木质复合材料在装配式钢木结构建筑中的应用

海 潮

Equipment technology 装备技术

木质复合材料在装配式钢木结构建筑中的应用

海 潮

（南通职业大学，江苏 南通 226007）

建筑行业快速发展过程中，已经出现许多方便快捷的建造技术，其中装配式钢木结构建造技术是重要的组成部分。许多地区在应用装配式钢木结构建筑技术时，会在施工时根据实际情况，灵活应用木质复合材料，使装配式钢木结构建筑体具有低碳环保等特点，并且建筑钢木结构建筑时，整个建筑速度较快、成本较低，适用于不同区域作为公共建筑。深入分析木质复合材料在装配式钢木结构建筑中的应用展开讨论，为应用木质复合材料建设装配式钢木结构提供参考依据。

装配式建筑；钢木结构；定制化洋房；移动房屋

0 引言

将木质复合材料应用在装配式钢木结构建筑中，根据不同的木质复合材料的类型，充分发挥不同木质复合材料的优势，可以使整个装配式钢木结构建筑形式呈现出多样化特点，并且整个装配式钢木结构建筑在建造中，施工过程较为简单，有效控制施工成本。此外在应用木质复合材料期间，木质复合材料具有较高的稳定性，使装配式钢木结构建筑更加安全。

1 装配式建筑概述

我国建筑行业在发展过程中，由于建筑市场出现供大于求的情况，急需转变传统的生产经营方式，将过多的产能向外输出。在产能过剩以及向外输出的背景下，装配式建筑孕育而生。在应用装配式建筑过程中，会消耗讲多的钢铁材料，使生产的钢铁材料获得更多的应用空间，有助于钢铁产业创造出更多的经济效益。在装配式建筑发展过程中，已经在设计环节、生产环节、现场安装环节等，均实现多种目标。在设计环节，装配式建筑体现出标准化和模块化的特点。在生产环节，装配式建筑体现出智能化和数字化特点。在现场安装环节，装配式建筑体现出信息化和装配化特点。

与传统的建筑生产经营模式下相比，装配式建筑在施工过程中，不会产生粉尘、噪音以及污染物质，有效的保护周围的生态环境。此外在装配式建筑施工期间，可以不断提高材料的利用率，避免出现资源浪费的情况。我国装配式建筑在发展过程中，已经具备可二次回收利用的能力，在实际建造期间，可以不断降低碳排放量，真正做到低碳环保的可持续发展目标。

在传统的建筑行业中，由于建筑规模较大，需要大量的劳动力，作为劳动密集型产业，在实际建造中出现高消耗、高排放以及低安全等情况。与传统的建筑行业进行对比，装配式建筑在实际建造期间，会使传统的建造模式发生变化，不仅减少现场人员的使用，提高施工现场的安全性，还能降低排放、减少消耗，整个施工过程简单快速，建造质量符合设计标准。借助工业化生产模式，我国装配式建筑进入到快速发展时期，并且与我国构建低碳环保绿色社会相互呼应。许多地区充分发挥装配式建筑的优势，打造绿色生态建筑群落，为人们创造舒适休闲的生活和工作环境，不断提高人们的幸福指数，从而促进城市创新发展。

2 以木材为主的结构体系

2.1 木结构建筑

建造木结构建筑过程中，使用强度较高以及质量较好的木材，在建筑中构建受力体系，使木结构建筑更加安全稳定。在现代建筑发展之前，木结构建筑应用范围较为广泛。我国古代建筑中，木结构建筑占比较大，一方面是我国古代木工技术较为先进，其中榫卯连接技术是重要的组成部分，另一方面我国古代宫殿庙宇等建筑较多，上述建筑需要较多的木材。在社会和经济发展过程中，传统的建造技术发生较大的变化，使用木材料建造建筑过程中，要求木材料具有低碳、环保以及保温等功能，并且木材具有良好的延展性，可以延长木木结构建筑的使用寿命。

2.2 木混合结构建筑

在木结构建筑的基础上，将木质材料与混凝土材料相互融合，形成木混合结构建筑，借助混合材料可以进一步提升建筑的稳定性。在木混合结构搭配时，会根据建筑的使用要求，调整受力体系，利用受力体系支撑整个建筑结构。在大型住宅等建筑中，会广泛使用木混合结构建筑。现阶段木混合结构建筑分为两种，一种为原木结构，另一种为胶合木结构。

