幾種低碳環保材料在建筑中的應用①

王帆 張芊等

摘 要：本文首先闡述了低碳環保的新型建筑理念，其次對鋼結構、木結構和竹結構材料在新型宜居城市建設中的應用進行了說明。最后闡明隨著低碳環保理念的逐步深入人心，對材料的強度、外觀等要求越來越高，特別是節能型材料在建筑中的應用越來越廣。

關鍵詞：低碳環保 建筑材料 鋼結構材料

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0088-01

低碳環保將會是未來城市住宅的一大發展趨勢，所以要從自然生態和低碳生活兩方面著手規劃。要創造這樣一個空間，它充分融合低碳技術，擁有優美自然的環境，給予人類一個可以誘發創造力和生產力的的活動空間。它可以提供一個更高層次的物質文化生活水平，具有可在持續發展能力的節約資源，保護環境的居住環境。低碳、節能、環保是低碳經濟型城市住宅應具有的三個特點。而低碳環保建筑是指在建筑材料與設備制造、施工建造過程和建筑物使用的整個生命周期內，減少化石能源的使用、提高能效、節省能源和水、降低二氧化碳排放量的新型環保建筑。在在地球環境破壞、全球氣候變暖、提倡人與社會和諧、人與自然和諧的時代大背景下，提出了低碳環保建筑的研究，目的是為了在人類生活得到改善的同時能夠使建筑施工和使用給環境帶來的壓力得到緩解，促進社會的全面協調可持續發展。

人們對低碳環保的關注隨著國內外低碳環保觀念的深入人心而越發密切。發達國家在近幾年建立健全了建筑結構，包括木結構，竹結構、鋼結構等。不僅用工廠化、機械化施工逐步替代了過去的全手工施工，還對建筑結構的防火防震防腐防水防蟲等進行了一系列的成效顯著的科學研究。

本文通過對現階段應用較廣的幾種低碳環保材料在建筑中的應用，闡述了低碳環保的概念，并對各種材料在今后環保理念的指導下的應用提出了自己的觀點。

1 輕結構鋼在住宅中的應用

目前，我國住宅的設計與施工存在很多不盡如人意的地方，如：墻體開裂，房屋結構設計不合理，建造不牢固，發生房屋傾斜甚至坍塌事故，給居民生活帶來較大影響。而鋼結構住宅以其結構體系的優越性，所使用的高性能鋼材，其重量輕、強度高、抗震性好，結構安全度高，應用在鋼結構住宅中，提高了住宅的抗震性，延長了住宅使用壽命。另外，墻體材料可配合選用節能、環保的新型材料，提升了墻體的隔聲性能[5]；墻體結構也有多種墻板供選擇，可根據不同地區氣候，選擇不同墻體來保證室內溫度適宜。有效改善了住宅質量，可滿足居民要求。

高性能結構鋼應用在鋼結構住宅中，因其結構自重輕，強度高用料省，可減少結構內力，降低基礎造價。可實現工廠標準化生產，現場安裝，質量更易保證，工業化程度高，施工速度快，大大縮短了施工周期。

鋼結構住宅可采用現場組裝部件，干式施工，減少混凝土澆灌等濕作業所造成的環境污染。由于所需構件的截面小，增加了相同建筑面積下的建筑空間利用率，與磚混結構建筑相比，減少了粘土資源的消耗，鋼結構住宅的發展成了保護土地的需要[2]。另外鋼材可以回收，再生利用率高，節能指標達50%以上，屬于綠色環保建筑，鋼結構住宅的產業化，符合可持續發展戰略要求。

建筑鋼結構現場焊接環境復雜、易出現焊接缺陷，且鋼結構梁柱節點間采用焊接，在焊接節點處會形成殘余應力，出現焊接裂紋等問題，使鋼結構住宅的質量得不到保證[3]。鋼結構梁柱節點連接成了推行高性能結構鋼在鋼結構住宅中的應用產業化需要解決的問題。

為避免該問題的產生，采取從焊接工藝及連接節點減少焊縫兩方面進行研究，可解決焊接出現的問題，從而保證鋼結構住宅的質量[4]。

2 竹結構在住宅中的應用

現代竹結構住宅主要結構構件一般采用工廠預制再搬運至現場拼裝，可以利用下層樓層平面作為上層結構的施工平臺。竹結構房屋一般彩用淺埋基礎，除了基礎采用濕作業，其他都為干作業。另外，建造竹結構房屋施工時間短，且不受雨雪等惡劣天氣影響，結構構件可以現場制作也可以在工廠預制好再搬運至現場安裝即可，施工就像搭積木。

竹結構良好的韌性具有很強的抵抗瞬間沖擊負荷和周期性疲勞破壞的能力，并且竹結構住宅因為自重輕，所有有良好的抗震性。如果使用竹結構內外墻將傳統的轉和混凝土內外墻替換掉，可以大程度減少建筑物自重，這樣可以通過減少自重產生的地震力。同時，在地震發生建筑物震動搖擺時，減少由于磚石填充墻的墜落造成的人員傷亡。

竹材是天然有機高分子聚合體，其組織結構主要由維管束和薄壁細胞組成。竹材內部空腔使得竹材的熱傳導速度慢，竹材人造板導熱系數為0.14～0.18W/（m·k），遠低于鋼筋混凝土和黏土磚瓦另外，竹結構住宅墻體和樓蓋的空腔填充有保溫棉。因此，竹結構的保溫隔熱性能要好于磚混結構或混凝土結構，從而可以降低住宅使用能耗[7]。

3 木結構在住宅中的應用

與傳統木結構建筑不同的是，現代木結構建筑已經大量使用木質纖維板、刨花板、細木工板和強化木為原木的代用木，與傳統木結構相比木材的利用率更高。此外，現代木結構建筑不再只是從建筑尺度、屋面做法和建筑裝飾等方面進行建筑設計與施工的思考[5]。而更多的考慮建筑使用壽命、建造施工過程的低碳、建造材料的環保性、節能性以及使用時的抗震性和防火性等問題[6]。保證了現代木結構建筑在使用過程中保溫、隔熱及減噪，從而減少了相應的取暖、制冷等使用過程中的能源投入，保證了使用中的低碳環保。這些技術在西方發達國家應用的較為好些。

4 結語

通過對常見結構建筑材料的研究分析尤其是鋼結構建筑和其他結構建筑的比較，說明現代鋼結構建筑在低碳環保方面要強于其他結構建筑。在全球氣候變化的大背景下，各國政府提倡綠色建筑、促進低碳經濟發展，人們注重低碳、環保。從長遠來看，低碳環保型鋼結構建筑順應時代的需要，必將獲得長足的發展。

致謝：本文受西安石油大學大學生科研訓練計劃項目資助完成。

參考文獻

[1]徐東升.關于綠色低碳住宅設計的思考[J].建筑與發展，2010.

[2]張慶風.鋼結構住宅設計與施工技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[3]劉承宗，周志勇.我國輕鋼建筑及其發展問題探討[J].工業建筑，2000，30（4）.

[4]陶忠，何保康.發展我國新型輕鋼結構建筑體系[J].中國工程科學，2000（3）.

[5]于群，楊曉慧.木結構建筑的回歸與發展[J].沈陽大學學報，2004（6）：81-82.

[6]曾楨.木結構的回歸——談木結構建筑的現代化發展[D].四川美術學院，2007.

[7]陳國，佘立永.裝配式竹結構房屋的設計與研究[J].工業建筑，2009，39.