新型建筑材料在建筑結構設計領域的實踐

袁 新

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司 武漢 430000)

1 新型建筑材料的含義

在建筑工程施工中,建筑材料是十分重要的物質基礎,相關施工人員需要將建筑材料結合設計需求,有效建造成圖紙所繪制的樣子,以此來滿足設計要求。但在建筑物的實際使用過程當中,隨著時間的不斷推移,建筑材料也會出現磨損、老舊等問題,無法滿足人們的實際生活和工作要求。例如,一些建筑材料需要發揮出密閉作用,但隨著時間流逝,其密閉性有所下降,如隔水層的隔水功能下降,導致有漏水情況出現。對此,建筑行業需要對新型建筑材料加大研發和應用力度。與傳統建筑材料相比,新型建筑材料一方面具備傳統材料的相關功能(見圖1),另一方面可以避免由于時間流逝而出現相關質量問題,使建筑材料的基本功能得到保證。除此之外,新型建筑材料還具有良好的節能環保特性,可以有效減少能源消耗,避免對環境造成污染問題。所以,在現代建筑工程的建設過程中,需要對新型建筑材料的使用加大重視,以此來促進建筑行業的健康發展[1]。

圖1 新型建筑材料示意圖

2 新型建筑材料在建筑結構設計中的應用優勢

2.1 有效節約資源

通過不完全統計,可以發現在我國建筑行業的發展過程當中,由于工程結構設計中材料使用不當而造成的能源消耗可以達到28.5%。由此也可以看出,傳統的建筑材料在實際使用過程當中,往往會對大量能源進行消耗。而通過對新型建筑材料加以使用,其具有較高強度,而且十分輕便,可以降低成本支出,這使傳統材料存在的能耗大問題得到了有效解決,可以使資源得到節約。

2.2 改善使用功能

通過有效應用新型建筑材料,可以使建筑使用功能得到改善。從新型建筑材料的使用性能以及材質等方面展開分析,相關新材料主要利用環保的合成技術加以研發,同時還有部分材料可以實現二次利用和研發,以此來形成新型材料,其具有防滲、隔音、重量輕等優勢。在應用這些新型材料時,由于其十分輕便,因此容易開展安裝工作,可以極大的改善建筑使用功能,滿足人們的實際使用需求。

3 新型建筑材料在建筑結構設計領域中的實踐應用

3.1 墻體結構中的應用

在建筑工程施工中,墻體結構是材料耗費較多的一項環節。在設計墻體結構的過程中,對新型建筑材料進行選用,需要對材料的節能性加大關注。由于墻體結構所消耗的建筑材料相對較多,因此需要通過對新型建筑材料的使用,以此來使建筑材料消耗得到減少,從而滿足綠色施工的相關要求。而相關設計人員一方面需要對材料的節能加大關注,另一方面還需要對新型建筑材料的穩固性加以考慮,通過保證墻體結構的穩固性,以此來有效保證建筑整體結構的穩固。對于墻體結構,在對建筑材料進行選用時,許多施工單位通常會對新型膜材料加以采用。在實際使用后可以使能源消耗得到降低,而且所運用的鋼架結構可以進一步保證墻體結構的穩固性。與傳統墻體結構的建筑材料相比,這種材料要更為輕盈,方便施工工作的開展。除此之外,相關施工企業還可對鋁合金墻體進行采用,該類建筑材料具有較強的耐腐蝕性,在長時間使用后可以避免有腐蝕、缺損等問題出現,而且對比傳統建筑材料要具有更為明顯的節能優勢,可以對材料實現二次利用。因此,在建筑墻體結構中對新型建筑材料進行選用時,需要相關設計人員根據墻體的具體功能,對優質的墻體材料進行合理選擇。與此同時,新型材料還具有良好的保溫、采光、隔熱、防水等作用,將其在墻體結構設計中加以應用具有顯著優勢。例如,在某建筑工程施工中,對膜結構的“水立方”加以使用,需要在墻體設計過程當中采用ETFF模有效拼接空間結構,以此來形成以鋼為支撐的薄膜結構,可以使建筑承重的均勻性和穩定性得到保障,從而提升建筑的整體性能。ETFF 模材料是一種新型材料,不僅重量較輕,而且韌性較強,可以使光能得到節省,保證建筑內部的自然光照[2]。

