建筑设计中钢木结构的运用

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建筑设计中钢木结构的运用（广丙艺术学院建筑艺术学院）【摘要】钢木结构在建筑中应用十分广泛，综合了木材和钢材各自的优点，是一种新型的框架式钢木结构设计方法。该结构具有耐久性好，功能性强，节能以及环保的优势，具有广阔的前景。我们可以从传统建筑在营造与构造技术方面汲取养分。传统建构思想与木土建构的复兴，对其进行归纳总结能够启发我们对新型材料设计的思考。【关键词】木材和钢材；钢木结构；设计方法；钢木结构，其实是现代钢材结构与传统的木材结构相结合的一种混合结构方式。柱、梁等受力构件采用钢结构形式，外铋的采用木结构，乜括装修的吊顶、门窗、栏杆、楼梯等均用木结构，这种混合的结构体系比传统的木结构体系更加坚固耐用，并且比现代的纯钢结构更加的丰富多彩，被广泛地运用于建筑设计中。1、国内外研究现状国内外对钢木组合结构的研宄仅处于起步阶段，而与之相关研宄较为广泛的是现代木结构中的钢一木组合连接件。近年来木结构体系已经在中国逐步得到应用。在国外，如美国、加拿大、日木、澳大利亚、新丙兰、芬兰等国家,木结构广泛应用于低层的居住建筑【1】，但面对当代建筑大空间、大跨度等结构问题，单纯采用木材就会出现困难。因此，就有必要使用木材与钢材协同工作的钢木组合结构体系”【2】。H木的AIRA综合运动公园体育馆的屋顶采用不完整析架，用木壳代替传统析架中的上弦杆，实现了木壳结构与钢结构的组合【3】。2000年德国汉诺威世界博览会的大屋顶即是采用单元组装吊装的施工方法。这个富有创意的钢木结构建筑由10个边40m×40m,高度超过20m的“大伞”组成。 2、钢材与木材的特性优点2.1钢材的优点钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。初性好,使钢结构对动力荷载的适应性较强。其内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的钢结构制造简便，易于采用工业化生产。2.2木材的优点中国的传统建筑是建立在一套完备的木框架结构的技术体系之上的，它一直非常注重结构逻辑真实性的表达与传递。从椽、檩、梁、柱到基础的结构力学传承，空间关系十分的清晰明了。木质材料是有着其独特的优点的。首先木材易于加工。木制品间多见榫结合、钉结合和胶结，各种金属连接件；还可以蒸煮后进行弯曲、压缩加工。同吋.木材的强重比比一般的金属大，即木材质轻而强度人。气干材是良好的热、电绝缘材料，冇对紫外线吸收和对红外线的反射作用。其次.木材具有天然的纹理、光泽和温润的颜色，能起到特殊的装饰效果。再者，木材可以调温解湿，有很好的环境学特性。有良好的声学效果。木材作为资源的优点有：可更新、可选育、投资少、无污染。2.3钢材与木材的结合钢材和木材这两种材料的组合搭配，为设计师带来与以往不冋的设计语言：通过钢材形成建筑物的总体承重桐架，并用木材起到一种近似替代混凝土的作用，包裹住钢材，一方面防止钢材生锈，另一方面也可起到共冋承重的作用，钢材的使用大大提升了木结构的材料特性。钢木组合结构是一种新型组合结构，它能够发挥钢材和木材这两种建材的性能优点:木板为组合构件提供足够的侧向刚度，对钢板起到侧向支撑的作 用，防止钢板过早屈曲失稳,使得组合构件承载力较纯钢构件钢材承载力显著提高,这不仅仅是节省了物质资源，更是节省一了人力、财力和吋间。因此，钢木组合构件既有良好的受力性能,又有很好的经济效果，有较大的工程实际意义【3】。3、钢木结构的地域适宜性表达作为极富现代气息的材料与木材这种容易贴近自然又充满人情味的材料相互结合，使得运用钢木结构进行设计建造的构筑物很容易被赋予一种独有的语意内涵一一既具有吋代特征又不失亲和气质。