建筑新材料新技術在建筑設計中的應用

文／顧亦豐 上海浦東建筑設計研究院有限公司 上海 201206

引言：

在開展建筑物的施工前，設計人員需依據(jù)具體的建設要求和任務內容，利用文件等所標注的具體尺寸、規(guī)格和使用的材料類型等條件，將施工期間可能出現(xiàn)的各類問題進行全面的預測，開展細化的調查和設想，從而設置解決不同問題的有效方案，輔助施工人員能夠在具體的項目建設過程中順利完成設計規(guī)劃。建筑工程的規(guī)模一般均較大，且施工的環(huán)境復雜程度也較高，在不同區(qū)域中的地質、水文條件也具有明顯的差別，這也對建筑設計和施工環(huán)節(jié)帶來了較多的不穩(wěn)定因素。建筑所使用的材料和技術手段也對施工的安全性和質量造成了一定的影響，能夠給用戶帶來各樣的居住體驗。相關企業(yè)在對建筑進行設計期間，如果主動應用新型的材料和技術，不但能夠全面迎合居住者在工作和生活等方面的要求，同時還能夠為居住人員營造相對高質量的環(huán)境，企業(yè)也能夠贏得更高的經濟收益，同時能夠深化環(huán)保工作的實施，全面推動建筑行業(yè)向綠色環(huán)保方向發(fā)展。

1、建筑設計的原則

在時代不斷發(fā)展變化的背景下，人們對建筑設計所建立的理解也產生了明顯的變化。修建建筑可為人們提供更為舒適和輕松的工作和生活空間，因此在具體開展建筑的設計環(huán)節(jié)時，便須以安全性、經濟性等原則作為工作指導。需將安全作為首要的設計目標，所選擇使用的建筑原料需保證不會對人體健康造成損害，同時還需具有防火和隔熱等功能，在施工期間也需保證施工人員自身的安全。在大城市中，人們通過普遍建造高層建筑的方式來與城市的經濟和人口發(fā)展相適應。城市所擁有的土地資源十分有限，因此在開展建筑設計工作時，便需側重凸顯其實用性的功能，不但要為人們構建更為舒適的空間環(huán)境，同時也需提高資源的使用效率。在此背景下，地下空間的有效開發(fā)便能夠實現(xiàn)建筑建造實用性的提升。利用深基坑技術來設計和建筑工程，能夠明顯提高結構施工的安全性，同時還能夠獲得較為理想的經濟和社會效益。其中，建筑工程的周期往往較長，且施工的成本也較高，相關企業(yè)所使用的感知方式也較少，傾向于應用簡潔的方法，通過理性指導反應設計的核心內容，從而明顯提高建筑設計的經濟性特征。在建筑物的功能產生變化時，工人僅需針對需要改善的部分進行優(yōu)化，而無須對建筑的整體結構做出調整，這樣不但能夠明顯降低調整的成本投入，同時還能夠縮減工人的工作量，對施工環(huán)境也會形成較小的影響。因此，企業(yè)在開展建筑設計工作時，便須主動迎合建設綠色建筑的理念，盡量延長建筑的使用時間，從而獲得更高的經濟和社會效益，全面實現(xiàn)綠色建筑的推廣和應用。

2、建筑設計中新技術的應用

2.1 生態(tài)技術

為推動現(xiàn)代建筑行業(yè)的深化發(fā)展，需持續(xù)提高生態(tài)技術的應用頻率和范圍，這對全面提高設計的效果具有重要的影響。生態(tài)技術并不是單純指建筑設計的某個環(huán)節(jié)所使用的技術手段，而是基于建筑整體充分發(fā)揮自然環(huán)境的功能，不斷化解改造工程和自然之間所存在的矛盾問題，從而盡量降低人類的建筑項目對周圍環(huán)境造成的不利影響。設計人員需傾向于促進生態(tài)技術應用到建筑的設計和施工當中，充分發(fā)揮該種技術對環(huán)境的保護功能，從而提高建筑的綠化作用。

