分析建筑設計中新技術(shù)和新材料的應用

姜來

摘要：基于古代建筑中新材料和新技術(shù)的應用體現(xiàn)，對新材料、新技術(shù)在現(xiàn)代建筑中應用的重要性、必要性進行分析，并提出幾種具有代表性的建筑新材料和新技術(shù)應用方法及取得的效果，旨在為推動建筑設計發(fā)展提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑設計；新材料與新技術(shù)；應用

建筑設計和技術(shù)、材料有著密不可分的關(guān)系，想要達到理想的設計質(zhì)量，離不開對新材料和新技術(shù)的應用。不同的建筑材料代表著一個時代的特征，而技術(shù)水平的高低決定了建筑的功能和先進性。

一、古代建筑中新材料、新技術(shù)的應用體現(xiàn)

社會生產(chǎn)力的不斷提高使建筑業(yè)也得到了快速的發(fā)展，而建筑的材料和技術(shù)也得到了相應的進步。在古羅馬與古希臘時期，建筑材料以石材為主，在科技進步的推動下，金屬工具得到廣泛應用，使石材加工更為精湛，技術(shù)水平大幅提升。以邁錫尼衛(wèi)城為例，使用了疊澀券等在當時十分先進的砌法，極大的提高了結(jié)構(gòu)受力合理性。

相比古代的歐洲，我國有著良好的自然條件，表現(xiàn)為植被繁茂、氣候宜人。正因如此，我國很長一段時間都將木材作為主要建筑材料，而且還形成了獨特了木材結(jié)構(gòu)體系。與石材相比，木材更容易加工，使異型構(gòu)件的制作與使用成為可能，加之我國很早就普及了木材加工工具，從而建造出許多獨具特色的木框架結(jié)構(gòu)體系。封建時期，從隋唐到清末，一直采用框架式建筑結(jié)構(gòu)，而事實證明這種建筑結(jié)構(gòu)是能提高室內(nèi)空間利用率的，如太和殿與含元殿。

二、現(xiàn)代建筑設計中對于新材料、新技術(shù)的應用

自八十年代初期起，世界范圍內(nèi)興起了綠色運動，強調(diào)綠色節(jié)能與生態(tài)環(huán)保，實現(xiàn)人與環(huán)境和諧共處，立足可持續(xù)發(fā)展。而建筑作為材料和能源消耗重要對象，自然受到社會的廣泛關(guān)注，加之材料市場的快速發(fā)展，以及科技創(chuàng)新的推動作用，出現(xiàn)了一系列新材料和新技術(shù)。這些新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)，一方面為建筑設計提供了更多選擇，使建筑設計更加靈活，設計結(jié)果更加多樣；另一方面，如何合理利用這些新材料和新技術(shù)，在不增加設計難度和經(jīng)濟成本的前提下充分發(fā)揮新材料、新技術(shù)的最大化作用，成為廣大建筑設計師關(guān)注的焦點問題，也是目前建筑設計所面臨的主要挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代建筑與綠色節(jié)能建筑腳步的加快，新材料和新技術(shù)應用不僅是有效的舉措，更是適應建筑業(yè)發(fā)展的必然選擇。

通過不斷的實踐與積累，我國建筑設計在應用新材料和新技術(shù)方面也取得了一定成效，如成功建造了超低能耗建筑、紙質(zhì)材料建筑和聚合材料建筑等。

（1）超低能耗建筑

①生態(tài)補償

在建筑環(huán)境設計過程中，采用了人工濕地與植被屋面。其中，人工濕地在水資源短缺的地區(qū)具有重要現(xiàn)實意義，可根據(jù)功能劃分區(qū)域，如在東側(cè)設計蓄水區(qū)，用于觀賞，而在西側(cè)設計凈化區(qū)，用于保證生物多樣性。在凈化區(qū)，通過水生植物的種植對東側(cè)雨水進行凈化，再利用泵機促使水體進行循環(huán)[1]。

②可回收的鋼結(jié)構(gòu)

超低能耗建筑使用鋼結(jié)構(gòu)與玻璃幕墻等材料，以建筑的全壽命周期為出發(fā)點，使建筑材料可再生率突破80%。

③智能化圍護結(jié)構(gòu)