3.2 建筑保溫結構中的應用

在建筑使用過程中,空調是十分主要的一類能耗。相關設計人員在建筑工程結構設計過程中,需要對建筑保溫效果進行強化,以此來使建筑的隔熱功能得到提升,使建筑能源消耗得到降低,有效實現建筑使用的節能環保目標。目前,在設計建筑的保溫結構時(見圖2),對新型的保溫材料進行了有效應用,包括硬泡聚氨酯、擠塑聚苯乙烯泡沫板等。這些材料是十分新型的墻體保溫材料,將其在現代建筑中加以應用,可以起到良好的保溫效果。例如,對擠塑聚苯乙烯泡沫板進行使用,該材料的結構相對均勻,可以有效發揮抗輻射作用,而且在溫度方面也有著良好的適應性,吸水率和導熱性相對較低,因此可以使建筑的隔熱效果得到提高。在現代化建筑結構設計過程中,對保溫施工需要加大重視,可以聚苯乙烯泡沫作為填充材料,從而制作保溫板。在使用此材料后,可以使工程的施工質量和效率得到進一步提升。在實際施工中,相關施工人員需要均勻攪拌發泡劑,并以此為包圍材料,有效保證建筑的保溫效果。在實際施工中,相關技術人員需要嚴格控制聚苯板的厚度,具體應維持在5～7 cm,其與60 cm 的傳統紅磚墻結構在熱工性能上可以保持相同,因此保溫性能較高。例如,在某建筑工程施工中,在屋面保溫結構中對擠塑板進行使用,需要在設計屋面保溫結構時,將保溫層和防水層有效結合,并采用倒置設計方式,這樣可以進一步強化新型保溫材料的應用效果[3]。

圖2 建筑保溫結構示意圖

3.3 防水結構中的應用

對于建筑物而言,其基本功能在于為人們提供可以遮風擋雨和避寒擋暑的場所,并要保證場所的堅固性。所以,在建筑工程結構設計中,對新型建筑材料進行應用,需要對其防水結構設計加大重視(見圖3)。在使用傳統的建筑防水材料時,其使用條件往往相對苛刻,需要在地面干燥的情況下方能開展施工作業,而且材料凝固時間相對較長。與傳統防水材料相比,新型建筑材料在建筑防水結構中有著更為明顯的應用優勢。例如,在對聚氨酯成分的防水材料進行使用時,其無需地面完全干燥便可開展施工工作,凝固時間也相對較短,可以使防水施工難度得到降低。目前,在市面上相關的防水材料類型較多,設計人員在選用時需要結合建筑物的具體位置和需求來加以選取。例如,對于建筑物頂層材料需要有效保證防水防滲,同時還要具有較強的耐腐蝕性。而對于剛拆模的地下室混凝土面,施工人員可直接采用聚氨酯防水涂料。當涂料發生反應固化后,可立刻鋪貼防水卷材,這樣可以使粘結劑的使用費用得到降低,而且還能夠預防卷材的竄水現象。在設計建筑屋面結構時,相關設計人員可對改性瀝青防水卷材加以使用,該類材料的成分包括原紙、塑料以及纖維材料,具有較強的耐候性和抗拉強度,在施工中可采用熱熔方式,有效解決屋面老化問題,并起到良好的防水效果。

圖3 建筑防水結構示意圖

4 新型建筑材料在建筑工程設計中的發展方向

4.1 發展資源節約型材料

在我國提出資源節約型的發展要求后,需要相關行業落實具體的措施,合理節約資源,從而保障我國的可持續發展。建筑行業對資源節約型的發展要求也進行了有效落實,在建材發展層面需要針對建筑材料有效進行節約型規劃,使單位產品當中的原材料消耗得到降低,以此來滿足材料節約與節能方面的要求。與此同時,我國目前的環境問題仍十分嚴峻,因此在新型建筑材料未來的發展過程中,應對資源節約型的建筑材料大力發展,使產品成功率得到提高。這樣一方面可以為我國經濟發展提供保障,另一方面還能夠使資源節約型的建筑材料推廣和使用得到有效促進,降低對環境造成的污染程度,使經濟和環境能夠實現協調發展[4]。

4.2 發展環境友好型材料

環境友好型材料和資源節約型材料具有相同點,但對于環境友好型建筑材料而言,其主要趨向于環境保護。具體來說,在建筑工程施工中應避免產生建筑廢料,防止對他人健康產生影響。在人們生活水平持續提升的背景下,相關建筑工程設計人員也應更為關注建筑材料的選用,在不影響人體健康的基礎上合理使用材料。而且隨著人們環保意識的不斷提升,對環境保護工作也逐漸加大關注,因此在市場中環境友好型材料將成為主要銷售熱點,對新型建筑材料的健康發展具有重要意義。

5 結語

綜上所述,在建筑工程結構設計中應用新型建筑材料,可以對我國的綠色施工號召進行積極響應,而且新型建筑材料具有的優勢,可以使建筑工程的整體施工質量得到有效提高,降低工程施工期間的資源消耗,減少工程建成后的維護費用。通過應用新型建筑材料可以使經濟和環境發展保持協調,極大的降低能源消耗,提高環境保護水平,對我國建筑行業的綠色化、健康化發展具有重要促進作用。