新材料和新技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

滿春華，劉兆鵬，齊敏霞

(山東中大建筑設(shè)計院有限公司，山東 濟(jì)南250101)

0 引言

新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)為建筑設(shè)計提供全新思路，體現(xiàn)出當(dāng)前建筑設(shè)計與時代發(fā)展的融合。在建筑設(shè)計中應(yīng)用新材料和新技術(shù)能夠彰顯建筑行業(yè)對可持續(xù)發(fā)展及綠色環(huán)保理念的重視，同時應(yīng)用新材料和新技術(shù)又能夠推動建筑設(shè)計進(jìn)一步發(fā)展，為建筑設(shè)計賦予更加現(xiàn)代化的內(nèi)涵，為建筑行業(yè)提供可持續(xù)的發(fā)展動力。合理應(yīng)用新技術(shù)與新材料，可減少設(shè)計和施工過程中對資源的浪費與環(huán)境污染，確保建筑與環(huán)境的和諧發(fā)展。

1 建筑設(shè)計發(fā)展對新材料與新技術(shù)的需求

不論什么年代，建筑設(shè)計的主要原則是安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀，但隨著社會和建筑行業(yè)的發(fā)展，使建筑設(shè)計更加重視應(yīng)用各種新材料以配合建筑技術(shù)的高速發(fā)展。建筑工程本身就是一項綜合的復(fù)雜工程，針對不同功能、空間、綠色環(huán)保的需求，在進(jìn)行建筑設(shè)計時，也有相應(yīng)的較合適的材料及技術(shù)滿足人們賦予建筑物的各種需求。隨著不可再生能源的日益減少，節(jié)能、環(huán)保、綠色建筑理念越來越被重視，新型材料與新型技術(shù)的應(yīng)用，對提高建筑設(shè)計的綜合效益起至關(guān)重要的作用。

2 建筑設(shè)計中新材料的應(yīng)用

2.1 墻體材料

在建筑墻體材料中，新型墻體材料種類較多，在進(jìn)行建筑設(shè)計時，要充分考慮建筑工程的實際要求，選擇合適的新型墻體材料，充分發(fā)揮新型墻體材料的作用。新型墻體材料的特點在于能夠顯著節(jié)能，可將新型墻體材料分為3類，即磚、塊、板。包括加氣混凝土砌塊、陶粒砌塊、小型混凝土空心砌塊、加氣混凝土板、GRC水泥輕質(zhì)墻板、新型隔墻板、纖維石膏板、硅酸鈣防火板等。新型墻體同時還包括自保溫墻體與復(fù)合墻體等，能滿足不同工程要求。新型墻體材料能降低對環(huán)境的污染，同時提高資源綜合利用效率。

2.2 保溫材料

保溫材料作為在建筑施工中比較重要的工程材料受到建筑設(shè)計人員的重視，傳統(tǒng)建筑設(shè)計中使用的保溫材料雖具穩(wěn)定的保溫性能，但缺乏環(huán)保效益，傳熱系數(shù)大，且長期保溫效果不顯著。因此，建筑設(shè)計人員必須積極使用新型保溫材料，以改善建筑的整體保溫性能。外墻保溫材料品種較多，按材質(zhì)，可分為無機(jī)保溫材料、有機(jī)保溫材料和復(fù)合保溫材料三大類。無機(jī)保溫材料常見的有巖棉板、?；⒅楸厣皾{、泡沫水泥板、玻璃棉板等。有機(jī)保溫材料有模塑聚苯板、擠塑聚苯板、酚醛樹脂板、聚氨酯板等。按防火等級，分為A級不燃型、B1級難燃型、B2級可燃型。保溫性能好、防火等級高、燃燒后無有害氣體釋放、易于施工、耐久性好的保溫材料需求性越來越大，新型保溫材料應(yīng)運而生，如STP板、石墨硒聚苯板、復(fù)合保溫墻體(砌塊)等大量應(yīng)用于建筑設(shè)計中，代替了傳統(tǒng)巖棉、聚苯板等材料。

2.3 門窗材料

在建筑設(shè)計中，要關(guān)注對新型門窗材料的使用，作為建筑物熱交換最活躍部分，必須采取節(jié)能效益較高的門窗材料，以降低建筑能耗。同時門窗系統(tǒng)又與通風(fēng)系統(tǒng)相連，新型墻體材料能夠改善建筑物的通風(fēng)效果。在具體的建筑門窗設(shè)計過程中要注重發(fā)揮門窗的保溫隔熱性能，確保門窗密閉性良好。新型門窗材料主要指的是節(jié)能效益較高的門窗材料，對新型門窗材料的使用要注意以下2點:一是選擇自身材質(zhì)較好的門窗材料，確保窗框具有較好的熱工性能，可選擇鋁合金斷熱型門窗材料或鋁木復(fù)合型材料等保障降低門窗熱耗，還可在門窗穿條，以改善門窗性能；二是改變傳統(tǒng)門窗設(shè)計思路，將門窗邊框和建筑物搭接之間的縫隙減小也能實現(xiàn)熱耗降低，可在縫隙處填充發(fā)泡后的保溫材料，以提高門窗結(jié)構(gòu)的熱工性能。玻璃的選用也是門窗節(jié)能的關(guān)鍵。2000年前后節(jié)能建筑最早應(yīng)用的是雙層中空玻璃，如今大量應(yīng)用雙層L o w-E玻璃中空充惰性氣體，或三玻雙中空玻璃。隨著科技水平的提高，高科技玻璃品種如吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃、電敏感玻璃、調(diào)光玻璃、電磁波屏蔽玻璃或其組合構(gòu)造等更廣泛地應(yīng)用于建筑設(shè)計中。

