推广轻板轻墙结构体系——引领世界潮流

陈家豹，陈大钊

（上海市老科学技术工作者协会土建委 ，上海 200070）

0 前言

溯自汶川地震后，深感我国目前通用的民用房屋建筑，并不符合世界潮流，如果不作根本改进，即使提高抗震级别，增加建筑成本，并不能保证强震时不遭破坏，尤其是重型钢筋混凝土板材，在历次地震中，骨牌式的倒塌，其惨痛教训，实应深层总结。

综观寰球许多发达国家，房屋建筑尤其是民居，多数是以轻板轻墙结构为主体的，其优点是显而易见的。

（1）节能减排，绿色环保。

（2）施工快速，缩短工期。

（3）构件轻便，可由工厂生产，可到商店直接购置，易保证质量。

（4）防震抗风，可抵御酷暑严寒，适用地区广泛。

（5）轻型房屋的主要组件，如木纤板，油毡瓦，石膏板等其性能近年发展迅速，尚有许多潜力，有侍开发。

既然，轻型结构有以上诸多优点，为何不能在世界各国，广泛推行，这主要是因为轻型结构的主要承重构件“木材”资源，在许多地区，是十分匮乏的，而且在逐年减少中，因此即使有些富裕的中东国家，也无力推广此种轻型建筑体系，而美国尽管本身并不缺乏森林资源，仍宁可储存本国资源，从加拿大进口大量木材。因此想用进口木材，在近14亿人口的中国推广以木材为基体的轻型结构体系，是不切实际，无法实现的。

1 推荐“钢纤木”

自上世纪80年代初期赴美后，深感美国轻型住房的优点及其伴隨而来的巨大缺失，其致命伤是需用大量木材，既损环保也从根本上限制了它的推广，此外木材在防火，防白蚁，及承载能力较低方面，也对其进一步发展有一定妨碍。汶川地震后，在震灾巨大震憾下，经再三思考后，豁然开朗，认为：人们缺乏的不过是“一根承受轻载并不太长的矩形木条”，因此，只要设计出能替代的构件来，就能在轻型结构上，闯出一条新路，这样的构件，就是“钢纤木”。由于我国迄今为至，尚未有此实物，因而，用了一根装修用的“薄壁空腹槽钢来加深其形象（见图1）。

鉴于钢纤木的重要性，再用文字述说一下其特性：钢纤木是用两根2 mm厚薄壁空腹糟钢与木纤板在现场或工厂用水泥或其他黏合剂加工组合成的矩形构件，轻钢可用彩钢或表面镀锌。成品的”钢纤木“应和木材一样轻质，可在现场任意切割，并易和其周边构件连接，两糟钢间的木纤板在计算时其强度可忽略，仅起着保持薄壁糟钢的侧向的稳定作用，也起到增强内表层的抗腐蚀及连接周边构件的作用，当然其他轻型建材，只要符合上述要求，如水泥蛭石，泡沫混凝土，加气混凝土等只要自重与木纤接近，在试验成功基础下，都是可以考虑的。

有了”钢纤木“，不仅保持了西方发达国家轻型结构的优点，还消除了上述的缺点。譬如按初步考虑的钢纤木，断面为（7～10 cm）×（16～18 cm），长度为5 m以下的矩形构件（腹壁开孔率约为3比1），当布置成间距60 cm时，其用钢量为5.5 kg/m2，折算厚度每m2仅为0.7 mm，鉴于用轻板轻墙结构房屋是无须圈梁的，因此这是一个很低的数值。图2为宽10 cm、高18 cm、长大于400 cm的钢纤木断面图。

2 宁波实践房

轻型结构体系，是在汶川地震后，因应灾区重建而提出来的，因种种原因，未能试用。之后，恰逢家乡故居，有一旧房因白蚁蛀蚀倒塌，约有37.5 m2，可允许重建二层楼房。考虑到建一轻型结构实践房，以实践来证明其可行性。但笔者因签证赴美等各种原因，所剩时间不多，其间要完成设计图，找寻施工队伍，进行荷载试验，确定轻型屋面及地板面的国产材料等，确实困难重重。幸而签约建造后，除“钢纤木”无法解决，因而不能同时进行墙体改革外，其他各项均还顺利，经56个工作日基本完成主体工程，达到原定指标（见图3～图5）。

实践房建在宁波近郊（离宁波火车站约0.5 h车程），两层总面积为75 m2，设计成三室一厅，两厕一浴一厨的小开间独立屋。结构方面可概述如下：采用24砖墙，纵向承重，楼板及屋面板均用2 cm厚中密度木纤板承重，下承间距为60 cm，6 cm×16 cm断面预应力小梁。

