新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的應用

何 偉 劉海香

(1.山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012； 2.山西凱的建筑設(shè)計規(guī)劃有限公司，山西 太原 030000)

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新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的應用

何 偉1劉海香2

(1.山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012； 2.山西凱的建筑設(shè)計規(guī)劃有限公司，山西 太原 030000)

分析了建筑設(shè)計中新技術(shù)的應用，從隔熱材料、通風材料、粉煤灰、節(jié)能照明材料、高層建筑物中應用的新材料等方面，介紹了建筑設(shè)計中新材料的應用，并探討了提高建筑設(shè)計水平的途徑。

數(shù)字化技術(shù)，粉煤灰，通風材料，建筑設(shè)計

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對于建筑設(shè)計的要求也越來越高。在保證居住要求的基礎(chǔ)上，對舒適度、安全程度提出了更高要求。此外，國家大力推行可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，要求建筑設(shè)計行業(yè)在保證建筑安全的前提下不斷提高資源的有效利用率、減少環(huán)境污染、減少二氧化碳氣體的排放量從而降低對大氣的污染，節(jié)約能源、減少對土地資源的占用。本文重點分析建筑設(shè)計中新材料、新技術(shù)的應用，探討提高建筑設(shè)計水平的途徑。

1 新技術(shù)

1.1 全生命周期造價管理

工程或項目、設(shè)備的全生命周期造價包括了建設(shè)或采購成本、日常使用過程中的運行維護成本以及工程拆除、項目終止或設(shè)備淘汰處理過程中所需要的成本的綜合。全生命周期造價管理是指將工程造價管理與全生命周期造價分析相結(jié)合的工程成本管理方法。在建筑設(shè)計中進行有效的全生命周期造價管理，能夠提升整個工程的綜合管理能力。另外隨著我國可持續(xù)發(fā)展建設(shè)的要求，建筑工程中關(guān)于環(huán)境保護、資源有效利用等的要求越來越高，也加大了建筑建設(shè)的成本，給企業(yè)的運營提出了新的問題。在這樣的背景下，對建筑設(shè)計方案進行全生命周期造價管理顯得更加重要，能夠在設(shè)計階段重視環(huán)保的建設(shè)要求，有效采用環(huán)保、節(jié)能材料，減少后期的運維管理成本。

工程項目的造價管理不是簡單的將建設(shè)成本、采購費用、人工成本等進行累加，而是要運行經(jīng)濟學、管理學以及建筑工程學等多門學科的理論進行融合并深入分析，才能進行工程造價的有效管理，具體就是結(jié)合經(jīng)濟學的原理、應用數(shù)據(jù)建模工具進行模型分析和數(shù)據(jù)預測來進行全面的管理。一般來講，工程造價管理的目的是實現(xiàn)工程項目在建設(shè)過程中、運維過程中以及后期報廢階段的總的成本最低。針對建筑設(shè)計，應用全生命周期的造價管理，能夠保證設(shè)計方案的可行性，同時保證資金的有效利用，從而提升整個建筑設(shè)計方案的社會效益和經(jīng)濟效益。

在建筑設(shè)計中進行全生命周期造價管理，能夠提升資金的有效利用率。擺脫了由設(shè)計人員或管理人員進行手工成本數(shù)據(jù)計算和分析的狀況，而實現(xiàn)利用現(xiàn)代的計算機建模技術(shù)，充分參考建筑工程項目的內(nèi)外部條件、經(jīng)濟環(huán)境等因素進行科學、經(jīng)濟、高效的方案設(shè)計和材料選型。另一方面，在建筑設(shè)計中應用全生命周期造價管理，能夠充分考慮到必要的環(huán)境保護措施或處理手段所需要的成本，促使施工人員主動選用節(jié)能材料、環(huán)保材料，提升工程項目的環(huán)境保護水平。因此能夠?qū)崿F(xiàn)整個項目的經(jīng)濟效益和環(huán)保等社會效益的全面提升。

