新型建筑材料在建筑工程结构设计中的应用

王 伟

(中交一公局集团有限公司北京建筑分公司 天津 301700)

建筑工程结构设计必须具备安全稳定性、美观舒适性,所以需要加强新型建筑材料的研发,将传统性能不佳、美观度不足的材料摒弃,或通过优化改进提高性能。

目前人们已经逐渐意识到新型建筑材料的重要性,以及对我国环保事业的支持,因此当前建筑工程结构设计应积极采用新型材料,从而改善传统建筑结构设计中的不足。

新型建筑材料除了节约成本以外,性能得到大幅度提高,并且融入了绿色环保理念,使用过程中不会对生态环境造成污染,充分满足了现代社会对于建筑的要求,也推动了我国建筑行业快速发展。

1 发展新型建筑材料的意义

大力研发新型建筑材料是保护我国资源消耗的重要举措,比如在耕地资源方面,由于传统建筑材料大多为墙改材料,其中包含着大量黏土砖,而生产粘土砖需要优质黏土作为材料,这也导致我国耕地资源逐渐减少,而开发新的建筑材料,将为环境保护开辟出新的道路。

另外建筑行业会产生大量的废弃物,这些废弃物不仅代表着资源浪费,同时对生态环境造成较大威胁,推广应用新型建筑材料,有利于实现建筑废弃物回收利用,形成资源循环经济发展。其次传统建筑材料已经无法满足需求,研发新型建筑材料自然成为必然趋势,通过改造传统建材来提高建筑物的质量,由此可见新型建筑材料的研发迫在眉睫,对于我国社会发展、生态发展以及建筑行业发展有着显著作用[1]。

2 新型建筑材料在建筑工程结构设计中的应用优势

2.1 绿色环保

尽管我国社会经济发展非常迅速,但近些年生态环境破坏的问题十分严重,因此,我国也在积极倡导绿色发展。

从新型建筑材料中就能看出,我国建筑行业已经逐渐融入绿色环保理念,这些新型材料对环境造成的破坏逐渐减小,通过对传统建材进行优化处理,最终得到具有环保性能的新型建筑材料。

当然除了环保性能以外,新型建材的实用性也得到提高,所以相关部门要继续引导,确保建筑材料生产商能够积极响应国家号召,不断提高绿色环保型建材的研发,彻底改善生态环境污染问题。

2.2 可回收性

绿色环保已经成为建筑行业的主要发展趋势,其中最重要的就是改变传统建材不可回收特点,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够作为资源使用,从而减少建筑施工中产生的废料和垃圾。

新型建筑材料的二次回收特性,是我国建筑行业的重要发展突破,并且新型建筑材料工艺简单,本身在成本上就能进行节约,加上二次利用就会大幅度降低能源消耗。因此新型建筑材料具有极高的实用性和价值,充分落实了我国提出的节能环保政策,推动建筑行业持续性发展[2]。

2.3 强度质量

目前来看新型建筑材料在强度与质量方面得到显著提高,由于现代建筑工程十分复杂,对于材料质量的要求不断增加,新型建材刚好能够满足高强度的性能要求,其次具备轻质、节能等特点,满足了建筑工程需求。

另外新型建筑材料的应用范围非常广,不会局限于楼房建筑中,其他工程项目也可以适当使用,因此新型建筑材料具有较高的应用推广价值,其优越性已经完全超越传统建材[3]。

3 新型建筑材料在建筑工程结构设计中的应用分析

3.1 承重结构的应用

建筑物的承重结构质量代表了自身荷载性能,关乎着整个建筑物的安全稳定性,所以在施工过程中对强度要求非常高。

大多数情况下,建筑物荷载会分为恒荷载与可变荷载两种类型,而承重结构主要采取混凝土材料,为了保证承重结构的强度与耐久性,我国也在不断加快混凝土材料的研究开发,从而得到机敏性、活性细粉、高性能以及纤维型混凝土材料,不同的混凝土材料在性能方面有所差异,通过搭配外加剂使用即可提高承重结构质量。

除此之外还会搭配钢结构进行承重设计,近些年抗震钢材得到广泛应用,不仅大幅提高了承重结构的环保性能、抗震性能,同时有利于打造标准化建筑承重结构设计,且支持重复利用减少建筑消耗。由于现代建筑具有大跨度、大荷载等特点,对承重结构设计提出诸多要求,因此混凝土透水模板布得到全面推广,这种新型建筑材料能够消除混凝土中的各类质量问题,如表面气泡、砂线、砂斑等,充分改善了混凝土性能。

混凝土透水模板布的适用范围大,像跨海桥梁、隧道以及公路工程中也能发挥出重要作用[4]。

3.2 维护结构的应用

在建筑工程中维护结构也是比较重要的部分,该结构不仅用于维护建筑工程自身,同时具备多种不同的优良性能,比如现代建筑工程常用的加气混凝土块,就属于典型的建筑维护结构材料,这种新型建筑材料具有保湿、防火等性能,由于材料本身为多孔设计,所以也具备质量轻盈的特点。

