超高層建筑新材料的選擇及其在節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用探究

侯斯靚

超高層建筑的出現(xiàn)，受到了眾多城市的青睞，紛紛開始建設(shè)超高層建筑，在一定程度上帶動了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時也有效的解決了城市用地不足的現(xiàn)狀。但是想要真正落實(shí)超高層建筑，除了施工難度和施工高度的增加，最主要的是要對自身的功能進(jìn)行完善，而對自身功能起到?jīng)Q定作用的便是建筑材料，要選擇性能好的新材料，同時設(shè)計理念也十分關(guān)鍵，要始終保持節(jié)能設(shè)計的理念，這樣才能夠符合社會發(fā)展的需求，進(jìn)而完善超高層建筑【1】。

1 對材料進(jìn)行選擇以及節(jié)能設(shè)計在超高層建筑中應(yīng)用的意義

超高層建筑具有較大的聚集性，能夠在滿足更多人居住需求的前提下能夠使土地資源得到極大的節(jié)省，在一定程度上能夠推動城市的發(fā)展建設(shè)。為了能夠使超高層建筑更好的滿足社會發(fā)展的要求，與其自身的性能也存在一定的關(guān)聯(lián)。為此，要選擇性能更好的新材料，這樣能夠從根本上保障超高層建筑的質(zhì)量。

2 超高層建筑節(jié)能設(shè)計中存在的問題

2.1 數(shù)據(jù)控制受到影響

超高層建筑設(shè)計之初，需要先通過虛擬模型進(jìn)行整體分析，但是并不能夠獲得完整的信息數(shù)據(jù)以及準(zhǔn)確測定光能的吸收能力，因此無法實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效控制，從而阻礙了節(jié)能設(shè)計。不僅如此，我國當(dāng)前的電子技術(shù)很難完成超高層建筑的量化計算，也無法在堅持節(jié)能的理念下進(jìn)行超高層建筑的整體布局。

2.2 材料的選擇

在進(jìn)行建筑設(shè)計時，節(jié)能環(huán)保是重要的前提，這樣才能夠滿足社會的發(fā)展要求。但是從實(shí)際情況來看，超高層建筑在節(jié)能環(huán)保方面的要求較普通建筑而言相對較低，這樣明顯不符合社會發(fā)展的要求，因此需要做好對建筑材料的合理選擇，這樣才能夠落實(shí)超高層建筑節(jié)能環(huán)保的理念【2】。

3 超高層建筑新材料的選擇及其在節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 對新型鋼材的選擇及應(yīng)用

隨著超高層建筑群數(shù)量的增加，拉動了建材行業(yè)的發(fā)展，尤其是鋼材業(yè)的發(fā)展，同時也對鋼材各方面的性能提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。首先，增加鋼材的強(qiáng)度是必不可少的，這樣能夠從根本上保障超高層建筑的質(zhì)量；其次，要增強(qiáng)鋼材的抗震系數(shù)，主要是因?yàn)槌邔咏ㄖ纫酝ㄖ撸ｋU系數(shù)也會隨之上升，增強(qiáng)抗震系數(shù)，能夠保障超高層建筑的安全；最后，提升鋼材的耐久性，這樣能夠延長超高層建筑的使用壽命。

1）高張力鋼的選擇與應(yīng)用，在建筑過程中，所使用的鋼材的塑性變形基本處于100-780n/mm2之間，其中使用最為廣泛的鋼材的塑性變形為400n/mm2。在進(jìn)行超高層建筑時，想要使鋼材的塑性變形得到有效的提升，在制造階段就要注重提高鋼材的剛度，這樣能夠從根本上避免鋼材局部發(fā)生彎曲變形的情況，同時還要保障鋼材的可焊接性能。另外，對于一些地震頻發(fā)的區(qū)域，保障建筑物的安全性是建筑過程中需要重點(diǎn)考慮的問題，因此，高張力鋼要具有良好的塑性變形能力。

2）低屈服點(diǎn)鋼的選擇與應(yīng)用，通過對超高層建筑實(shí)際施工情況分析與研究，已經(jīng)得出了鋼材的屈服點(diǎn)以及鋼材屈服的特征，不但提高了超高層建筑抗震的能力，還使得抗震的整體實(shí)力得到了極大的提升，并且使超高層建筑的使用壽命也得到了延長。主要原理就是超高層建筑自身具有的某些特性吸收了地震對超高層建筑帶來的不良影響，保障了超高層建筑內(nèi)部的安全性及穩(wěn)定性，并且有效降低了地震所造成的不必要的損失。

3）TMCP鋼的選擇及應(yīng)用，近些年來，我國的建筑形式逐漸朝向超高層建筑的方向發(fā)展，隨著高度的增加，對建筑所選用的鋼材也提出了更高的要求，尤其是鋼材的強(qiáng)度要比普通鋼材要大，而且斷面也要夠厚，這樣才能夠滿足超高層建筑對鋼材的使用要求。如果按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行鋼材冶煉的話，會在冶煉的過程中增加鋼材中的碳元素，這樣盡管能夠?qū)崿F(xiàn)鋼材中碳含量的增加，但是鋼材本身的可焊接性能并沒有得到很好的提升。在這種情況下，塑性變形為490n/mm2的TMCP鋼正好能夠滿足建筑建設(shè)的需求，也因此被廣泛的應(yīng)用到了超高層建筑中【3】。

3.2 鋼筋混凝土的選擇與應(yīng)用

隨著超高層建筑群數(shù)量的增多，不僅對所使用鋼材的強(qiáng)度提出了更高的要求，對鋼筋以及混凝土的強(qiáng)度也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，使得鋼筋及混凝土的強(qiáng)度較之前都有了很大的提升。

3.3 鋼管混凝土的選擇與應(yīng)用

隨著建筑鋼材強(qiáng)度的提升，能夠使構(gòu)件的截面變薄，但是這也會使鋼管局部剛度降低，面對這種情況最為有效的解決措施就是使用CFT柱，這是一種新型的結(jié)構(gòu)，主要是向鋼管中填充混凝土，最終能夠使鋼管和混凝土共同承擔(dān)來自外部的應(yīng)力，這樣一來，與鋼管或混凝土相比，不僅剛度有所提升，而且變形能力也會更好。

4 結(jié)語

綜上所述，超高層建筑是國家建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，為了保障超高層建筑使用的安全性、穩(wěn)定性以及使用壽命，首先就要做好對新材料的選擇，然后在進(jìn)行超高層建筑設(shè)計的過程中要始終堅持節(jié)能的理念，能夠促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。