1.2 數(shù)字化技術(shù)的應用

數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計中的應用主要是指利用現(xiàn)代計算機手段提升建筑設(shè)計的水平。在建筑設(shè)計的全流程中引入數(shù)字化技術(shù)，包括現(xiàn)狀分析、概念草圖的規(guī)劃設(shè)計、模型的搭建與測試以及設(shè)計圖紙的繪制等，都可以使用現(xiàn)代化計算機技術(shù)以數(shù)字的形式展現(xiàn)出來。數(shù)字化技術(shù)的應用能夠提升設(shè)計的效果和效率，例如以3D技術(shù)展示或利用計算機進行參數(shù)的計算、模型的調(diào)整等，另外數(shù)字化的存儲有利于相關(guān)資料的保存及查閱、共享。通過使用數(shù)字化技術(shù)，大大提升了建筑設(shè)計的專業(yè)化、科學化和系統(tǒng)化水平。

1.3 生態(tài)技術(shù)的應用

近年來，我國城市的發(fā)展從“快速發(fā)展”的目標逐漸過渡為“可持續(xù)發(fā)展”的目標，表明了國家對于環(huán)境保護、資源有效利用、和諧發(fā)展的決心。為了滿足人與自然和諧發(fā)展的需要，“生態(tài)建筑”應運而生。在生態(tài)建筑中，使用綠色、環(huán)保的材料，同時充分利用光能、風能等自然能源，以滿足節(jié)約能源的要求。

1)生態(tài)建筑要求建筑物與自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，在建筑物選址、規(guī)劃設(shè)計和建造過程中要充分考慮和有效利用自然環(huán)境的條件，從而在減少建造成本的基礎(chǔ)上提升建筑的水平、減少能源的消耗。

2)為了滿足建筑物的保溫要求，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計要在建筑的面板和防水層中間添加一層保溫材料。但是保溫材料的特點是導熱性能差、吸水性差和容納量小，為了保證建筑物的保溫性能達標，一般需要選擇保濕效果較好的保溫材料，同時按照標準要對材料的導熱性、吸水性、容納量等指標進行嚴格的篩選；材料購置后需要找到專門的場所進行儲存，并在儲存過程中采取嚴格的保護措施，以避免材料受到損害；在施工過程中，也要嚴格按照要求和步驟進行操作，在必要的情況下可以進行試安裝確定細節(jié)后再進行正式安裝。在生態(tài)建筑中可以在屋面進行綠化處理或進行倒置式屋面的設(shè)計。屋面綠化處理是指在屋面直接進行綠化施工，從而減小建筑物的能源消耗、減少溫室氣體的排放等；屋面倒置是指將防水層設(shè)置在保溫層的下方，而不是放置在保溫層與屋面的中間。

3)在溫度較高的區(qū)域可以通過遮陽系統(tǒng)的設(shè)計來降低整個建筑的溫度。遮陽系統(tǒng)具有環(huán)保、效能高的特點，不過對遮陽建筑的設(shè)計、施工、材料選擇等方面都有較高的要求。在遮陽設(shè)計的過程中要充分考慮到建筑物所在地的氣候特點、房間朝向、房間使用要求等因素，根據(jù)綜合分析的結(jié)果進行設(shè)計，另外也要區(qū)分永久性遮陽還是臨時性遮陽的要求來確定設(shè)計方式和使用材料。永久性的遮陽裝置有活動式和固定式兩種，活動式的遮陽設(shè)計可以根據(jù)時間、天氣、氣候、季節(jié)的變化進行遮陽板的角度調(diào)解，在光照較少的冬季還可進行遮陽板的拆除。常用的遮陽材料包括鍍膜玻璃、低發(fā)射率膜玻璃等。

2 新材料

1)隔熱材料。隔熱是建筑物的重要功能，尤其在我國炎熱地區(qū)，夏季時有效阻止熱量進入建筑物同時能夠保證室內(nèi)的穩(wěn)定溫度。近年來一種新興的隔熱材料逐漸應用在建筑物中，即三層玻璃：最外部為吸收層，主要用于阻隔外部熱量進入建筑物，中間一層為空氣層，用于吸收穿透吸收層而進入的熱量，最內(nèi)側(cè)為玻璃層，可以反射陽光。

