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建筑材料在建筑工程结构设计的应用

摘要:建筑工程的能源和材料消耗在所有行业中占据很大的比重,因此越来越多的材料被用到建筑工程中。另外,由于建筑工程的结构更加复杂、技术不断进步,新型的建筑结构体系不断出现,高层超高层建筑逐步被设计和施工。随着人们生活水平的不断提高,人们对建筑工程提出了很多新的要求,建筑工程逐渐趋向于绿色、环保、美观和实用,这一系列的问题都对建筑材料提出了新的要求。事实上,建筑材料随着房屋建筑水平的提高而进步,大量新型建筑材料出现在市场上并且被运用到实际的建筑工程中,这些新材料有很多新的性能和优势。文章就建筑工程中新型建筑材料的应用问题展开讨论。

关键词:新型建筑材料;建筑工程;结构设计

新型建筑材料指的是运用一定的技术手段和工艺方法,对传统材料加以改进,或者运用一定的物理化学合成手段创造出新的材料,将其运用于建筑工程中。新型建筑材料通常具有轻质高强和多功能的特性,可以节能减排或者减少资源浪费,促进绿色环保施工,促进建筑行业乃至所有能源使用行业的可持续发展,为建筑工程的不断进步打下良好的材料基础,推动城市化进程和国家现代化的逐步实施。因此,新型建筑材料应该得到国家相关部门的大力倡导和有关企事业单位的大量使用。扩大新型建筑材料的使用范围,充分发挥它的优势条件,为建筑行业以及人们的生活创造便利的条件[1]。

1新型建筑材料的特点和发展趋势

1.1功能的多样性和复合型。传统的建筑材料往往只能提供单方的建筑用途,但随着建筑工程技术的不断进步和人们生活水平的提高,人们对建筑材料的要求也越来越高。比如人们希望建筑材料具有杀菌消毒的作用,于是纳米技术就被运用于新型建筑材料之中;人们希望房屋建筑的保温性能更好,聚苯乙烯板等材料于是被多次使用在建筑工程中[2]。1.2绿色环保节能。随着生态环境被不断破坏,越来越多的人意识到能源和生态可持续发展的重要性。而建筑行业是一个在人民生活、国民经济和能源利用方面都占据重要地位的行业。因此,人们便开始关注建筑材料的使用,新的节能环保材料便应运而生。环保节能的新型建筑材料被大力倡导,也逐渐普及到各个建筑工程之中,是建筑材料十分重要的一个研发方向。1.3废物利用,可回收。在建筑工程施工过程中,会产生大量的建筑废料和垃圾,如果盲目处理可能会造成资源的浪费和环境的污染,于是人们就运用技术工艺手段对建筑垃圾和建筑废料加以改造,创造出由建筑废料造成的新型建筑材料,如纤维石膏板、石膏刨花板等等。这些材料制作的流程和工艺十分简单,而且还可以防辐射,降低能源消耗;还有一些建筑材料自身可以再加工回收利用,这就大大降低了能源消耗和浪费,对能源的可持续发展具有十分重要的意义。1.4轻质高强,满足甚至高出建筑工程的使用要求。建筑材料被运用于建筑工程中,必须要满足建筑工程的结构设计的强度和重量要求。随着建筑高度的不断提高,对建筑材料的强度、重量要求也不断提高。一些新型建筑材料被研发出来,以适应新型建筑工程的重量轻、强度大的特点。新型建筑材料性能越来越进步,强度刚度越来越高,足以满足新形式的建筑工程,甚至超出建筑工程的要求。

