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新材料应用与现代建筑结构技术的创新

时间:2024-02-07 18:16:02 来源:网友投稿

何龙贵

宣城市城建工程质量检测有限公司 安徽 宣城 242000

随着时代的发展和科学技术的进步,新型建筑材料得到了迅猛发展,不仅对传统的结构技术造成了一定的冲击,而且对现代建筑结构技术的发展也产生了新的影响,因此,如何根据这些新材料的特点,为现代建筑结构技术的发展和优化提供依据是一个重要课题。

建筑材料的运用是建筑的基本要素,同时也是结构设计的重要因素。而且,在某种意义上,建筑材料对建筑结构技术的发展起着重要作用。

1.1 原始的建筑材料

在那些最原始的建筑物里(如图1所示),大部分的建筑材料都是直接从自然中获得,比如石制的工具,而这些建筑都是以实用性为目的的方式建造而成,而建造的过程则是以最原始的方式进行,所以大部分的建筑都是四四方方的。由于人类文明的不断发展,建筑材料也出现了新的变化,人们在追求实用的同时,也不忘记美化它,从而形成了一种具有美学意义的结构设计。原始的石料建筑是西方建筑的主流,而木材的建筑则是中国古代建筑的主要组成部分,木制的结构对我们的古代建筑产生了很大的影响,而且因为木材的材质要比石器更好的处理和改造,所以中国的传统建筑才会显得更加的富有内涵。

图1 原始建筑物

1.2 现代的建筑材料

随着社会的不断进化,建筑材料已经脱离了自然的范畴,再加上科技的飞速发展,建筑材料也从单一的模式,变成了更加复杂的建筑材料(如图2所示)。例如,钢筋混凝土,这类建材能使建筑物具有良好的相容性,并促使建筑结构变得更多元化,它不但解决了建筑物的高度问题,而且也使建筑结构在地下发展,并且依据建筑材料的有关特性,使其充分利用空间[1]。但是,随着时代的进步,人民生活水平的不断提高,建材的革新与发展也越来越重要。

图2 现代新型建材

2.1 建筑结构的概念和定义

建筑结构,是一种建筑学术语,它主要是指房屋建筑中,由不同的部件构成的能承载不同功能的系统,“构件”包括屋架、梁、板、柱等;
“各种作用”是指能使系统发生内力、变形的多种因素,包括荷载、地震、温度变化、地基沉降等。

2.2 建筑结构的作用

建筑构件是房屋的主体,其功能作用可分为三大类。首先,它能够承受大自然和人类的负荷和抵抗,这对于保证建筑物在使用中的安全性和稳定性至关重要。其次,建筑结构也是建筑空间的一个重要组成部分,它的历史、文化和艺术都通过合理、高效的结构设计来展示,既能充分发挥建筑的功能,又能提高建筑的美感。最后,建筑结构在某种程度上也能展现建材的作用,建材是建筑结构的物质基础,建筑工程的设计施工是通过建筑材料来完成的,它也是发挥建材效用的重要手段。

2.3 现代建筑结构技术的发展时代背景

随着社会和经济的发展,大量的建筑出现,但也造成了现有的可利用的土地越来越少,传统的建筑结构已不能适应时代的发展,于是建筑开始朝着高度、体量、功能都更加丰富的方面发展,并逐步形成了基于传统结构技术的现代建筑技术[2]。

2.4 现代建筑结构技术的特征与发展动向

当代建筑结构技术最显著的特征在于:在保证结构安全性的基础上,对结构进行技术上的改进,进而达到节能、节材、环保。其发展动向有三个方向,即:垂直抗压体系支撑化、周边化、空间化,建筑形态创新、轻重量、高强度等3个方向。

2.5 建筑结构新材料与新技术

随着人们生活水平的提高,人们对居住品质的要求也越来越高,节能、提高住宅的舒适度、智能化已成为当前建筑市场的一个热点,因此,新的建筑材料、新技术应运而生,它既能有效地解决目前的能源紧缺、环境污染问题,又能提高住宅的舒适度、智能化程度,是现代建筑结构设计和优化的关键。

3.1 新材料新技术在建筑设计中的运用原则

在住宅建筑的设计中,要注重新技术的运用,同时要合理地引进新的材料。在这一过程中,最重要的就是保证设计的合理性,而要保证产品设计的质量,就必须要遵守相关的设计准则,以保证产品的可靠性。在具体的设计中,必须坚持节约的原则,即在进行新工艺和新材料的采购时,必须充分考虑到新技术的使用费用和新材料的采购费用[3]。通过分析新材料、新设计的成本和老材料的造价,以及两种新的设计方案的造价,并将两者的造价与消耗进行比较,秉承绿色节能的原则选取最佳方案,从而保证设计的科学性和可行性。

