新型建筑材料在現代高層建筑中的應用研究

黃加福

（福州金南臺建筑工程有限公司）

新型建筑材料在現代高層建筑中的應用研究

黃加福

（福州金南臺建筑工程有限公司）

建筑的發展主要依賴于建筑材料的進步，建筑材料同時也制約著建筑的發展。新型建筑材料有著不同的特征，其發展是隨著社會科技的進步而不斷發展的，未來材料也將伴隨科技進步發生更加深遠的影響。本文從高層建筑研究出發，并在其中以新型建筑材料為研究對象，分析其應用過程中的一些問題，以供以后該領域研究參考。

高層建筑；新型建筑建材；發展建議

引言

近年來建筑行業的蓬勃發展，高層建筑越來越多，已經成為現代化城市建設的重要標志。建筑業隨之成為形狀各異、功能齊全的綜合體，新型建筑材料運用也呈現出多樣化、科學化、高層化的格局。

1　現代高層建筑結構體系定義

高層建筑物即指具有較多層數高度較高的建筑，但是具體達到何種程度算作高層，不同國家有不同的規定。一般來說高層建筑指40層以上，高度100m以上的建筑物。現代高層建筑一定條件下是現代科學技術的產物，傳統的木、磚、石材料以及結構基本上很難滿足要求，而新型建筑材料的加工和運用在現代高層建筑的使用越來越廣泛和普遍，有利于建筑物整體結構強度的達標。中國新型建筑材料產業在近10余年期間發展迅速，對技術問題也提出更高的要求。

2　現代高層建筑中常用的新型材料

2.1綠色環保的建筑材料

綠色環保的建筑材料是指對環境影響很小或者對環境起有益作用的情況下，依舊能夠良好的實現其功能的建筑材料。要保證在使用過程中無害，同時還要保證在使用完以后能改善周圍環境且對環境不造成影響。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。抗菌材料主要是抑制微生物的繁殖，保證材料一直處于正常工作狀態，這種材料可廣泛運用于微生物生長適宜的地區。防輻射材料是指對于各種放射性元素所產生的射線具有吸收、中和作用的材料。這類材料對于現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，可廣泛應用于城市現代高層化筑的使用。

2.2高壽命經濟型的建筑材料

高壽命經濟型建筑材料，使用期一般在100～500年內。高壽命經濟型建筑材料的分類主要有，高性能材料、輕的質材料、可循環再利用材料，目前我國對高壽命經濟型建筑材料發展較為重視。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、高強度材料等。可循環再利用材料試著在不需要特別處理的情況下，能夠重復利用的材料。輕質材料是指密度小、強度相對較高的材料。這種材料大大降低運輸施工成本，經濟效益很高。這種材料在資源日益匱乏的今天具有重要意義。一方面建筑廢料會對環境造成影響，能一方面也是極大的浪費，廢料的回收不僅能減少固體垃圾污染，更能夠節約成本。

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、施工中能耗低同時兼具經濟性的材料。這類材料代表了環境重于生產的理念，在提倡節能減排的今天是十分有發展前景的。如今生物化學技術的大力發展，相信會有更多更有代表性的材料脫穎而出，而低能耗材料的發展也會越來越快的，前景也會更加的廣闊。

3　現代高層建筑中新型建筑材料運用規范

3.1材料使用前的準備工作

建筑材料運用前，應處理好處于約束狀態下的結構設計，當結構沒有變形余地時，可在結構設計中合理配置構造鋼筋，防止裂縫的產生。其應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中，如因結構或造型方面原因不得已時，要充分考慮采用構造配筋措施，并積極采用補償收縮混凝土技術（如圖1）。其次，在樓板中，應充分考慮樓板剛度平衡及混凝土工作特性，對房屋陽角及跨度較大的樓面板，可設置雙層雙向通長鋼筋，陽角配筋應加大且增設放射筋，板筋應適當加大加密。最后，在管線中，樓板內不應預埋水管，由于管線敷設走向垂直于混凝土，收縮和受拉方向容易產生收縮裂縫，在預埋其他管線時，應布置在板上、下兩層鋼筋中的中和軸附近，且宜與鋼筋成斜交布置。管線布置應避免立體交叉，嚴禁3層及3層以上管線交錯疊放。

