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关于在多震地区应该建造木结构建筑的建议

信息来源:wood-china.com   时间: 2014-07-17  浏览次数:367

    从电视屏幕上看从四川汶川地震灾区发回的画面,在一块块钢筋混凝土下压着一个个鲜活的生命,这种人类发展进步带来的现代建筑结构,也给人类带来了毁灭性的灾难。在看到这种夺走大量生命的流血流泪惨景,我们作为科技工作者不得不进行痛定思痛的反思,并提出泣血的建议:在我国的多地震地区应该多建造建筑。
    一、建筑是最佳的抗震建筑
    1、 框架结构具有较好的抗震能力
    轻型建筑,主要由木构架墙、木楼盖和木屋盖系统构成的结构体系。建筑在结合时构成一个整体,加之增加一些抗震联接件,使房屋受到地震冲击波冲击时,它像盒子一样整体摇动,不易坍塌。此外,木材是较好的弹性材料,在震动时有很好的吸震作用。
    下图是轻型房的框架结构体系。
    下图为神户大地震所用的五金联接件和结构
    阪神大震災クラス    (水平方向818Gal、垂直方向332Gal)
    で試験した耐震金具と耐震構造
    上图为大型空间的和抗震五金件
    2、 震时人员伤亡最小
    建筑在地震发生时,相对混凝土结构而言,除了上述的结构稳定外,没有坍塌危险;即使倾倒,也不会坠落水泥块和沉重的梁、板砸死砸伤人;也不像混凝土建筑倒塌引起的巨大烟尘和砂土,将灾民呛死。在倾倒前有较长的逃生时间,在震后不会因为梁、板重压使肌肉坏死而截肢或死亡。建筑即使倒塌,木梁不易折断、墙体也不会粉碎,会留下很多生存空间。因此,建筑在震时人员伤亡最小。
    3、 震后施救简便易行
    如果房屋倒塌,震后施救简便易行,只要用油锯或手工锯锯掉部分梁、柱即可打开生命通道。在锯割时,不会担心像混凝土梁、板再次垮塌,这是由它的结构决定的。房屋的墙体是由墙骨柱和复面板组成的,很容易开孔进入到倒塌物内部。因此,建筑在震后能尽快救出伤员。
    4、 日本神户大地震得以验证
    据日本消防厅报告:1995年1月17日5时46分日本神户发生7.3级大地震,震中深度16公里,毁坏房屋超过10万栋,受灾人口140万,但死亡人口仅为6,434人,重伤1.07万,轻伤3.31万人。
    上图是地震后瓦片掉落,围墙倒塌,但建筑基本完好。
    上右图为仓库震后的情形,只是倾斜,没有坍塌。
    上图看出建筑物倒塌,但仍有生命之角和楼梯下的空间。
    上图为损坏较严重的房屋,如果在建筑物内,估计不会有生命威胁。
    二、建筑在我国有着悠久的历史
    木材在建筑中应用具有悠久的历史,最古老原始的建筑就是由木材建造而成,数百年前的木建筑至今在祖国的大江南北皆有存在,丰富了人类的文明史。
    远自原始社会末期,我们的祖先就发明了用“筑土构木”的原始方法就地取材建造房屋,解决人们的居住问题。考古资料表明:早在春秋时期,建筑上就出现梁柱系统的,这种在中使用斗拱,在世界建筑中是独一无二的。发展到明清时期,经过不断地继承与革新,建筑材料、建筑结构、建筑类型和施工方法又获得了进一步的充实、改善和提高,工艺质量日趋精湛,建筑体系日臻完善,设计制作更加规范,如宋《营造法式》、清《工部工程做法则例》,成为中国古代建筑史上光辉灿烂的最后一页。
    人们经过长期实践,对于的性能和优点获得了充分认识,觉得房屋便于就地取材,而且容易建造,并能满足生活和生产上多方面功能要求。具有十分广泛的适应性,于是用木材构筑房屋便逐渐成了一种传统,深受人们的喜爱。几千年来,中国建筑大至宫殿、庙宇,小到商店、民居,尽管规模不同,质量有别,但从历史发展趋势看,一直以木构架为主体的方向发展,在世界古建筑中可称独树一帜的建筑体系。
    另外,大量震害情况一再表明,中国古代木构建筑在剧烈的地震中,尽管会产生大幅度的摇晃,结构因之变形,但只要木构架不折榫,不拨榫,就会“晃而不散,摇而不倒”,当地震波消失后,整个构架仍能很快地恢复原状。即使墙体被震倒,也不会影响木构架的安全,所以有谚语说“墙倒柱立屋不倒”,生动说明了中国古代木建筑所具有的优越抗震性能。
    三、我国的现代建筑已成空白
    追朔到1958年“大跃进”期间,各类项目盲目上马,大量工程和厂房兴建,对森林资源造成了严重的破坏;再经过“文革”的乱砍乱伐,使森林资源基本枯竭。近50多年来,我国建筑的应用和研究处于停滞不前,甚至是一片空白的状态。
    为了保护森林资源,建设主管部门在上世纪后期提倡木材节约代用,以钢代木、以塑代木,特别是专门发文在建筑上限制使用木材。因此,我国原有研究的院所只有重庆大学、四川建筑科学研究院和哈尔滨工业大学三家,有关的研究断断续续,研究论文和成果几乎没有。特别是对轻型建筑的研究和应用更是一片空白。
