探究超高层建筑新材料选择和节能设计

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1、探究超高层建筑新材料选择和节能设计　　摘要：随着我国城市建设的步伐不断加快，高层建筑以及超高层建筑的数量也不断增多。根据国家相关的节能减排政策以及可持续发展战略，在超高层建筑材料的选择使用与设计方面都需要充分考虑新型节能材料的应用与设计。同时根据现代民众文化需求，建筑要与现代艺术相结合，从多方面进行综合考虑。本文对超高层建筑的新型材料应用与节能设计相关内容进行分析，并就目前存在的一些问题进行讨论，以供同行业者参考。关键词：超高层建筑；新材料；节能；设计；钢中图分类号：TU97文献标识码：A引言随着现代城市间竞争

2、程度不断激烈，为了提升城市的形象，管理者不得不修建大型建筑与超高型建筑，扩大旅游与商业贸易活动。同时随着城市规模的不断扩大，可用建筑面积越来越小，地皮成本越来越高，在同样的面积下，开发商都希望通过提高层数来实现经济效益的最大化，同时也能够提升开发商的品牌影响力。根据这个趋势，未来超高层建筑的数量肯定会越来越多。超高层新型材料的选择2.1高性能钢8随着现代钢结构工业的不断发展，在超高层建筑中使用大型钢结构已经逐渐成为趋势。同时由于层数不断提高，造型不断趋于多样化，对钢结构的性能也提出了较高的要求。在有关钢性能方面

3、，主要是对于张力、拉力、屈服强度以及耐震性等方面提出要求。同时在加工与安装时，对于形状尺寸的精度也需要加以注意。目前对于建筑用钢，其屈服强度多是在100公斤以上，其中位于400以上占一半之多。随着我国钢材质量的不断提高，屈服点的提升大大保障了钢结构的刚度，避免了钢结构在中间位置产生一定的屈曲变形。在钢结构进行高层施工时，也可以不断提高可焊性。[1]尤其是在一些地震多发的城市，超高层建筑的钢结构应用时必须要考虑地震因素。在确保在一定强度的地震作用下，建筑仍然不能失去应用的基本功能。这就要求现代钢结构具有一定的塑性

4、变形能力，具有较高的抗拉强度。8另外一些低屈服点钢与tmcp钢也是新型设计材料。在低屈服点钢材中，隔震构造技术得到了充分地应用，建筑物通过特殊的位置就能够把地震或其他的震动产生的能量进行吸附，避免对主体造成破坏。所以低屈服点的钢主要是在超高层建筑的特殊部位使用。新型490级建筑使用的tmcp钢，能够在一定程度上解决了传统的冶炼问题。以往为了获得大跨度的钢结构，要通过加入碳元素的方法不断增大断面与厚度，所带来的问题就是钢结构的可焊性降低。热处理钢目前已经开始应用于超高层建筑中，不仅减轻了传统的钢材质量，同时也能够

5、适应更多的施工方法。另外为了提高钢结构的可焊性，能够在振动时不断吸收过大的能量，所以需要保持一定的塑性变形能力。同时根据目前所有施工单位的经营现状，降低生产成本，提高经济性也将会成为一大因素，这些都促使了sn钢的出现，通过多种规格的sn钢可以通过厚度与等级的不同应用于国际上多个规格标准，从而大大提高了应用范围。[2]2.2钢筋混凝土随着我国建筑技术的不断发展，在钢筋混凝土的等级、使用性能方面也有了明显的提升。目前超高层建筑的钢筋结构的强度已经可以达到近1000mpa，混凝土的强度等级也近于100mpa。这些都与

6、上个世纪相比有了明显的进步，正是由于这些材料的性能不断提高，才促进了超高层建筑的设计方案顺利进行。[3]2.3钢管混凝土cft结构8随着高强度钢的不断应用，钢的截面积不断被缩小，这也就带来了屈服强度与刚度下降的缺点，而采用cft柱则是解决此类问题最好的方式之一。Cft柱结构体系采用多种形状的圆柱，内部填充上混凝土，从而形成钢与混凝土的有机结合，形成强大的结构体系，这种体系的结构强度非常大，使用寿命极长，具有良好的刚度与防火性，在超高层建筑中使用此类结构体系是目前较为成功的案例之一。采用cft柱的结构体系，柱内的

7、混凝土由于受到压力作用从而向横向不断进行扩展，由于钢管的约束，从而提高了单位体积内的强内与变形能力。钢管的变形则同样会受到混凝土的约束而得到不发挥，提高了刚度。[4]随着设计的多样化不断发展，多种多样的组合方式都被应用于建筑领域，未来在超高层建筑中，cft柱的作用将会体现地更加明显。超高层建筑节能设计思路浅析3.1超高层建筑节能优化参数不完善虽然超高层建筑不断出现在城市的繁华地带，但在建设过程中的优化设计却存在着一定的弊端。利用自然因素来实现节能是最有效的手段，但在节能优化设计时，设计者对建筑的高度与环境影响无

8、法准确掌握，造成了计算偏差或遗漏问题。超高层建筑的高度往往与一般建筑不可相提并论，随着高度的增加，空气中的气象指数也会发生较大的变化。[5]目前很多的模拟软件都无法准确地计算出当地的环境变化参数曲线，对于建筑表面的热交换能力差别也就难以计算清楚。超高层建筑的能量消耗计算存在着误差，内部的空调、配电系统的合理设计也就随之产生了一定的问题。8高度是超高层建筑的最明显的特点。在设计时，要把高