李向荣
江苏中南建筑产业集团有限责任公司，山东青岛266000
摘要：随着时代的不断进步与人们生活水平的快速提升，房屋建筑在社会发展的过程中占据着重要地位，而建筑的高度也在不断增加。我国近些年超高层建筑层出不穷，该建筑类型的应用范围正在逐渐扩大，同时，超高层建筑的设计施工中也逐渐应用各种新材料。节能材料的应用能够提升超高层建筑绿色环保发展水平，符合建筑行业未来发展趋势。为此，相关工作人员需要在明确超高层建筑新材料和节能谁家必要性的前提下积极探索新材料和节能设计的应用措施，提升超高层建筑的节能水平。
关键词：超高层建筑；新材料；节能设计
引言
随着建筑行业科学技术水平的提升，目前，超高层建筑的数量逐渐增多。在环境污染与资源短缺问题日益严重的今天，提高节能水平，开始成为了超高层建筑设计的主要目的之一。建筑实践经验证实，与应用常规材料相比，将建筑节能材料应用到设计及施工过程中，可有效增强建筑的保温性能、改善照明效果，对可持续发展目的的达成，具有重要意义。可见，对各建筑新材料在节能设计中的应用方法加以研究较有必要。
1选择新材料与节能设计的必要性
钢和混凝土是超高层建筑中最为关键的两类材料，经过现代科技的不断发展，两种材料的功能也在不断改变。钢结构的强度较大，材料较为均匀，塑形较好，已经广泛地应用于建筑行业当中。但是纯钢结构的建筑综合刚性不足、抗侧移能力差是钢结构建筑的最为明显的缺陷，即使增加了减震系统、支撑系统也难以有效抵抗强风、地震等影响。同时，钢结构缺乏稳定的高温性能差异，这就增加了建筑火灾安全隐患，一旦发生火灾后果严重。在传统建筑设计施工中，如果楼层高度增加，为了保证建筑结构稳定性需要扩大柱的界面剂，但是同时会导致大部分空间被消耗，对建筑空间利用效率产生不良影响。
2超高层建筑节能设计中存在的不足
2.1材料选择局限
当前我国的超高层建筑在节能设计上还只是停留在建筑节能一半的目标上，这种目标的制定不适合我国的可持续发展。需要按照当地的经济实力，并且符合我国的建筑节能要求（也就是节能率），只有将其当做是前提来进行的符合当地实际情况并追求最佳效果的节能设计才能够对行业的进步加以体现。
2.2数据控制局限
参照我国进行建筑节能施工设计的能力分析，很多设计单位所掌握的用进行建筑围护优化结构的建筑能耗的模拟软件，都无法真实的对气象参数沿高度产生的变化规律加以反映，也无法对建筑围护结构沿高度变化的表面热交换能力的差别进行分析，这就使得建筑物的能量的消耗不准确，这也就更不好说对建筑物的制冷等配电设备进行的节能设计了。受到目前计算实力上的限制，在很多超高层建筑进行施工的时候，其计算的对象在建筑的规模是软件无法进行计算与模拟的范围了，所以也就无法对其建筑本身的节能进行合理的设计分析。
3我国超高层建筑新材料在节能方面的应用
3.1节能优化的技术分析
从我国超高层新材料节能设计的优化技术来看，建筑物高度的变化必然会影响相关参数的变化，从而影响到整个超高层建筑的安全性能，使得建筑物的能耗增加，这是一个不争的事实。当建筑超过一百米之后，受到的太阳基本辐射不会发生变化，但是其他的天气气象因素会发生较大的变化，从我国节能设计的方向来看，大部分的设计企业所掌握的建筑维护的技术都不能准确地反应天气变化的实际规律，从而很难看清楚建筑物周围表面的热量交换的差别，就很难进行高建筑的配电、制冷、空调等设备的安放。
3.2钢管混凝土的选择及应用