    近三年来,几家林业院校和一些大学以及少数研究院所,开始恢复了对建筑的研究,南京林业大学首先设立了建筑工程系,并招收了本科专业学生和培养了一些研究生,与瑞典的鲁丽亚大学、加拿大的新不伦瑞克大学和日本的京都大学建立了建筑校际之间的联系,并聘请了国外知名专家、学者为我校兼职教授。
    四、世界发达国家建筑发展迅猛
    在我国建筑停滞的半个多世纪中,世界发达国家建筑发展迅猛。以北欧芬兰、瑞典,北美的美国、加拿大,亚洲的日本为代表的建筑形成了世界三足鼎立之势,各有自己的风格、特点和优势。
    日本是一个多震的国家,将建筑作为防震的有效措施,所以在神户大地震中将死伤降到了最低限度。日本的特点吸取了我国古木建筑的优点,具有欧美之所长,再加上自己抗震的特点,应该成为我国建筑未来发展的参考类型,同时考虑我国土地紧张,学习欧美的多层建筑经验。
    世界发达国家建筑发展的显著标志是结构更加合理;材料更加节省,且大量采用人工速生林;抗震、防腐、防虫等功能更加完善,科技含量增大,向着节能、环保发展;大跨度胶合梁向公共建筑挺进,多层建筑、混合建筑更能满足人们住宅日益增长的需要。
    五、关于建筑的几点建议
    1、 建筑的政策建议
    政府决策部门应鼓励在我国多震地区(如四川、云南、陕西、甘肃、河北和辽宁等)大量兴建建筑住宅和公共建筑。制定相应的优惠政策予以倾斜,将建筑作为抗震防震的一项长期国策。组织相关专家对汶川地震后的房屋结构进行调研和论证。尽快完善我国建筑的设计标准和规范,特别是木材机械应力分等、建筑抗震要求等标准的编制和修订。
    2、 建筑作为灾后重建建筑的建议
    建筑作为灾后重建建筑除了上述理由外,还有建造快,可一步到位,不需要二次建设;外部造型和内部装饰都很美观,是最适合人们居住的理想空间;既可以作城镇居民住宅,也可以作为农家民舍,特别适合于山区;既可作民居,也可以作公共建筑,如抗震要求高的学校、医院和办公楼等。
    建议由专家组针对建筑不同的用途,提出各种不同的设计方案,在充分论证后尽快予以实施。
    3、 建筑的构造建议
    鉴于我国的实际情况,对我国发展建筑有一点简单的思考如下:
    (1)对山区或农村的住宅在满足安全、抗震的条件下,尽可能适用,造价低,效果好的简易房;
    (2)对城镇居民住宅,尽可能建多层、联排建筑,结构可采用木混结构,一楼可砌砖墙,既节约木材又防潮,二楼及以上用木楼盖和木屋盖,采用轻质隔墙。
    (3)对的公共建筑,建议层数不宜过高,最好三层,最高不超过四层,增加梁、柱承重强度,对楼盖承重件,多用“工”字木梁,提高抗震能力,在建筑内尽可能使用轻质隔墙(如墙骨柱和覆面板)。
    (4)对多震地区的建筑必须增加防震的金属联接件(如齿板、角铁、螺栓、钢腹板等),提高房屋的抗震能力。
    4、 建筑的材料建议
    (1)建筑的梁、柱结构材,可采用国内速生针叶树种(如四川当地的云杉、南方的杉木、东北的落叶松)和进口针叶材(如俄罗斯的樟子松、北美云杉、铁杉、冷杉、花旗松等)。
    (2)建筑使用的板材,建议墙、顶盖可采用定向刨花板,隔墙可采用石膏板,楼板可采用竹材胶合板、木工板等。定向刨花板的原材料主要是采用人工速生杨,竹材胶合板主要是采用我国南方资源丰富的毛竹为原料。
    (3)建筑外墙可采用水泥刨花板,然后,进行水泥砂浆抹灰或贴墙砖等装饰,因水泥刨花板可就地取材、现场制做,简便易行。
    5、 建筑的研究建议
    由于我国轻型建筑才起步,最主要的需要加大下列课题的研究:
    (1)材料国产化的研究,近几年国内引进了一些建筑,但所有材料都是依靠进口,加大了建筑成本,因此,建筑仅停留在别墅之类建筑。通过建筑材料的国产化,可大大降低造价,以便使其进入寻常百姓家。
    (2)对建筑的胶合梁、柱进行研究,特别是大跨度的胶合梁的生产工艺和设备的研究,以满足大跨度的公共建筑之需。如胶合机理和工艺、喷蒸热压、高频热压等。
    (3)对木材保护进行研究,木材用作建筑的防腐、防裂、防虫研究,如木材热处理的炭化木、防腐木。此外,研究木材的抗弯、蠕变以及破坏机理等。
    (4)进行木材的改性研究,即木材的尺寸稳定性、增强、密实化,以及与其他材料的复合机理等。
    (5)对的刚性、稳定性、耐候性,建筑的隔热、隔声等性能进行研究,特别应研究内部的联接和防震联接件,以及建筑的抗震、抗风、抗雪压等。
    六、国外建筑示例
    下图为日本一所建筑的学校外景
    下两图为此中学的内部装修。图书馆和教室
    教室
    日本一幼稚园外景
    幼稚园内部装修
    幼稚园游乐设施
    加拿大的多层住宅
    下图为独立别墅
    上图为三种不同风格的民居
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