屋面用油毡瓦并设太阳能采集器，楼板及地面面层用木复合板，吊顶用石膏板及玻纤棉作防寒隔热隔声材料。

实践房建成前后，做了以下几项工作。

（1）以300 kg/m2的荷重，试压了三种形式跨度60 cm、厚度2 cm的木纤板，荷载试验均取得成功。

（2）设计了跨度近2 m的木纤组合板，首次用于民居的楼梯踏板、阳台板，并向增大小梁间距，打破木纤板跨度限制，前进了一步。

（3）以木纤板直接作承重楼板，并以廉价可靠的小断面的预应力檩条作支承件，当每间隔60 cm都与圈梁有牢固连接后，形成了横向格栅，结构上是非常有利的（檩条出厂价格16元/延米），具有推广价值。

（4）良好的经济指标：如楼板及屋面用钢量为2.17 kg/m2，混凝土平均厚度仅为1.6 cm，还低于普通楼板的抹面，楼板每平米价格可控制在200元左右（加装修吊顶后价格）。房屋整体造价每平米约在一千元（不包括地价）。

（5）楼板自重大为减轻，与通常做法比约为1比5，减少了房屋与其相关构件的荷载和造价，对减少地震时破坏力更起决定性作用。

（6）现场除地坪、基础、圈梁需现浇混凝土外，主要构件均来自工厂或商店，单件重量不超过100 kg，因此施工快速、环保。

3 下一步设想

从实践房的建造成功得出，这类房屋具有很多优点，也很易拓展成4~5层公寓式民居，可在许多地区推广使用，即使在地震多发区，在适当减少层数，采取有效结构措施后，也是可考虑的。为此，由建筑师设计了两种户型“模拟房”的平面图，模拟房保持了实践房的各项特点，并适当调整了开间深度，增加了前后阳台及壁柜等，以更适应日常生活需求（见图6）。

关于下一步的发展，笔者认为可分两步走：（1）在钢纤木的试制试验尚未有结果前，可选择适宜地区试建以轻板改革的“模拟房”；（2）如真能达到安全宜居、标准合适的目标，则可把钢纤木引入代替预应力小梁，使楼板做得更轻型，便于在震区推广，然后再深入进行墙身改革。没有墙体的改革，轻型结构是不够完善的，无法建立中国的轻型结构体系，发生强震时，也不能充分保护人民的生命和财产损失。

4 天时，地利，人和

30 a改革开放的成就，许多条件已经不同，归纳如下：

（1）国力大增，生活提高，每年新建建筑面积超20亿m2，约耗全球40%的钢材和水泥。

（2）中国钢产量已超6亿t位列世界前茅，而许多国家如美国，主要建材除木材外，像木纤板，石膏板，复合板，油毡瓦，门窗等大量来自中国，从客观上为国内建设低价高质量轻型住房，提供了充分条件。

（3）现今节能减排，绿色环保，已成国际主流，反之我国仍在大量应用砖瓦水泥等建材，消耗能源极大，污染环境严重，急需扭转。

（4）构成轻型结构的基本主材“木纤板”是护墙板，楼板，钢纤木，复合地板的主要组成部份，可来自林区“三剩物”，速生林木，稻麦秸杆等农作物剩余，目前我国年产已高达1.1亿m3，占世界总量40%，而1 m3木纤，约可替代原木3 m3，是绿色环保产业，必须抓紧时机，推广在房屋建筑上，以追超节能减排的世界潮流。

宁波实践房的建成，用实践证明了此类轻板结构，具有安全性，低造价，省钢材、水泥，施工快速的优点。而“钢纤木”只不过是用2根4～5m长、2 mm厚，16 cm高的薄壁空腹槽钢，与木纤合成一根矩形断面的构件，按目前国内的生产能力，是轻而易举的。有了“钢纤木”，当墙体与楼板能同时采用轻型材质时，不用很久，中国的轻型结构体系一定能超越西方那些先进国家，引领世界潮流。

5 结语

结束本文时，还须强调的是，本文所推荐的轻型房屋，是一种低价安全（尤其在震区），使用标准不低于国内多数民居的住房，如设计合理，不计地价时，有可能保持在每平米千元左右的低价，此价指的既不是毛胚房，也不是样板房，而是精装修后的宜居房。

另外，轻型结构也可适用于中高层民居及工业厂房中。其优点，是能借鉴至其他类型房屋设计上去，比如医院及学校建筑都是强震时特别要保护的建筑。

由于篇幅有限，不能在一篇短文中，详尽阐述建造实践房时的过程与经验，建议有兴趣的同行，可去宁波参观考察，也欢迎通过电子邮件交流。（网址：chiapao@q.com）