3.2 建筑设计中新技术新材料应用方法

在进行新的技术与材料的运用时,必须要注意对材料的使用方式,而不是将其随便运用到工程中去,这种做法是不合理的。在具体的工程中,有关的施工者需要考虑到各种不同的材质的性能和参数,并结合整个工程的总体设计需求,借鉴国外的优秀的设计方法,从而合理地选用不同的材料。在决定了用某种材料之后,建筑工人们也要对这种新的材质进行深入的研究,以便更好地了解这种新的材质,从而为他们提供更多的方便。在这一点上,一定要从各方面入手,注重对建筑的人性化设计和环境保护的运用,建立一个趋于完善的建筑。

4.1 生态技术

生态技术往往以传统与当代的建筑相互补充,从而以建筑的形式表现出自然、社会的生态。主要体现在以下几个层面:①与自然和谐相处。生态型住宅的设计理念是尽量充分地运用自然条件,并与传统的施工工艺相融合,不断地进行革新,达到节能环保的目标。②屋面保温技术。根据工程实际情况,选用保温材料,可以考虑采用倒置屋面和屋面绿化,即在保温层下面置放防水层,从而达到节能减排目的。③遮阳结构[4]。建筑遮阳器可分为活动式和固定式两类。在做遮阳板的时候,可以依据房子的实际状况以及本地的天气特征来判定设备的使用情况。④在建筑业中引进生态学技术(如图3所示)。一些环保技术在其他产业领域得到了良好的应用,并且可以很好地适应工程的要求,同时也适用于建筑设计。

图3 建筑中的生态技术应用

4.2 环保技术

环保技术的目的在于降低建筑能耗,避免不必要的浪费。环境保护技术包括:保温技术、新能源技术等。在建筑物的外墙保温设计中,采用了绝热技术,使室内温度达到均衡,减少设备能耗。而新能源技术则是利用可再生的环境友好型能源,加速绿色建筑的发展,达到节约能源的目的。

4.3 数字化技术

随着信息化技术的不断发展,人们的生活质量不断提高,信息化技术已经成为当今建筑行业中新技术的一个重要组成部分。数字技术不仅是一种特殊的数据储存和处理技术,也是一个信息社会和知识经济的重要组成部分。随着计算机网络技术的飞速发展和建筑业的飞速发展,人们对数字技术的需求也越来越大。数字技术的运用,使人们可以在家中办公、购物、学习和休闲。例如,西方发达国家所提出的 SOHO住宅,就是将数字技术运用于建筑行业,其主要运用于互联网,目前已经成为建筑业发展的一个重要方面。SOHO建筑的核心发展思想是把办公和生活结合起来,核心是利用互联网和信息技术,实现分散、独立和自由办公。数字技术在建筑行业中的最大优势,就是可以极大地提高人们的自由,同时也可以极大地节省土地,减轻交通拥堵和环境污染。随着我国人民的知识和文化素质的不断提高和办公规模的扩大,其在建筑行业中的应用越来越广泛。

新型材料在现代建筑结构技术的应用中扮演了重要角色,它是设计思想的决定因素,其直接关系到现代建筑技术的执行效率和效果。随着社会生产力的发展,建材的更新换代也越来越快,除了地基的支撑和承载功能之外,为了追求美观和舒适,建材也从原来的石头,变成了砖瓦,再到现在的各种新型建材,不但在承载上有着显著的优越性,更重要的是它的许多特性,如新型保温材料、新型节能材料、新型隔热材料等,都有着自己独特的优点和特色,所以它对现代建筑结构技术的实现和实施起着至关重要的作用。

目前,我国的建材已由传统的建材逐步过渡到现代化的新型建材,在此期间,大量的新材料陆续涌入国内的建材市场,并逐步被运用到各种建筑中,从而有效地适应了现代建筑建设的需要。新型建材不仅要达到结构的稳定和坚固,而且要有创新性,才能适应当今社会发展的需要[5]。近几年,随着我国人口的迅速增长,对各类资源的开发也越来越重视,目前的资源已不能适应社会发展的需要。所以,要及时改变建材产业的发展模式,加大新材料的研发和应用力度。在当前的新建材开发中,较为普遍的一种是节能环保的建材,这种建材可以有效地减少能耗,并具有很大的普及价值。它既能满足建筑的需要,又是一种节能的能源,符合国家对节能和环境保护的要求。

新材料的运用,可以有效地推动建筑业的发展,打破建筑业发展的瓶颈,使建筑业进入一个崭新的发展时期。在目前的发展阶段,相关的建筑设计师必须充分认识到最新的建材效益,加深对建筑的理解,并进一步提升其设计水平,并在建筑设计中应用创新的思想,为我国建筑业的发展做出自己的贡献。

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