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        木質(zhì)復(fù)合材料在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用

        2021-07-20 05:56:50李偉娜
        建材與裝飾 2021年21期
        關(guān)鍵詞:木柱木結(jié)構(gòu)木質(zhì)

        李偉娜

        (河北工程技術(shù)學(xué)院,河北 石家莊 050091)

        裝配式結(jié)構(gòu)建筑采取木質(zhì)復(fù)合材料,不但能有效改善木質(zhì)資源的不足,而且有助于加速裝配式鋼木建筑的整體發(fā)展,究其原因與木質(zhì)復(fù)合材料強(qiáng)度、韌性及抗彈性等較強(qiáng)有關(guān),故此能滿足裝配式鋼木結(jié)構(gòu)的需要,達(dá)到防潮、環(huán)保的效果。

        1 木質(zhì)復(fù)合材料、裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)情況概述

        1.1 木質(zhì)復(fù)合材料情況

        常規(guī)粘合工藝所制成的產(chǎn)品,比如:纖維板、刨花板和膠合板,均屬于木質(zhì)復(fù)合材料。相關(guān)研究人員表示,木質(zhì)復(fù)合材料經(jīng)木材、不少于1種非木材料所制成的多項(xiàng)固體所構(gòu)成,樹木為人類早期應(yīng)用的材料,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中可發(fā)揮關(guān)鍵的作用,木材為材料的主要部分,鋼鐵、木材,以及塑料、水泥中均為可再生材料,以促進(jìn)森林資源的良好發(fā)展且可長(zhǎng)期使用[1]。

        1.1.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在木柱加固中的應(yīng)用

        纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包裹于木柱適合位置,能達(dá)到約束木柱變徑向形的目的,確保木柱的承載能力得以提高。經(jīng)實(shí)行軸心受壓試驗(yàn)了解到,圓形截面木柱長(zhǎng)細(xì)比、碳纖維布縱橫比設(shè)置,會(huì)對(duì)整體加固的效果構(gòu)成一定的影響,因而需對(duì)加固木柱破壞特征加以深入分析,同時(shí)需準(zhǔn)確掌握軸心受壓木柱體積變形特性、最大承載力和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP,對(duì)其抗側(cè)的剛度和抗壓剛度構(gòu)成的影響。順著軸心受壓木柱縱向粘貼碳纖維布試驗(yàn)結(jié)果顯示,縱向粘貼CFRP能加強(qiáng)木柱抗側(cè)性能、承載力、變形性能等,能夠獲得最理想的加固效果。

        1.1.2 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在木墻和板加固中的應(yīng)用

        使用纖維復(fù)合增強(qiáng)材料FRP材料加固板,可促使FRP粘貼在板受拉面,在加固單向板的時(shí)候?qū)RP順著短跨的方向粘貼在板底位置,雙向板則應(yīng)順著兩個(gè)方向粘貼這種材料。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)木地板使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料GFRP加固,在提高地板剪力、剛度方面的作用突出;選用FRP材料能夠?qū)崿F(xiàn)加固木剪力墻、木框架岸面板的效果。

        1.2 裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑情況

        裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑(見圖1)早期的形式為木構(gòu)架拼裝房屋,比如倫敦的水晶宮,二次世界大戰(zhàn)后國(guó)外一些國(guó)家的住房短缺問題比較嚴(yán)重,所以需加強(qiáng)裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)。預(yù)制建筑的速度加快及成本控制下,促使裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑在各個(gè)國(guó)家中的發(fā)展前景均比較好。早期裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑外觀相對(duì)簡(jiǎn)單,然而裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑的持續(xù)發(fā)展中,可以實(shí)行合理的設(shè)計(jì)、不斷優(yōu)化,從而利于解決裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑外觀簡(jiǎn)單、風(fēng)格單一的問題。

        圖1 裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑

        2 建筑裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中木質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用的重要性淺談

        2.1 有助于改善使用者的心理情緒

        木質(zhì)復(fù)合材料建筑、鋼筋混凝土建筑,可使使用者獲得不同的居住體驗(yàn),其中木質(zhì)復(fù)合材料建筑會(huì)給人親近大自然的感覺,有效改善人們的生活質(zhì)量、心理狀態(tài),所以建議廣泛應(yīng)用[2]。

