王立新　曲德文　高傳軍

摘 要：新型矢量化結(jié)構(gòu)材料（筋體材料）致力于治理和改善生態(tài)環(huán)境、人居環(huán)境。它可對生態(tài)環(huán)境空間和人居環(huán)境空間進(jìn)行數(shù)字化的規(guī)劃、管理和調(diào)控。合理利用空間，可根據(jù)用戶要求，打造出所需功能的實(shí)用空間。

關(guān)鍵詞：環(huán)境；新型結(jié)構(gòu)材料；特性；取材；治理方式；應(yīng)用范圍；發(fā)展

中圖分類號：P642.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

本文所述筋體材料是一種新型矢量化結(jié)構(gòu)材料組合體系。它是固定或預(yù)制物體按設(shè)計(jì)要求定制精密框架的一種材料；是標(biāo)準(zhǔn)化定制造型的直、曲線狀的快捷矢量材料；是加固和增強(qiáng)物體結(jié)構(gòu)的一種（組合和輔助）材料。筋體材料是直、曲線狀的結(jié)構(gòu)組合型材體系，由（直曲線狀）筋骨、鏈接件（內(nèi)嵌式變徑）、支撐構(gòu)件和面體材料構(gòu)成。穿插鏈接方法使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，量標(biāo)特點(diǎn)可做到標(biāo)準(zhǔn)定制預(yù)制造型，型材、矢量特點(diǎn)使它的安裝快捷、標(biāo)準(zhǔn)。它的結(jié)構(gòu)特征可填補(bǔ)民用領(lǐng)域?qū)嵱貌牧系囊豁?xiàng)空白。筋骨材料的材質(zhì)取材廣泛，可發(fā)展高、新科技材料的應(yīng)用和形成適用材料應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈。它可應(yīng)用到很多環(huán)境領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。

本文所述環(huán)境是指外環(huán)境。外環(huán)境為生物機(jī)體以外所處的環(huán)境，即環(huán)繞于人類周圍的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。（生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境）。

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，很多領(lǐng)域的材料和產(chǎn)品為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要在不斷的升級、更新和替換，某些領(lǐng)域的發(fā)明更是給社會(huì)帶來巨大效益和利益。高新技術(shù)和材料的應(yīng)用更為社會(huì)進(jìn)步提供了有力保障。筋體材料孕育多年，應(yīng)運(yùn)而生。致力于改善人類生態(tài)環(huán)境、改善人們生活環(huán)境，材料領(lǐng)域的更新和創(chuàng)造。我們研發(fā)的新型結(jié)構(gòu)材料是涉及民用、建筑、生態(tài)等多種行業(yè)的產(chǎn)品。在某些行業(yè)領(lǐng)域，是升級、替換的矢量化產(chǎn)品，在生態(tài)治理上將異軍突起成為本行業(yè)的前瞻產(chǎn)品。范圍之廣涉獵全球。生態(tài)環(huán)境治理是世界關(guān)注的問題，我國是世界上水土流失最嚴(yán)重的國家之一。存在面積大、成因復(fù)雜、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)，經(jīng)過多年的努力，我國水土流失防治工作取得了顯著成績，局部地區(qū)治理效果明顯，水土流失強(qiáng)度有所降低。同時(shí)，在實(shí)踐中積累了豐富的防治經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出根據(jù)不同區(qū)域水土流失治理的指導(dǎo)思路和技術(shù)規(guī)范。但由于特殊的自然地理?xiàng)l件，長期對水土資源的過度利用，相當(dāng)部分生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目沒有采取水土保持措施，造成大量人為新增水土流失。

當(dāng)前我國水土流失仍然十分嚴(yán)重。在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，我國人口、資源、環(huán)境矛盾十分突出，水土流失區(qū)仍將面臨巨大的壓力，水土保持不僅關(guān)系當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也關(guān)系到子孫后代的生存發(fā)展，治理水土流失，改善生態(tài)環(huán)境作為國家的戰(zhàn)略任務(wù)將需要五十年、上百年甚至更長時(shí)間的不懈努力去完成。筆者通過閱覽和分析水土保持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和專家論文。根據(jù)設(shè)計(jì)原理和技術(shù)原理。結(jié)合勘察設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。提出把筋體材料應(yīng)用到治理生態(tài)環(huán)境治理中的理論（設(shè)想）。在材料上更新和替換，能更好的為生物治理的植物打造成長環(huán)境，加速生態(tài)環(huán)境的自然修復(fù)，提高治理工程的質(zhì)量、速度和效益。

