新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用分析

閆詠

（深圳市政院檢測有限公司 深圳南山 518057）

引言

在建筑行業取得快速發展的同時，現代建筑工程數量也不斷增多。而伴隨著建筑規模的增大，各種復雜的建筑結構設計問題也隨之產生，對建筑材料應用提出了更高的要求。加強對新型建筑材料的應用，可以更好的滿足建筑工程結構的設計要求。因此，還要加強對新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用分析，從而更好的推動建筑行業的發展。

1 建筑工程結構設計對建筑材料的要求

在建筑工程建設中，結構設計為至關重要的環節。而在材料選擇方面，不同于裝飾材料，建筑結構材料為整個建筑物的主要承力部件，需要完成優質材料的選擇。所以在過去的建筑工程結構設計中，建筑材料的選用多追求實用性，需保證建筑受力層面能夠均勻合理。在西方建筑設計中，原始的石料器材由于具有較強的承力能力，所以得到了廣泛使用。但是隨著建筑材料和建筑工具的發展創新，建筑承力問題已經能夠得到更好的解決，所以建筑結構設計對材料的審美性提出了一定的要求，可塑性更強的木材開始得到廣泛應用。在科學技術取得快速發展的背景下，建筑結構設計材料開始變得多元化，如鋼筋、混凝土等材料都得到了運用，促使建筑結構設計向著兼容并蓄的方向發展[1]。在現代建筑的結構設計中，由于資源能源的枯竭和新材料產業的快速發展，更多的節能環保能源材料得到了研發和應用，以滿足建筑結構設計的節能環保要求。因此在研究建筑工程結構設計問題時，還要綜合考慮這些要求進行建筑材料的選用。

2 新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用

從實際建筑工程的使用情況來看，現代建筑工程容易出現能源消耗大、保溫效果差和滲水等問題。所以在建筑材料研發上，一些可以避免這些弊端出現的新型材料得以產生，如新型墻體材料、新型保溫材料和新型防水材料等。因此在建筑工程結構設計中，還要加強對這些新型材料的應用分析。

2.1 新型材料在建筑墻體結構設計中的應用

相較于其他結構，建筑墻體結構建設需要耗費大量的材料，所以在結構設計上還要考慮建筑的節能環保問題，以完成高效節能建筑的設計。在該方面，新型膜材料得到了較好的運用，可以起到保溫隔熱、采光、防水等作用，在節能方面具有較強的優勢。如圖1所示，為采用膜結構的“水立方”。在外墻結構設計上，通過采用ETFF膜實現多面體空間鋼結構的拼接，形成了以鋼結構支撐為主骨架的薄膜結構，能夠確保建筑承重穩固和均勻的同時，增強建筑整體性。而ETFF膜為四氯乙烯充氣薄膜新材料，具有重量輕、柔韌性好、節省光能等優點，可以利用鍍點方式進行建筑的透光和反光控制，確保建筑內部平均每天可以得到10h左右的自然光照。在膜的間隙，設計有較多結構性鋼槽，可以實現雨水收集用于建筑內部清潔。因此采用該種新型材料，可以達到節電、節水的目標，為建筑結構設計帶來更多節能效果。除了采用膜材料，也可以采用新型的鋁合金結構型材進行建筑墻體結構設計。在過去，建筑墻體結構材料多使用砂石、水泥和磚塊等，其次則為鋼材和木材，難以進行循環使用，無法滿足建筑設計的節能環保要求。而采用鋁合金結構型材，由于材料具有密度小、強度高、耐腐蝕性強、可塑性好等特點，同時具有不粘水、輕量化、成本低、可回收利用等優點，所以能夠在綠色建筑施工中得到應用[2]。與鋼結構相比較，在跨度相同的情況下，采用該種新型材料獲得的結構斷面僅為原結構截面的1/8，建筑空間浪費約減少10%，可以有效實現能源和土地的節約。在實際應用該材料進行建筑墻體結構設計時，可以采用鋁合金大跨度空間結構技術，利用鋁合金結構進行鋼結構的替代，實現鋁合金薄殼結構設計，完成外墻鋁合金裝飾網架工程的搭設，從而使建筑結構美觀耐用，獲得更多的經濟效益和環保效益。

圖1 采用膜結構的“水立方”

