木質復合材料在裝配式鋼木結構建筑中的應用

海 潮

Equipment technology 裝備技術

木質復合材料在裝配式鋼木結構建筑中的應用

海 潮

（南通職業大學，江蘇 南通 226007）

建筑行業快速發展過程中，已經出現許多方便快捷的建造技術，其中裝配式鋼木結構建造技術是重要的組成部分。許多地區在應用裝配式鋼木結構建筑技術時，會在施工時根據實際情況，靈活應用木質復合材料，使裝配式鋼木結構建筑體具有低碳環保等特點，并且建筑鋼木結構建筑時，整個建筑速度較快、成本較低，適用于不同區域作為公共建筑。深入分析木質復合材料在裝配式鋼木結構建筑中的應用展開討論，為應用木質復合材料建設裝配式鋼木結構提供參考依據。

裝配式建筑；鋼木結構；定制化洋房；移動房屋

0 引言

將木質復合材料應用在裝配式鋼木結構建筑中，根據不同的木質復合材料的類型，充分發揮不同木質復合材料的優勢，可以使整個裝配式鋼木結構建筑形式呈現出多樣化特點，并且整個裝配式鋼木結構建筑在建造中，施工過程較為簡單，有效控制施工成本。此外在應用木質復合材料期間，木質復合材料具有較高的穩定性，使裝配式鋼木結構建筑更加安全。

1 裝配式建筑概述

我國建筑行業在發展過程中，由于建筑市場出現供大于求的情況，急需轉變傳統的生產經營方式，將過多的產能向外輸出。在產能過剩以及向外輸出的背景下，裝配式建筑孕育而生。在應用裝配式建筑過程中，會消耗講多的鋼鐵材料，使生產的鋼鐵材料獲得更多的應用空間，有助于鋼鐵產業創造出更多的經濟效益。在裝配式建筑發展過程中，已經在設計環節、生產環節、現場安裝環節等，均實現多種目標。在設計環節，裝配式建筑體現出標準化和模塊化的特點。在生產環節，裝配式建筑體現出智能化和數字化特點。在現場安裝環節，裝配式建筑體現出信息化和裝配化特點。

與傳統的建筑生產經營模式下相比，裝配式建筑在施工過程中，不會產生粉塵、噪音以及污染物質，有效的保護周圍的生態環境。此外在裝配式建筑施工期間，可以不斷提高材料的利用率，避免出現資源浪費的情況。我國裝配式建筑在發展過程中，已經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，真正做到低碳環保的可持續發展目標。

在傳統的建筑行業中，由于建筑規模較大，需要大量的勞動力，作為勞動密集型產業，在實際建造中出現高消耗、高排放以及低安全等情況。與傳統的建筑行業進行對比，裝配式建筑在實際建造期間，會使傳統的建造模式發生變化，不僅減少現場人員的使用，提高施工現場的安全性，還能降低排放、減少消耗，整個施工過程簡單快速，建造質量符合設計標準。借助工業化生產模式，我國裝配式建筑進入到快速發展時期，并且與我國構建低碳環保綠色社會相互呼應。許多地區充分發揮裝配式建筑的優勢，打造綠色生態建筑群落，為人們創造舒適休閑的生活和工作環境，不斷提高人們的幸福指數，從而促進城市創新發展。

2 以木材為主的結構體系

2.1 木結構建筑

建造木結構建筑過程中，使用強度較高以及質量較好的木材，在建筑中構建受力體系，使木結構建筑更加安全穩定。在現代建筑發展之前，木結構建筑應用范圍較為廣泛。我國古代建筑中，木結構建筑占比較大，一方面是我國古代木工技術較為先進，其中榫卯連接技術是重要的組成部分，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。在社會和經濟發展過程中，傳統的建造技術發生較大的變化，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，可以延長木木結構建筑的使用壽命。

2.2 木混合結構建筑

在木結構建筑的基礎上，將木質材料與混凝土材料相互融合，形成木混合結構建筑，借助混合材料可以進一步提升建筑的穩定性。在木混合結構搭配時，會根據建筑的使用要求，調整受力體系，利用受力體系支撐整個建筑結構。在大型住宅等建筑中，會廣泛使用木混合結構建筑。現階段木混合結構建筑分為兩種，一種為原木結構，另一種為膠合木結構。

2.2.1原木結構體系

在原木結構體系中，會使用到較多的圓形木質材料，并配合使用方木或者膠合木，通過相互疊加共同組成木結構。原木結構體系在支撐整個建筑的同時，還會用于建筑圍護。在原木結構體系在支撐整體建筑時，利用原木結構體系的支撐能力，將建筑結構大部分的應力施加在結構體系上，其它應力通過圍護支撐。原木結構體系具有多種性能，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，上述性能使建筑內部的溫度、濕度以及空氣流通保持在良好的狀態。在醫院、幼兒園以及養老院均會應用原木結構體系，為人們營造良好的環境。