人居環(huán)境是人類工作勞動(dòng)、生活居住、休息游樂和社會(huì)交往的空間場所。打造經(jīng)典建筑物是時(shí)代文明的一個(gè)亮點(diǎn)，現(xiàn)代城市的建設(shè)、美化、綠化、亮化成為標(biāo)志這座城市靚麗的風(fēng)景線。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，城市風(fēng)尚向城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村的輻射事成必然。改善聚居環(huán)境（室內(nèi)、外環(huán)境）是提升生活質(zhì)量的體現(xiàn)，建設(shè)美好家園是人們的共同心愿。筋體材料將在建筑、裝修、家具制作等工程部位或行業(yè)上，提供新型矢量化穿插結(jié)構(gòu)型材體系，更好的為社會(huì)服務(wù)。

1 本文所述環(huán)境概念界定、新型矢量化結(jié)構(gòu)材料（筋體材料）的概念界定

1.1 環(huán)境

環(huán)境分為內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境，它們之間相互作用、相互依存，不能截然分開。內(nèi)環(huán)境：內(nèi)環(huán)境是指人體細(xì)胞所處的環(huán)境，包括生理、心里兩方面。外環(huán)境：外環(huán)境是指人的機(jī)體（生物體）以外的環(huán)境。即環(huán)繞于人類周圍的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。（本文所述環(huán)境是指外環(huán)境）《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》則從法學(xué)角度對環(huán)境下了定義：環(huán)境是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡，人文遺跡、風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等。

1.2 生態(tài)環(huán)境的概念界定

生態(tài)環(huán)境是指影響人類生存與發(fā)展的水資源、土地資源、生物資源以及氣候資源數(shù)量與質(zhì)量的總稱，是關(guān)系到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)是指生物（原核生物、原生生物、動(dòng)物、真菌、植物五大類）之間和生物與周圍環(huán)境之間的相互聯(lián)系、相互作用。當(dāng)代環(huán)境概念泛指地理環(huán)境，是圍繞人類的自然現(xiàn)象總體，可分為自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)文化環(huán)境。生態(tài)與環(huán)境雖然是兩個(gè)相對獨(dú)立的概念，但兩者又緊密聯(lián)系、“水乳交融”、相互交織，因而出現(xiàn)了“生態(tài)環(huán)境”這個(gè)新概念。它是指生物及其生存繁衍的各種自然因素、條件的總和，是一個(gè)大系統(tǒng)。

1.3 人居環(huán)境概念界定

是人類工作勞動(dòng)、生活居住、休息游樂和社會(huì)交往的空間場所。人居環(huán)境科學(xué)是以包括鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)、城市等在內(nèi)的所有人類聚居形式為研究對象的科學(xué)，它著重研究人與環(huán)境之間的相互關(guān)系，強(qiáng)調(diào)把人類聚居作為一個(gè)整體，從政治、社會(huì)、文化、技術(shù)等各個(gè)方面，全面地、系統(tǒng)地、綜合地加以研究，其目的是要了解、掌握人類聚居發(fā)生、發(fā)展的客觀規(guī)律，從而更好地建設(shè)符合于人類理想的聚居環(huán)境。

