木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展比較分析

張禹 王洋

摘 要：木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)建筑是建筑的兩大類(lèi)型。中國(guó)古代建筑以木質(zhì)為主，歷史悠久，且中國(guó)幅員遼闊，木材類(lèi)型多樣。古代木結(jié)構(gòu)建筑保存完好者眾多，有豐富的研究案例。而鋼結(jié)構(gòu)建筑因?yàn)槠渥灾剌p，施工簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于廠房、場(chǎng)館、超高層等領(lǐng)域，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展而逐漸占據(jù)了建筑結(jié)構(gòu)的主要類(lèi)型。本文在明確木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)建筑的定義、特點(diǎn)基礎(chǔ)上對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，進(jìn)而展望其可應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景。

一、木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的定義

木結(jié)構(gòu)顧名思義就是用木材制成的結(jié)構(gòu)。木材是一種取材容易，加工簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)材料。木結(jié)構(gòu)自重較輕，木構(gòu)件便于運(yùn)輸、裝拆，能多次使用，故廣泛地用于房屋建筑中，也還用于橋梁和塔架。中國(guó)古代木結(jié)構(gòu)建筑由于耐火性能較差、抗震性不穩(wěn)定，逐漸遜色于其他類(lèi)型建筑。而隨著現(xiàn)代綠色建筑環(huán)保理念的深入發(fā)展，木結(jié)構(gòu)建筑再次備受現(xiàn)代人青睞，具有良好的發(fā)展前景。

鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型之一。結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的梁鋼、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，并采用硅烷化、純錳磷化、水洗烘干、鍍鋅等除銹防銹工藝。各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。

二、木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)比較分析

首先，木結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保。建筑取材于木材，木材是一種可再生資源，具有綠色、環(huán)保、可降解等特點(diǎn)。同時(shí)，木質(zhì)建筑有較好的隔熱保溫性能，保溫節(jié)能性能優(yōu)于其他任何材料建成的結(jié)構(gòu)形式。木材本身就是出色的絕熱體，在同樣厚度的條件下，木材的隔熱值比標(biāo)準(zhǔn)的混凝土高16倍，比鋼材高400倍，比鋁材高1600倍。所以，輕型木結(jié)構(gòu)住房的取暖費(fèi)用比較低，冬暖夏涼。其次，木結(jié)構(gòu)具有一定的耐久性。木材是一種穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、耐久性強(qiáng)的材料，用木材制成的建筑均具有抗沉降、抗干、抗老化等特點(diǎn)，具有顯著的穩(wěn)定性。如果使用得當(dāng)，木結(jié)構(gòu)可以成為現(xiàn)有房屋結(jié)構(gòu)中最經(jīng)久耐用的結(jié)構(gòu)之一。最后，木結(jié)構(gòu)建筑造型美觀、輕便。輕型木結(jié)構(gòu)因其材料和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得平面布置更加靈活，為建筑師提供了更大的想象空間沒(méi)有任何其他建筑體系能夠提供如此天衣無(wú)縫的室內(nèi)碗柜、隔板和衣櫥，從而大幅度節(jié)省購(gòu)買(mǎi)家具的費(fèi)用。

但是木結(jié)構(gòu)建筑也存在一定的缺點(diǎn)：由于木材的易燃性，木質(zhì)結(jié)構(gòu)的耐火很差，包括中國(guó)在內(nèi)的東亞眾多傳統(tǒng)建筑都?xì)в诨馂?zāi);木材也易受潮水、蟲(chóng)蠹腐蝕侵害。更重要的是，木材的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，一旦使用木質(zhì)結(jié)構(gòu)建造房屋，需要大量的成年樹(shù)木，古代建造時(shí)無(wú)計(jì)劃的圈山伐木是對(duì)環(huán)境是一種嚴(yán)重破壞。

