钢VS钢筋混凝土VS木材，什么才是理想的建造材料？

钢、钢筋混凝土和木材是最常用的建筑材料。了解他们的各自的属性及优缺点能够帮助设计出经济高效又安全的结构方案。

 

 

钢材

钢材是迄今为止最坚固的建筑材料之一。理论上来讲，只要做好耐腐处理，例如采用表面镀锌或镀镍，钢材有接近无限的使用寿命。

 

 

优点

钢材为不燃材料

钢是高度可回收的材料，北美每年回收近69%的钢材，这一比例超过纸、铝、塑料和玻璃的总和。

钢材不会受生物的侵蚀

钢材不易收缩、翘曲或膨胀，钢构件可以预制和批量生产。

钢具有较高的强度重度比，使其成为高层建筑、大跨度桥梁最优选的结构用材。钢材通常用于大型建筑，以提高施工速度，降低现场风险并最大程度地减少材料的浪费。

钢结构建筑通常自重更轻，所以所需的地基更小，可以快速搭建，现场需要的工人更少，从而降低了劳动力成本。与混凝土相比，建造钢结构对工地和周边地区产生的噪音和灰尘更少。

合理设计的钢结构具有优异的抗震性能更适用于地基承载力低和地震高烈度区。

 

缺点

从能耗的角度来看，钢铁的生产非常耗能，生产成本高，与其他类型的结构相比，钢结构的建造成本可能更高。碳排或炼钢厂平均耗能是木材的两倍。

钢的导热率大约是木材的310倍，这使得钢材在火灾中表现不佳（建筑物中的钢框架必须有足够的防火措施）。在建筑后期的使用周期中也会由于与室内外更多的热传导消耗更多的能源。

防火等级：在建筑物火灾发生火灾时，钢的强度会随着环境温度的上升而大大降低。钢铁还会非常快地传导建筑物燃烧的热量。所以,钢结构构件必须有足够的防火措施如在构件表面涂刷防火涂料。

保养：暴露在室外潮湿环境或者在有腐蚀性的使用环境中的钢构件会受到侵蚀。在这些环境中使用的钢构件须做表面处理，例如桥梁和塔楼,都需要定期涂刷耐腐蚀涂料。

 

钢筋混凝土

 

 

钢筋混凝土（英文：Reinforced Concrete或Ferroconcrete），工程上常被简称为钢筋砼（tong）。是指通过在混凝土中加入钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料与之共同工作来改善混凝土力学性质的一种组合材料。采用钢筋混凝土构件为主要结构构件的项目统称为钢筋混凝土结构。该种结构类型在目前为我国新建建筑中采用最多的结构类型。

 

优点

混凝土抗压强度高，与钢筋共同作用，抗弯强度及抗剪强度同样优异且耐用。

工艺成熟，原材料可以因地制宜，储量广大，成本较低。

混凝土将钢筋完全包围起来，以使钢筋不受干扰，这使得钢筋混凝土结构的维护成本非常低。

可以灵活做出各种造型，满足不同建筑形态要求。

混凝土和木材和钢构件一样，可以预制化生产。预制构件运送到现场都可以直接进行安装，大大缩短了工期，节省了人工成本。

 

缺点

现浇混凝土有二十八天的养护期，这个因素对建筑物的施工进度有很大影响。这使得现浇混凝土的施工速度比钢结构和木结构慢。

钢材和混凝土的生产都非常依赖于外部资源的消耗，例如冶炼、烧制。同时生产过程中还会释放大量的二氧化碳。相关数据显示，生产一吨钢材或一立方米的混凝土，将产生410公斤的二氧化碳。在这一点上，天然木材具有无可比拟的环保优势。

 

木材

几千年来，木材一直是人类建筑材料的主要来源之一。从中国的古代木制宫殿到挪威高耸的木制塔楼，人类创造了无数的木结构建筑奇迹，它们已成为人类文化重要的一部分。

 

优点

坚固耐用

带有美丽的纹理，高级感和自然感并存，减少额外的室内装修。

设计灵活，施工便利。

可以被高度预制，在工厂内预制成构件并在现场快速安装。

是一种自然生长的可再生材料

热阻值高，保温性能良好、抗震性能良好。

与混凝土或钢材相比，它产生的温室气体更少。

由于木材自重轻，可减少运输成本和混凝土地基成本，并且能够轻松吊装。

重型木结构耐火时间长，在耐火时间内，主结构不会垮塌。

 

