黃加福

（福州金南臺(tái)建筑工程有限公司）

新型建筑材料在現(xiàn)代高層建筑中的應(yīng)用研究

黃加福

（福州金南臺(tái)建筑工程有限公司）

建筑的發(fā)展主要依賴于建筑材料的進(jìn)步，建筑材料同時(shí)也制約著建筑的發(fā)展。新型建筑材料有著不同的特征，其發(fā)展是隨著社會(huì)科技的進(jìn)步而不斷發(fā)展的，未來(lái)材料也將伴隨科技進(jìn)步發(fā)生更加深遠(yuǎn)的影響。本文從高層建筑研究出發(fā)，并在其中以新型建筑材料為研究對(duì)象，分析其應(yīng)用過(guò)程中的一些問(wèn)題，以供以后該領(lǐng)域研究參考。

高層建筑；新型建筑建材；發(fā)展建議

引言

近年來(lái)建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑越來(lái)越多，已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市建設(shè)的重要標(biāo)志。建筑業(yè)隨之成為形狀各異、功能齊全的綜合體，新型建筑材料運(yùn)用也呈現(xiàn)出多樣化、科學(xué)化、高層化的格局。

1　現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)體系定義

高層建筑物即指具有較多層數(shù)高度較高的建筑，但是具體達(dá)到何種程度算作高層，不同國(guó)家有不同的規(guī)定。一般來(lái)說(shuō)高層建筑指40層以上，高度100m以上的建筑物?，F(xiàn)代高層建筑一定條件下是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，傳統(tǒng)的木、磚、石材料以及結(jié)構(gòu)基本上很難滿足要求，而新型建筑材料的加工和運(yùn)用在現(xiàn)代高層建筑的使用越來(lái)越廣泛和普遍，有利于建筑物整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的達(dá)標(biāo)。中國(guó)新型建筑材料產(chǎn)業(yè)在近10余年期間發(fā)展迅速，對(duì)技術(shù)問(wèn)題也提出更高的要求。

2　現(xiàn)代高層建筑中常用的新型材料

2.1綠色環(huán)保的建筑材料

綠色環(huán)保的建筑材料是指對(duì)環(huán)境影響很小或者對(duì)環(huán)境起有益作用的情況下，依舊能夠良好的實(shí)現(xiàn)其功能的建筑材料。要保證在使用過(guò)程中無(wú)害，同時(shí)還要保證在使用完以后能改善周?chē)h(huán)境且對(duì)環(huán)境不造成影響。按不同的功能可分為抗菌材料、防輻射材料、凈化空氣材料、防噪音材料等?？咕牧现饕且种莆⑸锏姆敝?，保證材料一直處于正常工作狀態(tài)，這種材料可廣泛運(yùn)用于微生物生長(zhǎng)適宜的地區(qū)。防輻射材料是指對(duì)于各種放射性元素所產(chǎn)生的射線具有吸收、中和作用的材料。這類材料對(duì)于現(xiàn)代高層建筑而言具有重要意義，其防噪音材料是指具有吸聲作用的材料，這些材料前景更廣闊，可廣泛應(yīng)用于城市現(xiàn)代高層化筑的使用。

2.2高壽命經(jīng)濟(jì)型的建筑材料

高壽命經(jīng)濟(jì)型建筑材料，使用期一般在100～500年內(nèi)。高壽命經(jīng)濟(jì)型建筑材料的分類主要有，高性能材料、輕的質(zhì)材料、可循環(huán)再利用材料，目前我國(guó)對(duì)高壽命經(jīng)濟(jì)型建筑材料發(fā)展較為重視。高性能材料是指較普通材料具有更高的材料性能的材料，這類材料用于有特殊用處的工程建筑。例如高塑性材料、高強(qiáng)度材料等。可循環(huán)再利用材料試著在不需要特別處理的情況下，能夠重復(fù)利用的材料。輕質(zhì)材料是指密度小、強(qiáng)度相對(duì)較高的材料。這種材料大大降低運(yùn)輸施工成本，經(jīng)濟(jì)效益很高。這種材料在資源日益匱乏的今天具有重要意義。一方面建筑廢料會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，能一方面也是極大的浪費(fèi)，廢料的回收不僅能減少固體垃圾污染，更能夠節(jié)約成本。