3.2新型材料的施工控制

對于有抗滲要求的屋面混凝土，可摻入適量膨脹劑，可提高材料的流動性、粘聚性及泵送性和抗滲性能。材料的粗細程度對于混凝土的強度有明顯影響，應根據混凝土強度選擇合理的材料，泵送混凝土宜采用級配良好的中砂，在保證材料流動性基礎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

在高層建筑板面施工時，新型材料宜采用布料機施工作業，可使新型材料在作業面布料均勻，達到表1的值，做到振搗密實，防止新型材料漏振現象的發生。對于面積大的板面，在對澆筑后的新型材料在振動前先用平板振動器給予二次振搗，這樣不但能防止振搗局部密實不均勻，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度。

表1　材料均勻分布情況

4　現代高層建筑建筑新型材料安裝

4.1保溫隔熱材料安裝

現代高層建筑結構由于保溫隔熱的需要，對建筑在總體高度方向需要劃分若干節，保溫隔熱材料安裝可以根據建筑實物和場地的大小在建筑內部或外部進行設置，以滿足重量的大小和運輸的可能，通常以通視可視為原則。標高一般以2～3層為一節，而保溫隔熱材料安裝一般下端預埋于混凝土中，上端保溫隔熱材料安裝在設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

現代高層建筑新型墻體材料的安裝結構標準，一定情況下代表著現代高層建筑墻體安裝的主動權，其安裝方法通常分為節間綜合安裝法和按構件分類大流水安裝法。前者節間綜合安裝法是選擇一個區間作為標準區間，安裝4根鋼柱構成空間標準間，按照施工進程逐漸擴大框架，最終完成新型墻體材料施工。這種方法多為國外采用，不過對現場管理相當嚴格，供貨流通度要求較高，運輸條件是保證此類方法順利實行的重要條件。后者按構件分類大流水安裝法是在標準節框架中先安裝鋼柱，再安裝框架梁，然后逐步安裝其他構件，從上到下進行，最終完成新型墻體材料安裝。目前我國國內多采用此類安裝方法，具體使用哪種方法應當依據建筑實況和現場施工條件和狀況擇優選擇。

4.3特殊節框架的安裝

特殊節框架指不用于標準節的框架，如底層大廳和屋頂花園層等等，由于現代高層建筑建筑中建筑和結構的特殊要求，施工技術方案也應有所不同。對于網架結構，由于內部結構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、搭設平臺，高空散裝的安裝方法。而屋頂花園型特殊節框架由于結構較輕可以采用塔吊進行散裝法。

5　新型建筑材料在現代高層建筑應用發展的建議

建筑業要確定新型建筑材料的主導產品的發展，如新型墻體材料要以環保、節能，強化建筑功能為目的，重點發展各種輕質板材等材料，并開發承重墻體等材料；防水材料要發展聚氨酯密封等材料；保溫材料要重點發展建筑用玻璃棉等制品；裝飾裝修材料則要重點發展丙烯酸類乳膠內外墻涂料。在確定新型建筑材料的主導產品發展的基礎上，全方位的對其進行引導和指導。

加強科研的開發，爭取提高我國新型建筑材料的發展前景。完善高層材料的相關問題，必須要加大對科研開發的投入力度，不斷提高新型建筑材料的科技含量。可以通過在科研開發過程中，將不同地區建筑的特點進行結合，對新產品、新技術在市場潛力的情況下加以重點研發。通過不斷引進國外、消化和借鑒國外先進技術裝備的基礎上，快速地研發出適合我國國情的新型建材材料，并對新工藝、新裝備和新技術進行輔助研發，重視科技創新，提高我國新型建筑材料的技術含量，同時也是提高我國新型建筑材料市場競爭的基礎。

在社會生產和科學技術不斷發展的過程中，城市化建設水平和人們生活質量也在不斷的提高，與此同時，人們在思想意識方面也發生了很大的變化，現在，人們對建筑物的性能和質量提出了更高的要求，而非是對其外觀的重視，高層建筑已慢慢融入人們的生活，高層建筑的質量、安全也成了人們最為關心的大事。

6　結語

新型建筑材料在高層建筑的建造中，對其起到了極大開發利用性，并且還有著很大的推動作用。新型的建筑材料的發展，不僅僅實現更多高層建筑的建筑功能，還可以滿足日常生活及其辦公、公共設施的需求。在社會活動和文化方面，兩者在共同促進，共同發展，一起實現建筑行業興榮發展的美好前程。

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TU50

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2015-7-22