鋼結(jié)構(gòu)建筑鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)：

第一是抗震性：低層別墅的屋面大都為坡屋面，因此屋面結(jié)構(gòu)基本上采用的是由冷彎型鋼構(gòu)件做成的三角型屋架體系，輕鋼構(gòu)件在封完結(jié)構(gòu)性板材及石膏板之后，形成了非常堅(jiān)固的"板肋結(jié)構(gòu)體系"，這種結(jié)構(gòu)體系有著更強(qiáng)的抗震及抵抗水平荷載的能力，適用于抗震烈度為8度以上的地區(qū)。其次是耐久性：輕鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)全部采用冷彎薄壁鋼構(gòu)件體系組成，鋼骨采用超級(jí)防腐高強(qiáng)冷軋鍍鋅板制造，有效避免鋼板在施工和使用過(guò)程中的銹蝕的影響，增加了輕鋼構(gòu)件的使用壽命。結(jié)構(gòu)壽命可達(dá)100年。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的隔音性非常好，音效是評(píng)估住宅的一個(gè)重要指標(biāo)，輕鋼體系安裝的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音達(dá)40分貝以上;由聚氨酯夾芯板保溫材料組成的墻體，其隔音效果可高達(dá)80分貝。

鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于耐腐蝕性差、耐熱但不耐火，鋼結(jié)構(gòu)在攝氏600度以上失去將承載能力，在急低溫等條件下，可能發(fā)生脆性斷裂;骨架較為修長(zhǎng)，當(dāng)受到地震、風(fēng)力作用時(shí)，都有一定程度的擺動(dòng)，對(duì)于較敏感的使用者，會(huì)有暈眩的不適感;同時(shí)，造價(jià)成本要高于水泥結(jié)構(gòu)，目前在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有當(dāng)范圍的普遍流行開(kāi)來(lái)。

三、木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范疇與發(fā)展前景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物資需求，對(duì)生活品質(zhì)和居住環(huán)境提出了更高的要求。由于木結(jié)構(gòu)建筑的個(gè)性化設(shè)計(jì)、親近自然、舒適環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力提高的國(guó)民有著更大的吸引力。目前國(guó)內(nèi)木材工業(yè)的發(fā)展，為木結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。如我國(guó)已經(jīng)成為人造板生產(chǎn)大國(guó)，用于建筑的多層膠合板生產(chǎn)量也位于世界前列，已經(jīng)形成了工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模，隨著技術(shù)的不斷完善發(fā)展，大規(guī)模建造木結(jié)構(gòu)建筑是可行的。

木結(jié)構(gòu)建筑及其構(gòu)筑物在可用于以下范疇考：

1.長(zhǎng)三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的新農(nóng)村住宅建設(shè);

2.地震多發(fā)地的抗震木結(jié)構(gòu)住宅建設(shè);

3.風(fēng)景旅游地區(qū)和最佳人居環(huán)境城市的生態(tài)環(huán)保住宅和園林景觀的亭、臺(tái)、榭、廊、橋等建構(gòu)筑物建設(shè);

4.古木建筑的修繕與重建。大量古木建筑，如故宮、寺廟等重點(diǎn)修繕和保護(hù)，對(duì)過(guò)去因火災(zāi)、戰(zhàn)爭(zhēng)毀壞的古木建筑進(jìn)行重建。

新型木結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)發(fā)展已有良好的開(kāi)端，且發(fā)展迅速，相信順應(yīng)綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳時(shí)代潮流和理念的木結(jié)構(gòu)建筑一定有更加美好燦爛的明天。

而鋼結(jié)構(gòu)的住宅在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已有百年的發(fā)展歷史，由于具備其他結(jié)構(gòu)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)、施工、到一系列新材料的使用都出現(xiàn)了革命性的變化，在國(guó)際范圍內(nèi)代表了未來(lái)的住宅發(fā)展方向。但是，目前我國(guó)住宅鋼結(jié)構(gòu)占比不超過(guò)5%，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀醭^(guò)50%相比，我國(guó)還處于起步階段難以推廣的關(guān)鍵原因在于造價(jià)高昂，各種配套產(chǎn)品市場(chǎng)不成熟。根據(jù)我國(guó)學(xué)者研究的文獻(xiàn)顯示，建造住宅鋼結(jié)構(gòu)的工程經(jīng)濟(jì)造價(jià)要比普通建筑高13%。

但是，國(guó)家及行業(yè)已經(jīng)在大力重視并倡導(dǎo)鋼建筑的使用尤其是在住宅領(lǐng)域的發(fā)展。未來(lái)土地資源緊張，人口密度增長(zhǎng)，住宅樓商業(yè)樓將越來(lái)越高，故鋼結(jié)構(gòu)是高層甚至于超高層必定的結(jié)構(gòu)形式，是大勢(shì)所趨。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張龍.淺談鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景[J]，大東方.2016（5）.