推廣輕板輕墻結(jié)構(gòu)體系——引領(lǐng)世界潮流

陳家豹，陳大釗

（上海市老科學(xué)技術(shù)工作者協(xié)會土建委 ，上海 200070）

0 前言

溯自汶川地震后，深感我國目前通用的民用房屋建筑，并不符合世界潮流，如果不作根本改進(jìn)，即使提高抗震級別，增加建筑成本，并不能保證強(qiáng)震時不遭破壞，尤其是重型鋼筋混凝土板材，在歷次地震中，骨牌式的倒塌，其慘痛教訓(xùn)，實應(yīng)深層總結(jié)。

綜觀寰球許多發(fā)達(dá)國家，房屋建筑尤其是民居，多數(shù)是以輕板輕墻結(jié)構(gòu)為主體的，其優(yōu)點是顯而易見的。

（1）節(jié)能減排，綠色環(huán)保。

（2）施工快速，縮短工期。

（3）構(gòu)件輕便，可由工廠生產(chǎn)，可到商店直接購置，易保證質(zhì)量。

（4）防震抗風(fēng)，可抵御酷暑嚴(yán)寒，適用地區(qū)廣泛。

（5）輕型房屋的主要組件，如木纖板，油氈瓦，石膏板等其性能近年發(fā)展迅速，尚有許多潛力，有侍開發(fā)。

既然，輕型結(jié)構(gòu)有以上諸多優(yōu)點，為何不能在世界各國，廣泛推行，這主要是因為輕型結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件“木材”資源，在許多地區(qū)，是十分匱乏的，而且在逐年減少中，因此即使有些富裕的中東國家，也無力推廣此種輕型建筑體系，而美國盡管本身并不缺乏森林資源，仍寧可儲存本國資源，從加拿大進(jìn)口大量木材。因此想用進(jìn)口木材，在近14億人口的中國推廣以木材為基體的輕型結(jié)構(gòu)體系，是不切實際，無法實現(xiàn)的。

1 推薦“鋼纖木”

自上世紀(jì)80年代初期赴美后，深感美國輕型住房的優(yōu)點及其伴隨而來的巨大缺失，其致命傷是需用大量木材，既損環(huán)保也從根本上限制了它的推廣，此外木材在防火，防白蟻，及承載能力較低方面，也對其進(jìn)一步發(fā)展有一定妨礙。汶川地震后，在震災(zāi)巨大震憾下，經(jīng)再三思考后，豁然開朗，認(rèn)為：人們?nèi)狈Φ牟贿^是“一根承受輕載并不太長的矩形木條”，因此，只要設(shè)計出能替代的構(gòu)件來，就能在輕型結(jié)構(gòu)上，闖出一條新路，這樣的構(gòu)件，就是“鋼纖木”。由于我國迄今為至，尚未有此實物，因而，用了一根裝修用的“薄壁空腹槽鋼來加深其形象（見圖1）。

鑒于鋼纖木的重要性，再用文字述說一下其特性：鋼纖木是用兩根2 mm厚薄壁空腹糟鋼與木纖板在現(xiàn)場或工廠用水泥或其他黏合劑加工組合成的矩形構(gòu)件，輕鋼可用彩鋼或表面鍍鋅。成品的”鋼纖木“應(yīng)和木材一樣輕質(zhì)，可在現(xiàn)場任意切割，并易和其周邊構(gòu)件連接，兩糟鋼間的木纖板在計算時其強(qiáng)度可忽略，僅起著保持薄壁糟鋼的側(cè)向的穩(wěn)定作用，也起到增強(qiáng)內(nèi)表層的抗腐蝕及連接周邊構(gòu)件的作用，當(dāng)然其他輕型建材，只要符合上述要求，如水泥蛭石，泡沫混凝土，加氣混凝土等只要自重與木纖接近，在試驗成功基礎(chǔ)下，都是可以考慮的。