2.2 節(jié)能技術

在當前低碳環(huán)保理念較為流行的背景下，全球均更為關注應用新型的清潔能源，探索出節(jié)能的渠道，從而有效降低電能等傳統(tǒng)的能源應用量，也能夠減少人們對于上述不可再生資源的依賴感。當前，在建筑工程領域，人們已經認識到風能、太陽能等能源的重要性，同時也關注提升對自然條件和環(huán)境優(yōu)勢等方面的應用效果，將不同類型的能源有效使用到建筑設計當中，從而來降低傳統(tǒng)能源的應用量，實現(xiàn)綠色節(jié)能的目標。在實施建筑設計時，便可全面迎合太陽能的應用目的，通過使用科學的手段進行規(guī)劃布置，從本質上保障建筑物能夠具有更為理想的通風和采光效果。同時也需聯(lián)系建筑物之間、樓群之間的距離等條件，應用不同類型的先進技術進行測試，從而不斷優(yōu)化結構和外形的效果，從根本上提高建筑物環(huán)境的舒適性。節(jié)能技術在建筑設計和施工等環(huán)節(jié)中的應用能夠明顯提升建筑物的建設質量，同時還可迎合綠色建筑的發(fā)展要求。因此，該類型的技術手段可作為后續(xù)建筑設計和施工的首選。

2.3 數(shù)字化技術

近年來，我國信息化技術的水平也在持續(xù)提升，在此背景下建筑設計工作也實現(xiàn)了應用不同類型的制圖軟件參與建筑設計工作。而信息化技術的應用和推廣更促使了建筑設計能夠達到更高的水平，如可借助VR設備和不同的信息化軟件來虛擬空間，也可運用BIM進行正向設計。上述類型的技術能夠有效應用到建筑設計當中，不斷提高設計的實施效率，同時還能夠驗證設計的效果，保證設計人員能夠全面掌控建筑工程的材料、空間等方面的內容。此外，應用信息化技術手段還能夠有效結合設計、施工及后續(xù)的保養(yǎng)等環(huán)節(jié)，通過提高對各個環(huán)節(jié)控制的力度來盡量降低資源浪費的情況，從而提高不同工序的搭配效果。

2.4 信息化技術

圖1 信息化和數(shù)字化技術在建筑工程中的應用

在建筑設計環(huán)節(jié)應用的信息化技術手段，便是依賴于信息化的設備和相應的技術來對建筑設備的使用情況進行不斷的優(yōu)化革新，從而達到降低能源投入，提高效能的目標。如可運用具有智能化優(yōu)勢的太陽能產品參與建筑的設計工作，這樣便可明顯提高室內空間的制冷和供暖等方面的設計效果。運用微波傳感器產品，能夠在建筑當中發(fā)揮報警的功能，從而明顯提高建筑施工環(huán)境的安全性。運用防風雨傳感器還能夠提高室內窗戶的智能化開啟效果，從而避免雨水侵入到室內，對室內環(huán)境造成一定的負面影響。運用信息化技術手段參與建筑的設計環(huán)節(jié)，能夠明顯提高建筑空間的智能化水平，為居住者提供更為舒適和便捷的空間。

3、工程設計中新材料新技術的具體應用

建筑項目當中使用新型的材料，能夠對整個建筑行業(yè)產生較為明顯的影響，其可直接對不同的技術問題進行有效地改善，從而解決行業(yè)的難題，明顯降低工程的成本投入，同時還能夠優(yōu)化設計和施工的效果，為居住者提供更為舒適和便利的生存空間。

第一，可使用節(jié)能的墻體材料。從目前我國的新型墻體材料清單中可見，詳細材料主要可劃分為下述類型：一是磚類，主要包括孔洞率高于25%的空心磚、燒結頁巖磚等類型。二是建筑砌塊類，主要為粉煤灰小型空心砌塊等。三是建筑板材類，主要包括蒸壓器混凝土板等。四是原料具有高于3%的建筑垃圾等墻體材料。五是能夠達到國家和地方標準的混凝磚、燒結保溫磚等材料。第六是鋼結構和玻璃幕墻。在對墻體開展設計工序時，部分地區(qū)在應用外墻材料時，更傾向于使用保溫隔熱性能較好的加氣砌塊等材料。而190普通混凝土空心砌塊的效果并不理想，最差的為剪力墻結構的混凝土。通常依據(jù)建筑行業(yè)的設計標準和國際的設計規(guī)范，混凝土空心砌塊等墻體材料需采取必要的保溫和隔熱的措施。針對節(jié)能住宅的設計可依據(jù)地方的設計標準，除加氣砌塊外，上述材料類型均需采用必要的保溫和隔熱措施。