2新型建筑材料在建筑工程结构设计中的应用

新型建筑材料可以用来做墙体、装饰、门窗,还可以用来做密封等。它的属性有天然的、金属的、化学的和非金属的,种类居多,用途也十分广泛。下面就新型建筑材料在建筑工程中的应用展开论述[3]。2.1建筑工程承重结构的新型建筑材料。建筑工程的承重结构将承受整个建筑的恒荷载和可变荷载,因此它的强度和稳定性就显得十分重要。最常用的建筑承重结构材料就是混凝土,混凝土的性能有强度、耐久性和工作性,随着建筑工程的不断发展,混凝土的性能也在不断提高,强度也在不断增加。目前使用的高性能混凝土主要有活性细粉混凝土、机敏性高性能混凝土和纤维混凝土。这些高性能混凝土强度和抗渗能力更强、耐久性更长、稳定性更好,再掺入各类混凝土外加剂,是一种十分优良的建筑新型材料。对于钢结构建筑工程来说,抗震钢结构无疑是一种性能良好的建筑新型材料,这种抗震钢材可以进行标准化和工程化制作,施工方便、抗震能力强、污染小、节能环保,还可以反复利用,节约能源,因此值得不断研发使用。2.2建筑工程维护结构的新型建筑材料。建筑工程的维护结构不只是用来维护建筑本身,必须具有更重要的性能,那就是满足结构的承重性和保温性能。加气混凝土块是建筑工程最常见的维护结构,因为其轻质多孔,能保温又能防火,可以发挥很好的保温隔热功能。在保温要求比较高的情况下,珍珠岩板和聚苯乙烯板是十分适合的材料,因为它们的保温性能十分好,而且质量十分轻巧,可以大大减轻建筑结构的承重和荷载[4]。当然在水电设备和暖通设备穿墙套管的时候,为了保证对墙体的维护结构不造成大的影响,需要注意热桥散热问题,注意保护维护结构的保温隔热性能。对于外维护结构来说,透光性能好、保温隔热的玻璃材料和可以使用太阳能的玻璃材料已经被投入使用,如北京南站的主站屋就采用了太阳能板,可以提高室内透光度,增加采光面积,又可以以发电的形式来节约电能,是十分先进的建筑新型材料,值得被大量使用和推广。2.3建筑工程结构墙体的新型建筑材料。墙体可以使用一种基材板材料,这种材料是用传统的板材经过特殊的工艺方法进行压缩而造成的,大大提高了材料的气密性,使板材的使用年限大大提升;同时,这种材料的抗渗能力很强,可以有效地防止水的渗漏,低成本高环保,是墙体结构设计中的一大进步和提高。此外,为了提高墙体的遮光、导热性能和电磁屏蔽性能,人们在常见的墙体材料里面布设铝箔和真空镀铝聚酯薄膜,运用这种方法大大改善了墙体的保温隔热性能,增强了墙体的反辐性能和阻湿阻气性能,是一种十分值得提倡的做法和工艺[6]。2.4建筑工程门窗结构的新型建筑材料。建筑工程的门窗是十分重要的结构部位,也是室内外进行空气流通和热量传播的主要部位。因此门窗的建筑材料也是十分值得研发的一个方向。在科学家的努力创新之下,新的材料,如钢化玻璃、铝合金门窗等被发明出来并被使用。这些材料大大增强了门窗的保温性能,减少了热量的散失,节约了能源。如广东科学中心的外窗,采用了镀膜中空玻璃这种材质,使窗户的平均散热系数达到2.9W/m2,平均遮阳系数超过0.3。大大减少了热量的散失,同时又可以遮阳,还可以透光,性能十分优良。2.5建筑工程屋顶结构的新型建筑材料。屋顶是一个建筑工程构造中值得特别关注的部位,因为气候的变化会影响屋顶的构造,给人们的生活带来不便。在屋顶防水保温工程中,抗拉性能好、抗老化能力强的防水材料和隔热性能强的保温材料是必需的。经过人们的研究实验,发现防水卷材可以有效防止屋面渗漏,珍珠岩和聚苯乙烯板可以很好地对建筑工程进行保温隔热。因此,此类材料被大量使用和推广。2.6建筑工程中常用的节能环保型建筑材料性能分析。石膏类建材具有很好的耐火性能和耐热性能,它可以重复利用,不会产生建筑垃圾。粉煤灰类材料可以用来烧制空心砖、烧结砖等等,是一种对工程垃圾再利用材料。膜材料透光、耐火、耐久,除此之外,它可以阻止太阳能辐射,对环境不会造成危害,是一种十分好用的绿色建筑材料,在发达国家被普遍运用,发展前景广阔。

3结束语

目前,建筑工程已经逐步开始使用建筑新型材料,这些材料的使用可以促进新型建筑结构的设计,大大改善建筑工程的各类性能,以方便人们工作、生活和工业使用。建筑新型材料是各种各样的,虽然它们可能都是由传统的建筑材料和金属材料等改进而来,但是它们的使用给建筑工程带来很多的便利。同时,新型建筑材料降低了建筑工程的能源消耗,减少了建筑垃圾的排放,对生态环境和能源的可持续发展都是一种巨大的进步,因此新型建筑材料值得大力研发和推广。

参考文献:

[1]豆高雅.环保型建筑节能材料的特性及应用发展趋势[J].上海建材,2015(06):15-19.

[2]李佳佳,徐志斌.论新型建筑材料在生态住宅建筑中的应用[J].住宅与房地产,2016(27):103.

[3]钮冰.环保型建筑节能材料的发展与应用[J].建材世界,2012,33(6):115-117.

[4]冯芳芳,李锋.新型环保建筑材料研究[J].住宅与房地产,2017(9):142.

[5]梁佳驰.绿色建筑设计理念和设计方法[J].工程技术研究,2016(5):118-119.

作者:蔡亮 单位:北京世纪千府国际工程设计有限公司

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