有了”鋼纖木“，不僅保持了西方發(fā)達(dá)國家輕型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，還消除了上述的缺點。譬如按初步考慮的鋼纖木，斷面為（7～10 cm）×（16～18 cm），長度為5 m以下的矩形構(gòu)件（腹壁開孔率約為3比1），當(dāng)布置成間距60 cm時，其用鋼量為5.5 kg/m2，折算厚度每m2僅為0.7 mm，鑒于用輕板輕墻結(jié)構(gòu)房屋是無須圈梁的，因此這是一個很低的數(shù)值。圖2為寬10 cm、高18 cm、長大于400 cm的鋼纖木斷面圖。

2 寧波實踐房

輕型結(jié)構(gòu)體系，是在汶川地震后，因應(yīng)災(zāi)區(qū)重建而提出來的，因種種原因，未能試用。之后，恰逢家鄉(xiāng)故居，有一舊房因白蟻蛀蝕倒塌，約有37.5 m2，可允許重建二層樓房?？紤]到建一輕型結(jié)構(gòu)實踐房，以實踐來證明其可行性。但筆者因簽證赴美等各種原因，所剩時間不多，其間要完成設(shè)計圖，找尋施工隊伍，進(jìn)行荷載試驗，確定輕型屋面及地板面的國產(chǎn)材料等，確實困難重重。幸而簽約建造后，除“鋼纖木”無法解決，因而不能同時進(jìn)行墻體改革外，其他各項均還順利，經(jīng)56個工作日基本完成主體工程，達(dá)到原定指標(biāo)（見圖3～圖5）。

實踐房建在寧波近郊（離寧波火車站約0.5 h車程），兩層總面積為75 m2，設(shè)計成三室一廳，兩廁一浴一廚的小開間獨立屋。結(jié)構(gòu)方面可概述如下：采用24磚墻，縱向承重，樓板及屋面板均用2 cm厚中密度木纖板承重，下承間距為60 cm，6 cm×16 cm斷面預(yù)應(yīng)力小梁。

屋面用油氈瓦并設(shè)太陽能采集器，樓板及地面面層用木復(fù)合板，吊頂用石膏板及玻纖棉作防寒隔熱隔聲材料。

實踐房建成前后，做了以下幾項工作。

（1）以300 kg/m2的荷重，試壓了三種形式跨度60 cm、厚度2 cm的木纖板，荷載試驗均取得成功。

（2）設(shè)計了跨度近2 m的木纖組合板，首次用于民居的樓梯踏板、陽臺板，并向增大小梁間距，打破木纖板跨度限制，前進(jìn)了一步。

（3）以木纖板直接作承重樓板，并以廉價可靠的小斷面的預(yù)應(yīng)力檁條作支承件，當(dāng)每間隔60 cm都與圈梁有牢固連接后，形成了橫向格柵，結(jié)構(gòu)上是非常有利的（檁條出廠價格16元/延米），具有推廣價值。

（4）良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：如樓板及屋面用鋼量為2.17 kg/m2，混凝土平均厚度僅為1.6 cm，還低于普通樓板的抹面，樓板每平米價格可控制在200元左右（加裝修吊頂后價格）。房屋整體造價每平米約在一千元（不包括地價）。

（5）樓板自重大為減輕，與通常做法比約為1比5，減少了房屋與其相關(guān)構(gòu)件的荷載和造價，對減少地震時破壞力更起決定性作用。

（6）現(xiàn)場除地坪、基礎(chǔ)、圈梁需現(xiàn)澆混凝土外，主要構(gòu)件均來自工廠或商店，單件重量不超過100 kg，因此施工快速、環(huán)保。

3 下一步設(shè)想

從實踐房的建造成功得出，這類房屋具有很多優(yōu)點，也很易拓展成4~5層公寓式民居，可在許多地區(qū)推廣使用，即使在地震多發(fā)區(qū)，在適當(dāng)減少層數(shù)，采取有效結(jié)構(gòu)措施后，也是可考慮的。為此，由建筑師設(shè)計了兩種戶型“模擬房”的平面圖，模擬房保持了實踐房的各項特點，并適當(dāng)調(diào)整了開間深度，增加了前后陽臺及壁柜等，以更適應(yīng)日常生活需求（見圖6）。