该材料在建筑维护结构中,能够发挥出非常优异的隔热、保温作用,因此也算是绿色环保材料种类,某些建筑对于保温功能要求非常高,我们就可以优先选择加气混凝土块。

另外聚苯乙烯板、珍珠岩板也是性能出色的维护结构材料,通过应用此类材料会大幅降低建筑物的荷载和承重,而透光性能好的玻璃,也是现代建筑维护结构中常用的材料,比如我国北京某个火车站,在建筑物维护结构中使用了太阳能板,无疑增加了采光面积和效果。且不影响室内的透光度,利用太阳能节约电能消耗,此类新型建筑材料值得推广应用[5]。

3.3 墙体结构的应用

建筑物对于结构墙体设计要求较高,一般来说墙体会起到保温等重要性能,同时要注意美观度和结构质量,在新型建筑材料方面可以选择相变储能墙板、质地较轻的复合材料,除此之外还有新型四氯乙烯充气薄膜,都能提高建筑墙体结构的性能,同时符合现代节能环保要求。例如四氯乙烯充气薄膜材料,在建筑墙体结构应用中展现出良好的柔韧性,主要在建筑墙体外侧形成薄膜覆盖,使用过程中通过镀点的方式,实现建筑反光与透光控制,充分保障建筑物内部温度需求。

目前来看我国建筑墙体材料发展速度较快,已经有很多新型材料可以选择,如轻质板材、复合板材、非粘土砖等,并且墙体材料正在朝着块、板的方向发展,很多材料都是由工业废料加工而成,轻质墙体材料就是典型,这也表明此类材料具有较强的环保性能,可以获得较好的经济与社会效益。

4 新型建筑材料在建筑工程中的发展对策

4.1 加强新型建筑材料的重视度

当前建筑工程在结构设计中应重视新型材料的应用,由于近些年我国积极推动环保理念,建筑单位必须及时响应,在施工中使用具备环保性能的材料,同时认识到新型建筑材料的重要作用。我国建筑工程管理部门应该积极宣传和推广,让新型材料正式进入建筑市场,必要的情况下可以出台相关政策规定,明确建筑结构设计中的材料应用标准,有意识地促进新型建筑材料发展。

为了将新型材料落实到建筑工程中,相关部门应加强施工人员的培训教育,将绿色环保理念进行灌输,充分认识现代新型建筑材料性能与使用特点,同时在施工中正确看待新型材料,以此来提高建筑结构环保性能。

4.2 确定新型建筑材料主导产品

现阶段建筑行业应该加强新型材料的研发,不过需要确定新型建筑材料主导产品,有具体方向才能迅速发展。

例如,新型墙体材料会突出节能、利废等特点,在研究开发中就会注重各种轻质板材,而防水材料则注重改性沥青防水卷材、聚氨酯防水涂料等。在门窗结构方面必须要注重功能与美观度的结合,目前来看大多以塑料门窗为发展方向,同时搭配高档五金配件来增强外观效果。

在明确新型建筑材料主导产品后,由我国建筑管理部门通过合作尽快落实,将新型建筑材料纳入建筑应用规程与管理规范中,以此来全面推广应用,促进我国建筑行业发展。

4.3 加大新型建筑材料研发力度

建筑工程不仅是为了获取经济效益,同时也要注重社会效益,因此要加快新型建筑材料的研发,这样才能跟随时代发展步伐,打造具有现代绿色环保理念的建筑物。

另外,传统建筑材料在成本造价方面始终居高不下,这也导致很多施工单位为了追求经济效益,全然不顾建筑材料的质量,这同时也导致建筑结构安全无法得到保障。

通过加快新型建筑材料的研发,可以适当减少建筑造价成本,降低材料方面的成本支出,其次要结合不同地区、建筑类型开发新型材料,以确保能够真正应用的建筑施工中,注重探索具有市场前景的新型建筑材料,同时多借鉴国外的经验,结合国情进行开发生产。

4.4 增强新型材料节能降耗效果

对于建筑材料来说节能降耗是主要的发展方向,也是我国对于建筑工程提出的标准要求,在绿色环保理念下关注低碳至关重要,因此要加大新型节能材料的应用,改善能源过度消耗、生态环境污染等问题。

比如根据建筑需求将废弃无用的塑料泡沫有效利用,生产具有保温和隔热性能的墙体板材,或将废弃的玻璃生产贴面材料,通过废物利用的形式来减少资源使用,同时也能避免过多的建筑废弃物影响自然环境。

为了加快新型建筑材料的研发,我国相关部门必须提出政策和要求,必要的情况下应给予相应帮助,将新型节能降耗材料全面推广,最终达到环境保护与节能降耗的目标。

5 结语

在绿色环保理念的普及下,建筑行业不断研发新型材料,并应用在建筑工程结构设计中,新型建筑材料不仅具有环保性能,同时有利于节约施工成本,因此在建筑行业受到广泛关注。不过应用新型材料必须根据建筑工程的实际需求出发,保证新型建筑材料的性能与可行性,对建筑工程各结构进行优化,达到节能、防水、环保等目标。

另外发展应用新型建筑材料,有利于环境保护、耕地保护等基本国策的落实,这也是我国社会经济持续性发展的重要战略,所以应提高新型建筑材料的重视程度,加快新材料、新技术的研发,增强建筑工程性能与舒适度。