随着高强度钢的选用，可以令构件截面变得小和薄，可是这也使得其自身局部屈曲与刚度有所减弱，对这一问题加以处理的方式是使用cft柱。继s结构和src结构以及rc结构以后，这成为了一种新型的结构体系。这种结构体系在钢管中填充混凝土、从而使钢管和核心混凝土共同承受外部荷载，有着很大的刚度，又有着一定的耐久和很强的变形能力，同时防火性能也非常的优秀。相信在不远的未来在建筑领域中cft柱能够发挥出非常主要的作用。
3.3钢筋混凝土的应用
为提高建筑外墙的保温性能，以及屋面的热工性能。本工程决定将钢筋混凝土应用到建筑设计过程中，同时，借助外墙保温隔热技术，于外墙与屋面等部位，设置保温层，使得节能理念得以体现。超高层建筑的保温形式，一般包括外保温、内保温及自保温三种。而内保温中，“热桥”则是决定建筑节能效果的主要指标。对此，某工程决定在钢筋混凝土的选择过程中，将混凝土粗骨料，应用到热桥部位，以降低传热系数，在一定程度上避免热桥效应发生，使建筑的保温性能得以提高。某工程所用钢筋混凝土，厚度为200mm。其余参数如下：（1）外墙：混合砂浆厚度为200mm、保温板厚度30mm、水泥砂浆20mm；（2）内墙：混合砂浆厚度为10mm、保温板厚度10mm、钢筋混凝土墙厚度200mm。上述厚度均为按结构结算所得的数据。
3.4高性能的钢铁
在二十世纪八十年代末，超高层建筑开始发展，大跨结构也随之发展，同时，高层建筑的施工对建筑新材料的要求也越来越多，比如具有高强度、低区强比、窄区服等抗震性能的钢材，施工加工尺寸精确、持久性比较强的钢铁等。具体可以分为以下几种钢材：（1）高张力钢，超高建筑材料所用的高张力钢，屈服点在100N/mm2-780N/mm2的范围之内，而我国大部分的钢材屈服点在400N/mm2。屈服点的提高满足了结构刚度的要求，同时提高了抗弯能力。此外，在进行施工时，也要保证钢材结构的可焊接性。在地震发生频率比较多的国家，保证超高层建筑在地震中的安全性、适宜性是一个重要课题。因而高张力钢材的屈服点和抗压能力必须要到极致，同时还要保证一定的可塑性。（2）低屈服点钢材：低屈服点钢材的研发和技术使用，在设计耐震的建筑物中得到了很好的应用。地震对建筑物造成影响后，通过隔震、抗震技术，建筑物的特殊结构能吸收地震产生的能量，从而保证整个超高层建筑的安全，防止整个工程的结构受到损伤，因此需要把这些屈服点钢材作为吸震材料放在特殊的位置。（3）TMCP钢：建筑楼房的高层化、跨度大等主要因素要求建筑物使用的钢材必须具有较高的强度、极厚化、大断面化的性质，通过特殊的钢材冶炼方法，添加适量的碳元素，保证钢铁的强度，但是在增加钢材强度的同时，钢铁的可焊性会随之下降。为了应对这一难题，相关技术人员开发研制了490N/mm2级的结构—TMCP钢，这种TMCP钢是经过一定的热处理后形成的，而TMCP钢也已经被广泛的运用到超高层建筑中去。（4）SN钢：建设超高层建筑所需的钢材应具有良好的弹性和可塑性，并具有抵抗地震的能力，能够大范围的应用到超高层的建筑中去。SN钢的要求一般是能够保证可焊性、可塑性、保证板厚的方向、具有经济性、可加工性并能够与国际接轨。
结语
综上所述，超高层建筑节能设计过程中，应将钢筋混凝土以及高性能钢等材料，分别应用到设计中。在此基础上，通过计算建筑传热系数等参数的方式，判断各材料的应用，是否能够达到节能要求。设计完成后，为确保各材料参数合理。应通过相应软件，对材料的节能效果进行检测。确保检测合格后，方可将其应用到施工中，使建筑的节能效果得以改善。
参考文献
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