關(guān)于下一步的發(fā)展，筆者認(rèn)為可分兩步走：（1）在鋼纖木的試制試驗尚未有結(jié)果前，可選擇適宜地區(qū)試建以輕板改革的“模擬房”；（2）如真能達(dá)到安全宜居、標(biāo)準(zhǔn)合適的目標(biāo)，則可把鋼纖木引入代替預(yù)應(yīng)力小梁，使樓板做得更輕型，便于在震區(qū)推廣，然后再深入進(jìn)行墻身改革。沒有墻體的改革，輕型結(jié)構(gòu)是不夠完善的，無法建立中國的輕型結(jié)構(gòu)體系，發(fā)生強(qiáng)震時，也不能充分保護(hù)人民的生命和財產(chǎn)損失。

4 天時，地利，人和

30 a改革開放的成就，許多條件已經(jīng)不同，歸納如下：

（1）國力大增，生活提高，每年新建建筑面積超20億m2，約耗全球40%的鋼材和水泥。

（2）中國鋼產(chǎn)量已超6億t位列世界前茅，而許多國家如美國，主要建材除木材外，像木纖板，石膏板，復(fù)合板，油氈瓦，門窗等大量來自中國，從客觀上為國內(nèi)建設(shè)低價高質(zhì)量輕型住房，提供了充分條件。

（3）現(xiàn)今節(jié)能減排，綠色環(huán)保，已成國際主流，反之我國仍在大量應(yīng)用磚瓦水泥等建材，消耗能源極大，污染環(huán)境嚴(yán)重，急需扭轉(zhuǎn)。

（4）構(gòu)成輕型結(jié)構(gòu)的基本主材“木纖板”是護(hù)墻板，樓板，鋼纖木，復(fù)合地板的主要組成部份，可來自林區(qū)“三剩物”，速生林木，稻麥秸桿等農(nóng)作物剩余，目前我國年產(chǎn)已高達(dá)1.1億m3，占世界總量40%，而1 m3木纖，約可替代原木3 m3，是綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，必須抓緊時機(jī)，推廣在房屋建筑上，以追超節(jié)能減排的世界潮流。

寧波實踐房的建成，用實踐證明了此類輕板結(jié)構(gòu)，具有安全性，低造價，省鋼材、水泥，施工快速的優(yōu)點。而“鋼纖木”只不過是用2根4～5m長、2 mm厚，16 cm高的薄壁空腹槽鋼，與木纖合成一根矩形斷面的構(gòu)件，按目前國內(nèi)的生產(chǎn)能力，是輕而易舉的。有了“鋼纖木”，當(dāng)墻體與樓板能同時采用輕型材質(zhì)時，不用很久，中國的輕型結(jié)構(gòu)體系一定能超越西方那些先進(jìn)國家，引領(lǐng)世界潮流。

5 結(jié)語

結(jié)束本文時，還須強(qiáng)調(diào)的是，本文所推薦的輕型房屋，是一種低價安全（尤其在震區(qū)），使用標(biāo)準(zhǔn)不低于國內(nèi)多數(shù)民居的住房，如設(shè)計合理，不計地價時，有可能保持在每平米千元左右的低價，此價指的既不是毛胚房，也不是樣板房，而是精裝修后的宜居房。

另外，輕型結(jié)構(gòu)也可適用于中高層民居及工業(yè)廠房中。其優(yōu)點，是能借鑒至其他類型房屋設(shè)計上去，比如醫(yī)院及學(xué)校建筑都是強(qiáng)震時特別要保護(hù)的建筑。

由于篇幅有限，不能在一篇短文中，詳盡闡述建造實踐房時的過程與經(jīng)驗，建議有興趣的同行，可去寧波參觀考察，也歡迎通過電子郵件交流。（網(wǎng)址：chiapao@q.com）