新型建筑结构

徐伟晨+王婉婉+傅红

摘 要：就像美酒越珍藏越香醇，建筑也是越古老越有韵味：庄严的故宫，典雅的苏州园林，神圣的龙门石窟等。然而很多建筑却因为各种自然因素逐渐退出我们的视线，为了更好的保留历史的瑰宝，我们必须采取一定的措施。寻求新型建筑结构是一种不错的选择，新型结构不仅可以在建筑修复中用来提高建筑寿命，降低修复成本，还可以用于现代化建筑的建造来增强建筑的美观实用性，促进建筑业的蓬勃发展。

关键词：新型结构；优势；发展

哲学家黑格尔曾经说过建筑是凝固的音乐，那么传统古建筑更是一首妙不可言的民歌。然而不知从何时起，我们身边不计其数的传统建筑已遭到不同程度的破坏，实在让人扼腕叹息。很多木结构的房屋构架整个暴露在外面，任凭太阳的暴晒和雨水的侵蚀，大多房梁上的花纹已被雨水冲刷平整，而且竟有很多带有雕花的窗门及柱等不翼而飞。

据悉，中国原本拥有的具有两千年以上历史的古城大约为两千，而如今在现代化和城市化高速发展的时代，最终保护完好的却寥寥无几，像平遥、丽江也是经历九死一生才存留到今天。鉴于中国传统古建筑所遭受到的严重破坏，我们不仅要唤起全社会对建筑的保护意识，并采取有效措施对破损的古建筑进行修复，也应该寻求更合适的建筑材料来提高建筑寿命，例如：钢木结构。

所谓钢木结构，就是将现代钢结构与传统木结构相结合从而形成的一种混合结构。其中梁、柱等受力构件均采用钢结构形式，外包例如：栏杆、吊顶、门窗等用木结构，使得建筑不仅具有传统的建筑风格而且更坚固实用。钢木结构可以分为现代钢木结构和传统钢木结构，相比较而言，在设计、制造和安装过程中现代钢木结构具有防火、防虫、防腐和抗震等功能。现代钢木结构在国外被广泛运用于住宅，目前在国内也有了一定的发展。在美国和加拿大约有95%人住钢木结构的住宅，而在日本、韩国、土耳其等国家钢木结构类型的建筑也被大量普及。尤其在地震多发地区如台湾，日本等地，钢木结构住宅都作为重建的不二之选。在国内，建设部近年发布了国家标准以及钢木结构设计、施工、技术等方面的一系列规范，这一举措无疑加快了我国钢木结构建筑的发展步伐。

由此可见，钢木结构的发展趋势不可阻挡，而它自身的优势也彰显出它卓越的地位。

1 抗震性能

1.1 常见的钢木框架房屋具有无数的小连接点，在地震发生时，一旦某连接点超载，其超载部分可以被相邻的连接点分担，从而间接为地震力提供了附加的转力路径。

1.2 一般钢木结构比其它类型的结构重量轻，比如相同体积的钢木材重量仅为混凝土重量的1/4到1/5，在相同体量的建筑物中，结构自重小使得地震作用也小了，因此钢木结构重量轻在抗震中是一大优势。

1.3 钢木结构一般为小断面密布的柔性结构，有一定范围的变形能力以及很大的结构冗余度，再加之钢木框架体系采用钉接节点，使结构体系产生了更强的柔性，从而结构可以通过自身的变形来消耗能量，提高整体安全性。

1.4 钢木框架建筑经工程设计建造，其结构是面板与墙骨柱组成的建筑组件，能够有效抵抗侧向力以此增加了结构的稳定性能。可见钢木结构体现出了良好的“以柔克刚”的抗震性能，例如就像普通的钢木椅，其各个构件之间连接均采用隼卯，如果使用时间长久或使用不当，钢木椅的节点就会发生松动，再去摇动钢木椅时，虽然钢木椅会产生明显的变形，但不会散架破坏，这就很好地印证了钢木结构“以柔克刚”的道理。钢木结构就是通过结构在允许范围内的变形和错动使地震能量消耗，从而确保结构整体的稳定性和安全性。

