如何选择超高层建筑新材料及其在节能设计中的使用
摘要：超高层建筑往往是地区和城市具有标志性的建筑物。因此，做好超高层建筑的新材料及其在节能设计的应用，将会对整个国家和地方的建筑新材料与建筑节能事业的发展起到带头作用。本文对于超高层建筑中新材料的应用情况以及超高层建筑的节能设计状况进行了浅要的分析与探讨。
关键词: 超高层建筑;新材料;节能设计
一、引言
超高层建筑在提高城市空间利用、塑造城市文明形象、促进社会经济发展、提升商贸与旅游影响力等方面都具有其不可替代的作用，这是一般的建筑物所无可比拟的。正因如此，近年来我国的超高层建筑工程如雨后春笋般不断涌现，不仅在经济发达地区得到了长足的发展，在许多经济欠发达地区也得到了一定的推广。而建筑新材料与建筑节能等技术的发展进步更是使得建筑物的超高层化态势如虎添翼般得到了迅猛的发展。本文对于超高层建筑中新材料的应用情况以及超高层建筑的节能设计状况进行了浅要的分析与探讨。
二、超高层建筑新材料的应用
1、超高层建筑中预应力钢筋混凝土的应用
随着近年来我国社会经济的蓬勃发展，对于超高层建筑的工程质量要求也在不断地加强。因此要想有效提高超高层建筑的工程质量，就需要广泛地运用现代超高层建筑设计与施工技术，以此来加强超高层建筑设计与施工的先进性和科学性。其中，由于预应力技术具备许许多多相应的特点，且对于超高层建筑工程而言尤为适用，比如预应力钢筋混凝土就因为其所具备的强度高、刚度高、抗裂性能好以及抗渗性能好等特点，使其在超高层建筑工程中得到了广泛的应用。由此可见，预应力钢筋混凝土在现代超高层建筑设计与施工中有着举足轻重的作用，其对我国超高层建筑的工程建设也具有重要且不可替代的意义。预应力钢筋混凝土由于其优越的特性和良好的经济指标，在超高层建筑工程中得到了广泛的应用，而且由大量工程实践可以证明，其所取得的成绩和效果极为可观，值得进行更为深入的开发研究和推广应用。
2、超高层建筑中高性能混凝土的应用
由于社会经济的发展和工程技术的进步，混凝土的高性能化已经成为了近年来混凝土技术深化和发展的一个主要方向。而由于高性能混凝土通常都是具有某些特殊性能要求或功能需求的匀质混凝土，因此其施工工艺往往更为严格和细致，其配制和生产也需要采用更为优质的材料。只有这样才能使高性能混凝土真正发挥出优势，造就其振捣时不容易产生离析、浇筑施工方便、具有较高的早期强度、具有稳定和长期的力学性能、具有优越的抗渗性能、具有良好的水化热性能、密实性及韧性等特点。尤其是其中具有优越的体积稳定性、耐久性等特殊性能的高性能混凝土，对于超高层建筑以及其他各种严酷环境中暴露在外的建筑物和构筑物等结果来说都非常的适用。而由于高性能混凝土自身所具有如此多的优异技术特性和综合性能，所以已经逐渐被国内外建筑工程行业和建筑材料行业关注和重视。正因如此，进一步结合混凝土材料的自身性能特点来对其进行更为深入的探索和研究，无论是对于高性能混凝土的产品开发还是对于超高层建筑设计与施工技术的发展都具有极其重要的意义和紧迫的需求。当然对于超高层建筑工程而言，由于当前社会与城市化发展对其的要求逐年上升，因此着力提高混凝土的耐久性能和抗析强度将是超高层建筑混凝土高性能化的主攻方向。另外，只有开发出符合现阶段我国超高层建筑工程施工水平现状的质量保证措施和施工技术措施，才能有效地保证高性能混凝土在超高层建筑工程中的应用得到充分的发挥。
3、超高层建筑中钢管混凝土的应用
由于高强度钢的使用，可以使构件截面做得小而薄，然而这必带来局部屈曲和刚度降低的问题，解决这个问题的途径之一就是采用钢管混凝土柱。继钢结构、型钢-钢筋混凝土结构、高性能钢筋混凝土结构之后，它成为了第四种结构体系。钢管混凝土结构体系，就是用圆形或多边形钢管内填充混凝土的柱子和钢结构或者型钢-混凝土结构的梁连接起来而形成的结构体系，具有刚度大，耐久力大，变形能力强，防火性好等方面的优良结构性能。因此，超高层建筑以及大跨度结构等开始广泛采用此种结构体系。钢管混凝土柱的优点是，混凝土填充在钢管中，在受压和受弯共同作用下，混凝土向横向扩散，然而却受到钢管的横向约束(称为钢箍效应)。所以，混凝土的强度和变形能力提高。另一方面，由于混凝土的填充，钢管的局部屈曲受到了有效的抑制。这样，钢管混凝土柱可以最充分利用高张力钢的强度。随着高强混凝土及其组合的研究不断发展，将来高度超过一千米的超高层建筑的构想实现，期待着钢管混凝土柱将起主要作用。
三、超高层建筑的节能设计
1、从超高层建筑的建筑节能优化设计技术看，建筑的高度变化导致相关参数的变异，进而影响建筑能耗的变化是一个不争的事实，高度超过一百米以上除太阳辐射可以认为基本不变以外，其它的气象参数都会发生很大的变化。而依据国内建筑节能的设计能力来看，大多数设计单位所掌握的用以优化建筑围护结构的建筑能耗模拟软件，都不能反映气象参数沿高度的变化规律，也不能够反映建筑围护结构沿高度变化的表面热交换能力的差别，这就势必无法准确地计算建筑物的能量消耗，更无从谈及科学合理地设计建筑物制冷、空调、配电等一系列设备系统。
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