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第51章 新材料技术(7)

最常见的一字形建筑又被称为板式建筑,它就像一块长方形的积木,受风面较宽大,不利于抗风,所以不宜建得很高。为改善板式建筑的抗风性能,可以将其中部厚度增加形成梭形,也有把平面弯曲成圆弧,这样就大大增加了抗风能力。著名的例子如加拿大多伦多市政厅就是两座弧形建筑。

建筑物除了采用有利于抗风的造型,还可以采用适当的抗风结构方式。20~30层的建筑,用柱子和梁组合而成的框架结构就足以抗风了。40~50层的高楼常采用“框架—剪力墙”结构。

什么是剪力墙呢?比如说一块木板宽的一面对着风,很容易被风吹弯,但转90°后用薄的一面对着风,它就不会弯曲了。同样道理,在混凝土或钢柱之间做一片从上到下的墙,用薄的一面对着风,就能增强整个建筑的抗风能力。这种墙在结构上主要受到剪力,所以称为“剪力墙”。

超过50层的摩天大楼,一般要采用“筒体”结构。筒体就像放大的烟囱,它有很优越的抗风能力。实际上,它就是4片剪力墙组合在一起,摩天大楼中有许多电梯井,把它们组合在一起就成了很好的抗风筒体。

当建筑高度达到70~80层甚至100层时,一个筒体就不够,要做两个筒,一个在中间称“核心筒”,一个套在外面,这种方式称“筒中筒”结构。如果不用筒套筒的办法,也可以把许多筒联合起来,像一捆竹竿一样,称为“成束筒”,著名的西尔斯大厦就是用这种结构方式,同样具有极好的抗风能力。

无障碍建筑的主要特点是什么

无障碍设计是时代对建筑设计的要求。现在关心人、爱护人已日益成为人们的共识,无障碍设计将成为社会文明的标志。社会文明的进步,要求能使残疾人能像健全人一样,参与人类社会活动。为了方便残疾人活动,并使他们安全、舒适,在现代的许多建筑上出现了为残疾的特殊设计,这类建筑物可称为“无障碍建筑”。

日本在1982年就已制定便于残疾人使用的建筑设计标准,要求在体育建筑设计中,考虑到残疾人观看比赛和参与比赛的需要。中国在举办远南运动会时,开始建筑中国首座大型无障碍建筑——“远南大厦”。

无障碍建筑的设计主要特点有:

除了一般人使用的楼梯外,还要有专门通行轮椅的无障碍坡道,布置在室外到室内和各楼层之间,坡度约1/14,高度每上升1米,都设有休息平台。坡道两侧还装有木扶手。

装有大型电梯,可同时容纳4辆轮椅,有的采用圆形电梯,便利于轮椅活动。

地面使用防滑的橡胶面砖,柱子、墙角都做成圆弧形,比赛场地墙角都有保护胶垫等。

房门宽度应超过90厘米,房间内的卫生间采用隔帘式门,洗面台、坐便器、淋浴处都装有扶手,卧床边和卫生间内都有呼救系统的按钮,电梯内还装有盲文的触摸键等。

无障碍设计为行动不便的残疾人提供了良好的服务和帮助。

无障碍建筑还应具有:在公共厕所内设有残疾人用的厕位,在残疾人使用的更衣室内也设有厕位,观众席中留有为乘轮椅者观看的专用席位,游泳池边建筑有为残疾人用的入水坡道,公共场所专门设立接待残疾人的服务台。目前,无障碍建筑主要集中于体育设施中,国外也有为残疾人家庭专门设计的住宅建筑,大商场或购物中心也多有无障碍设计,方便残疾顾客购物。

无化学住宅是用何种材料制成的呢

珍惜生命,爱护环境,回归自然是21世纪人类的生活主调。在全球性环境保护运动的影响下,“绿色技术”已渐渐地渗入到住宅建筑当中。

建筑、装潢是当前的热门话题。许多现代化的建筑虽然装潢得富丽堂皇,但其室内空气质量却相当差。抽样调查表明,不少住宅家具和地板上的油漆,墙壁上的涂料,以及地毯、壁纸、塑料天花板等,无一例外地释放出挥发性的有机化合物,影响了人体健康。脲醛树脂是常见的装饰材料,是一种用来覆盖墙壁的化工产品,它能使居室具有良好的隔热性能。可是,这种树脂在受热后会产生甲醛气体,当其浓度达到0000 1%时,人的肺部就会感到不适。从前的混凝土等建筑材料中,常常含有自然放射性元素氡和它的裂变物铅-218等,它们会使人在不知不觉中受到辐射的威胁,造成免疫力下降,表现为咳嗽、头昏和恶心等症状。

调查还发现,在室内空气中可检测出500多种有毒、有害物质,比室外高出数十倍。住在这样装饰住宅的人们普遍患有各种症状,如眼、鼻、咽喉感到干燥不适,头痛乏力等,究其原因,建筑和装修的材料是主要根源。

科学家经过不断研究,推出一种新型的、对人体健康无害的“无化学住宅”。具体做法有:

在加工楼板材料时,有机磷等防白蚁的化学药物被取消,代之以具有天然防虫效果的桧叶油、干馏木和蜜蜡。用涩柿子汁和米糖调和后配制成的新型“生态涂料”,则取代了原来的石油化工产品。

在建筑材料的选择上,不仅采用无害的天然木材和石材,而且注重选用可再生的材料和用废弃物制成的复合材料。建筑是人们生活、工作和学习的主要场所。绝大多数人约有80%的时间是在室内度过的,因此,住宅内部的清洁状况与人体健康息息相关。现在,经过科学家努力,有了这样的“无化学住宅”,人们在安全居住的同时,能很好地感受到对自然的回归。这符合国家可持续发展的战略目标。

汽车住宅可以随人的需要自由走动吗

现在国外仍有些居民生活在一幢汽车车厢一样的房子里,他们开着它四处旅行,随遇而安,使生活显得有趣而新鲜。这种可以活动的汽车住宅,通常也称为“房车”。最早的汽车住宅诞生于1933年。当时,它的功能和内部设施还很不完善,主要用于军事领域和偏远的地矿工作等方面。后来,活动住宅的设计受到了更多的重视,到20世纪中期,房车上已装备了卫生间、浴室和厨房,其内部设施已和普通住宅没什么两样,既方便又舒适,而且由于它是大批量工厂化生产的,因而价格比一般住宅便宜,所以很受人们欢迎。

汽车住宅由钢制骨架支撑,为了降低整体重量,墙面采用了以夹心胶合板内衬泡沫材料为主的结构,既牢固又保温。屋顶和墙面材料还具有防水、耐高温等特点,这使房车不怕雨淋日晒,适合各种气候条件。室内配有各式家具和设备,能保证基本的生活条件。通常情况下,汽车住宅每到一地,其上下水装置需与当地的水管系统相连通,照明和电话系统也需分别连接。当然,先进的房车有自备发电机和大容量蓄电池,并有独立的贮水和排水装置,可维持短期的生活所需。除了汽车住宅,人们还根据需要,设计出火车车厢式房屋,设有驾驶室的拖斗式房屋,以及可以通过起重机吊上平板卡车搬运的集装箱式房屋等。这些活动房屋的诞生,大大缩短了房屋的建设周期,迎合了不同居住者的爱好和需求,还解决了许多特殊场合的居住问题,因而具有非常实用和适于发展的前景。

未来建材会给人带来哪些惊奇呢

材料的更新,往往带来建筑的革命。随着科技的不断进步,越来越多的新材料和技术正在被开发出来。一种新的加工技术,能使混疑土中充满超冷二氧化碳。这种新型的混凝土,比一般混凝土更加坚固,而且还能防水、防潮和隔绝热量。超冷二氧化碳对各种建筑材料的亲和力特别强,它能和其他建筑材料很好地融合在一起。古语说,刚则易折。现在一般的混凝土的刚性太强,柔韧不够,但当发生大地震时,这些刚性的混凝土建成的建筑物抗不住剧烈的震动,容易倒塌。如何能使高楼大厦躲过地震的灾难呢?人们在对混凝土进行研究后发现,平时看起来好像严丝密缝的混凝土,在显微镜下,其内部到处都是比头发丝还细小得多的孔洞,难怪混凝土会容易折断。

建筑学家研究出了一种治疗小孔洞的方法。即在水泥中加入10%~15%的聚丙烯长纤维、铁粉、玻璃粉等,然后进行充分的搅拌,最后再挤压成混凝土。在这个过程中,必须尽量消除混凝土中的小孔洞,抽出小孔洞里面的真空室内的残余气体,并进一步地消除气泡。于是新型的抗震混凝土就制成了。这种混凝土比普通混凝土的抗弯曲性能高100倍,强度也高4倍。用它制成的混凝土板,只需127厘米厚就相当于15厘米厚的普通混凝土的强度。原来,混凝土里面加入聚丙烯纤维后,纤维能将已经出现的裂缝牢牢地枕在一起,即把裂缝“拴住”,不让裂缝由小变大。另外,1米长的新型混凝土板可拉长1厘米,这种抗拉性能是普通的混凝土中所不具备的。新型的玻璃钢瓦是用玻璃纤维布为基层,然后涂上塑料胶黏合剂,再热轧成型的轻质半透明建筑材料,用于简易性临时建筑物的屋顶防雨层,或某一建筑顶层瓦面,可以增加采光度,符合生态要求。这种瓦通常只有08~15毫米,轻便省俭,有时可用它们来做墙面。

以前的建筑及装饰材料有不少会对人体产生不良影响,如一些建材中含有放射性物质,墙上的涂料在不知不觉中会散发出有害气体,污染室内的环境。现在人们已越来越重视对绿色建材的开发。科学家早已将植物用于建筑行业,如用黄麻、大麻、剑麻、亚麻和棉花等植物生产的纤维,制造一种增强塑料和树脂。在澳大利亚,一家公司正在生产用掺入羊毛的树脂制造的护墙板。在德国、新型建材正在加紧研制中。今后,有越来越多的天然纤维将以复合形式出现在建筑及装饰材料的行列中。这些材料具有轻巧、坚固的特点,能轻易加工成特殊形状。