2.2.1原木结构体系

在原木结构体系中，会使用到较多的圆形木质材料，并配合使用方木或者胶合木，通过相互叠加共同组成木结构。原木结构体系在支撑整个建筑的同时，还会用于建筑围护。在原木结构体系在支撑整体建筑时，利用原木结构体系的支撑能力，将建筑结构大部分的应力施加在结构体系上，其它应力通过围护支撑。原木结构体系具有多种性能，一是保温性能、二是保湿性能、三是隔声性能、四是水密性能、五是气密性能、六是呼吸性能，上述性能使建筑内部的温度、湿度以及空气流通保持在良好的状态。在医院、幼儿园以及养老院均会应用原木结构体系，为人们营造良好的环境。

2.2.2胶合木结构体系

胶合木是由不同的木质材料，使用胶合技术制作成的材料。在构建胶合木结构体系过程中，一般使用的胶合木材料厚度控制在20-45毫米范围内，将多个胶合木结构进行拼接，共同组建成受力体系。在建筑的墙体机构、玻璃幕墙结构以及轻型木结构等，均会广泛使用哦胶合木材料。在构建受力结构体系过程中，建筑的基础是由混凝土组成，在混凝土上加装预埋件，包括螺栓、抗拔连接件等，然后将胶合木材料与预埋构建相连，建筑结构产生的水平剪力、结构剪力等，均会通过胶合木结构体系进行传导，进一步减少建筑结构承受的压力。胶合木结构体系一般应用在建筑结构的上部，会减轻建筑结构上部的重量，使整个建筑结构体现出非均匀特点。

3 装配式钢木结构建筑

在装配式建筑中，应用木质结构体系，充分发挥木质结构体系优势的同时，还应在组建的建筑结构中，配合使用钢材料，使装配式建筑具有钢木混合结构。装配式钢木结构建筑在应用过程中，一般会以独栋建筑出现。我国在建造装配式钢木结构建筑时，会以轻钢别墅的建筑形式出现，轻钢别墅建筑具有抗震等级高、安全性强等特点，并且在夏季和冬季会使室内温度保持舒适的状态。与传统的建筑结构相比，装配式钢木结构建筑具有自主设计特点，并且在实际建造中，整个建造过程相对简单，工程成本较低。在装配式钢木结构建筑发展过程中，已经形成标准化的生产模式，建筑中的每个构件均实现高精度控制目标，保证装配式钢木结构建筑的质量和安全性满足使用要求。在装配式钢木结构建筑中会广泛使用低碳环保材料，使人们享受健康生活。

装配式钢木结构建筑作为建筑产品，自身具有一定的商品价值，充分发挥装配式钢木结构建筑标准化的生产经营优势，开放商在建造装配式钢木结构建筑时，可以按照标准进行建造，整个建造过程快速简单，并且建筑具有较高的稳定性，完全符合使用标准。施工企业在进行装配式钢木结构建筑施工时，按照设计要求组建钢木结构，或者根据业主要求，自由变换钢木结构形式，最大程度提高建筑空间的利用率，有效满足用户的个性化需求。开放商在建造装配式钢木结构建筑时，只需向生产企业布置生产任务，所有的钢木结构在企业进行生产，进入到现场后，施工人员按照设计图纸组装即可。

4 装配式钢木结构建筑应用

4.1 定制化洋房

许多地区使用装配式钢木结构建筑，用于建造定制化洋房。定制化洋房具有多种特点，一是抗震能力强、二是抗风能力强、三是房屋承载能力强。在定制化洋房中，会使用冷弯薄壁轻钢结构作为受力体系，在墙体的维护使用欧松板材质。与传统的洋房相比，在抗震性能、结构韧性以及重量上，装配式钢木结构建筑体现出明显的优势，尤其在房屋重量上，装配式钢木结构建筑的重量仅为传统砖混建筑的三分之一。装配式钢木结构建筑的总体质量较小，使工程造价低于传统砖混建筑。此外在建造定制化洋房过程中，整个建造时间会控制在25-45天范围内。在定制化洋房中，会使用较多的绿色环保材料，最大程度减少室内污染。定制化洋房在设计阶段，根据用户的喜好进行设计，有效满足用户的个性化需求。