2 绿色可持续

2.1 钢木结构住宅在拆除后，钢材可重复利用，外围的木结构也可进行回收，有效地减少了二氧化碳排放量和建筑垃圾，可以保证绿色环保。

2.2 钢木住宅现场集成装配，质量可控，可以达到满足住宅质量和数量的双重要求，进而转变了建筑业的生产方式，标志着建筑技术的一大进步，符合社会经济可持续发展要求。

2.3 我国钢木结构建筑的发展一方面可以利用国外科学管理，来源合法的丰富森林资源这一优势，另一方面又能提高国内建筑行业可持续发展水平，提升建筑节能环保的效率。针对构建绿色环保可持续发展理念的住宅，从世界发达国家和地区的建筑结构看，许多建筑师更倾向于为用户提供钢木结构住宅。

3 防火耐久性

3.1 钢木结构外部的木结构经过涂料喷刷等一些辅助措施处理过就能够在多雨、白蚁高发地等恶劣的条件下保持良好的状态，加之现代木结构在建筑围护、防火、保温、防虫、防潮等方面都按照一套严格标准依据执行，所以木结构的耐久性是不容置疑的。

3.2 钢木结构内部的轻钢结构采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造完成，能够有效避免钢板锈蚀等伤害，从而增加了轻钢构件的使用寿命。

3.3 木材的导热性能比较低，且在燃烧时表面会形成碳化层，这可以起到很好的隔热效果，从而有效地减缓了碳化层下未燃烧木材的燃烧速度，再经过阻燃剂浸泡或防火涂料喷刷等辅助措施就可以达到防火要求

3.4 钢材经过刷防火涂料也可以提高其耐火极限，达到防火效果。钢木结构是钢结构与木结构相结合的一种混合结构方式，客观来讲，钢木结构具有钢结构和木结构相结合的优势。再加上，钢木结构在其本身的特点上经过辅助处理，可以达到内外兼修的作用，在结构的防火性和耐久性上会有更加明显的提高。

4 美观易设计

谈及钢木结构美观易设计这一特点，且抛开钢木结构内部钢结构的多样性不谈，外包的现代木结构就是最直接的反映

4.1 现代木结构连接采用各类金属连接件，不仅在结构耐用性、稳定性上要优于传统木结构，更加拓展了木结构的设计跨度、高度及广度。

4.2 一些公共建筑建造如学校、体育馆、图书馆等现代木结构已经非常普遍，如果将木结构与钢结构各取所长，巧妙地结合在一起，就能够营造出更加多样化且独特温馨的建筑氛围，大大拓展了建筑结构设计可能性。虽然现今的钢板可以被设计得更加美观，但不可否认，钢板的冷色与一般家庭的暖色有些格格不入，相反，原木的色调则更容易配合家居设计，而且由于钢木结构外包为木材，对于木材进行艺术效果的加工也可以为单调的建筑材料更添一份魅力。因此在性能优势的基础上，拥有美观的外在表现也是钢木结构区别于其他结构的优势所在。

可见，钢木结构具有很大的发展空间。加拿大著名木结构工程设计师艾普曾设计了温哥华冬奥会椭圆速滑馆项目，该项目拥有全球最大跨度的钢木结构屋顶，并荣获了世界最佳运动场所结构设计奖。再者，日本川崎市穹顶，瑞士特拉弗西娜桥等一系列特色建筑无不彰显着国外钢木结构建筑技术的高层次水平。对此，我们国家也应该重视和发展类似钢木结构的创新型建筑结构，使我们的建筑水平达到一个更高的境界。

参考文献

[1] 孙崇咪.现代木结构建筑之墙体构造研究.南京林业大学，2007.

作者简介：徐伟晨（1993.12- ），汉族，江苏无锡人，研究方向：土木工程结构。endprint