基于氣候變化下建筑工程的影響研究

摘 要：在全球氣候變化的情況下，本文從全球氣候變化對建筑工程的影響出發(fā)，就其影響因素進行探討，對建筑地基、主體結構、建筑材料、施工管理的影響等方面進行了分析，并且提出了相應的建議。

關鍵詞：氣候變化 建筑工程 施工管理

當今世界經濟飛速發(fā)展，給世界各國帶來變化的同時，伴隨而來的一個嚴峻問題就是全球氣候變暖，進而導致全球極端氣候發(fā)生的頻率不斷增多，天氣變化影響著人類社會的各個方面，這種氣候變化對建筑行業(yè)的影響也越來越大，根據(jù)一些機構的統(tǒng)計，在現(xiàn)行建筑設計標準的情況下，風速如果每提高6%，將有近100萬座房屋和其他建筑物受到各種不同程度的破壞，會造成超過20億的直接經濟損失。此外，氣溫的逐漸變暖，暴雨和泥石流等發(fā)生的頻率增多，部分地區(qū)的建筑物不能抵御這種頻發(fā)的自然災害，容易造成人員和財產損失。氣候變化同時也影響到建筑節(jié)能的設計標準，催生綠色建筑這一概念，使得建筑行業(yè)在新材料和新工藝等方面的不斷更新，一些建筑材料和建筑工藝面臨被淘汰。

因此，氣候變化對建筑行業(yè)的影響是巨大的，不斷加強對氣候變化的趨勢研究，對整個建筑行業(yè)的發(fā)展是非常重要的，既可以對現(xiàn)行建筑設計標準進行重新定位，更對以后建筑行業(yè)的建筑地基、工程結構、施工管理、建筑材料、建筑環(huán)境、外觀設計等，提供相對應的改進措施，使我們的建筑設計更加節(jié)能，建筑材料更加綠色，建筑工藝更加環(huán)保，人們的居住環(huán)境更加舒適和安全。

一、全球氣候變化加劇對建筑工程的影響

氣候變化為工程建設帶來許多顯著的影響。全球氣候變暖使得海平面上升及海水的侵蝕，隨之而來的是洪災、熱浪等極端惡劣氣候現(xiàn)象，這些氣候現(xiàn)象都嚴重威脅著建筑工程的多個方面，從大的方面看，長時間的暴雨會延誤建筑工期，風力加大會妨礙大型施工機械的工作，過熱的天氣會導致露天作業(yè)的工人中暑。從建筑學角度看，水泥、鋼材等建筑材料的性能受氣候的變化影響很大，下雨會影響混凝土的澆筑，多雨潮濕的天氣極易導致鋼材生銹，降雨量的大小會對建筑地基施工造成極大的影響。

氣候變化對建筑設計的挑戰(zhàn)。全球氣溫變暖，長期的暴雨、旱災等情況出現(xiàn)，要求建筑設計部門在設計的過程中要充分考慮這些極端天氣帶來的影響。在我國的北方地區(qū)，由于溫度升高，建筑在設計過程中考慮的冬季取暖設備，要做相應的設計調整；在南方地區(qū)，在進行設計的過程中，要考慮應對暴雨、洪災等極端天氣，氣候過度干旱或潮濕，會使土質變得過度松軟或變硬，降低土體抗剪強度。建筑物的承載能力要提高設計標準，特別是對建筑物排水工程的設計，提高抵抗性能。

氣候變化對建筑規(guī)劃的影響。氣溫升高造成城市熱島效應，將一些城市干旱區(qū)擴大，這些問題將對城市建筑物的選址、功能定位等的選址產生影響，這些建筑物本身規(guī)模的大小，規(guī)劃的結構、設計的方案等都要重點考慮氣候變化帶來的因素。以此相關的建筑項目的環(huán)境保護、經濟效益等都要進行全面可行性評價。

二、全球氣候變化對建筑工程的影響因素分析

1.對建筑地基的影響。氣候變化給建筑物的地基帶來嚴重隱患。溫度升高會導致土壤里的水分蒸發(fā)過快，造成含水量的減少，土地干縮會使地基裂縫，基坑邊坡上附加了太多荷載或外力的影響，會不斷增加土體中的剪應力，如果超過了土體的抗剪力，容易使邊坡塌方。長時間的大雨會對泥土造成沖刷，土壤里含水過多，濕化程度越高，會降低土壤里的摩阻力和內凝力，同時降低土壤抗剪強度，雨水侵蝕到建筑物地基下面，會破壞沉載土層的強度，使地基產生位移，容易造成地基的變形和沉降，嚴重的會導致建筑的主體結構開裂。

此外，土壤的霜凍現(xiàn)象以及土壤變形造成的排水管道問題等也會對建筑物地基帶來危害，這種危害最常見于層數(shù)不高且地基較淺的民用建筑中。當土壤出現(xiàn)霜凍現(xiàn)象時，土壤會膨脹使得建筑地基隆起，造成基礎位移，基礎位移會引起建筑物的整體結構的沉降或開裂等損害。同時，由于土壤變形還會給建筑的給排水管道造成影響。大雨長時間沖刷土層，雨水流向建筑物的地基并向地基下面進行滲透，會帶走一些下面的土層，這些土層不斷向建筑物地基匯集，很容易造成排水管道的變形。

2.對主體結構的影響。氣候變化中，各地經常出現(xiàn)的暴雨、洪水等自然災害，這些自然災害發(fā)生的頻率不斷增加，暴雨、洪水等對建筑的主體結構會產生重要影響。

長期的暴雨對建筑工程的結構提出了巨大的挑戰(zhàn)，因此必須要有更高的維護條件才能應對，這就勢必會影響建筑物的屋頂設計、基礎設施的規(guī)劃等，以便能應對短時間出現(xiàn)大量雨水帶來的沖擊。此外，建筑物的主體結構如何才能更好的防止雨水帶來的侵蝕風化及降雨強度帶來的沖刷等。

