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木质建筑材料在建筑的作用和发展

1木质建筑材料的价值

木质建筑材料应用到建筑中,有其独特的美感,让人更愿意以欣赏的方式来看待建筑物。

1.1展现建筑文化的历史底蕴

传统的木制建筑材料可以充分应用于现代建筑设计中,可以增加现代建筑的历史文化背景。如唐代木制建筑材料一般为红色,上支架为暖色,门为红色,很少复杂的画在木结构建筑使用后,虽然整体颜色施工比较简单,但可以与建筑环境结合,看起来就会觉得更加的庄严壮丽。

1.2较高的审美交织

作为建筑的重要载体,不同的建筑材料可以产生不同的视觉效果。在现代建筑设计中,传统的木制建筑材料具有独特的美学文化价值,具有简单古朴的特点,使现代建筑更加纯净,满足人们的美学需求。

1.3更好的舒适性

相较于现代建筑,木质建筑材料与自然环境的融合性更佳。采用木质建筑材料建设的建筑,除了具备冬暖夏凉的特点,还具备柔软温暖的特性,给人带来更好的舒适体验。

2木质建筑材料的材质特性

木质材料应用在建筑上,有着其独特的魅力和优点,但同时也存在着一些缺点和不足。

2.1优点

2.1.1强度和韧性好,重量较轻

木材作为结构材料的强度不是指木材的绝对强度,而是指相比同等重量情况下,木材比其他材料的强度较高。在建筑施工中,使用的木材密度大约在450~675kg/m3之间,而混凝土在2350~2450kg/m3左右,因而在满足同等跨度结构需要时,使用混凝土的重量是使用木材重量的两倍。也就是说,虽然木结构是混凝土的约1/3弹性模量,但其重量只有1/8。[1]

2.1.2安全系数较高

木质材料具有非常好的延展性,能够在受到冲击或者震动破坏时展现优势。它的被破坏是一个变化过程,而不是被瞬间击溃。正是木质材料的这一特性,使很多木结构建筑在受到冲击的时候,特别是在地震中,依然能够保持整体结构的完整和稳定,这在很大程度上提高了建筑的安全系数。

2.1.3加工便利,节约建筑成本

对于建筑材料的加工来说,木材是更容易被加工的一类。因木质材料相对于金属等其他材料,属于比较柔软的材料。进行加工时,不必使用大型的机器,直接使用较为简单的工具就能够办到。同时,在木材加工行业的发展中,使用木材加工成纤维板、刨花板、胶合板等,都比较简易,并能批量生产。

2.1.4环保健康的材料

①木质材料属于大自然产物,具有绿色属性。而许多现代建筑材料多是石化产物,相较于木质材料而言,更具污染性。从建材的“生产过程”看:木材是唯一的可再生材料。树木通过光合作用在植物中以“碳固存”的形式生长,每生长1m3,木材可吸收约1t二氧化碳,释放0.75t氧气。树木不仅可以保护环境,还是保持大气质量平衡的关键。与其他需要消耗化石能源的建筑材料相比,木材没有造成污染,也有助于提高环境质量。②在人体接触木材反馈试验的生理指标中,研究人员发现,木材生活空间对人体生理指标,心率,血压,体温和脑波的功率具有积极影响,远远优于金属、石材等材料。国外木材科学学者研究木材的颜色和心理形象之间的关系,结果表明,1/f光谱显示木材表面的字符会给人以自然舒适的感觉,能让人们放松。

2.2缺点

2.2.1纤维特性

木材主要由木纤维构成。木纤维具有湿膨胀和干收缩特性。当木材含水率小于纤维饱和点时,木材受到干燥或受潮,会引起木材的湿胀干缩,对木材的强度和体积会产生影响。这意味着木材建筑材料的膨胀和收缩特性将伴随着建筑。

2.2.2腐朽性

木材是一种天然植物组织,它是有机生命的一部分,它也具有可燃,易腐和长霉菌的特性。如果要使木质材料的建筑保存得更久,就需要采取一些处理手段,如浸泡防腐材料、涂刷油漆、人工特殊方式干燥等。

2.2.3易燃性

在建筑材料中,相较于混凝土、砖石等材料而言,木质材料燃点更低,更容易被点燃。为了避免这种情况的发生,通常会采取一些阻燃的手段来克服这种缺陷。

2.2.4热胀冷缩的特性

木质材料由于其材质等本身原因,当空气中的湿度和温度产生较大变化时,在形状上容易产生变化,表现为扭曲、开裂等。但是在目前的建筑技术中,人们通过油漆隔绝等措施可弥补这种缺陷。