2.3低能耗的建筑材料

低能耗建筑材料是指材料在制造中、施工中能耗低同時(shí)兼具經(jīng)濟(jì)性的材料。這類材料代表了環(huán)境重于生產(chǎn)的理念，在提倡節(jié)能減排的今天是十分有發(fā)展前景的。如今生物化學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，相信會(huì)有更多更有代表性的材料脫穎而出，而低能耗材料的發(fā)展也會(huì)越來(lái)越快的，前景也會(huì)更加的廣闊。

3　現(xiàn)代高層建筑中新型建筑材料運(yùn)用規(guī)范

3.1材料使用前的準(zhǔn)備工作

建筑材料運(yùn)用前，應(yīng)處理好處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有變形余地時(shí)，可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理配置構(gòu)造鋼筋，防止裂縫的產(chǎn)生。其應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)的應(yīng)力集中，如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因不得已時(shí)，要充分考慮采用構(gòu)造配筋措施，并積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)（如圖1）。其次，在樓板中，應(yīng)充分考慮樓板剛度平衡及混凝土工作特性，對(duì)房屋陽(yáng)角及跨度較大的樓面板，可設(shè)置雙層雙向通長(zhǎng)鋼筋，陽(yáng)角配筋應(yīng)加大且增設(shè)放射筋，板筋應(yīng)適當(dāng)加大加密。最后，在管線中，樓板內(nèi)不應(yīng)預(yù)埋水管，由于管線敷設(shè)走向垂直于混凝土，收縮和受拉方向容易產(chǎn)生收縮裂縫，在預(yù)埋其他管線時(shí)，應(yīng)布置在板上、下兩層鋼筋中的中和軸附近，且宜與鋼筋成斜交布置。管線布置應(yīng)避免立體交叉，嚴(yán)禁3層及3層以上管線交錯(cuò)疊放。

3.2新型材料的施工控制

對(duì)于有抗?jié)B要求的屋面混凝土，可摻入適量膨脹劑，可提高材料的流動(dòng)性、粘聚性及泵送性和抗?jié)B性能。材料的粗細(xì)程度對(duì)于混凝土的強(qiáng)度有明顯影響，應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度選擇合理的材料，泵送混凝土宜采用級(jí)配良好的中砂，在保證材料流動(dòng)性基礎(chǔ)上可減少用水量和水泥用量，降低水化熱提高材料的抗裂性能。

3.3新型材料施工流程

圖1　收縮混凝土技術(shù)

在高層建筑板面施工時(shí)，新型材料宜采用布料機(jī)施工作業(yè)，可使新型材料在作業(yè)面布料均勻，達(dá)到表1的值，做到振搗密實(shí)，防止新型材料漏振現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于面積大的板面，在對(duì)澆筑后的新型材料在振動(dòng)前先用平板振動(dòng)器給予二次振搗，這樣不但能防止振搗局部密實(shí)不均勻，還能排除混凝土在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，從而增加材料的密實(shí)度。

表1　材料均勻分布情況

4　現(xiàn)代高層建筑建筑新型材料安裝

4.1保溫隔熱材料安裝

現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)由于保溫隔熱的需要，對(duì)建筑在總體高度方向需要?jiǎng)澐秩舾晒?jié)，保溫隔熱材料安裝可以根據(jù)建筑實(shí)物和場(chǎng)地的大小在建筑內(nèi)部或外部進(jìn)行設(shè)置，以滿足重量的大小和運(yùn)輸?shù)目赡埽ǔＲ酝ㄒ暱梢暈樵瓌t。標(biāo)高一般以2～3層為一節(jié)，而保溫隔熱材料安裝一般下端預(yù)埋于混凝土中，上端保溫隔熱材料安裝在設(shè)備或者其它物體的安裝孔中，上面加螺母壓緊，用以固定作用。