圖2 節(jié)能墻體材料

第二，新型的保溫性能材料。作為新產生的材料類型，目前在具體的應用期間，隨著建筑物性能的不斷提升，新型的保溫材料也得到了廣泛的應用，同時人們對新材料應用的重視程度也不斷加強。該種材料具有明顯的隔熱優(yōu)勢，因此在參與建筑施工時，便可發(fā)揮出其保溫方面的性能，提高現(xiàn)代建筑的設計和使用效果，從而實現(xiàn)資源的節(jié)約目標。在目前現(xiàn)代建筑的發(fā)展期間，不斷提高新型保溫材料的應用力度，便可明顯迎合現(xiàn)代化建筑發(fā)展的要求。如使用保溫板便可對建筑進行外保溫等，這樣建筑的墻體便具有良好的保溫性能，為居住者提供較為舒適的空間環(huán)境。新型材料不會對建筑周圍的環(huán)境產生負面的破壞性影響，這也是該種材料得到普遍應用的主要原因，能夠充分體現(xiàn)出當前建筑行業(yè)的生態(tài)化發(fā)展趨勢。

第三，高分子化學建材的使用。從目前的發(fā)展形勢來看，較為熱門的問題便是對有機硅性樹脂方面的研究。國際上對建筑材料的防水性能進行研究期間，產品本身的革新速度也較快，尤其是高分子樹脂改性瀝青等材料的革新。作為相對基礎的聚合物材料，其發(fā)展具有良好的勢頭，瀝青、樹脂基纖維等物質也實現(xiàn)了強效發(fā)展。屋面的防水結構也趨于雙向發(fā)展，從熱施工技術開始便實現(xiàn)了自膠等效果。

第四，新型的防水密封性材料。目前，我國的防水材料主要可分為下述類型：卷材、涂料、高分子材料等。高分子材料能夠在防水性能方面具有明顯的優(yōu)勢，其也成為全面替代傳統(tǒng)紙?zhí)ビ蜌值男滦臀锪稀Ｈ鏣PO等，其作為高分子材料在耐高溫和抗風性等方面具有較為明顯的優(yōu)勢特征。另外，目前市場出現(xiàn)的新型防水材料，如非滲油蠕變橡膠防水材料，在延展性、自愈性方面得到了很好的體現(xiàn)，也被充分應用在隧道、地鐵等易漏水，難防水地方。

圖3 新型防水密封性材料

第五，新型門窗材料。以往在設計和施工環(huán)節(jié)，門窗部分均可作為重要的通風通道，能夠保障整個建筑具有良好的氣密性功能，而在社會持續(xù)發(fā)展，人們的生活和審美水平不斷提高的背景下，人們對門窗的設計也形成了更高的審美標準。我國古代的門窗原料多為木頭，因此人們會在木質上雕刻上不同的花紋，這樣不但使門窗具有一般意義的通風功能，同時也能夠提高其藝術效果。當今，在各類新型材料和技術不斷涌現(xiàn)的背景下，門窗的設計和建設也受到了人們的廣泛關注。新型材料形成的門窗在保溫性能方面更勝一籌，部分企業(yè)還對門窗的開合功能進行了優(yōu)化改進，賦予了更多的功能，讓門窗具有自主感知外部環(huán)境的作用，實現(xiàn)自主開合。上述自動開合裝置不但能夠提高人們對室內空氣的體驗效果，同時還可在不良的氣候中也能夠為室內人群提供舒適的空間環(huán)境，從而實現(xiàn)了建筑設計的大跨度革新。

圖4 新型門窗材料

結語：

我國持續(xù)將節(jié)能作為建筑設計和施工的重點目標。在社會不斷優(yōu)化發(fā)展的背景下，人們對建筑的節(jié)能效果也越發(fā)重視，這便促進了新型的材料和技術在建筑設計中的運用，更有利于推動建筑行業(yè)的深化發(fā)展，為技能技術深化發(fā)揮功能提供前提。在建筑設計和施工中，合理應用新型的材料和技術手段，能夠明顯優(yōu)化建筑的節(jié)能效果，這也能夠與建筑行業(yè)的發(fā)展方向一致，拓展出更為廣闊的新型材料和技術的應用前景。通過深化探究建筑工程中的節(jié)能材料和技術的應用，便可看到我國建筑的環(huán)保型和安全性等方面的進步。應用新型的材料和技術手段能夠明顯降低能源的使用量，同時還可提高建筑的經濟和社會方面的效益，優(yōu)化人們的生存空間。

本文主要對新型的節(jié)能材料和技術手段進行系統(tǒng)的研究分析，可見建筑工程需全面運用具有節(jié)能功能的材料和技術手段，從而有效降低能源的消耗，同時減少對周圍環(huán)境的負面影響，提高施工的性能，達到更高的目標，這也可作為建筑設計和施工的未來發(fā)展方向。因此，在保障建筑工程質量的前提下，可不斷優(yōu)化人們的生活質量，滿足其不同的需求，在此目標的指導下，便需研究更多中新型的材料和技術類型，從而不斷促進建筑行業(yè)向更環(huán)保、節(jié)能、綠化等方向發(fā)展。