3木质建筑材料的应用和发展

3.1木质建筑材料的应用

3.1.1金属材料与木材结合

因为金属材料特有的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能,在现代建筑中得到了大量的使用。但金属材料在建筑中常常表现出冰冷的感觉,而木材简单、温暖和柔软的特点能很好地与金属材料进行补充,使之更加和谐,可以有效提高现代建筑的效果。同时,在木材和金属结构中,金属可以加强木材部件,提高木结构的整体强度。因而,在现代建筑中,常常会见到使用金属材料和木质材料结合的建筑。。

3.1.2混凝土与木材结合

混凝土是一种人造建筑材料,与金属材料一样有着坚硬、冰冷的特点,和木材的弹性、柔软的特性对比强烈。在建筑中融合使用两种材料,在一定程度上会更自然,使得建筑显得理性和简单。另外,木质材料和混凝土在结构上通过互补,可以使木结构更轻的建筑性能得到更好地反映。[2]

3.1.3砖石与木材结合

砖石砌体是一种重要的建筑材料,坚韧的木材和坚硬的砖石结合,能更好地发挥木材和砌体的功能。因为不同的材料具有不同的性质,在建筑设计中使用石材和木材的结合,可以产生独特的逻辑关系,拥有更舒服的美学感受。砖石一般适用于地基和墙面,木材用于门窗、地板、楼梯和屋顶,木材的温暖感和轻柔的特点,可以使人们感受到自然和新鲜。[2]

3.1.4纯木结构

在中国古代建筑中,经常看到纯木结构,采用榫卯结构、斗拱等方式构筑建筑的主体结构。但是在现代,由于中国人口众多,需要节约使用土地,而纯木结构建筑的刚度不足,不能建设高大建筑,致使木结构建筑占地面积较大,因而在现代建筑中,比较少见到纯木结构建筑,只会在景点建筑或较小的建筑中使用。同时,在现代技术发展发展后,木材切割与塑料技术不断提高,手工精度比较高,也有利于纯木结构的推广应用。

3.2木质建筑材料的发展

在中国古代,建筑大量采用木结构和木质建筑材料,例如故宫等就是其中的优秀代表。而在现代,我国的木结构建筑却出现了一个断层,变得非常的稀少,木质建筑材料行业的发展也很滞后。中国现代木结构建筑的使用分布,除边远山区的简易木房外,就是一些景区的景观建筑以及少数发达地区的别墅等,整体使用量非常少,这与优质木质建筑的高昂价格及高占地面积相关,同时也与国内落后的木质建筑设计及木质建材标准件的缺失相关。国内的木质建材主要只是应用在门窗、地板等装饰部分,木质主体结构构件相对缺失,而且木质建筑材料没有形成标准件,不能批量生产,成本不能有效降低。因而才会出现木质建筑材料行业整体发展滞后的现象。进入21世纪之后,一方面我国在20世纪80年代开始种植人工林,逐渐迎来了砍伐期,木材年增量约为2500万m3;另一个方面是中国加入世贸组织后,进口木材关税大幅下降,中国可以通过比较优惠的价格买到俄罗斯、新西兰等盛产木材国家的木材,同时可以吸收和学习国外对木材加工的许多高端技术,使木结构建筑和木质建筑材料行业得到了很快的发展。随着人们经济水平、生活水平、审美观念和文化素养的继续提高,对木质建筑材料的欢迎程度也会随之而提升。在今后的发展过程中,木质建筑材料将会是建材行业里不可忽视的一员。

4结束语

随着现代木质建筑材料行业的发展,木材工业技术的不断提高,绿色建筑理论的逐步推广,树木的合理种植和木材贸易的繁华,木质建筑材料将逐渐被越来越多的国家和地区接受和推广,将会涌现出越来越多木质建筑杰作。即使目前在中国的木结构建筑和木质建材技术还相对落后,但是如果对建筑材料有客观的理解,再加上一些政策的指导和技术支持,当代木材在建筑材料中的边缘化情况将得到大大的改善,木质建筑材料行业将会迎来大发展时期。

作者:覃宗泽 单位:广西铁路投资集团有限公司

参考文献

[1]王毅超,周庆.木质建材在当代建筑中的发展趋势[J].天津城建大学学报,2016,02:86~91+97.

[2]丁涤尘.传统木质建筑材料在现代建筑设计中的运用[J].居业,2015,10:29~30.

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