新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用

王 偉

(中交一公局集團有限公司北京建筑分公司 天津 301700)

建筑工程結構設計必須具備安全穩定性、美觀舒適性,所以需要加強新型建筑材料的研發,將傳統性能不佳、美觀度不足的材料摒棄,或通過優化改進提高性能。

目前人們已經逐漸意識到新型建筑材料的重要性,以及對我國環保事業的支持,因此當前建筑工程結構設計應積極采用新型材料,從而改善傳統建筑結構設計中的不足。

新型建筑材料除了節約成本以外,性能得到大幅度提高,并且融入了綠色環保理念,使用過程中不會對生態環境造成污染,充分滿足了現代社會對于建筑的要求,也推動了我國建筑行業快速發展。

1 發展新型建筑材料的意義

大力研發新型建筑材料是保護我國資源消耗的重要舉措,比如在耕地資源方面,由于傳統建筑材料大多為墻改材料,其中包含著大量黏土磚,而生產粘土磚需要優質黏土作為材料,這也導致我國耕地資源逐漸減少,而開發新的建筑材料,將為環境保護開辟出新的道路。

另外建筑行業會產生大量的廢棄物,這些廢棄物不僅代表著資源浪費,同時對生態環境造成較大威脅,推廣應用新型建筑材料,有利于實現建筑廢棄物回收利用,形成資源循環經濟發展。其次傳統建筑材料已經無法滿足需求,研發新型建筑材料自然成為必然趨勢,通過改造傳統建材來提高建筑物的質量,由此可見新型建筑材料的研發迫在眉睫,對于我國社會發展、生態發展以及建筑行業發展有著顯著作用[1]。

2 新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用優勢

2.1 綠色環保

盡管我國社會經濟發展非常迅速,但近些年生態環境破壞的問題十分嚴重,因此,我國也在積極倡導綠色發展。

從新型建筑材料中就能看出,我國建筑行業已經逐漸融入綠色環保理念,這些新型材料對環境造成的破壞逐漸減小,通過對傳統建材進行優化處理,最終得到具有環保性能的新型建筑材料。

當然除了環保性能以外,新型建材的實用性也得到提高,所以相關部門要繼續引導,確保建筑材料生產商能夠積極響應國家號召,不斷提高綠色環保型建材的研發,徹底改善生態環境污染問題。

2.2 可回收性

綠色環保已經成為建筑行業的主要發展趨勢,其中最重要的就是改變傳統建材不可回收特點,相比之下新型建筑材料可以回收利用,建筑物被拆除后仍然能夠作為資源使用,從而減少建筑施工中產生的廢料和垃圾。

新型建筑材料的二次回收特性,是我國建筑行業的重要發展突破,并且新型建筑材料工藝簡單,本身在成本上就能進行節約,加上二次利用就會大幅度降低能源消耗。因此新型建筑材料具有極高的實用性和價值,充分落實了我國提出的節能環保政策,推動建筑行業持續性發展[2]。

2.3 強度質量

目前來看新型建筑材料在強度與質量方面得到顯著提高,由于現代建筑工程十分復雜,對于材料質量的要求不斷增加,新型建材剛好能夠滿足高強度的性能要求,其次具備輕質、節能等特點,滿足了建筑工程需求。

另外新型建筑材料的應用范圍非常廣,不會局限于樓房建筑中,其他工程項目也可以適當使用,因此新型建筑材料具有較高的應用推廣價值,其優越性已經完全超越傳統建材[3]。

3 新型建筑材料在建筑工程結構設計中的應用分析

3.1 承重結構的應用

建筑物的承重結構質量代表了自身荷載性能,關乎著整個建筑物的安全穩定性,所以在施工過程中對強度要求非常高。

大多數情況下,建筑物荷載會分為恒荷載與可變荷載兩種類型,而承重結構主要采取混凝土材料,為了保證承重結構的強度與耐久性,我國也在不斷加快混凝土材料的研究開發,從而得到機敏性、活性細粉、高性能以及纖維型混凝土材料,不同的混凝土材料在性能方面有所差異,通過搭配外加劑使用即可提高承重結構質量。

除此之外還會搭配鋼結構進行承重設計,近些年抗震鋼材得到廣泛應用,不僅大幅提高了承重結構的環保性能、抗震性能,同時有利于打造標準化建筑承重結構設計,且支持重復利用減少建筑消耗。由于現代建筑具有大跨度、大荷載等特點,對承重結構設計提出諸多要求,因此混凝土透水模板布得到全面推廣,這種新型建筑材料能夠消除混凝土中的各類質量問題,如表面氣泡、砂線、砂斑等,充分改善了混凝土性能。

混凝土透水模板布的適用范圍大,像跨海橋梁、隧道以及公路工程中也能發揮出重要作用[4]。

3.2 維護結構的應用

在建筑工程中維護結構也是比較重要的部分,該結構不僅用于維護建筑工程自身,同時具備多種不同的優良性能,比如現代建筑工程常用的加氣混凝土塊,就屬于典型的建筑維護結構材料,這種新型建筑材料具有保濕、防火等性能,由于材料本身為多孔設計,所以也具備質量輕盈的特點。

