新材料應(yīng)用與現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的創(chuàng)新

何龍貴

宣城市城建工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 安徽 宣城 242000

引言

隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型建筑材料得到了迅猛發(fā)展，不僅對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)技術(shù)造成了一定的沖擊，而且對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展也產(chǎn)生了新的影響，因此，如何根據(jù)這些新材料的特點(diǎn)，為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化提供依據(jù)是一個(gè)重要課題。

1 建筑結(jié)構(gòu)中的材料應(yīng)用

建筑材料的運(yùn)用是建筑的基本要素，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素。而且，在某種意義上，建筑材料對(duì)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展起著重要作用。

1.1 原始的建筑材料

在那些最原始的建筑物里（如圖1所示），大部分的建筑材料都是直接從自然中獲得，比如石制的工具，而這些建筑都是以實(shí)用性為目的的方式建造而成，而建造的過(guò)程則是以最原始的方式進(jìn)行，所以大部分的建筑都是四四方方的。由于人類文明的不斷發(fā)展，建筑材料也出現(xiàn)了新的變化，人們?cè)谧非髮?shí)用的同時(shí)，也不忘記美化它，從而形成了一種具有美學(xué)意義的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。原始的石料建筑是西方建筑的主流，而木材的建筑則是中國(guó)古代建筑的主要組成部分，木制的結(jié)構(gòu)對(duì)我們的古代建筑產(chǎn)生了很大的影響，而且因?yàn)槟静牡牟馁|(zhì)要比石器更好的處理和改造，所以中國(guó)的傳統(tǒng)建筑才會(huì)顯得更加的富有內(nèi)涵。

圖1 原始建筑物

1.2 現(xiàn)代的建筑材料

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)化，建筑材料已經(jīng)脫離了自然的范疇，再加上科技的飛速發(fā)展，建筑材料也從單一的模式，變成了更加復(fù)雜的建筑材料（如圖2所示）。例如，鋼筋混凝土，這類建材能使建筑物具有良好的相容性，并促使建筑結(jié)構(gòu)變得更多元化，它不但解決了建筑物的高度問(wèn)題，而且也使建筑結(jié)構(gòu)在地下發(fā)展，并且依據(jù)建筑材料的有關(guān)特性，使其充分利用空間[1]。但是，隨著時(shí)代的進(jìn)步，人民生活水平的不斷提高，建材的革新與發(fā)展也越來(lái)越重要。

圖2 現(xiàn)代新型建材

2 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的概念和定義

建筑結(jié)構(gòu)，是一種建筑學(xué)術(shù)語(yǔ)，它主要是指房屋建筑中，由不同的部件構(gòu)成的能承載不同功能的系統(tǒng)，“構(gòu)件”包括屋架、梁、板、柱等；“各種作用”是指能使系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)力、變形的多種因素，包括荷載、地震、溫度變化、地基沉降等。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)的作用

建筑構(gòu)件是房屋的主體，其功能作用可分為三大類。首先，它能夠承受大自然和人類的負(fù)荷和抵抗，這對(duì)于保證建筑物在使用中的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。其次，建筑結(jié)構(gòu)也是建筑空間的一個(gè)重要組成部分，它的歷史、文化和藝術(shù)都通過(guò)合理、高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)展示，既能充分發(fā)揮建筑的功能，又能提高建筑的美感。最后，建筑結(jié)構(gòu)在某種程度上也能展現(xiàn)建材的作用，建材是建筑結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑工程的設(shè)計(jì)施工是通過(guò)建筑材料來(lái)完成的，它也是發(fā)揮建材效用的重要手段。

2.3 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展時(shí)代背景

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量的建筑出現(xiàn)，但也造成了現(xiàn)有的可利用的土地越來(lái)越少，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，于是建筑開(kāi)始朝著高度、體量、功能都更加豐富的方面發(fā)展，并逐步形成了基于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)的現(xiàn)代建筑技術(shù)[2]。

2.4 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的特征與發(fā)展動(dòng)向

當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)最顯著的特征在于：在保證結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)上的改進(jìn)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保。其發(fā)展動(dòng)向有三個(gè)方向，即：垂直抗壓體系支撐化、周邊化、空間化，建筑形態(tài)創(chuàng)新、輕重量、高強(qiáng)度等3個(gè)方向。

2.5 建筑結(jié)構(gòu)新材料與新技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)居住品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，節(jié)能、提高住宅的舒適度、智能化已成為當(dāng)前建筑市場(chǎng)的一個(gè)熱點(diǎn)，因此，新的建筑材料、新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它既能有效地解決目前的能源緊缺、環(huán)境污染問(wèn)題，又能提高住宅的舒適度、智能化程度，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的關(guān)鍵。