1.4 筋骨材料概念界定

什么是筋骨材料？它是運(yùn)用槽隼結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，使用高科技復(fù)合材料或合理應(yīng)用材料，打造帶有量標(biāo)的直線型和曲線型的結(jié)構(gòu)組合型材，它具備精確分割空間和優(yōu)化組合造型的功能；快捷的安裝方式；穿插鏈接的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)；化解、轉(zhuǎn)移承力的支撐點(diǎn)等特點(diǎn)。在成分構(gòu)件上分筋骨/鏈接件/支撐件和面體。從材料（材質(zhì)）取材上可多方面的選擇。例：按特性取材范圍分復(fù)合材料和適合材料。復(fù)合材料是以合成樹脂、環(huán)氧樹脂等為基材，以高性能纖維或適用纖維（碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、巖棉等）為增強(qiáng)材料，以硅酸鹽、泡沫砼、滑石粉、粉煤灰微珠、植物纖維等為填充料，主要工藝是通過擠出（牽引、拉伸）和注塑來完成。具體實(shí)型根據(jù)具體技術(shù)指標(biāo)選擇配置。再加以分類，制定規(guī)格。適合材料是指符合設(shè)計(jì)要求現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)材料。例：硅酸鹽、改性塑料、輕鋼等。筋骨的表現(xiàn)形態(tài)直線型和曲線型，表現(xiàn)形式分通透、半封和間封。支撐件表現(xiàn)形態(tài)為多邊形體和球型體。拉桿（錨栓）表現(xiàn)形態(tài)分鋼性和柔性。多邊形體設(shè)置在框架邊緣部位，起到承載力和分解力作用，球型體大多設(shè)置在框架中部空間部位，起到轉(zhuǎn)載力和分解力的作用。面體材料表現(xiàn)形式分網(wǎng)格式和板面式。特性分鋼性材質(zhì)和柔性材質(zhì)。它起到加固結(jié)構(gòu)和整合外形的作用。面體取材范圍可分為：（鋼性、柔性）碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等高性能纖維復(fù)合材料的柵格和網(wǎng)格布；改性塑料、植物纖維等柵格和網(wǎng)格布；（鋼性、柔性）碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等高性能纖維復(fù)合材料、金屬、陶瓷等新型材料及現(xiàn)在所有的裝飾面體材料等。

簡單的說它就是固定物體或預(yù)制物體按設(shè)計(jì)要求定制精密框架的一種材料。是加固和增強(qiáng)物體結(jié)構(gòu)的一種輔助材料。是標(biāo)準(zhǔn)編制造型及直、曲線狀型材的快捷矢量材料、結(jié)合面體材料完成對具體物體功能整合的材料體系。

2 筋骨材料在環(huán)境治理上應(yīng)用的意義和發(fā)展

2.1 在治理生態(tài)環(huán)境上，前人在積累大量科學(xué)數(shù)據(jù)和總結(jié)了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)撰寫出很全面治理生態(tài)環(huán)境相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在各工程項(xiàng)目實(shí)施中發(fā)揮著戰(zhàn)略指導(dǎo)的意義。筋體材料依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的原理和案例。提出了通過優(yōu)化、更新或替換具體應(yīng)用部位的應(yīng)用材料，來提高治理、管理的效益。這種研發(fā)的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)計(jì)方案將為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提供新的內(nèi)容。（具體內(nèi)容在設(shè)計(jì)方案中詳細(xì)論述）筋體材料在溝壑治理、沙漠治理等工程實(shí)施中的應(yīng)用理論，是以GB/T16453.3-2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范溝壑治理技術(shù)》；GB/T16453.5-2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范風(fēng)沙治理技術(shù)》；GB/T16453.4-2008《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范小型蓄排水引水工程》；GB50707-2011《河道整治設(shè)計(jì)規(guī)范》；SL379-2007《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》；等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、勘測、施工、管理等原理為指導(dǎo)，結(jié)合筋體材料設(shè)計(jì)方案。提出用筋體材料配合相應(yīng)材料治理溝壑、沙漠等環(huán)境的理念。根據(jù)實(shí)際地形的復(fù)雜程度，內(nèi)、外營力對該地形環(huán)境產(chǎn)生影響的科學(xué)（專業(yè)）數(shù)據(jù)，再運(yùn)用筋體材料來設(shè)計(jì)治理具體地形的實(shí)型框架體系（通過各種營力的穩(wěn)定和平衡分析計(jì)算公式，得出達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀、用料、周期等）。打造出“新型的圍埂、蓄水池、溢洪道壁、消能設(shè)施、跌水、翼墻、空箱式擋土墻、扶壁式擋土墻、谷坊、淤地壩、護(hù)壁、護(hù)坡、護(hù)堤、護(hù)植沙障等等結(jié)構(gòu)框架”配合相關(guān)材料，按施工流程，工程材料、機(jī)械設(shè)備、人力投入相互配合，完成具體項(xiàng)目工程，達(dá)到治理效果。并可以三維軟件建造筋體材料各種構(gòu)件及組合模型，配合相關(guān)材料（工程材料和植物）。輸入相關(guān)信息參數(shù)，（筋體材料材質(zhì)參數(shù)；配合材料的材質(zhì)參數(shù)；土壤結(jié)構(gòu)及凍脹、暴曬和風(fēng)化影響的土壤參數(shù)；來水量；徑流系數(shù)；設(shè)計(jì)流量；洪峰總量；洪峰流量；穩(wěn)定系數(shù)；流沙量、風(fēng)力，風(fēng)向，流向；流沙動(dòng)能；流沙堆積速度；流沙量；植物生存溫度、水分、營養(yǎng)等等參數(shù)）進(jìn)行具體工程動(dòng)態(tài)模擬，觀察在各種營力影響下產(chǎn)生的效果，施工流程、管理、措施等。實(shí)型框架體系可為生物治理的植物打造良好環(huán)境，為植物生長提供了生存空間條件，加快自然生態(tài)修復(fù)速度。在施工上，筋體材料是工廠里生產(chǎn)的經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)才能出廠的材料，實(shí)型框架體系施工是型材組合框架，軌跡安裝筋骨和面體，所以在質(zhì)量、速度上具有標(biāo)準(zhǔn)和快捷特點(diǎn)。在管理上，因?yàn)樗氖噶炕攸c(diǎn)，可對工程矢量管理，用料、面積進(jìn)行計(jì)算和記錄及準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和捕捉到出問題的區(qū)域，及時(shí)按區(qū)間解決和修補(bǔ)，并對該區(qū)域進(jìn)行分析和備案，避免重復(fù)。

