适宜重庆地区土钢生态建筑技术研究

发布时间：2020-05-12 16:45

【摘要】：生土建筑是一种节能环保、低碳减排、降低污染的可持续性建筑形式。作为世界上最早的建筑形式之一,生土建筑历史悠久,但随着砖石、水泥等新材料的广泛应用,生土材料逐渐被取代,生土建筑在社会的发展进程中逐步衰落,被人们所忽视。随着生态文明时代的到来,这个被人们遗忘的建筑形式以其生态环保、节能等诸多优点重新引起了人们的关注。为此,许多中外学者对生土材料和生土建筑陆续展开了一系列的研究。在此背景下,为了丰富现代生土建筑的多样性以及促进重庆农村地区生土建筑的应用,本文提出对土钢生态建筑的技术研究。土钢建筑是一种新型生态建筑形式,它采用了循环利用、生态环保的钢骨架体系,同时结合了农村传统的土坯墙体。该结构体系既保证了良好的抗震抗侧性能,也考虑了农村住宅特点,为生土建筑的研究提供了新的方向。目前国内外对土钢建筑的研究主要集中在抗侧性能和抗震性能模拟分析阶段,对其技术方面的研究工作非常少,因此对土钢建筑的技术研究具有理论和现实意义。本文主要研究内容如下:(1)提出土钢生态建筑的概念,并进行阐述。(2)进行土坯墙体材料改性配比试验研究,利用0.5%稻草秸秆和8%硅酸盐水泥改性生土材料,对改性后试件抗压性能、收缩性能、热工性能、透气性能、抗冲刷性能、耐腐蚀性能、抗紫外线性能等生态性能进行测试分析,研究发现:通过0.5%稻草秸秆和8%硅酸盐水泥改性生土材料,其物理力学性能和生态性能均有所提高,符合材料的力学性能要求和生态性能要求。(3)参考建筑热工性能、节能、抗震等方面的设计规范,给出土钢建筑的设计原则、设计依据、建造要求等,为土钢建筑建造实践提供指导。(4)进行土钢建筑建造实践,对土钢建筑的钢骨架焊接及固定、土坯制作及砌筑、屋面施工等工艺进行分析。初步探索土钢生态建筑的施工工艺流程,为土钢建筑的建造实践提供了实践基础和参考依据。(5)通过对土钢建筑的生态性能进行冬季全面现场测试,分析土钢建筑室内外热湿环境状况以及建筑各细部温度场分布情况,结果表明:在冬季条件下,土钢房间室内平均温度比相同尺寸砖混结构房间高3℃~4℃,室内温度环境稳定;空气相对湿度比相同尺寸砖混结构房间高5%~10%,白天室内空气相对湿度维持在75%~85%左右,夜间时间相对湿度均高于90%,整体湿度环境舒适;土坯墙体热工性能较优,室内热湿环境稳定,整体性能较好。
【图文】：

生土建筑,农村地区,重庆

充分利用了生土材料和木结构的结合。重庆农村地区的生土建筑主要是夹壁建筑和土坯建筑（如图1-1），利用木结构作为内部构件。在墙体在砌筑施工过程中时，人们对生土的基本特性没有系统的认识，仅凭平时的经验进行施工建造，在生土搅拌、土坯制作以及生土夯筑都没有明确的施工规范，建造过程不规范，导致生土建筑在外观、质量、采光通风方面具有缺陷，出现墙体脱落、开裂、倒塌等现象，造成了生土建筑逐渐衰落。因此，怎样提高生土材料的物理力学性能和生态性能以及丰富生态材料与木结构、石材、钢材等材料的结合的研究呼声很高，这些改善对于农村住房发展具有现实的使用意义，也将会改变生土建筑落后的困境。（a）土坯建筑（b）夹壁建筑图 1-1 重庆农村地区生土建筑典型（图来源于网络）Fig1-1 Typical earth building in rural area of Chongqing1.1.2 国内研究现状我国对生土建筑的系统研究始于 1980 年，当年任震英开始了对窑洞的研究，总结出了生土建筑的部分建造经验和建筑理论，在 1980 年以后，该团队在中国对原土和生土建筑进行了一系列的研究与探讨。而近年来，香港中文大学、中央美术学院、西安建筑科技大学等高校研究团队对生土建筑的研究也日益增多。在生土建筑的力学性能和应用价值方面，长安大学王毅红，王春英[5]等人对土坯进行了直剪试验、轴向抗压试验。试验表明生土中掺料、含水率、竖向压应力是影响土体性能的主要因素。长安大学的王毅红[6]、刘挺、韩岗[7]等学者研究表明：生土结构是一种热工性能好、节能环保的传统民居建筑形式。在生土建筑的抗震性能方面，刘成清[8]对我国地震中生土建筑震害情况进行调查分析，结果表明：生土建筑抗性性能较差，延性不足，，在地震中更容易被破坏。兰青龙[9]等人指出生土建筑存在着结构整体性差

生土建筑,典型案例

3]在甘肃省庆阳市设计建造的毛寺生态实验小学校区（如图1-2（b））；2017 年西安建筑科技大学团队设计建造的马岔村村民活动中心；另外还有 2017 年成都麓湖生态城中设计的夯土墙。可见近年来出现在人们眼前的生土建筑实践工程和设计成品越来越多，但仍然存在相应的设计实践规范、标准不够健全的问题，在实践建造、施工工艺流程方面有待进一步研究。（a）水岸山居酒店（b）毛寺生态实验小学图 1-2 生土建筑典型案例（图源于网络）Fig1-2 A typical case of modern soil building综合而言，国内生土建筑的研究主要集中在理论研究方面。研究方法主要为实验室内的试验研究，大量实验数据表明生土作为墙体材料具有良好的热工性能。但仍然处于理论阶段，虽然改性后生土材料物理力学性能和生态性能提高，但对实践建筑过程的参考理论依据不足，不利于在全国范围内积累经验，不能将研究成果进行推广应用。试验改性研究也出现了相应改性材料配比不够完善，相应力学性能和生态性能没能彻底改善。因此，在针对重庆地区的黄色黏土、紫色黏土的改性研究上，需要更具针对性更深层次的理论研究和实践探讨。1.1.3 国外研究现状国外研究起步较早。自二十世纪初以来，生土建筑已逐渐开始引起相关研究人员的注意。国外研究者从生土材料的应用价值、改性试验、工程实践做了大量
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398;TU201.5

【参考文献】