未来的住宅墙壁,将不再用石油产品制成的清漆喷涂,而改用一些由植物的汁液做成的新型涂料。未来的住宅外墙表层可用类似光电池的特殊材料制成,能有效地利用阳光,将太阳能转化为电能,这样就可提供住宅内的生活用电了。一些工程塑料也被用于建造房屋,这种塑料既轻巧,又价格便宜,其强度和钢铁不相上下。塑料还可在工厂中批量制成房子零部件,人们可根据自己的喜好像搭积木似的就可将房子拼装起来。随着科学技术的发展,可用于未来建筑的材料将会越来越多,这些材料无不从安全、牢固、省材方面着眼,为人的生活考虑。相信人们在未来的住宅中将生活得更加舒适、便利。

玻璃幕墙在哪国率先使用

传统的外墙建筑材料大多是石块或砖块,现在常用混凝土砌块和各种多孔砖,它们不但起到隔离的作用,还要承担屋顶和楼面的重量。砖石砌的墙重量很大,施工速度相对也慢。现代建筑改变了传统的承重结构,特别是高层建筑或大型公共建筑,其外墙大多不承重,因为砖块的强度根本不足以承受几十层楼的重量。所以,只起围护和隔离作用的外墙,常选用轻质材料,这大大减轻了整个建筑的重量。这种外墙就像舞台上的幕一样既薄又轻,称为“幕墙”。如果这幕墙的材料是玻璃,那就称“玻璃幕墙”。

玻璃幕墙在早期只使用在建筑物的局部。德国自1910年起,首次率先在工厂厂房的转角使用大面积幕墙,被建筑界公认体现了现代风格。这就是第一代玻璃幕墙。第一代玻璃幕墙使用普通玻璃,隔热性能差,冬寒夏热。美国在1952年建成了一座利华大厦,高22层。此栋建筑外墙全部使用玻璃幕墙。这是第二代玻璃幕墙。第二代玻璃幕墙已掺有矿物原料,玻璃色彩多姿多样,能反射室内外光线,有一定的保温隔热作用。

美国贝尔电话实验室建于1962年,此栋建筑建于湖畔,又宽又高,采用镜面玻璃做幕墙,使得整个建筑如同一面电影宽银幕一样,将蓝天白云、湖光山色尽收其中,效果极佳。

用热处理、真空沉积法或化学方法,在镜面玻璃上镀上金属薄膜,这种薄膜有金银、古铜、蓝、绿等色彩,能像镜子一样反射光线、辐射热能、隔热作用强,冬季又好保温,这是玻璃幕墙的优点。但玻璃幕墙也有明显的缺点,如在设计时不加考虑地一概使用玻璃幕墙,可能致使室内空间形成散热性能不良的大暖棚,反而加重空调负担。另外,玻璃幕墙往往造成城市中的炫光污染,给交通和居民生活带来诸多不便,所以目前城市建筑对玻璃幕墙的采用宜慎重。只有恰当地使用玻璃幕墙,才能使建筑效果和美学效应得到完美的结合。

植被混凝土难题是中国率先攻破的吗

混凝土因其坚硬,是建筑的好材料。但混凝土的缺点是浑身光秃,不长草木,十分单调难看。所以一般混凝土建筑物周围得另辟绿化地,以与建筑物相互谐调。为改变混凝土寸草不长的特性,国际上许多建筑设计专家费尽脑筋,试图研究出一种能长植物又坚固耐用的混凝土材料。这道技术难题率先由中国北京市城市建设工程研究院攻破。

这种新型植被混凝土目前只能种植较小的花草。在它的表面一定厚度内,混凝土的孔隙比较大,孔洞与实地的比率在25%~30%,称为大孔蓄容混凝土。凡根系长度在30厘米以下的花草都可以繁殖生长。这层混凝土用颗粒直径为25毫米的碎石作骨料,因而同时具有一定的强度。

植被混凝土的使用过程是这样的:在混凝土表面覆盖一薄层栽培介质,厚1~25厘米,由草炭土和普通土按比例混合组成,营养料和处于萌发阶段的花草种子就撒播在这层介质中。大孔蓄容混凝土的孔隙中,还要充填草炭土以蓄积一定的水分和养料,有利于幼苗的根系生长和扎根。当幼苗根系长成,植株生长正常后,这些上层长着花草的混凝土就可以在建筑中使用了,既不影响建筑牢固程度,又能美化建筑,还可以节省绿化用地。这种植被混凝土以其特殊的性能、用途对节省建筑用地、扩大城市绿化范围,防止水土流失,保护江河堤岸,阻挡风沙侵蚀,调节城市小气候等,提供了可能。

太空混凝土在未来太空建设中将发挥重大作用吗

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