2)通風材料。通過應用通風系統(tǒng)材料可以提高室內(nèi)的通風性能，從而減少空調(diào)、換氣扇等設(shè)備的應用，達到環(huán)保的作用。例如在建筑物窗戶的窗框部分可以使用新型的通風材料，在窗口底部增加了一道空氣流通的渠道，使室外的空氣能夠沿著流通渠道從窗戶底部上升至窗戶的頂部后再進入到室內(nèi)，從而有效解決了窗戶直接進風、風速過快的問題，從而大大提升了人體的舒適度。

3)保溫隔熱復合墻。在建筑物的墻體保溫方面分為外墻保溫、內(nèi)墻保溫及內(nèi)外混合保溫等方式。針對內(nèi)墻進行保溫處理，會在內(nèi)墻中增加懸掛物、熱橋等，從而使墻體存在開裂的風險，同時也會占用室內(nèi)的有效空間。因此一般都采用的是復合外墻的操作方式，例如使用胺脂等保溫材料。

4)使用粉煤灰。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑施工過程中，需要進行混凝土與砂漿的攪拌，在攪拌過程中添加粉煤灰可以降低水泥的使用量、節(jié)約資源，還能提高混凝土凝固成型的質(zhì)量，降低建筑物的混凝土表面出現(xiàn)裂痕的概率，延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的使用壽命。

5)節(jié)能照明材料。通過對建筑物進行節(jié)能照明設(shè)計，能夠有效減少建筑物對電能的消耗。例如可以根據(jù)聚光原理、利用傳導技術(shù)，使用光導管將照射到樓內(nèi)的自然光反射到建筑物的地下室中，從而滿足地下室的照明需要。光導管中使用的是光導纖維，能有效地傳導自然光，滿足地下室或高層樓內(nèi)的照明需要，目前已經(jīng)廣泛應用在我國的建筑物中。

6)高層建筑物中應用的新材料。高性能鋼是指強度高，而屈服點和屈強比較低的新型建筑材料，具有較好的抗震性、耐久性和可焊性。新型鋼筋混凝土與原有的鋼筋混凝土相比使用了強度更高的材料，因此其強度比原有鋼筋混凝土高出兩倍。另外高層建筑物中還應用了鋼管混凝土，即將原有的混凝土填充到鋼管中以提高堅固性。

3 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對于建筑設(shè)計的要求也越來越高。技術(shù)和材料是建筑設(shè)計中的核心內(nèi)容，也是影響建筑質(zhì)量的重要因素。本文重點分析建筑設(shè)計中新材料、新技術(shù)的應用，探討提高建筑設(shè)計水平的途徑。具體包括全生命周期造價管理、數(shù)字化技術(shù)、生態(tài)技術(shù)等新技術(shù)，以及隔熱材料、通風材料、保溫隔熱復合墻、粉煤灰、節(jié)能照明材料、高層建筑物中應用的材料等新材料。

[1] 王海江.新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的運用簡述[J].工程技術(shù)(引文版),2016(3):279.

[2] 許維勇.探究新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的運用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2016(14):65-67.

[3] 王 星.技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的運用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015,5(36):83-84.

The application discussion on new technology and new materials in architectural design

He Wei1Liu Haixiang2

(1.Shanxi Traffic Planning Survey and Design Institute, Taiyuan 030012, China; 2.Shanxi Kaidi Architectural Design & Planning Limited Company, Taiyuan 030000, China)

This paper analyzed the application of new technology in architectural design, from the insulation materials, ventilation materials, fly ash, energy-saving lighting materials, high-rise buildings application of new materials and other aspects, introduced the application of new materials in architectural design, and discussed the way to improve the architectural design level.

digital technology, fly ash, ventilation material, architectural design

1009-6825(2017)16-0030-02

2017-03-16

何 偉(1982- )，男，工程師； 劉海香(1983- )，女，工程師

TU201

A