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超高层建筑新材料的选择及其在节能设计中的应用探究

2020-11-25侯斯靓

建材发展导向 2020年22期
关键词:塑性变形钢材抗震

侯斯靓

超高层建筑的出现,受到了众多城市的青睐,纷纷开始建设超高层建筑,在一定程度上带动了城市经济的发展,同时也有效的解决了城市用地不足的现状。但是想要真正落实超高层建筑,除了施工难度和施工高度的增加,最主要的是要对自身的功能进行完善,而对自身功能起到决定作用的便是建筑材料,要选择性能好的新材料,同时设计理念也十分关键,要始终保持节能设计的理念,这样才能够符合社会发展的需求,进而完善超高层建筑【1】。

1 对材料进行选择以及节能设计在超高层建筑中应用的意义

超高层建筑具有较大的聚集性,能够在满足更多人居住需求的前提下能够使土地资源得到极大的节省,在一定程度上能够推动城市的发展建设。为了能够使超高层建筑更好的满足社会发展的要求,与其自身的性能也存在一定的关联。为此,要选择性能更好的新材料,这样能够从根本上保障超高层建筑的质量。

2 超高层建筑节能设计中存在的问题

2.1 数据控制受到影响

超高层建筑设计之初,需要先通过虚拟模型进行整体分析,但是并不能够获得完整的信息数据以及准确测定光能的吸收能力,因此无法实现对数据的有效控制,从而阻碍了节能设计。不仅如此,我国当前的电子技术很难完成超高层建筑的量化计算,也无法在坚持节能的理念下进行超高层建筑的整体布局。

2.2 材料的选择

在进行建筑设计时,节能环保是重要的前提,这样才能够满足社会的发展要求。但是从实际情况来看,超高层建筑在节能环保方面的要求较普通建筑而言相对较低,这样明显不符合社会发展的要求,因此需要做好对建筑材料的合理选择,这样才能够落实超高层建筑节能环保的理念【2】。

3 超高层建筑新材料的选择及其在节能设计中的应用

3.1 对新型钢材的选择及应用

随着超高层建筑群数量的增加,拉动了建材行业的发展,尤其是钢材业的发展,同时也对钢材各方面的性能提出了更高的标准和要求。首先,增加钢材的强度是必不可少的,这样能够从根本上保障超高层建筑的质量;其次,要增强钢材的抗震系数,主要是因为超高层建筑比以往建筑要高,危险系数也会随之上升,增强抗震系数,能够保障超高层建筑的安全;最后,提升钢材的耐久性,这样能够延长超高层建筑的使用寿命。

1)高张力钢的选择与应用,在建筑过程中,所使用的钢材的塑性变形基本处于100-780n/mm2之间,其中使用最为广泛的钢材的塑性变形为400n/mm2。在进行超高层建筑时,想要使钢材的塑性变形得到有效的提升,在制造阶段就要注重提高钢材的刚度,这样能够从根本上避免钢材局部发生弯曲变形的情况,同时还要保障钢材的可焊接性能。另外,对于一些地震频发的区域,保障建筑物的安全性是建筑过程中需要重点考虑的问题,因此,高张力钢要具有良好的塑性变形能力。

2)低屈服点钢的选择与应用,通过对超高层建筑实际施工情况分析与研究,已经得出了钢材的屈服点以及钢材屈服的特征,不但提高了超高层建筑抗震的能力,还使得抗震的整体实力得到了极大的提升,并且使超高层建筑的使用寿命也得到了延长。主要原理就是超高层建筑自身具有的某些特性吸收了地震对超高层建筑带来的不良影响,保障了超高层建筑内部的安全性及稳定性,并且有效降低了地震所造成的不必要的损失。

3)TMCP钢的选择及应用,近些年来,我国的建筑形式逐渐朝向超高层建筑的方向发展,随着高度的增加,对建筑所选用的钢材也提出了更高的要求,尤其是钢材的强度要比普通钢材要大,而且断面也要够厚,这样才能够满足超高层建筑对钢材的使用要求。如果按照传统方式进行钢材冶炼的话,会在冶炼的过程中增加钢材中的碳元素,这样尽管能够实现钢材中碳含量的增加,但是钢材本身的可焊接性能并没有得到很好的提升。在这种情况下,塑性变形为490n/mm2的TMCP钢正好能够满足建筑建设的需求,也因此被广泛的应用到了超高层建筑中【3】。

3.2 钢筋混凝土的选择与应用

随着超高层建筑群数量的增多,不仅对所使用钢材的强度提出了更高的要求,对钢筋以及混凝土的强度也提出了更高的标准和要求,使得钢筋及混凝土的强度较之前都有了很大的提升。

3.3 钢管混凝土的选择与应用

随着建筑钢材强度的提升,能够使构件的截面变薄,但是这也会使钢管局部刚度降低,面对这种情况最为有效的解决措施就是使用CFT柱,这是一种新型的结构,主要是向钢管中填充混凝土,最终能够使钢管和混凝土共同承担来自外部的应力,这样一来,与钢管或混凝土相比,不仅刚度有所提升,而且变形能力也会更好。

4 结语

综上所述,超高层建筑是国家建筑行业发展的必然趋势,为了保障超高层建筑使用的安全性、稳定性以及使用寿命,首先就要做好对新材料的选择,然后在进行超高层建筑设计的过程中要始终坚持节能的理念,能够促进建筑行业的发展。

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