該材料在建筑維護結構中,能夠發揮出非常優異的隔熱、保溫作用,因此也算是綠色環保材料種類,某些建筑對于保溫功能要求非常高,我們就可以優先選擇加氣混凝土塊。

另外聚苯乙烯板、珍珠巖板也是性能出色的維護結構材料,通過應用此類材料會大幅降低建筑物的荷載和承重,而透光性能好的玻璃,也是現代建筑維護結構中常用的材料,比如我國北京某個火車站,在建筑物維護結構中使用了太陽能板,無疑增加了采光面積和效果。且不影響室內的透光度,利用太陽能節約電能消耗,此類新型建筑材料值得推廣應用[5]。

3.3 墻體結構的應用

建筑物對于結構墻體設計要求較高,一般來說墻體會起到保溫等重要性能,同時要注意美觀度和結構質量,在新型建筑材料方面可以選擇相變儲能墻板、質地較輕的復合材料,除此之外還有新型四氯乙烯充氣薄膜,都能提高建筑墻體結構的性能,同時符合現代節能環保要求。例如四氯乙烯充氣薄膜材料,在建筑墻體結構應用中展現出良好的柔韌性,主要在建筑墻體外側形成薄膜覆蓋,使用過程中通過鍍點的方式,實現建筑反光與透光控制,充分保障建筑物內部溫度需求。

目前來看我國建筑墻體材料發展速度較快,已經有很多新型材料可以選擇,如輕質板材、復合板材、非粘土磚等,并且墻體材料正在朝著塊、板的方向發展,很多材料都是由工業廢料加工而成,輕質墻體材料就是典型,這也表明此類材料具有較強的環保性能,可以獲得較好的經濟與社會效益。

4 新型建筑材料在建筑工程中的發展對策

4.1 加強新型建筑材料的重視度

當前建筑工程在結構設計中應重視新型材料的應用,由于近些年我國積極推動環保理念,建筑單位必須及時響應,在施工中使用具備環保性能的材料,同時認識到新型建筑材料的重要作用。我國建筑工程管理部門應該積極宣傳和推廣,讓新型材料正式進入建筑市場,必要的情況下可以出臺相關政策規定,明確建筑結構設計中的材料應用標準,有意識地促進新型建筑材料發展。

為了將新型材料落實到建筑工程中,相關部門應加強施工人員的培訓教育,將綠色環保理念進行灌輸,充分認識現代新型建筑材料性能與使用特點,同時在施工中正確看待新型材料,以此來提高建筑結構環保性能。

4.2 確定新型建筑材料主導產品

現階段建筑行業應該加強新型材料的研發,不過需要確定新型建筑材料主導產品,有具體方向才能迅速發展。

例如,新型墻體材料會突出節能、利廢等特點,在研究開發中就會注重各種輕質板材,而防水材料則注重改性瀝青防水卷材、聚氨酯防水涂料等。在門窗結構方面必須要注重功能與美觀度的結合,目前來看大多以塑料門窗為發展方向,同時搭配高檔五金配件來增強外觀效果。

在明確新型建筑材料主導產品后,由我國建筑管理部門通過合作盡快落實,將新型建筑材料納入建筑應用規程與管理規范中,以此來全面推廣應用,促進我國建筑行業發展。

4.3 加大新型建筑材料研發力度

建筑工程不僅是為了獲取經濟效益,同時也要注重社會效益,因此要加快新型建筑材料的研發,這樣才能跟隨時代發展步伐,打造具有現代綠色環保理念的建筑物。

另外,傳統建筑材料在成本造價方面始終居高不下,這也導致很多施工單位為了追求經濟效益,全然不顧建筑材料的質量,這同時也導致建筑結構安全無法得到保障。

通過加快新型建筑材料的研發,可以適當減少建筑造價成本,降低材料方面的成本支出,其次要結合不同地區、建筑類型開發新型材料,以確保能夠真正應用的建筑施工中,注重探索具有市場前景的新型建筑材料,同時多借鑒國外的經驗,結合國情進行開發生產。

4.4 增強新型材料節能降耗效果

對于建筑材料來說節能降耗是主要的發展方向,也是我國對于建筑工程提出的標準要求,在綠色環保理念下關注低碳至關重要,因此要加大新型節能材料的應用,改善能源過度消耗、生態環境污染等問題。

比如根據建筑需求將廢棄無用的塑料泡沫有效利用,生產具有保溫和隔熱性能的墻體板材,或將廢棄的玻璃生產貼面材料,通過廢物利用的形式來減少資源使用,同時也能避免過多的建筑廢棄物影響自然環境。

為了加快新型建筑材料的研發,我國相關部門必須提出政策和要求,必要的情況下應給予相應幫助,將新型節能降耗材料全面推廣,最終達到環境保護與節能降耗的目標。

5 結語

在綠色環保理念的普及下,建筑行業不斷研發新型材料,并應用在建筑工程結構設計中,新型建筑材料不僅具有環保性能,同時有利于節約施工成本,因此在建筑行業受到廣泛關注。不過應用新型材料必須根據建筑工程的實際需求出發,保證新型建筑材料的性能與可行性,對建筑工程各結構進行優化,達到節能、防水、環保等目標。

另外發展應用新型建筑材料,有利于環境保護、耕地保護等基本國策的落實,這也是我國社會經濟持續性發展的重要戰略,所以應提高新型建筑材料的重視程度,加快新材料、新技術的研發,增強建筑工程性能與舒適度。