4.2新型墻體材料的安裝

現(xiàn)代高層建筑新型墻體材料的安裝結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，一定情況下代表著現(xiàn)代高層建筑墻體安裝的主動(dòng)權(quán)，其安裝方法通常分為節(jié)間綜合安裝法和按構(gòu)件分類大流水安裝法。前者節(jié)間綜合安裝法是選擇一個(gè)區(qū)間作為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，安裝4根鋼柱構(gòu)成空間標(biāo)準(zhǔn)間，按照施工進(jìn)程逐漸擴(kuò)大框架，最終完成新型墻體材料施工。這種方法多為國(guó)外采用，不過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理相當(dāng)嚴(yán)格，供貨流通度要求較高，運(yùn)輸條件是保證此類方法順利實(shí)行的重要條件。后者按構(gòu)件分類大流水安裝法是在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)框架中先安裝鋼柱，再安裝框架梁，然后逐步安裝其他構(gòu)件，從上到下進(jìn)行，最終完成新型墻體材料安裝。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)多采用此類安裝方法，具體使用哪種方法應(yīng)當(dāng)依據(jù)建筑實(shí)況和現(xiàn)場(chǎng)施工條件和狀況擇優(yōu)選擇。

4.3特殊節(jié)框架的安裝

特殊節(jié)框架指不用于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的框架，如底層大廳和屋頂花園層等等，由于現(xiàn)代高層建筑建筑中建筑和結(jié)構(gòu)的特殊要求，施工技術(shù)方案也應(yīng)有所不同。對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)跨度較大且多位于高層建筑或旁邊，施工難度較大，一般采用地面拼裝、整體提升、搭設(shè)平臺(tái)，高空散裝的安裝方法。而屋頂花園型特殊節(jié)框架由于結(jié)構(gòu)較輕可以采用塔吊進(jìn)行散裝法。

5　新型建筑材料在現(xiàn)代高層建筑應(yīng)用發(fā)展的建議

建筑業(yè)要確定新型建筑材料的主導(dǎo)產(chǎn)品的發(fā)展，如新型墻體材料要以環(huán)保、節(jié)能，強(qiáng)化建筑功能為目的，重點(diǎn)發(fā)展各種輕質(zhì)板材等材料，并開(kāi)發(fā)承重墻體等材料；防水材料要發(fā)展聚氨酯密封等材料；保溫材料要重點(diǎn)發(fā)展建筑用玻璃棉等制品；裝飾裝修材料則要重點(diǎn)發(fā)展丙烯酸類乳膠內(nèi)外墻涂料。在確定新型建筑材料的主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展的基礎(chǔ)上，全方位的對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)和指導(dǎo)。

加強(qiáng)科研的開(kāi)發(fā)，爭(zhēng)取提高我國(guó)新型建筑材料的發(fā)展前景。完善高層材料的相關(guān)問(wèn)題，必須要加大對(duì)科研開(kāi)發(fā)的投入力度，不斷提高新型建筑材料的科技含量?？梢酝ㄟ^(guò)在科研開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將不同地區(qū)建筑的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)在市場(chǎng)潛力的情況下加以重點(diǎn)研發(fā)。通過(guò)不斷引進(jìn)國(guó)外、消化和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)裝備的基礎(chǔ)上，快速地研發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的新型建材材料，并對(duì)新工藝、新裝備和新技術(shù)進(jìn)行輔助研發(fā)，重視科技創(chuàng)新，提高我國(guó)新型建筑材料的技術(shù)含量，同時(shí)也是提高我國(guó)新型建筑材料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)。

在社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，城市化建設(shè)水平和人們生活質(zhì)量也在不斷的提高，與此同時(shí)，人們?cè)谒枷胍庾R(shí)方面也發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)在，人們對(duì)建筑物的性能和質(zhì)量提出了更高的要求，而非是對(duì)其外觀的重視，高層建筑已慢慢融入人們的生活，高層建筑的質(zhì)量、安全也成了人們最為關(guān)心的大事。

6　結(jié)語(yǔ)

新型建筑材料在高層建筑的建造中，對(duì)其起到了極大開(kāi)發(fā)利用性，并且還有著很大的推動(dòng)作用。新型的建筑材料的發(fā)展，不僅僅實(shí)現(xiàn)更多高層建筑的建筑功能，還可以滿足日常生活及其辦公、公共設(shè)施的需求。在社會(huì)活動(dòng)和文化方面，兩者在共同促進(jìn)，共同發(fā)展，一起實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)興榮發(fā)展的美好前程。

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2015-7-22