公共设施设计方案中的常用材料及应用

公共设施设计中的常用材料及应用

材料在过往的产品中所扮演的角色主要是提供力学的支持，它是用来组成产品结构的成分，以使得这个结构产生人们所预设的功能。然而在近十年来，技术发展与设计探索使材料不再只是力量的提供者，而能够扮演更多不同的角色。

数十年前的公共设施，材料主要以木材和石材为主，后来逐渐开始使用塑料。然而如今，公共设施在材料应用上有了很大的转变，对于金属、玻璃、人造石材、混合材料等材料的使用越来越广泛，这使得我们只有不断的学习与研究材料及其加工工艺才能做好公共设施的设计工作。

在现今公共设施设计中，较常用的材料和其加工工艺如下：

一、木材

木材作为一种天然材料，分布极其广泛，使用最为普遍。木材给人以亲切感，被认为最有人性特征的材料。

1.木材的性能

<1）木材质轻坚韧而富有弹性，具有天然的纹理和色泽。

<2）在一定环境下，木材能够吸收或放出湿气，因此对环境的湿度有调节作用。

<3）木材的结构疏松多孔，能够很好的吸音隔声。

<4）可塑性很强，易于加工成型。

<5）导热、导电性差，是良好的绝缘体，但是容易燃烧。

<6）由于木材的干湿变化，容易造成扭曲、开裂等变形。

2.木材的成型加工

木材基本的加工方法有：锯割、刨削、凿削、铣削等；木材常用的结合方式有：榫结合、胶结合、螺钉与圆钉结合、板材拼接、连接件结合及混合结合等。

（1）榫结合

榫结合是应用最广泛的结合方式；优点是：结构简单外露，便于检查。

（2）胶结合

胶结合也是一种常用的结合方式，主要用于实木板的拼接及榫头和榫孔的接合；优点是不影响产品的外观、制作简便、结构牢固。

（3）螺钉与圆钉结合

螺钉与圆钉的结合强度取决于木材的硬度和钉的长度，与木材的纹理也有关。木材越硬，钉直径越大，长度越长，沿横纹结合，强度越大，反之强度越小。

3.木材的分类

<1）原木

原木是指树干经过去枝去皮锯断处理后行车的一定长度规格的木材。其经常用作电柱、桩木、建筑所用的木材等。

<2）人造板材

人造板材是利用原木、刨花、木屑、废材及其他植物纤维为原料制作而成。它们质地均匀、平整光滑、易于加工、不易变形。常见的人造板材有胶合板、刨花板、纤维板、细木工板及各种轻质板等，广泛应用于家具、建筑等方面。

二、人造石材

人造石材是以天然石材为基本原料，经一定的加工程序制成的，是天然石材的再利用。人造石材兼备大理石的天然质感、坚固质地，木材的易加工性，是新一代的高科技产品，现今在公共设施设计中被广泛使用。

1.人造石材的性能

<1）无放射性、阻燃性，使用安全；

<2）极具可塑性，可以做出任何造型；

<3）抗污力强，易清洁，不易被染色；

<4）抗菌防霉、耐磨、耐冲击，可重复翻新；

<5）制造简便、生产周期短、成本低

此外，又避免了天然石运输不便的缺陷；大面积铺贴无需对色，可根据需求，调制出丰富的色彩和花纹。

2.人造石材的分类及加工工艺

按照人造石材生产所用原料，可分为以下四类：

<1）树脂型人造石材

树脂型人造石材是以不饱和聚脂树脂为胶结剂，与天然大理碎

石、英砂、方解石、石粉等按一定的比例配合，再加入催剂、固化剂、颜料等外加剂，经混合搅拌、固化成型、脱模烘干、表面抛光等工序加工而成。成型方法有振动成型、压缩成型和挤压成型。不饱和聚脂类的石材光泽好、易于成型、颜色浅，容易配制成各种明亮的色彩与花纹；固化快，常温下可进行操作，是目前使用最广泛的石材。室内装饰工程中采用的人造石材主要就是该类。

<2）复合型人造石材

复合型人造石材制作工艺是:先用水泥、石粉等制成水泥砂浆的

坯体，再将坯体浸于有机单体中，使其在一定条件下聚合而成。复合型人造石材制品的造价较低，但它受温差影响后聚脂面易产生剥落或开裂。

<3）水泥型人造石材

常用种类有水磨石和各类花阶砖。水泥型人造石材是以各种水

为胶结材料，砂、天然碎石粒为细骨料，经配制、搅拌、加压蒸养、磨光和抛光后制成的人造石材。配制过程中，混人色料，可制成彩色水泥石。水泥型石材的生产取材方便，价格低廉，但其装饰性较差。

<4）烧结型人造石材

烧结型人造石材的生产方法与陶瓷工艺相似，是将长石、石英、辉绿石、方解石等粉料和赤铁矿粉，以及一定量的高龄土共同混合，一般配比为石粉60%，粘土40%，采用混浆法制备坯料，用半干压

法成型，再在窑炉中以1000℃左右的高温焙烧而成。烧结型人造石材的装饰性好，性能稳定，但需经高温焙烧，因而能耗大，造价高。

三、金属材料

金属材料是现代工业的支柱，是工业化社会最重要的特征之一。金属材料能够依照设计者的构思实现多种造型，它是现代设计中的一大主流材质。

1.金属材料的性能

金属材料是金属及其合金的总称，其性能主要变现在以下几个方面：

<1）是电与热的良导体。

<2）具有良好的延展性。

<3）金属可以制成金属化合物、合金，以此来改变金属的性能。

<4）表面具有金属特有的色彩和光泽。

<5）除贵金属外，几乎所有金属都易于氧化而生锈，产生腐蚀。

2.金属材料的成型加工

在公共设施中，金属材料基本的加工方法主要分为：铸造、塑性加工、切削加工、焊接和粉末冶金五大类，不同的制造方法与加工处理对金属材特性的影响都很大。

<1）铸造

铸造是将熔融状态的金属浇入铸型后，冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。铸造成型生产成本低，工艺灵活性大，适应性强，适合生产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。缺点是公差较大，容易产生内部缺陷。铸造又分为砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等。常用的铸造材料有铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等。

<2）塑性加工

又称金属压力加工。指在外力作用下，金属坯料发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。特点是：产品可通过此直接制取、无切削，金属损耗小。适合专业化大规模生产，不宜于加工脆性材料或形状复杂的制品。金属塑性加工分为锻造、轧制、挤压、拔制和冲压加工。