存，不能截然分開。內環境：內環境是指人體細胞所處的環境，包括生理、心里兩方面。外環境：外環境是指人的機體（生物體）以外的環境。即環繞于人類周圍的自然環境和社會環境。（本文所述環境是指外環境）《中華人民共和國環境保護法》則從法學角度對環境下了定義：環境是指影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡，人文遺跡、風景名勝區、自然保護區、城市和鄉村等。

1.2 生態環境的概念界定

生態環境是指影響人類生存與發展的水資源、土地資源、生物資源以及氣候資源數量與質量的總稱，是關系到社會和經濟持續發展的復合生態系統。生態是指生物（原核生物、原生生物、動物、真菌、植物五大類）之間和生物與周圍環境之間的相互聯系、相互作用。當代環境概念泛指地理環境，是圍繞人類的自然現象總體，可分為自然環境、經濟環境和社會文化環境。生態與環境雖然是兩個相對獨立的概念，但兩者又緊密聯系、“水乳交融”、相互交織，因而出現了“生態環境”這個新概念。它是指生物及其生存繁衍的各種自然因素、條件的總和，是一個大系統。

1.3 人居環境概念界定

是人類工作勞動、生活居住、休息游樂和社會交往的空間場所。人居環境科學是以包括鄉村、城鎮、城市等在內的所有人類聚居形式為研究對象的科學，它著重研究人與環境之間的相互關系，強調把人類聚居作為一個整體，從政治、社會、文化、技術等各個方面，全面地、系統地、綜合地加以研究，其目的是要了解、掌握人類聚居發生、發展的客觀規律，從而更好地建設符合于人類理想的聚居環境。

1.4 筋骨材料概念界定

什么是筋骨材料？它是運用槽隼結構原理、結構力學原理，使用高科技復合材料或合理應用材料，打造帶有量標的直線型和曲線型的結構組合型材，它具備精確分割空間和優化組合造型的功能；快捷的安裝方式；穿插鏈接的增強結構；化解、轉移承力的支撐點等特點。在成分構件上分筋骨/鏈接件/支撐件和面體。從材料（材質）取材上可多方面的選擇。例：按特性取材范圍分復合材料和適合材料。復合材料是以合成樹脂、環氧樹脂等為基材，以高性能纖維或適用纖維（碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、巖棉等）為增強材料，以硅酸鹽、泡沫砼、滑石粉、粉煤灰微珠、植物纖維等為填充料，主要工藝是通過擠出（牽引、拉伸）和注塑來完成。具體實型根據具體技術指標選擇配置。再加以分類，制定規格。適合材料是指符合設計要求現有的結構生產材料。例：硅酸鹽、改性塑料、輕鋼等。筋骨的表現形態直線型和曲線型，表現形式分通透、半封和間封。支撐件表現形態為多邊形體和球型體。拉桿（錨栓）表現形態分鋼性和柔性。多邊形體設置在框架邊緣部位，起到承載力和分解力作用，球型體大多設置在框架中部空間部位，起到轉載力和分解力的作用。面體材料表現形式分網格式和板面式。特性分鋼性材質和柔性材質。它起到加固結構和整合外形的作用。面體取材范圍可分為：（鋼性、柔性）碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等高性能纖維復合材料的柵格和網格布；改性塑料、植物纖維等柵格和網格布；（鋼性、柔性）碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等高性能纖維復合材料、金屬、陶瓷等新型材料及現在所有的裝飾面體材料等。

簡單的說它就是固定物體或預制物體按設計要求定制精密框架的一種材料。是加固和增強物體結構的一種輔助材料。是標準編制造型及直、曲線狀型材的快捷矢量材料、結合面體材料完成對具體物體功能整合的材料體系。

