新型材料在建筑設計中的發(fā)展研究

摘 要：文章結合多年建筑設計的經(jīng)驗，分析了新材料在建筑設計中的應用以及新材料對促進建筑設計的新發(fā)展，提出了新材料對建筑設計影響的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：新型材料；建筑設計；應用

現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展是人類進入信息化、社會化所產生的城市現(xiàn)象，是隨著城市的發(fā)展和科學的進步而發(fā)展起來的?，F(xiàn)在的普通建筑物的使用壽命通常在50～100年，而隨著社會的不斷發(fā)展，更加大型化、綜合化的社會基礎設施也在不斷增多，比如大型的水利工程、海底隧道，特別是超高建筑，這些大型的工程維修比較困難，而且耗資巨大、建設周期長，這就對建筑材料的耐久性提出了更高的要求。

1 新材料在建筑設計中的應用

建筑設計中新材料的有效利用，能夠有效降低建筑施工過程中對環(huán)境的污染，有效提高建筑的舒適度，降低建筑材料對人體的危害，提高了建筑環(huán)境的舒適度以及建筑質量的整體質量。

1.1 保溫材料的應用。保溫材料同保溫技術具有非常重要的聯(lián)系，保溫材料是保溫技術實現(xiàn)的重要因素。保溫材料包括了保溫玻璃和墻體保溫材料，保溫玻璃即充分利用光的吸收以及光折射等物理原理，使建筑玻璃具有選擇性，從而減少太陽光對室內環(huán)境的影響；保溫材料包括了保溫板和保溫漿等材料，即利用礦物棉等材料阻止室內溫度的擴散，并在室內根據(jù)室內溫度的變化進行溫度的釋放，以維持室內溫度的平衡，確保室內環(huán)境的舒適度。

1.2 隔音材料的應用。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市噪音污染問題也日趨嚴重，建筑噪音、車輛噪音都很大程度上影響到了居民的正常生活和生產。噪音材料就是通過改變傳統(tǒng)施工材料結構和成分，如噪音吸收版等等，能夠有效阻擋外界噪音對室內環(huán)境的影響，保證用戶的正常工作和作息。

1.3 結構材料的應用。目前，高層建筑以及超高層建筑的逐漸增多，使得建筑承重問題也日趨嚴重，新型結構材料的誕生，既能夠有效減少建筑自身重量，減少承重壓力，提高建筑結構穩(wěn)定性，還能夠減少建筑施工材料數(shù)量，減低建筑造價成本。如輕鋼材料等重量低、價格優(yōu)勢明顯的工程施工材料，目前在工程設計過程中已得到了廣泛應用。

2 新材料促進建筑設計的新發(fā)展

建筑師在建筑設計時往往受到材料和技術的影響，建筑的創(chuàng)作空間受到一定程度限制。近些年，隨著多種新型材料的出現(xiàn)，建筑創(chuàng)意力在很大程度上得以釋放，如一系列大跨度建筑、輕型超高層建筑、膜結構建筑、生態(tài)環(huán)保建筑、節(jié)能建筑涌現(xiàn)。

2.1 大跨度建筑。大跨度建筑由干受到拉力和約束力作用，其結構往往比較拘謹、呆板，建筑設計時須考慮結構是否可實施。而隨著一些新材料的出現(xiàn)，如膠合木。建筑的空間跨度不再是建筑設計考慮的影響因素，建筑創(chuàng)作更為大膽。膠合木由單獨的規(guī)格材層板組成，可以做成尺寸和形狀各異的結構部件，主要是因為木材經(jīng)過烘干、刨平成板材后分類成各種強度級別，多層板材用膠粘劑黏合搭接，以獲得不同的形狀、厚度和長度。膠合木在建筑設計中優(yōu)越性在于：第一，它強度高、質量輕、易于加工，可以做成各種大面積、大跨度建筑的屋頂結構。第二，它防火、耐腐蝕、抗震。與同等強度的鋼筋混凝土結構相比，膠合木梁柱結構質量輕很多，質量輕在地震發(fā)生時提高了安全性。第三，膠合木屬于低碳范疇，因為從碳循環(huán)的角度來看，林木生長是碳匯過程，而生產水泥、鋼材是碳排放過程，用速生林木制造的膠合木結構代替鋼筋混凝土結構，就相當于減少了二氧化碳排放，適合城市可持續(xù)發(fā)展。