通过一些案例分析我们能更清晰的展现出钢木结构技术在美学层面的价值以及钢木结构建筑与环境和文化相结合吋产生的艺术感染力。应用实例：丽江铂尔曼度假洒店结构体系框架式钢木结构。丽江铂尔曼度假酒店，是法国雅高酒店管理集闭旗下的一家顶级度假酒店，占地200m,洒店紧靠束河古镇，将连绵的玉龙雪山美景尽收眼底。洒店的建筑设计灵感来自当地纳西族的传统建筑，低层设计的同时融入了现代中式装饰元素，大小花园水流环绕，中心湖更是汇聚了酒店的诗画美景精华。以玉龙雪山为背景，开文横井为中景，以廊、桥、建筑结合水体形成前景，从而形成既有纵深又有细节、既尺度宏大又柔情似水的景观效果。强调民族性、地域性的同时，体现现代性，由此形成建筑的差异性及吸引力。【4】洒店设计注重屋顶形式及构造的表现，建筑均为1〜2层，体量与传统民居相似或略小，遵循逐渐深入的原则逐次控制与再现一一体量、色彩、结构、材料、符号。建筑外在的表达是纯粹的纳西风情一一灰瓦、石墙、红色的博风板和标志性的悬鱼，而整个建筑的骨架和围护体系是现代的结构和技术一一钢筋混凝土结构、钢结构以及工厂化加工的精致木门窗。【4】图片来源：自摄这些钢木混合建筑使传统的建筑造型与地方特色融合形成新的建筑形式，不仅仅能与传统建筑形式保持协调一致，还能与传统的形式相得益彰。 它们根植于建筑所在的文化环境和当地的传统技术，并积极地使用当代的新材料与新工艺，反映出鲜明的吋代特征。设计师试图用当代的材料和建构手段来表达对历史和人文的追忆，以一种现代风格中带传统元素又不失雅致的结构形式来唤起人们对传统的记忆，从材质的肌理到的色彩的搭配都与区域文化有着千丝万缕的联系。以保平乡规划设计为例，保平乡是桂西北革命老区，位于金城江区西南部,具有有“一区四乡”的美誉一一即“革命老区”、“生态之乡”、“文艺之乡”、“百香果之乡”及“方解石之乡”。结合“美丽广西，美丽乡村”主题，为了保护原有的泥土墙建筑，运用了现代钢材料与泥土墙及木构架结构结合进行修复保护，达到了现代材料与旧材料的运用，形成了钢结构框架的效果。突出了钢结构框架是以钢材制作为主的结构，是钢主要的建筑结构类型之一。保护泥土墙建筑的同时也将现有的红砖建筑进行以泥土墙建筑为建筑体系改造标准，并指引村民新增建筑是以红砖建筑基准，改造后的红砖建筑体系改造为标准，使保平乡的建筑得到统一的建筑体系。符合了可持续发展的“美丽广西。美丽乡村“的主题。4、总结在人类建筑历史的发展中，我们始终对便于取材的木材料具有先天的依赖之情，木构建筑的天然优势就是将人与自然有机联系在一起，木材和木构建筑冇利于东方传统文化心理的继承。木构建筑及其形式就顺理成章地承扪起了中国传统文化的表现与传承作用。钢木结构作为当代新材料、新技术、新工艺下的产物，可以有效满足当下的建筑设计需求和结构审美需求，较之传统木结构又具冇得天独厚的建造优势。我们需要运用现代建筑技术来继承地域文化中的历史内涵，为本土建筑开创出新的地域性表现形式。钢木结构就是0前体现中国建筑历史内涵最合适的 选择。一些传统结构形式因采用新型的钢节点而重焕生机随着时代的发展，钢木混合结构一定会被越来越多地重视和应用到建设设计的诸多领域。参考文献：[1】吉英年，周峰.木结构在大跨度建筑中的应用仁R3.第六届全国现代结构工程学术研讨会.[2】川口衡.措造己感性W木内横造尹丫了夕[M]日本.2010.9.[3】楚先锋丽江铂尔曼度假酒店云南怡成建筑设计有限公司[4】孙承磊，当代文化与技术背景下的木材表现，东南大学建筑学院硕士论文,2005[5】邢大鹏，现代木建筑技术建筑表现，东南大学建筑学院硕士论文,2005[6】王小盾，陈志华，白晶晶，李珊珊,安琦，钢木组合结构的研究现状与发展前景[J].天津：全国钢结构学术年会论文集，2011[7】林箐，郁聪，钢木结构景观构筑物的结构节点细部形式探讨[」].上海：风景园林工程。