建筑朝陽面配合使用玻璃幕墻和外遮陽百葉。其中，遮陽百葉的葉片為600mm寬金屬片，在遮陽的同時還能促進通風。玻璃幕墻則為中空玻璃，在起到保溫隔熱作用的基礎(chǔ)上，根據(jù)光照情況對室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)。

④節(jié)能照明系統(tǒng)

利用聚光原理和光導纖維等新材料將自然光引至地下室；采用光導管向其它室內(nèi)空間傳遞自然光。通過對光導纖維材料及技術(shù)的應用，可將自然光線傳遞到地下室等無法采光的空間，節(jié)省這些空間或功能區(qū)塊的照明能耗。

（2）紙質(zhì)材料建筑

在很多情況中，高強度紙管的性能、經(jīng)濟性和施工便利性都優(yōu)于木材。高強度紙管是一種由合成纖維、無機物粉末、玻璃纖維等多種材料制成的復合材料，不僅無污染，而且能對廢料進行二次利用，是一種值得推廣的建筑新材料。日本館作為應用紙質(zhì)材料的代表性建筑，整個建筑都使用具有可回收性的材料，將鋼材、砂石作為基礎(chǔ)，采用內(nèi)設太陽能發(fā)電系統(tǒng)的輕質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，形成一個圓拱形大穹頂，在體現(xiàn)建筑特色的同時，完美的契合了節(jié)能環(huán)保的主題。此外，近幾年又出現(xiàn)了金屬纖維紙等全新的紙質(zhì)材料，這些材料雖然厚度不足毫米，但強度卻與鋼材相近，極大的方便了材料運輸和施工，一改建筑笨重、龐大的傳統(tǒng)形象[2]。

（3）聚合材料建筑——以國家游泳中心為例

①建筑結(jié)構(gòu)

國家游泳中心采用骨架直接支承外圍薄膜結(jié)構(gòu)的新建筑技術(shù)，骨架則主要使用鋼結(jié)構(gòu)。在建筑內(nèi)部，幾乎沒有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，更多的是通過拼接而成的多面體鋼結(jié)構(gòu)，這不僅滿足受力要求，還能進一步增強建筑整體性。

②ETFE材料的應用

國家游泳中心圍護結(jié)構(gòu)主要采用ETFE新材料，它具有透明度高、韌性強、防水、隔聲等優(yōu)勢，尤其是出色的防火能力，在燃燒時可自動熄滅。而且還具有極高的抗剪切機械強度，在-80℃時仍能保持良好沖擊強度，化學性能十分穩(wěn)定。此外，ETFE材料的使用壽命可以達到25年以上，是很多永久性多層可移動式屋頂?shù)氖走x材料。該材料主要用于跨距在4m左右的兩層或三層充氣式支撐結(jié)構(gòu)，并且能根據(jù)特殊的工程條件對跨距進行調(diào)整。材料的長度以便于安裝施工為標準，通常在15-30m范圍內(nèi)[3]。ETFE材料是一種典型的可循環(huán)利用型材料，通過二次利用能生產(chǎn)出全新的材料，也可在對雜質(zhì)進行分離以后用于生產(chǎn)其它種類的產(chǎn)品。

三、結(jié)束語

如今，科技發(fā)展速度不斷加快，全球一體化進程日益深入，建筑設計思想不斷更新，對設計的認識也出現(xiàn)了一定程度的變化。當技術(shù)發(fā)展到一定水平時，傳統(tǒng)的設計手段將很難滿足現(xiàn)實需要，要保留其精華，尋求能與需求相適應的新設計方法。而在這一過程中，新技術(shù)和新材料發(fā)揮著不可替代的重要作用，甚至很多新設計方法的提出都是建立在新材料和新技術(shù)基礎(chǔ)上的。因此，在建筑設計工作中，必須注重對新材料、新技術(shù)的應用，以此順應建筑發(fā)展方向，提高建筑的品質(zhì)。

參考文獻：

[1]姚瓊，潛蘭.新技術(shù)和新材料在建筑設計中的應用分析[J].江西建材，2017（02）：69，74

[2]飛虹.建筑設計中新技術(shù)和新材料的應用探討[J].綠色環(huán)保建材，2017（01）：5[3]曾毅.建筑設計中新技術(shù)和新材料的創(chuàng)新應用[J].中華民居（下旬刊），2014（10）：159endprint