2.2 新型材料在建筑保溫結構設計中的應用

在建筑使用的過程中，空調能耗為主要能耗。而在建筑工程結構設計中，通過加強保溫結構設計，可以起到增強建筑隔熱功能的作用，所以能夠有效降低空調能耗，達到建筑設計的節能環保目標。目前在建筑保溫結構設計方面，保溫新型材料得到了廣泛應用，如擠塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等，都能有效進行建筑外墻溫度的控制。以擠塑聚苯乙烯泡沫板為例，由于聚苯乙烯泡沫結構均勻，具有較強的抗輻射能力和高精度尺寸，溫度適應性良好，導熱性和吸水率較低，所以擁有良好的隔熱隔音效果[3]。在現代建筑的保溫施工中，通過在保溫板中間填充次材料為聚苯乙烯泡沫，可使施工效率和質量得到提高。在實際施工時，需要將發泡劑和水泥等攪拌均勻，并作為包圍材料進行保溫施工。而聚苯板的厚度在5～7m之間，與60cm傳統磚墻結構擁有相同的熱工性能，保溫隔熱效果較好。如圖2所示，為采用XPS擠塑板的屋面保溫結構。在屋面結構保溫設計中，通常采用將保溫層和防水層相結合的倒置設計方法，以加強對新型保溫材料的應用。在墻體保溫結構設計方面，可以采用環保阻燃蜂窩復合結構。采用該種結構，盡管可以提升墻體的保溫效果，但是需要解決結構防裂性問題。針對這一情況，還要采用全面的保溫設計架構，即在單層堆疊外墻中進行新型結構的添加，用增強網和抹面砂漿構成防裂保護層，以保證建筑的穩固性，同時增強墻體的保溫隔熱效果。

圖2 采用XPS擠塑板的屋面保溫結構圖

2.3 新型材料在建筑防水結構設計中的應用

在建筑防水結構設計中，還要采用防水防滲漏作用較強的材料。而就目前來看，可以采用的新型建筑防水材料較多，如聚氨酯防水涂料、JWG-1防水材料、改性瀝青防水卷材等。采用聚氨酯防水涂料，可以直接在潮濕基面上施工，比如針對剛拆模的地下室混凝土面，就能直接利用聚氨酯防水涂料施工。由于涂料系反應固化，所以能夠立即進行防水卷材鋪貼，節省粘結劑使用成本，避免卷材發生竄水問題。采用JWG-1防水材料，其實就是利用由滲透式防水劑和JWG-M型防水膏構成的高分子聚合物防水材料進行防水施工，具有抗滲透性強、耐腐蝕性強、無污染、無毒、耐候性強、施工便利、成本低等優點。在建筑屋面、地下室、衛生間等防水工程的結構設計中，可以采用該種防水材料實現帶水施工，確保結構的防滲效果。此外，在建筑屋面結構設計中，可采用改性瀝青防水卷材作為防水材料。該種材料由纖維材料、塑料、原紙、耐低溫的改性瀝青材料等多種材料經過化學工業加工得到，具有較強的耐候性和抗拉強度。在施工過程中，通過熱熔可以將卷材表面附著的瀝青熔化，采用滾軸卷壓的方法，則能使瀝青黏著在房屋表面，與預防溫度變化引發的屋面老化和實現雨雪防水。如圖3所示，為屋面結構施工采用的改性瀝青防水卷材。

圖3 屋面結構施工采用的改性瀝青防水卷材

3 結論

通過分析可以發現，在建筑工程結構設計中，新型建筑材料得到了廣泛的應用。而加強對這些材料的應用，不僅可以滿足建筑結構設計的承力要求和審美要求，也能起到節能環保的效果，所以能夠更好的滿足現代建筑的結構設計要求。因此相信在建筑工程結構設計領域，可以通過加強新型材料應用在結構設計中取得新的突破。

[1]李曉松，魏宏楊.力學性能層面上的結構真實性及其在建筑中的體現[J].建筑師，2017（03）：77～85.

[2]劉靜安，潘偉津，李偉萍，等.綠色建筑鋁合金結構型材的研發及應用[J].輕合金加工技術，2013，41（11）：59～63.

[3]曾娟，林琳.近代嶺南傳統建筑中的新型結構材料運用[J].四川建筑科學研究，2012，38（01）：208～212.