2 筋骨材料在環境治理上應用的意義和發展

2.1 在治理生態環境上，前人在積累大量科學數據和總結了豐富的實踐經驗撰寫出很全面治理生態環境相關標準規范，在各工程項目實施中發揮著戰略指導的意義。筋體材料依據相應標準規范的原理和案例。提出了通過優化、更新或替換具體應用部位的應用材料，來提高治理、管理的效益。這種研發的結構材料和設計方案將為相關標準規范提供新的內容。（具體內容在設計方案中詳細論述）筋體材料在溝壑治理、沙漠治理等工程實施中的應用理論，是以GB/T16453.3-2008《水土保持綜合治理技術規范溝壑治理技術》；GB/T16453.5-2008《水土保持綜合治理技術規范風沙治理技術》；GB/T16453.4-2008《水土保持綜合治理技術規范小型蓄排水引水工程》；GB50707-2011《河道整治設計規范》；SL379-2007《水工擋土墻設計規范》；等標準規范的規劃、設計、勘測、施工、管理等原理為指導，結合筋體材料設計方案。提出用筋體材料配合相應材料治理溝壑、沙漠等環境的理念。根據實際地形的復雜程度，內、外營力對該地形環境產生影響的科學（專業）數據，再運用筋體材料來設計治理具體地形的實型框架體系（通過各種營力的穩定和平衡分析計算公式，得出達到穩定結構的形狀、用料、周期等）。打造出“新型的圍埂、蓄水池、溢洪道壁、消能設施、跌水、翼墻、空箱式擋土墻、扶壁式擋土墻、谷坊、淤地壩、護壁、護坡、護堤、護植沙障等等結構框架”配合相關材料，按施工流程，工程材料、機械設備、人力投入相互配合，完成具體項目工程，達到治理效果。并可以三維軟件建造筋體材料各種構件及組合模型，配合相關材料（工程材料和植物）。輸入相關信息參數，（筋體材料材質參數；配合材料的材質參數；土壤結構及凍脹、暴曬和風化影響的土壤參數；來水量；徑流系數；設計流量；洪峰總量；洪峰流量；穩定系數；流沙量、風力，風向，流向；流沙動能；流沙堆積速度；流沙量；植物生存溫度、水分、營養等等參數）進行具體工程動態模擬，觀察在各種營力影響下產生的效果，施工流程、管理、措施等。實型框架體系可為生物治理的植物打造良好環境，為植物生長提供了生存空間條件，加快自然生態修復速度。在施工上，筋體材料是工廠里生產的經過嚴格檢驗才能出廠的材料，實型框架體系施工是型材組合框架，軌跡安裝筋骨和面體，所以在質量、速度上具有標準和快捷特點。在管理上，因為它的矢量化特點，可對工程矢量管理，用料、面積進行計算和記錄及準確發現和捕捉到出問題的區域，及時按區間解決和修補，并對該區域進行分析和備案，避免重復。

筋體材料可涉及應用的生態環境治理工程或部位：小流域綜合治理；護坡、護堤治理；沙漠治理及可拓展河道治理；土壤改良治理等。

2.2 在人居環境里，筆者閱覽和分析各種國家標準驗證通過的結構材料、裝飾材料。通過多年對新型材料的發展，進行跟蹤研究，結合設計要求，設計出新型結構材料——筋體材料。筋體材料可作為工程后期的整合材料；結構加強材料；個性造型材料。在人居環境中應用十分廣泛。

建筑：超高的大型垂直建筑，凝聚世人的才華，記載這城市的騰飛。高層建筑群集辦公、生活、商場、餐飲、健身、娛樂為一體，豐富了城市面貌，改善了城市環境和景觀。個性化的鋼結構造型建筑倫奐倫美的外觀，更為美化建筑群體添彩濃重的一筆。建筑外觀的個性化造型，結構系統、給排水、暖通，電路、網線等管線的巧妙整合；后期事故處理和維修設施的合理設置；裝修、裝潢美化整合；都成為它們必不可少的程序。遵循它的原理，筋體材料通過矢量控制和排序來為空闊空間空箱式造型，功能設施盡可飾期內。空間局促可附壁擴空，利用材料自身內通透特性，可使（小、微）管線內飾期里。空架整合鋼結構采用多維夾以固之，少開洞以不破壞其結構，當然焊接也比不可少。多層樓房是城市、城鎮聚居生活的主體，也是社會發展的印記，隨著社會的進步，城市面貌的整體協調，舊樓的翻新改造，裝飾美化也納為市政建設的主要內容。簡易生產廠房、工房；簡易住房；平房、偏遠山村窯洞等，也將隨著社會的發展進行優化與完善，改造和更新。筋體材料以其自身特點，為其提供可按規劃、設計要求施工、整合的材料體系，配合相關材料，來完善建筑物的使用功能和美化建筑物。