2.4 屋面材料

建筑設(shè)計與新型屋面材料的結(jié)合體現(xiàn)在防水層和屋面之間材料的使用。一般情況下，屋面設(shè)計中要選用導(dǎo)熱系數(shù)小、容重小、吸水率低、硬度較高的保溫材料，將其應(yīng)用于防水層和屋面之間，可降低屋面結(jié)構(gòu)能耗。常用新型屋面保溫材料為各種保溫板材和保溫砌塊，包括發(fā)泡聚苯乙烯保溫板、硬質(zhì)和半硬質(zhì)的玻璃棉或巖棉保溫板等，砌塊為水泥聚苯空心砌塊等。在設(shè)計過程中可根據(jù)屋面結(jié)構(gòu)特點選擇合適的保溫材料。

3 建筑設(shè)計中新技術(shù)的應(yīng)用

3.1 能源轉(zhuǎn)換利用技術(shù)

我國是一個能源資源大國，同時也是能源消耗大國，建筑能源消耗占很大比例，這就需要在建筑設(shè)計中積極使用能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，提高能源利用效率。在建筑設(shè)計中，最常用的能源是太陽能和地?zé)崮埽鳛榭稍偕木G色能源，能夠為建筑設(shè)計提供多方位的能源支持。根據(jù)建筑物布局合理利用太陽能進(jìn)行采光與照明，進(jìn)行建筑太陽能一體化設(shè)計，既能有效利用太陽能，又能使建筑的城市景觀受到較小影響，從而增加建筑魅力。

3.2 污染處理和再生利用技術(shù)

建筑在建設(shè)和使用過程中會產(chǎn)生較多的污染，主要包括生活垃圾污染、施工垃圾污染、污水污染等。設(shè)計人員要重視對污染的處理，并積極應(yīng)用再生利用技術(shù)，盡可能減少污染的延伸度。對于垃圾污染而言，使用垃圾再生利用技術(shù)，直接將部分垃圾轉(zhuǎn)換為環(huán)保型綠色菌肥，或?qū)⒐腆w垃圾轉(zhuǎn)換為可二次利用的材料等。對于污水污染而言，要對于污水進(jìn)行再生利用處理，可將凝聚劑加入被污染的水源中，積極使用物理化學(xué)凝聚法(L P C法)等技術(shù)使水源得到最大程度的凈化，并對凈化過的水進(jìn)行二次利用。

4 新材料和新技術(shù)的應(yīng)用與建筑設(shè)計的發(fā)展趨勢

4.1 更加注重生態(tài)設(shè)計與環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前社會發(fā)展體現(xiàn)出對構(gòu)建低碳環(huán)保型社會的高度重視，在建筑行業(yè)，要關(guān)注使用各種新型材料和新型技術(shù)，特別是生態(tài)環(huán)保型材料，以及能夠提高建筑工程生態(tài)環(huán)保效益的新型技術(shù)。隨著社會進(jìn)一步發(fā)展和人們生態(tài)環(huán)保意識的提高，建筑設(shè)計必然朝著更加重視生態(tài)設(shè)計的方向發(fā)展，同時將更加重視對環(huán)保節(jié)能型材料的應(yīng)用，注重裝配式建筑的發(fā)展。而新材料和新技術(shù)的應(yīng)用也將使建筑行業(yè)朝著綠色建筑低能耗方向出發(fā)，二者相互促進(jìn)。

4.2 更加注重結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化

建筑設(shè)計必須更加重視居住人群的需求，并不斷改善建筑的使用性能，因此，建筑設(shè)計中新材料和新技術(shù)的應(yīng)用也將以優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能為出發(fā)點，通過優(yōu)選能夠改善建筑性能的新材料和新技術(shù)，將質(zhì)量更好的新材料應(yīng)用到建筑工程中，或使用更加符合建筑性能要求的新技術(shù)，將會提高建筑質(zhì)量，同時提高建筑工程的綜合效益。

5 結(jié)語

將建筑設(shè)計與各種新材料和新技術(shù)聯(lián)系在一起，是當(dāng)前社會發(fā)展對建筑行業(yè)提出的要求，現(xiàn)代化的建筑設(shè)計必須更新設(shè)計理念，積極按照社會發(fā)展要求使用各種新材料和新技術(shù)。未來的建筑設(shè)計將會向更加環(huán)保、節(jié)能和人性化的方向發(fā)展，設(shè)計師應(yīng)加強(qiáng)對建筑設(shè)計中新材料和新技術(shù)的研究，確保新材料和新技術(shù)能發(fā)揮穩(wěn)定、可靠的效益。