氣候變化對建築工程的影響分析
工程建設
作者：宋紅玲 賈世文
【摘要】全球氣候變化情況日益嚴重，持續的氣候變暖對建築工程的安全性、耐久性提出了全新的挑戰。從結構適應環境變化和建築可持續兩個方麵對建築工程的發展進行分析。並分析了當前氣候變化背景下需要進一步研究的科學問題。
【關鍵詞】氣候變化 適應環境變化 可持續建築 建築工程
全球的氣候變化不僅影響人類生存環境，也將影響世界經濟的發展和社會進步。隨著全球氣候變化的不斷加劇，所引起的氣候變暖，幹濕度變化加劇，空氣中溫室氣體以及廢氣濃度不斷增高嚴重影響著建築工程的安全性與耐久性。2001年11月l7～18日在清華大學舉行的“土建結構工程的安全性與耐久性”科技論壇便指出引起耐久性問題不斷加劇的很重要的一個原因便是環境的不斷惡化。需要在這方麵開展更多的研究工作。
一、漸變性氣候變化對建築結構的影響
影響建築工程耐久性的漸變性氣候惡化包括環境溫度升高、幹濕度循環加劇、風速提高、環境中溫室氣體及工業廢氣等濃度提高。下麵將就漸變性氣候惡化對建築結構的影響做具體分析。
（一）強度
混凝土的強度受溫度升高的影響十分明顯。實驗表明，在環境溫度下經過120d的常溫熱循環其抗壓強度降低約24%。而對於水灰比為0.53，坍落度為50mm的波特蘭水泥混凝土，當大氣溫度達到32℃時，混凝土試塊表麵的溫度可達63℃；當氣溫達到40℃～47℃時，混凝土表麵溫度則高達80℃～90℃。高溫和幹燥環境作用下混凝土中水分蒸發，骨料與水泥材料性質的變化及骨料與砂漿之間粘結力的變化將引起混凝土抗壓強度、彈性模量、徐變變形、收縮變形等性能的變化。
（二）鋼筋鏽蝕
鋼筋混凝土結構中鋼筋除在混凝土的堿性環境下（pH約為11～12），表麵形成一層鈍化膜，抑製鋼筋鏽蝕。當混凝土碳化以及氯離子滲透至鋼筋表麵時，鋼筋發生脫鈍，並在鋼筋表麵產生電位差，迅速鏽蝕膨脹，導致混凝土的剝落，影響結構的安全性及適用性。
環境溫度升高，空氣中CO2濃度增大時，碳化反應加快。混凝土周圍介質的相對溫度在50%～75%時，混凝土碳化速度最快。而氣候變化引起的酸雨以及由於工業廢氣（SO2等）濃度增加使得結構多處於酸性環境中，也加快了Cl—的滲入。這些變化都加快了鋼筋鏽蝕。
（三）凍融損傷
混凝土的凍融破壞是指在凍融交替的作用下，其內部結構產生裂縫和損傷，經多次反複作用後，損傷積累到一定程度所引起的一種結構破壞。混凝土在凍融破壞過程中微孔數量逐漸增加，孔徑逐漸擴大，微裂縫增加和擴展，導致混凝土密實度降低，吸水率增加、強度下降。環境變化引起的環境溫度離散性加大，以及某些地區空氣濕度加大，使得凍融循環更為頻繁，破壞更為嚴重。
二、持續建築的發展方向
建築業是能源需求增長較快的領域。表1顯示了世界上主要國家建築能耗占總能耗的比例。工業發達國家建築使用能耗占總能耗的30%～40%，2002年歐盟25國建築能耗已經占其總能耗的40.4%。聯合國環境規劃署在2007年3月29日公布的一份報告中顯示，建造和維護現有建築物所消耗的能源占全球能源消耗總量的30%到40%。