2.2.2膠合木結構體系

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

3 裝配式鋼木結構建筑

在裝配式建筑中，應用木質結構體系，充分發揮木質結構體系優勢的同時，還應在組建的建筑結構中，配合使用鋼材料，使裝配式建筑具有鋼木混合結構。裝配式鋼木結構建筑在應用過程中，一般會以獨棟建筑出現。我國在建造裝配式鋼木結構建筑時，會以輕鋼別墅的建筑形式出現，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溫度保持舒適的狀態。與傳統的建筑結構相比，裝配式鋼木結構建筑具有自主設計特點，并且在實際建造中，整個建造過程相對簡單，工程成本較低。在裝配式鋼木結構建筑發展過程中，已經形成標準化的生產模式，建筑中的每個構件均實現高精度控制目標，保證裝配式鋼木結構建筑的質量和安全性滿足使用要求。在裝配式鋼木結構建筑中會廣泛使用低碳環保材料，使人們享受健康生活。

裝配式鋼木結構建筑作為建筑產品，自身具有一定的商品價值，充分發揮裝配式鋼木結構建筑標準化的生產經營優勢，開放商在建造裝配式鋼木結構建筑時，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定性，完全符合使用標準。施工企業在進行裝配式鋼木結構建筑施工時，按照設計要求組建鋼木結構，或者根據業主要求，自由變換鋼木結構形式，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構建筑時，只需向生產企業布置生產任務，所有的鋼木結構在企業進行生產，進入到現場后，施工人員按照設計圖紙組裝即可。

4 裝配式鋼木結構建筑應用

4.1 定制化洋房

許多地區使用裝配式鋼木結構建筑，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構作為受力體系，在墻體的維護使用歐松板材質。與傳統的洋房相比，在抗震性能、結構韌性以及重量上，裝配式鋼木結構建筑體現出明顯的優勢，尤其在房屋重量上，裝配式鋼木結構建筑的重量僅為傳統磚混建筑的三分之一。裝配式鋼木結構建筑的總體質量較小，使工程造價低于傳統磚混建筑。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。在定制化洋房中，會使用較多的綠色環保材料，最大程度減少室內污染。定制化洋房在設計階段，根據用戶的喜好進行設計，有效滿足用戶的個性化需求。

4.1.1 徽派建筑，徽風雅范

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

4.1.2 經典木屋，森林之歌

使用裝配式鋼木結構建筑建造經典木屋過程中，由于木屋一般會出現在森林中，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，具有綠色環保等特點，可以根據需要進行回收，繼續用于木屋或者其它建筑的建造。

4.1.3 田園風，鄉村別苑

使建造的裝配式鋼木結構建筑體現出田園風特點，在建筑的墻體上開設落地窗，并且在屋內設置定制化的用品，為人們提供良好的生活條件。田園風格的裝配式鋼木結構建筑，一般會建造在旅游度假區。

4.1.4 美國風情房屋

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

4.1.5 新西蘭新型房屋

與美國風情房屋相比，使用裝配式鋼木結構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情房屋占地面積相同，但是在建筑內部設置的房間較多，內部環境更加緊湊。根據新西蘭房屋的特點，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，避免房屋內部溫度升高。在旅游度假區會使用裝配式鋼木結構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

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

4.2.2 移動式廁所

我國各個地區正在加大共同設施的建設力度，使用裝配式鋼木結構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，企業根據警亭的規格，事先制作好相應的結構，進入到現場施工人員組裝結構，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，不會產生垃圾。

5 裝配式鋼木結構建筑研究要點

在裝配式鋼木結構建筑建造過程中，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。

裝配式鋼木結構建筑的防火等級設定為四級，在聚氨酯材料的外部和內部，需要使用輕質無機材料，輕質無機材料的厚度一般在100-120毫米范圍內。

在裝配式鋼木結構建筑內部樓面構造中，使用樓承板和混凝土組成樓面，上述材料會提升樓面結構的整體性，并且在室內產生良好的裝飾效果。

裝配式鋼木結構建筑的屋面系統，組成結構包括屋面裝飾結構、保溫防水結構以及鋼架結構。以使用的鋼架結構為例，鋼架結構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系，增強房屋的穩定性。

6 結語

綜上所述，在裝配式鋼木結構建筑中應用木質復合材料，充分發揮木質復合材料的優勢，借助鋼結構進一步提升建筑的穩定性，并且使整個建筑體現出低碳環保等特點，有助于擴大裝配式鋼木結構建筑的應用空間，創造更多的社會效益和經濟效益。

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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：結構工程。

K928

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1007-6344（2021）01-0063-02