[科普中國]-給建筑物“減肥”，建出超輕大樓

建筑被稱為是石頭的史詩，一提到建筑，浮現(xiàn)在人們頭腦中的總是鋼筋混凝土建起來的高樓大廈。建筑的代名詞已經(jīng)變成了厚重，大家都認為再輕的建筑也輕不到哪里去。其實，這只是一種思維定式，因為宏觀定義建筑的話，建筑指的是所有人類搭建的，包含一定使用空間的構(gòu)筑物，所以一個帳篷哪怕只能容納一個人就可以算是建筑了。

建筑們也追求“合理體重”

對于功能不同、面積相差很多的不同建筑物來說，比較重量是沒什么意義的。但是，建筑師在設(shè)計建筑的時候依然要考慮建筑物的重量問題。因為減輕了建筑物部件的重量，就可以降低結(jié)構(gòu)物的負載，縮小梁柱、基礎(chǔ)、樓板等的尺寸，節(jié)省更多的材料和能源。

要對建筑物“減肥”，首先要選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，特別是對一些巨大的建筑物來說，合理的結(jié)構(gòu)能為建筑物減重不少呢。比如，有一個100米*100米的大空間，如果采用普通的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱距是6～8米是比較經(jīng)濟劃算的距離，按這個標準來安排柱子的話，中間至少需要安排196根50厘米見方的柱子，為了保證建筑物的承重能力，柱子之間還要安排30厘米寬、50厘米高的梁。但是如果換一種建筑材料采用鋼網(wǎng)架或懸索結(jié)構(gòu)來建這個大樓的話，只有建筑物的周邊需要一些柱子來支撐，間距可以達到10米以上，內(nèi)部完全可以不設(shè)立柱子，建筑物的稱重能力也依然不會降低，按照這樣的方式來建這座大樓，大樓的重量自然也會減輕很多。其次，可以選擇用一些輕質(zhì)隔墻建材來填充建筑物內(nèi)的隔墻，加氣混凝土就是很好的一種輕質(zhì)隔墻建材，它的重量是普通灰磚的1/3，普通混凝土的1/5，強度卻并沒有因此而降低，這種建材同時還有很好的隔音和保溫性能，加氣混凝土完全可以取代傳統(tǒng)的石頭或?qū)嵭拇u，稱為隔墻填充的最新選擇。

結(jié)構(gòu)理念和材料技術(shù)的提高必然會帶來建筑重量的日益減輕。但是，建筑物是不可能意味的追求重量的減輕的，人類建造建筑物的根本目的遮風(fēng)避雨，如果那些輕型建筑如果輕到被風(fēng)一吹就跑了，那也就沒有什么建造的意義了。

輕型建筑材料：空心磚

玻璃陶粒——一種神奇的輕型建材

建筑物重量的減輕主要依靠的還是新型建筑材料的應(yīng)用，玻璃陶粒就是其中一種輕型建材。

玻璃陶粒是由廢玻璃經(jīng)發(fā)泡工藝制成，所以它實質(zhì)上是一種顆粒狀泡沫玻璃。玻璃陶粒符合了建材需要具備的許多條件，機械強度高、不易導(dǎo)熱、不容易遇熱膨脹、不吸水、熱工性能穩(wěn)定、不透濕、不燃燒、不變形、使用壽命長、不受蟲害、耐蝕性能強等，因此玻璃陶?？梢宰鳛樾滦徒ú氖褂?。由于泡沫玻璃的這些特點，它主要運用于在低溫隔熱、防潮工程、吸聲工程等領(lǐng)域。同時，玻璃陶粒也能夠作為輕質(zhì)建筑的構(gòu)件或保溫材料來使用。

我國近些年高層框架結(jié)構(gòu)建筑十分流行，這樣的建筑一般都會要求墻體材料高強輕質(zhì)。玻璃陶粒作為一種高強度的輕型建材正好符合現(xiàn)代建筑業(yè)的這一需求需要。那么玻璃陶粒應(yīng)該怎么應(yīng)用呢？它的性狀特點決定了玻璃陶?？梢源嫔笆鳛檩p質(zhì)混凝土中的骨料。這樣就能減輕建筑物重量，改善墻體輕質(zhì)節(jié)能，稱為輕型建筑的一種建材。

輕質(zhì)陶粒隔墻板

世界上最輕的摩天大樓

輕型建材的問世使得建造輕型摩天大樓成為可能。美國加利福尼亞建筑師彼得·特斯特和奧雅納紐約結(jié)構(gòu)設(shè)計公司正在合作研究設(shè)計主要由碳纖維作為建筑材料的摩天大樓，這座摩天大樓直徑40米，高40層，它將成為世界上最輕的摩天大樓。

這幢大樓主要由40根碳纖維棒構(gòu)成。這些棒的橫斷面為3厘米寬、30厘米高的長方形——從底部沿著建筑物的外圍到頂部螺旋形上升，從而形成一個菱形網(wǎng)格，這樣就形成了一個耐受力很大的筒體結(jié)構(gòu)，來承受大樓的豎向和水平荷載。

每個樓層的樓板是由固定在菱形網(wǎng)格交點上的碳纖維棒拉伸而成的。建筑物的表面材料將采用充氣的金屬片，這種金屬片比玻璃輕，而且它的隔熱和光學(xué)性都比玻璃要好。

碳纖維棒

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