2.2 輕型超高層建筑。由于建筑外立面的重量占據(jù)了超高層建筑自重很大一部分，對于超高層建筑設計來說，建筑材料的質量成為影響建筑工程施工的重要因素。因此，建筑表皮材料的選擇對超高層建筑至關重要。選擇輕型的建筑材料可以有效地減輕建筑自重，從而降低建筑結構負擔。比如新央視大樓主樓的兩座塔樓在163米以上由“L”形懸臂結構連為一體，雙向內傾斜6度，其中塔樓連接部分高11層，懸臂長75米，前端沒有任可支撐，上端負重大，不規(guī)則受力調節(jié)復雜。因此，新央視大樓外表面采用自重較輕的菱形鋼網(wǎng)格與大面積玻璃幕墻結合而成，這是一種特種玻璃，其表面被燒制成灰色瓷釉，具有重量輕，能有效遮蔽日曬的特點，更好地解決了建筑結構自重負荷，同時適應此地的空氣環(huán)境。另外，建筑表皮材料質量對建筑建設中能耗也起到重要作用。因此，越來越多的新型輕質材料被建筑師在超高層建筑設計時關注和選擇。

2.3 膜結構建筑。每一個建筑創(chuàng)意都需要有材料來作為支撐實現(xiàn)，新型材料是建筑師實現(xiàn)建筑創(chuàng)意的的重要工具。例如國家奧林匹克游泳館水立方，使用ETFE（乙烯四氟乙烯共聚物）薄膜，充滿奇幻色彩，建筑視覺效果出眾。ETFE膜作為一種膜結構，由高強度氟聚合物人工制成，原本用于電器及包裝設計。由于其具有高抗污抗粘性，表面易清洗，使用壽命在25-35年之間，防火等級達到B1、DIN4102標準，質量輕巧，透光性能好，并且可完全再循環(huán)利用等特點。近年來多用于跨距5m左右的2至3層充氣支撐結構，在水立方中就大量使用ETFE膜，其內外立面由3065個膜結構氣枕組成，覆蓋面積達到10萬m2，展開面積達到26萬m2， ETFE透光的特性讓整個建筑外觀看起來晶瑩透亮，還有膜的透光性和自清潔功能，不僅節(jié)約能源，符合節(jié)能減排要求，還可減少人力物力的消耗，體現(xiàn)了綠色奧運。ETFE膜出眾的特性，在一些體量較大，耗能較大，對建筑材料要求較高的建筑中也可廣泛使用。

3 新材料對建筑設計影響的發(fā)展趨勢

建筑設計的基礎是通過內外結構的表達來達到整個功能相和諧的設計目標，建筑材料的變化有時能夠直接反映出建筑功能和風格變化。建筑材料能夠成為一種最為直接的建筑語言，形成一種最簡潔、明了的建筑風格。新型建筑材料的出現(xiàn)可以將建筑設計帶到新的前沿，提供了設計的可能性和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

新材料的建筑特性，迎合了新興建筑的設討一需要，不僅使建筑功能得以實現(xiàn)，同時使建筑取得美觀的視覺效果。未來在建筑領域將會涉及到眾多新材料的運用，這將改變原先的建筑形式，達到一種超前而時尚的時期。新材料對建筑設計影響的發(fā)展趨勢：一是全球低碳城市的倡導，低碳建筑、節(jié)能建筑是建筑設計發(fā)展的重要方向，新型材料的運用有力地促進了低碳時代的來臨。未來建筑設計中必將引人諸多低碳生態(tài)材料。二是隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們消費觀念的轉變，建筑物不僅僅是居住的場所，還要滿足方便、安全、舒適、環(huán)保的要求，舊有的建材已遠不能滿足人們的需要，開發(fā)和應用新型多功能材料成為人們追求的新目標。建筑設計也將注重多功能化。三是重視新材料的開發(fā)與應用，如將納米技術與建筑材料結合，可開發(fā)出具有抗菌、消毒、光催化性、除臭等功能的生態(tài)建筑材料，從而改善生活環(huán)境，提高居住品質。

4 結語

總之，新型建筑材料在建筑中起到了基礎性的作用，尤其是對于高層建筑，安全性能高必須使用新的科技材料，只有全面把握新型建筑材料的特點，建筑行業(yè)才能更好更快地發(fā)展?？萍歼M步，材料不斷更新，結構設計的不斷改進，建設更高層建筑的夢想一定會實現(xiàn)。

參考文獻

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[2] 劉飛.淺析建筑新材料的應用[J].魅力中國，2010（01）.

作者簡介：袁勇，身份證號碼：421023198712057591。