新型建筑材料在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張一鳴

（中電光谷建筑設(shè)計(jì)院有限公司西北分公司，陜西 西安 710018）

隨著我國人們生活水平和質(zhì)量的不斷提高，其對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，要求建筑工程結(jié)構(gòu)不僅具備良好的穩(wěn)固性，還需要具備美觀性、舒適性要求，要達(dá)到這些要求，就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑工程結(jié)構(gòu)過程中，摒棄傳統(tǒng)建筑材料，將一些外形美觀、可防水防潮、可調(diào)控室內(nèi)溫度的新型建筑材料應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，才能有效提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能性和舒適性[1]。

1 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的新型建筑材料類型及應(yīng)用

隨著人們對(duì)建筑物功能和舒適性要求的不斷提高，大量新型建筑材料被廣泛應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的新型建筑材料類型有2 種。1）相變儲(chǔ)能砂漿，相變儲(chǔ)能砂漿指的是將一些新材料加入普通砂漿中，例如將水泥或一些密封性的蜜蠟融入傳統(tǒng)砂漿中制成一種新型建筑材料。然后，將該新型建筑材料應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就可以促進(jìn)設(shè)計(jì)和建造的建筑功能在夏季可以釋放熱量，在冬季可以存儲(chǔ)熱量，從而能維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定，這主要是因?yàn)樾滦徒ㄖ牧暇哂姓{(diào)節(jié)室溫的作用，如果室內(nèi)溫度過高，新型建筑材料中的蜜蠟會(huì)自動(dòng)融化，將室內(nèi)多余的熱量吸收進(jìn)來，有效調(diào)節(jié)和降低室內(nèi)溫度。2）變儲(chǔ)能墻板，是一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料，該種材料不僅具有良好的穩(wěn)固性和舒適度，同時(shí)也會(huì)釋放一些熱量或吸收室內(nèi)溫度，從而維持室內(nèi)空間溫度平衡，給人們提供良好舒適的居住環(huán)境[2]。

1.1 新型建筑材料在建筑工程墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一，為保證建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，就需要對(duì)墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，例如設(shè)計(jì)人員可以選擇相變儲(chǔ)能墻板、質(zhì)地較輕的復(fù)合板材、黏土空心磚和摻雜著其他廢料的黏土磚、新型的四氯乙烯充氣薄膜等進(jìn)行墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣不僅能有效提高墻體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性，同時(shí)還能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的建筑設(shè)計(jì)要求。以四氯乙烯充氣薄膜（如圖1所示）為例，四氯乙烯充氣薄膜具有柔韌性好、重量輕、節(jié)省光能等優(yōu)勢，將其應(yīng)用于建筑工程墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅能利用材料多面體空間鋼架的特征，在墻體外側(cè)形成薄薄的膜，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，且其還能采用鍍點(diǎn)方式進(jìn)行建筑反光和透光控制，從而能確保建筑內(nèi)部每天得到平均10 h 左右的自然光照，且該材料內(nèi)部還具有較多結(jié)構(gòu)性鋼槽，可有效收集雨水，用于建筑內(nèi)部清潔?？梢?，應(yīng)用該材料不僅能滿足建筑工程墻體結(jié)構(gòu)性能要求，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保建筑設(shè)計(jì)要求。

圖1 四氯乙烯充氣薄膜

1.2 新型建筑材料在建筑工程保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足建筑工程結(jié)構(gòu)的功能性要求，即要保證建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，同時(shí)還需滿足其舒適性要求，這就需要進(jìn)行建筑工程保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高建筑工程結(jié)構(gòu)溫度調(diào)節(jié)的能力，才能給室內(nèi)居住或工作的人們提供一個(gè)舒適的環(huán)境，因此，就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，將相變儲(chǔ)能砂漿、變儲(chǔ)能墻板等新型建筑材料應(yīng)用于建筑工程保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，例如將硬泡聚氨酯、擠塑聚苯乙烯泡沫板等建筑材料進(jìn)行建筑功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣不僅能提高建筑物的隔熱功能和有效控制建筑物室內(nèi)溫度，還能維持室內(nèi)溫度適宜，且這些材料會(huì)還具有良好的抗壓性，能有效提高建筑工程的抗壓能力。

另外，在建筑工程保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員也可采用聚苯乙烯泡沫作為主要填充材料，并在其中加入水泥、發(fā)泡劑，這樣設(shè)計(jì)出的建筑物也能達(dá)到較好的隔熱和保溫效果[3]。表1 是硬泡聚氨酯、擠塑聚苯乙烯泡沫板的基本性能，從表1 可以看出，這2 種建筑材料的抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)和耐溫性能均較高，將其應(yīng)用于建筑工程保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅能提高建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，還能達(dá)到良好的保溫效果。

表1 硬泡聚氨酯、擠塑聚苯乙烯泡沫板的基本性能

2 新型建筑材料在應(yīng)用過程中存在的問題及對(duì)策

2.1 存在的問題

2.1.1 設(shè)計(jì)人員對(duì)新型建筑材料認(rèn)識(shí)不足

建筑材料更新?lián)Q代較快，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)過程中，不少設(shè)計(jì)人員的建筑設(shè)計(jì)理念較為傳統(tǒng)和老舊，多是采用傳統(tǒng)建筑材料進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且他們對(duì)于新型建筑材料的實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏，無法按照新型建筑材料的特點(diǎn)和性能設(shè)計(jì)出合理的建筑工程結(jié)構(gòu)方案，從而導(dǎo)致建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量不佳[4]。