缺点

木材在设计施工不当的情况下会出现腐烂问题，影响耐久性。

木材是可燃材料。

 

许多人本能的担心木结构房子是否牢靠。事实上，由于木材的结构稳定，运用现代技术生产的工程木产品的的抗压强度可以和混凝土媲美。

 

由于木材的质量比混凝土和钢材轻得多, 设计灵活，便于现场施工。建筑中常用的胶合木构件的顺纹的抗压强度甚至高于常用的C30混凝土构件，使之成为建筑材料的另一理想选择。

 

单选

某钢材、木材、混凝土抗压强度分别为400MPa、35MPa、30MPa，表观密度分别为7860kg/m³、500kg/m³、2400kg/m³，它们的比强度按从小到大的顺宁排列正确的是( )

A、钢 > 木材 > 砼

B、钢 > 砼 > 木材

C、木材 > 钢 > 砼

D、砼 > 钢 > 木材

 

在地震中木结构建筑或是稍微变形而不倒塌，像大家熟知的北京故宫、山西应县木塔、河北承德避暑山庄、苏州园林中的一些木结构建筑，在经历了数百风雨依然巍然屹立无一不显示着木结构的抗震性能良好。

 

随着建造技术的提升，木结构也越建越高，目前全球已建成最高的项目为挪威的木结构塔楼Mjøstårnet，18层，高85.4米。

 

预制木骨架墙体，凸显了木结构优异的保温隔音性能。研究表明，150mm厚的木结构墙体，其保温性能相当于610mm厚的砖墙，相比砖混结构节能50-70%。木材的声学特性使其非常适合将居住或办公室空间中的回声降至最低。简单来说，木材会吸音降噪，从而带来额外的舒适感。

 

随着建造工艺的进步，木结构在潮湿地区令人担忧的受潮和白蚁侵扰的问题也得以解决。经过处理后用来建造的木材平衡含水率只有17％，并能保持稳定。在地基处使用防腐木材配合挡虫网等屏障系统来阻隔白蚁的入侵。保温性能好的木结构房屋，还能自然调节室外内的温度和湿度。

 

木材它是一种可再生资源，具有比钢和混凝土更低的隐含碳，还可以起到固碳的作用。

 

鉴于全球气候变化的严重威胁，可持续建筑是建筑行业在实现可持续健康发展之路。建筑的整个生命周期都会影响环境。这是通过称为生命周期评估 (LCA)工具进行评估的。LCA 用于执行评估，其中将建筑物的材料、建造、使用和拆除量化为隐含能源和二氧化碳当量，以及资源消耗和释放排放的表示。

 

 

有数据显示将阿肯色州的埃尔多拉多高中与其他用钢或混凝土建造的建筑进行了比较，发现这座木结构建筑的可持续设计和建造可以称为绿色建筑，大约由153,140立方英尺的木材、面板和工程木材组成，相当于一年有2,184辆汽车在路上行驶。

 

木材的大量应用，避免了温室气体排放7,780公吨二氧化碳。这证实了木材是最好的可再生、可生物降解、无毒且节能的建筑材料。

 

作为建筑，人的居住体验将变得越来越重要。有科学证明，木材能释放出一种萜类化合物，有使人身心放松的功效，也被称作“森林浴”。我们看到越来越多平日里住在钢筋水泥中的人向往回到大自然，渴望放松一下身心，因此许多私人以及公共的木结构项目在各地落地。毕竟想要住进大自然里，最简单的方式也许就是住进木屋里。

 

“鸟巢给我留下了深刻的印象。你可以在鸟巢中找到房屋最原始的模样。这种流行病的出现是因为我们在破坏地球。而现在当我们破坏了环境之后，我们可以看到我们的生命危在旦夕。这次流行病可以成为我们改变思维方式的机会。在流行病过去之后，我想将我的建筑改变的更加善待自然。我们不能像以前那样只考虑里面的东西。人们必须走出去，走进大自然。城市几乎没有可以走到外面的地方。”

 

——隈研吾

 

在选择建筑材料时是选择钢材、钢筋混凝土还是木材？或许没有唯一的答案。当对每种建筑主材性能充分了解之后就能够合理评估各种材料的优劣。巧用、妙用材料的各种特性，这样才能使建筑物既能满足美观的又能满足结构安全的需求，并且能够能降低对环境的破坏。

 

不同建筑材料的配合使用更加能够发挥不同材料的优势，例如钢木混合、砼（混凝土）木混合或许能碰撞出不一样的火花。