        2.2 有助于處理各方面的問題

        采取木質(zhì)復(fù)合材料進(jìn)行建筑建造,利于嚴(yán)格控制成本、降低建筑行業(yè)生態(tài)能源消耗。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)木質(zhì)復(fù)合材料建筑的應(yīng)用,能促進(jìn)建筑行業(yè)獲得良好的發(fā)展,有效改善人們的生活環(huán)境、逐漸形成不同的建筑形式。

        2.3 有助于實(shí)現(xiàn)工藝裝飾性的效果

        材料形態(tài)可直接反映材料的真實(shí)形態(tài)、加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù),木質(zhì)復(fù)合材料、石材紋理特征、紅磚表面不規(guī)則紋路等,均為材料的原始形態(tài)和特征。木材間可將較多建筑連接方式聯(lián)系起來,主要體現(xiàn)在材料應(yīng)用、建筑建造方面。通過對(duì)建筑設(shè)計(jì)方法、技術(shù)應(yīng)用情況分析了解,能夠轉(zhuǎn)變建筑、景觀,以及風(fēng)景園林等的弊端,正確梳理空間環(huán)境、行為心理的關(guān)系,保證感官、建筑保持統(tǒng)一的狀態(tài),進(jìn)而促使人們的生活環(huán)境得到有效改善[3]。

        3 裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中木質(zhì)材料的應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)分析

        3.1 木質(zhì)復(fù)合材料圍護(hù)材料的應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

        建筑物外層絕熱層,能夠促使建筑物內(nèi)溫度、濕度控制在規(guī)定的范圍,并嚴(yán)格控制室內(nèi)空調(diào)夏季制冷成本、冬季制熱成本?,F(xiàn)代木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑會(huì)將木質(zhì)復(fù)合材料當(dāng)作建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),發(fā)揮隔離建筑空間、保護(hù)及通風(fēng)等的效果。建筑外層存在木質(zhì)復(fù)合材料,可將其當(dāng)作圍墻隔熱材料,在平均氣溫較高熱帶溫帶區(qū)域中應(yīng)用均能夠發(fā)揮較好的效果。建筑物構(gòu)建圍護(hù)系統(tǒng)涵蓋表面、內(nèi)部充填物,以及外部幾個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分,內(nèi)外表面裝飾材料木質(zhì)復(fù)合材料,不能發(fā)揮保護(hù)的功效且設(shè)計(jì)工藝、生產(chǎn)技術(shù)方面,木質(zhì)復(fù)合材料可得以優(yōu)化,從而獲得最理想的裝飾藝術(shù)的效果。除此之外,木質(zhì)復(fù)合材料容易維護(hù),和原木進(jìn)行比較木質(zhì)復(fù)合材料型材力學(xué)性能穩(wěn)定性較佳,定制尺寸、規(guī)格能夠滿足現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)需要。木質(zhì)復(fù)合材料于建筑設(shè)計(jì)、建筑物后期使用中,在節(jié)能環(huán)保、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展方面的優(yōu)勢(shì)突出,木質(zhì)復(fù)合材料型材屬于圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料,具備輕質(zhì)、高強(qiáng)度及環(huán)保等方面的性能,能夠直接反映設(shè)計(jì)人員建筑物設(shè)計(jì)的意圖。

        3.2 木材復(fù)合材料裝飾材料應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

        木質(zhì)復(fù)合材料存在材料堅(jiān)固、表面光滑的特點(diǎn),通過應(yīng)用該類材料當(dāng)作裝飾材料,可為人們創(chuàng)設(shè)溫馨舒適的居住空間。需要注意的是,木質(zhì)復(fù)合材料屬于裝飾材料,在不同類型規(guī)格裝飾線中應(yīng)用,均可以獲得比較理想的效果。地板木質(zhì)復(fù)合材料型材涉及木地板、再生木地板,因地板制造工藝、性能較佳、表面硬度非常高,所以可以避免發(fā)生曲翹和瓦狀變形的問題,且木地板比熱比較大能發(fā)揮隔熱的性能、耐磨性較佳,建議運(yùn)用于家裝、辦公室、酒店等區(qū)域。