4.1.1 徽派建筑，徽风雅范

在徽派建筑中应用装配式钢木结构建筑，一方面使用保温隔热性能良好的材料，提升室内环境的舒适度，另一方面增加建筑的采光面积。结合徽派建筑的特点，装配式钢木结构建筑在屋顶、外墙、室内环境以及室外环境，均会更加贴近徽派建筑，使人们在不同地区可以享受到徽派建筑蕴含的人文价值。

4.1.2 经典木屋，森林之歌

使用装配式钢木结构建筑建造经典木屋过程中，由于木屋一般会出现在森林中，使用聚氨酯保温材料，可以提高木屋的保温能力。此外聚氨酯材料具有良好的抗腐蚀和抗磨等性能，在森林中可以长时间使用。木屋使用的聚氨酯材料，具有绿色环保等特点，可以根据需要进行回收，继续用于木屋或者其它建筑的建造。

4.1.3 田园风，乡村别苑

使建造的装配式钢木结构建筑体现出田园风特点，在建筑的墙体上开设落地窗，并且在屋内设置定制化的用品，为人们提供良好的生活条件。田园风格的装配式钢木结构建筑，一般会建造在旅游度假区。

4.1.4 美国风情房屋

使用装配式钢木结构建筑建造美国风情房屋，在建造中会根据用户的需求，会设置不同的房间，使每个房间具备不同的功能。通常情况下美国风情房屋的建筑面积会超过一百平方米，建筑内部设有3-4个房间。在建筑中会使用轻钢复合保温材料，提高建筑的保温能力，我国在西部扶贫搬迁项目中，使用装配式钢木结构建筑用于建造美国风情房屋。

4.1.5 新西兰新型房屋

与美国风情房屋相比，使用装配式钢木结构建筑建造新西兰新型房屋，新西兰新型房屋的占地面积与美国风情房屋占地面积相同，但是在建筑内部设置的房间较多，内部环境更加紧凑。根据新西兰房屋的特点，新型房屋具有较高的防水性能。此外冬季房屋的角度与太阳的直射角相同，可以使房屋内部获得充足的光照，在夏季房屋受到的光照较少，避免房屋内部温度升高。在旅游度假区会使用装配式钢木结构建筑建造新西兰新型房屋。

4.2 移动式建筑

4.2.1 移动式房屋

使用装配式钢木结构建筑建造移动式房屋，会提升房屋的抗震性能，并且根据实际需求进行拆卸或者安装，拆卸和安装的过程较短，并且不会产生多余的建筑垃圾。

4.2.2 移动式厕所

我国各个地区正在加大共同设施的建设力度，使用装配式钢木结构建筑建造移动式厕所。移动式厕所占地面积较小，并且看护过程较为简单。此外在收集排泄物时，将排污管道与市政排污管道相连即可。

4.2.3 移动式警亭

在建造移动式警亭过程中，企业根据警亭的规格，事先制作好相应的结构，进入到现场施工人员组装结构，即可完成移动式警亭的建造工作。移动式警亭使用的材料，全部为可回收材料，并且具备较高的保温能力，在城市道路建造移动式警亭时，不会产生垃圾。

5 装配式钢木结构建筑研究要点

在装配式钢木结构建筑建造过程中，会广泛使用聚氨酯材料，聚氨酯材料具有保温性、节能性和隔音性等特点。使用聚氨酯材料建造建筑外墙时，只需使用厚度为50毫米的聚氨酯材料，最大程度降低建造成本。

装配式钢木结构建筑的防火等级设定为四级，在聚氨酯材料的外部和内部，需要使用轻质无机材料，轻质无机材料的厚度一般在100-120毫米范围内。

在装配式钢木结构建筑内部楼面构造中，使用楼承板和混凝土组成楼面，上述材料会提升楼面结构的整体性，并且在室内产生良好的装饰效果。

装配式钢木结构建筑的屋面系统，组成结构包括屋面装饰结构、保温防水结构以及钢架结构。以使用的钢架结构为例，钢架结构是由热镀锌型材料组成，具有良好的抗腐蚀能力，并且强度较高，与房屋整体建立连接关系，增强房屋的稳定性。

6 结语

综上所述，在装配式钢木结构建筑中应用木质复合材料，充分发挥木质复合材料的优势，借助钢结构进一步提升建筑的稳定性，并且使整个建筑体现出低碳环保等特点，有助于扩大装配式钢木结构建筑的应用空间，创造更多的社会效益和经济效益。

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海潮（1978.10- ），男，回族，湖北省襄阳市人，硕士，讲师，研究方向：结构工程。

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1007-6344（2021）01-0063-02