筋體材料可涉及應(yīng)用的生態(tài)環(huán)境治理工程或部位：小流域綜合治理；護(hù)坡、護(hù)堤治理；沙漠治理及可拓展河道治理；土壤改良治理等。

2.2 在人居環(huán)境里，筆者閱覽和分析各種國家標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證通過的結(jié)構(gòu)材料、裝飾材料。通過多年對新型材料的發(fā)展，進(jìn)行跟蹤研究，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出新型結(jié)構(gòu)材料——筋體材料。筋體材料可作為工程后期的整合材料；結(jié)構(gòu)加強(qiáng)材料；個(gè)性造型材料。在人居環(huán)境中應(yīng)用十分廣泛。

建筑：超高的大型垂直建筑，凝聚世人的才華，記載這城市的騰飛。高層建筑群集辦公、生活、商場、餐飲、健身、娛樂為一體，豐富了城市面貌，改善了城市環(huán)境和景觀。個(gè)性化的鋼結(jié)構(gòu)造型建筑倫奐倫美的外觀，更為美化建筑群體添彩濃重的一筆。建筑外觀的個(gè)性化造型，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、給排水、暖通，電路、網(wǎng)線等管線的巧妙整合；后期事故處理和維修設(shè)施的合理設(shè)置；裝修、裝潢美化整合；都成為它們必不可少的程序。遵循它的原理，筋體材料通過矢量控制和排序來為空闊空間空箱式造型，功能設(shè)施盡可飾期內(nèi)?？臻g局促可附壁擴(kuò)空，利用材料自身內(nèi)通透特性，可使（小、微）管線內(nèi)飾期里?？占苷箱摻Y(jié)構(gòu)采用多維夾以固之，少開洞以不破壞其結(jié)構(gòu)，當(dāng)然焊接也比不可少。多層樓房是城市、城鎮(zhèn)聚居生活的主體，也是社會(huì)發(fā)展的印記，隨著社會(huì)的進(jìn)步，城市面貌的整體協(xié)調(diào)，舊樓的翻新改造，裝飾美化也納為市政建設(shè)的主要內(nèi)容。簡易生產(chǎn)廠房、工房；簡易住房；平房、偏遠(yuǎn)山村窯洞等，也將隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)行優(yōu)化與完善，改造和更新。筋體材料以其自身特點(diǎn)，為其提供可按規(guī)劃、設(shè)計(jì)要求施工、整合的材料體系，配合相關(guān)材料，來完善建筑物的使用功能和美化建筑物。