洪水帶來的沖擊力和危害性更為嚴重。洪水巨大的沖刷力可以立即破壞房屋的基礎，地基達到最大承載力后，會使得地基下層，從而導致墻體變形，造成整個建筑物倒塌。房屋內部的結構將會遭到毀壞，如吊頂、抹灰等都會因為洪水而完全破壞，建筑物的恢復重建將會更加艱難，這些后果都是不堪設想的。

3.對建筑材料的影響。各種氣候因素都會對建筑材料造成影響。在常用的建筑材料中，鋼材、塑料、磚瓦、石材、水泥、木材等，均會受到諸如暴雨、高溫、侵蝕等氣候變化的影響。其中以混凝土受到化學侵蝕的危害最為嚴重。混凝土的性能在很大程度上受到溫度和濕度的影響。溫度的變化在進行混凝土澆筑的時候體現(xiàn)尤為明顯，墻體大模塊在正常溫度條件下，混凝土強度一般可以達到符合要求的1N/m㎡，但如溫度升高導致混凝土的強度和彈性模量的降低，會使其在凝固的時候產生變形。對于大體積的工程來說，如發(fā)生膨脹開裂會造成毀滅性后果。

混凝土受化學物質侵蝕將會對其他建筑材料帶來的一系列后續(xù)影響，如在高溫和濕度大的環(huán)境下，采用高鋁水泥進行配置的混凝土的強度將會大大降低。在水泥中堿質作用條件下，會產生體積變形導致混凝土出現(xiàn)開裂。在溫度高，濕度大的情況下，水泥凝結硬化快，相反則凝結硬化慢，若是在完全干燥的情況下，水泥水化無法正常進行，硬化停止，強度也不再增加，當溫度低于零攝氏度時，水泥容易和水的作用結成硬塊，若存放時受潮會自行水化，降低強度或結成硬塊，此外，酸雨會導致還未進行混凝土澆筑時，對模板內鋼筋的產生腐蝕，大氣中二氧化碳濃度過高會加快混凝土的碳化作用。

4.對施工管理的影響。建筑施工最大的特點就是露天高處作業(yè)多，手工操作，繁重體力勞動。氣候的變化會對工地施工的建筑工期、工藝技術、大型設備的安裝運行、施工安全、現(xiàn)場環(huán)境等多方面造成影響。長時間的暴雨會使土方基礎工程無法施工，導致整個工期的延誤。大風會給起重機等大型設備的使用帶來嚴重隱患。如當風力大于6級時，露天作業(yè)的軌道式塔式起重機等起吊設備，必須停止作業(yè)。為了達到坍落度，在進行混凝土攪拌時就必須在增加水灰比以加快收縮，帶來的后果就是混凝土凝固后會形成較多孔隙，降低了現(xiàn)澆樓蓋及框架結的耐久性。如現(xiàn)澆鋼筋混凝土、梁、板，當跨度大于4m時，按要求模板應該起拱，這種水灰比的改變會降低框架結構的強度。溫度過高會使工人產生不適，影響施工效率。氣候變化影響建筑室內熱環(huán)境、光環(huán)境。建筑工程的室內環(huán)境也受氣候變化影響。低溫且濕度大影響工地油漆作業(yè)，同時也影響從業(yè)人員的職業(yè)健康。

三、大力發(fā)展綠色建筑以適應氣候變化

全球氣候變化對于建筑行業(yè)的未來發(fā)展有著很深遠的影響，由于氣候變化的不確定性，基于目前全球氣候變化的現(xiàn)狀，應以提倡新的建筑標準等方面出發(fā)，分別對建筑結構、地基設計、能源消耗、防洪要求等方面進行修改，并且制定出適應新時期發(fā)展的綠色建筑的新標準，根據(jù)氣候變化的特點，采用適宜的建筑技術和具體措施，使得新建的建筑能更好的適應氣候變化所帶來的不利影響，讓建筑工程能在將來更好的可持續(xù)發(fā)展。

我國不同地區(qū)的氣候條件、地理環(huán)境等有很大的差異，綠色建筑可以充分考慮建筑物所在地的氣候變化，因勢利導的控制各類不利的氣候因素，將其融合在設計和建設中。如四川屬于亞熱帶氣候范圍，由于復雜的地形造成氣候復雜多變，氣候特征差異明顯，垂直變化大，氣候類型多，根據(jù)不同的氣候情況，優(yōu)化建筑布局，改善建筑物的微氣候環(huán)境，大力發(fā)展綠色建筑已經迫在眉睫。

因此氣候變化對綠色建筑標準的制定提出了新的要求，綠色建筑標準應該保護人們的生命和財產安全不受氣候變化的過多影響，保證建筑物在建造和使用的過程中能有更多的安全性，適應不同氣候變化，居住能感到更加舒適，同時盡可能的延長建筑物的使用壽命。為此，四川省發(fā)布了《四川省綠色建筑設計標準》，為了適應氣候變化和可持續(xù)發(fā)展，就綠色建筑概念、主動和被動措施、可再利用材料和再循環(huán)材料、建筑全壽命期等，進行了規(guī)范，為新時期建筑工程適應氣候變化等提供了法規(guī)支撐。

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作者簡介：劉奇欣，男，講師，成都信息工程大學管理學院工程管理教研室副主任；李朝安，男，高級工程師，成都信息工程大學管理學院工程管理教研室教師。

※基金項目：成都信息工程大學氣象災害預測預警與應急管理研究中心課題“氣候變化對建筑工程的影響研究”（項目編號：ZHYJ15-YB14）.