2.1.2 建筑單位過分注重自身的經(jīng)濟(jì)成本收益

相比于傳統(tǒng)的建筑材料，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用新型建筑材料需要投入較高的造價(jià)成本，從而會(huì)提高工程建設(shè)的總體造價(jià)，這樣就會(huì)導(dǎo)致不少建筑施工單位不愿花費(fèi)大量的資金購置和配備新型建筑材料，并將經(jīng)濟(jì)成本收益比作為考核建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的根本指標(biāo)，從而會(huì)嚴(yán)重制約新型建筑材料在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和發(fā)展。

2.1.3 新型建筑材料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)較高和施工技術(shù)方法較難

與新型建筑技術(shù)一樣，將新型建筑材料應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，也需要設(shè)計(jì)人員和施工人員掌握新型建筑材料應(yīng)用的方式、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)方法。然而，在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工過程中，有不少設(shè)計(jì)人員和施工人員均未掌握上述內(nèi)容，從而導(dǎo)致大多數(shù)施工單位放棄新型建筑材料，而選擇設(shè)計(jì)人員和施工人員熟練掌握的傳統(tǒng)建筑材料進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工。

2.2 解決對(duì)策

2.2.1 加強(qiáng)對(duì)新型建筑材料認(rèn)識(shí)和重視程度

與建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的單位均需要加強(qiáng)對(duì)新型建筑材料認(rèn)識(shí)和重視程度。首先，建筑施工管理部門應(yīng)在社會(huì)上積極推廣建筑新型材料，使建筑工程施工單位認(rèn)識(shí)到將新型建筑材料應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性，并出臺(tái)相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定要將新型建筑材料作為建筑工程結(jié)構(gòu)中所需要的建筑材料標(biāo)準(zhǔn)。在生態(tài)環(huán)保理念的引導(dǎo)下，還需要建筑工程施工單位和建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位的每一位設(shè)計(jì)人員、施工人員均能樹立生態(tài)環(huán)保的設(shè)計(jì)和施工理念，營造以生態(tài)環(huán)保為競爭核心的行業(yè)態(tài)勢，才能在每一個(gè)建筑施工方步驟中應(yīng)用和落實(shí)生態(tài)環(huán)保理念。最后，還需要加強(qiáng)對(duì)建筑工程基層設(shè)計(jì)和施工人員的專業(yè)知識(shí)和技能培訓(xùn)，使其能形成正確的建筑設(shè)計(jì)和施工觀念，能充分認(rèn)知和掌握新型建筑材料的性能、使用特點(diǎn)等，以促進(jìn)設(shè)計(jì)和施工人員均能系統(tǒng)、全面和正確地認(rèn)識(shí)各種新型建筑材料，并積極、規(guī)范地將新型建筑材料應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

2.2.2 加快新型建筑材料技術(shù)研發(fā)

建筑施工企業(yè)開展工程建設(shè)的最終目標(biāo)是獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。然而，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用新型建筑材料，必然會(huì)增加其工程建設(shè)造價(jià)成本，從而導(dǎo)致不少施工企業(yè)為追求自身經(jīng)濟(jì)收益而放棄新型建筑材料。對(duì)此，還需要相關(guān)技術(shù)部門加快新型建筑材料技術(shù)研發(fā)，使新型建筑材料性能更加穩(wěn)定，工藝更加成熟，研發(fā)生產(chǎn)加工成本較低的新型建筑材料，這樣可有效降低應(yīng)用新型建筑材料的成本支出，從而促進(jìn)更多的施工企業(yè)將其應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中[5]。

3 結(jié)語

新型建筑材料是一類具有節(jié)能、環(huán)保、隔音、防水防潮以及保溫等特點(diǎn)的建筑材料的總稱，將其應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅能有效節(jié)約建筑資源，還能提高人們居住環(huán)境的舒適度。例如，將相變儲(chǔ)能砂漿、變儲(chǔ)能墻板、硬泡聚氨酯和擠塑聚苯乙烯泡沫板等新型建筑材料應(yīng)用于建筑工程墻體結(jié)構(gòu)和保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅能有效提高墻體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性，同時(shí)還能達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、控溫的建筑設(shè)計(jì)要求。然而，從我國建筑工程新型建筑材料的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，其仍存在較多的問題，例如設(shè)計(jì)人員對(duì)新型建筑材料認(rèn)識(shí)不足、建筑單位過分注重自身的經(jīng)濟(jì)成本收益、新型建筑材料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)較高和施工技術(shù)方法較難等問題，對(duì)此，就需要積極探尋有效措施解決這些問題，加強(qiáng)對(duì)新型建筑材料認(rèn)識(shí)和重視程度，加快新型建筑材料技術(shù)研發(fā)，只有這樣，才能使建筑施工單位設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)到新型建筑材料的重要性，并將其應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從而不斷提高建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。