裝修、裝潢：時(shí)代的發(fā)展，人們已不再滿足陋室的安逸，室內(nèi)、室外，公裝、家裝，風(fēng)格各異由簡到精。它是通過人工的操作和材料的整合使物體空間變得美觀?，F(xiàn)在的各種操作工具的智能化能滿足各種工藝的要求。裝修、裝潢材料它可分結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料，結(jié)構(gòu)材料是裝修、裝潢空間內(nèi)部的框架筋骨，它是決定外形表現(xiàn)的鏈接體和承力體?，F(xiàn)在主要的結(jié)構(gòu)材料有木方、輕鋼龍骨、管材（鋼材、改性塑料）和附屬的加固件（各種螺栓、釘鉚、變形夾、各種高效膠等），裝飾材料是物體外部的包裹材料和整合表現(xiàn)材料，它包括現(xiàn)有各種裝飾材料及粘結(jié)膠質(zhì)。（各種板材，線材、壁布、壁紙、涂料、乳膠漆、聚氨酯制品等）。筋體材料根據(jù)矢量化、自由造型的特點(diǎn)可使裝飾空間框架精確、快捷達(dá)到設(shè)計(jì)要求。節(jié)省用工時(shí)間，空箱式造型，功能設(shè)施盡可飾期內(nèi)。空間局促可附壁擴(kuò)空，利用材料自身內(nèi)通透特性，燈槽、管線內(nèi)飾其里達(dá)到封閉或半封的效果。為設(shè)計(jì)師的個(gè)性化造型提供保障，為裝潢工程（業(yè)主和施工方）減少材料浪費(fèi)和用工時(shí)間。

家具、辦公設(shè)備：裝修每每伴著新居同行，辦公設(shè)施、各式家具也隨之成為新貴，古典造型家具具有收藏和欣賞的價(jià)值，箱式的卯榫結(jié)構(gòu)，名貴的紅木材質(zhì)。工序復(fù)雜，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，所以價(jià)格不菲；板式免漆家具、辦公桌椅的結(jié)構(gòu)是緊固件、連接件和支撐件等組成的，（緊固件、連接件是五金構(gòu)件，支撐件多為刨花板、密度板等人造板）安裝快捷，性價(jià)比合理；鋁合金型材框架結(jié)構(gòu)家具結(jié)構(gòu)是五金構(gòu)件鏈接框架，全部鋁型材等金屬材質(zhì)，配合玻璃及相應(yīng)材料完成。防腐、薄體、可調(diào)尺寸，安裝快捷，價(jià)格比板式家具略高。筋體材料家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)合卯榫結(jié)構(gòu)和五金埋件鏈接的方式及力學(xué)原理。設(shè)計(jì)出穿插結(jié)構(gòu)的任意造型方式，具有儲(chǔ)運(yùn)方便、安裝快捷、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、個(gè)性化造型的特點(diǎn)?？砂丛O(shè)計(jì)或個(gè)性化任意造型（框架、飾面、五金飾物、線路、燈等材料）打造出精美家具。（剛?cè)嵝裕┟骟w材料及功能配置、五金飾物可按用戶條件選擇相關(guān)檔次。價(jià)位根據(jù)材質(zhì)、配置的選擇而不同。簡約時(shí)尚而落落大方，雍容華貴而不乏品味。

市政建設(shè)：規(guī)劃綠化區(qū)，樹池花池；供汽供暖，管道檢測口；城市地勢落差起伏，合理利用，各式擋土墻，起到層次美感。優(yōu)化美化環(huán)境；合理規(guī)劃繞城河道，整修提坡，人工浮床、凈化水質(zhì)；園林：無論是僻靜山村，還是喧囂都市，園林、景觀總會(huì)給人們帶來靜謐和愜意，小橋流水、雅亭長廊；假山雕塑、玉宇牌坊；娛樂健身的休閑廣場，怡情鉤釣的水榭亭臺。上述的工程和部位，規(guī)劃區(qū)域與景觀。都可為筋骨材料一顯身手的平臺。

人居環(huán)境中筋體材料可涉及到工程和行業(yè)：建筑（裝修、裝潢）、市政規(guī)劃、園林、家俬制作。

筋骨材料可作為標(biāo)準(zhǔn)件式型材，可打造成規(guī)格的矢量“木方、輕鋼龍骨、管材”等，支撐件起到“梁、柱、小承臺”的作用；鏈接件也將成為規(guī)格的“鎖扣連接件、角鋼連接件、變徑接頭”，預(yù)留或定制筋槽坐標(biāo)，矢量劃分空間，整合管道、線路半封或全封。直曲型材、穿插鏈接、內(nèi)嵌鏈接變型系列組件、面體材料任意選擇，高效綜合治理生態(tài)，個(gè)性造型美化空間，點(diǎn)綴生活、服務(wù)生活。

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