        3.3 木質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

        不同類型建筑材料、建筑物,直接關(guān)系建筑物的形成結(jié)構(gòu),經(jīng)對(duì)裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑材料特性分析了解到,裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑屬于建筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基礎(chǔ),工作人員將原木材運(yùn)用到定型結(jié)構(gòu)建筑中,可以充分發(fā)揮木材的性能,加大裝配結(jié)構(gòu)的空間。木質(zhì)復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度較好,能滿足拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要,如此便于為裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        3.3.1 膠合木結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

        膠合木經(jīng)各種木質(zhì)材料、膠合技術(shù)所制成的材料,構(gòu)建膠合木結(jié)構(gòu)體系的時(shí)候會(huì)應(yīng)用膠合木材料,將厚度控制在30mm左右、實(shí)行數(shù)個(gè)膠合木結(jié)構(gòu)拼接,從而形成完整的受力體系。建筑墻體、玻璃幕墻和輕型木等結(jié)構(gòu)中,均會(huì)采用膠合木材料,構(gòu)建受力結(jié)構(gòu)體系的時(shí)候建筑經(jīng)混凝土所構(gòu)成,混凝土加裝預(yù)埋件為螺栓及抗拔連接件,在此之后完成膠合木材料、預(yù)埋構(gòu)件連接工作,從而提高建筑結(jié)構(gòu)的水平剪力與結(jié)構(gòu)剪力。此時(shí),經(jīng)膠合木結(jié)構(gòu)體系傳導(dǎo)降低建筑結(jié)構(gòu)的壓力,主要在建筑結(jié)構(gòu)上部應(yīng)用,以此降低建筑結(jié)構(gòu)該位置重量,使建筑結(jié)構(gòu)更加均勻。

        3.3.2 原木結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

        原木結(jié)構(gòu)體系中主要會(huì)應(yīng)用圓形木質(zhì)材料,配合方木/膠合木以疊加的方式組成木結(jié)構(gòu),原木結(jié)構(gòu)體系支撐建筑的同時(shí)可在建筑維護(hù)中運(yùn)用。原木結(jié)構(gòu)體系支撐建筑階段使用原木結(jié)構(gòu)體系支撐,能將建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力施加到結(jié)構(gòu)體系,其他應(yīng)力經(jīng)圍護(hù)支撐。原木結(jié)構(gòu)體系具有保溫、保濕、隔音,以及水密、氣密、呼吸等方面的功能,故此利于確保建筑內(nèi)部的溫濕度,并使得空氣保持流通的狀態(tài)。通常情況下會(huì)在醫(yī)院、養(yǎng)老院和幼兒園等中采用這種結(jié)構(gòu)體系,以此為人們創(chuàng)設(shè)良好的生活環(huán)境。

        4 木質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用于裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中的完善對(duì)策探析

        4.1 借助計(jì)算機(jī)的作用實(shí)行計(jì)算

        通過特定計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)處理建筑用材選擇方案非常必要,比方說:可使用Cadwork軟件修復(fù)木質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造、建筑物等,然后集成模塊設(shè)計(jì),這個(gè)過程要求考慮到特定選擇模塊生產(chǎn)鏈接的聯(lián)系,以此逐漸形成特定3D圖形,通過使用該種軟件處理可在日后版本中進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。此外,可使用PKPM軟件完成構(gòu)建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),發(fā)揮提取/構(gòu)建建筑模型、分析動(dòng)態(tài)能源消耗,以及節(jié)能設(shè)計(jì)等方面的作用,利于從根本上降低設(shè)計(jì)人員的工作壓力及工作量。

        4.2 木質(zhì)復(fù)合材料優(yōu)化方法

        綠色節(jié)能環(huán)保理念下,采用木質(zhì)復(fù)合材料可改善資源短缺的問題、降低對(duì)環(huán)境構(gòu)成的不良影響,使資源得到合理的利用。為取代天然木質(zhì)材料要求科學(xué)使用木質(zhì)復(fù)合材料,發(fā)揮其力學(xué)方面的性能、提高連接的強(qiáng)度,從而保證木質(zhì)復(fù)合材料在裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用的整體效果。

        5 結(jié)語

        建筑行業(yè)中木質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、裝飾、環(huán)保、成本等方面的優(yōu)勢(shì)突出,木質(zhì)復(fù)合材料在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用的效果較好,比如改善使用者心理狀態(tài)、處理各方面問題、工藝裝飾等,因而建議運(yùn)用于裝配式鋼木結(jié)構(gòu)建筑。

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