裝修、裝潢：時代的發展，人們已不再滿足陋室的安逸，室內、室外，公裝、家裝，風格各異由簡到精。它是通過人工的操作和材料的整合使物體空間變得美觀。現在的各種操作工具的智能化能滿足各種工藝的要求。裝修、裝潢材料它可分結構材料和裝飾材料，結構材料是裝修、裝潢空間內部的框架筋骨，它是決定外形表現的鏈接體和承力體。現在主要的結構材料有木方、輕鋼龍骨、管材（鋼材、改性塑料）和附屬的加固件（各種螺栓、釘鉚、變形夾、各種高效膠等），裝飾材料是物體外部的包裹材料和整合表現材料，它包括現有各種裝飾材料及粘結膠質。（各種板材，線材、壁布、壁紙、涂料、乳膠漆、聚氨酯制品等）。筋體材料根據矢量化、自由造型的特點可使裝飾空間框架精確、快捷達到設計要求。節省用工時間，空箱式造型，功能設施盡可飾期內。空間局促可附壁擴空，利用材料自身內通透特性，燈槽、管線內飾其里達到封閉或半封的效果。為設計師的個性化造型提供保障，為裝潢工程（業主和施工方）減少材料浪費和用工時間。

家具、辦公設備：裝修每每伴著新居同行，辦公設施、各式家具也隨之成為新貴，古典造型家具具有收藏和欣賞的價值，箱式的卯榫結構，名貴的紅木材質。工序復雜，結構嚴謹，所以價格不菲；板式免漆家具、辦公桌椅的結構是緊固件、連接件和支撐件等組成的，（緊固件、連接件是五金構件，支撐件多為刨花板、密度板等人造板）安裝快捷，性價比合理；鋁合金型材框架結構家具結構是五金構件鏈接框架，全部鋁型材等金屬材質，配合玻璃及相應材料完成。防腐、薄體、可調尺寸，安裝快捷，價格比板式家具略高。筋體材料家具結構設計是結合卯榫結構和五金埋件鏈接的方式及力學原理。設計出穿插結構的任意造型方式，具有儲運方便、安裝快捷、結構穩定、個性化造型的特點。可按設計或個性化任意造型（框架、飾面、五金飾物、線路、燈等材料）打造出精美家具。（剛柔性）面體材料及功能配置、五金飾物可按用戶條件選擇相關檔次。價位根據材質、配置的選擇而不同。簡約時尚而落落大方，雍容華貴而不乏品味。

市政建設：規劃綠化區，樹池花池；供汽供暖，管道檢測口；城市地勢落差起伏，合理利用，各式擋土墻，起到層次美感。優化美化環境；合理規劃繞城河道，整修提坡，人工浮床、凈化水質；園林：無論是僻靜山村，還是喧囂都市，園林、景觀總會給人們帶來靜謐和愜意，小橋流水、雅亭長廊；假山雕塑、玉宇牌坊；娛樂健身的休閑廣場，怡情鉤釣的水榭亭臺。上述的工程和部位，規劃區域與景觀。都可為筋骨材料一顯身手的平臺。

人居環境中筋體材料可涉及到工程和行業：建筑（裝修、裝潢）、市政規劃、園林、家俬制作。

筋骨材料可作為標準件式型材，可打造成規格的矢量“木方、輕鋼龍骨、管材”等，支撐件起到“梁、柱、小承臺”的作用；鏈接件也將成為規格的“鎖扣連接件、角鋼連接件、變徑接頭”，預留或定制筋槽坐標，矢量劃分空間，整合管道、線路半封或全封。直曲型材、穿插鏈接、內嵌鏈接變型系列組件、面體材料任意選擇，高效綜合治理生態，個性造型美化空間，點綴生活、服務生活。

參考文獻

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[3]環境課件.人居環境[EB]第八章.2010.9.28.