3 建筑設(shè)計(jì)中新技術(shù)新材料應(yīng)用原則和應(yīng)用方法

3.1 新材料新技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用原則

在住宅建筑的設(shè)計(jì)中，要注重新技術(shù)的運(yùn)用，同時(shí)要合理地引進(jìn)新的材料。在這一過(guò)程中，最重要的就是保證設(shè)計(jì)的合理性，而要保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量，就必須要遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以保證產(chǎn)品的可靠性。在具體的設(shè)計(jì)中，必須堅(jiān)持節(jié)約的原則，即在進(jìn)行新工藝和新材料的采購(gòu)時(shí)，必須充分考慮到新技術(shù)的使用費(fèi)用和新材料的采購(gòu)費(fèi)用[3]。通過(guò)分析新材料、新設(shè)計(jì)的成本和老材料的造價(jià)，以及兩種新的設(shè)計(jì)方案的造價(jià)，并將兩者的造價(jià)與消耗進(jìn)行比較，秉承綠色節(jié)能的原則選取最佳方案，從而保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性。

3.2 建筑設(shè)計(jì)中新技術(shù)新材料應(yīng)用方法

在進(jìn)行新的技術(shù)與材料的運(yùn)用時(shí)，必須要注意對(duì)材料的使用方式，而不是將其隨便運(yùn)用到工程中去，這種做法是不合理的。在具體的工程中，有關(guān)的施工者需要考慮到各種不同的材質(zhì)的性能和參數(shù)，并結(jié)合整個(gè)工程的總體設(shè)計(jì)需求，借鑒國(guó)外的優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法，從而合理地選用不同的材料。在決定了用某種材料之后，建筑工人們也要對(duì)這種新的材質(zhì)進(jìn)行深入的研究，以便更好地了解這種新的材質(zhì)，從而為他們提供更多的方便。在這一點(diǎn)上，一定要從各方面入手，注重對(duì)建筑的人性化設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)的運(yùn)用，建立一個(gè)趨于完善的建筑。

4 建筑設(shè)計(jì)中新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 生態(tài)技術(shù)

生態(tài)技術(shù)往往以傳統(tǒng)與當(dāng)代的建筑相互補(bǔ)充，從而以建筑的形式表現(xiàn)出自然、社會(huì)的生態(tài)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面：①與自然和諧相處。生態(tài)型住宅的設(shè)計(jì)理念是盡量充分地運(yùn)用自然條件，并與傳統(tǒng)的施工工藝相融合，不斷地進(jìn)行革新，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。②屋面保溫技術(shù)。根據(jù)工程實(shí)際情況，選用保溫材料，可以考慮采用倒置屋面和屋面綠化，即在保溫層下面置放防水層，從而達(dá)到節(jié)能減排目的。③遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)[4]。建筑遮陽(yáng)器可分為活動(dòng)式和固定式兩類。在做遮陽(yáng)板的時(shí)候，可以依據(jù)房子的實(shí)際狀況以及本地的天氣特征來(lái)判定設(shè)備的使用情況。④在建筑業(yè)中引進(jìn)生態(tài)學(xué)技術(shù)（如圖3所示）。一些環(huán)保技術(shù)在其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到了良好的應(yīng)用，并且可以很好地適應(yīng)工程的要求，同時(shí)也適用于建筑設(shè)計(jì)。

圖3 建筑中的生態(tài)技術(shù)應(yīng)用

4.2 環(huán)保技術(shù)

環(huán)保技術(shù)的目的在于降低建筑能耗，避免不必要的浪費(fèi)。環(huán)境保護(hù)技術(shù)包括：保溫技術(shù)、新能源技術(shù)等。在建筑物的外墻保溫設(shè)計(jì)中，采用了絕熱技術(shù)，使室內(nèi)溫度達(dá)到均衡，減少設(shè)備能耗。而新能源技術(shù)則是利用可再生的環(huán)境友好型能源，加速綠色建筑的發(fā)展，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

4.3 數(shù)字化技術(shù)

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，信息化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今建筑行業(yè)中新技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。數(shù)字技術(shù)不僅是一種特殊的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和處理技術(shù)，也是一個(gè)信息社會(huì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和建筑業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)數(shù)字技術(shù)的需求也越來(lái)越大。數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用，使人們可以在家中辦公、購(gòu)物、學(xué)習(xí)和休閑。例如，西方發(fā)達(dá)國(guó)家所提出的 SOHO住宅，就是將數(shù)字技術(shù)運(yùn)用于建筑行業(yè)，其主要運(yùn)用于互聯(lián)網(wǎng)，目前已經(jīng)成為建筑業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面。SOHO建筑的核心發(fā)展思想是把辦公和生活結(jié)合起來(lái)，核心是利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分散、獨(dú)立和自由辦公。數(shù)字技術(shù)在建筑行業(yè)中的最大優(yōu)勢(shì)，就是可以極大地提高人們的自由，同時(shí)也可以極大地節(jié)省土地，減輕交通擁堵和環(huán)境污染。隨著我國(guó)人民的知識(shí)和文化素質(zhì)的不斷提高和辦公規(guī)模的擴(kuò)大，其在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

5 新材料的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新

新型材料在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用中扮演了重要角色，它是設(shè)計(jì)思想的決定因素，其直接關(guān)系到現(xiàn)代建筑技術(shù)的執(zhí)行效率和效果。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，建材的更新?lián)Q代也越來(lái)越快，除了地基的支撐和承載功能之外，為了追求美觀和舒適，建材也從原來(lái)的石頭，變成了磚瓦，再到現(xiàn)在的各種新型建材，不但在承載上有著顯著的優(yōu)越性，更重要的是它的許多特性，如新型保溫材料、新型節(jié)能材料、新型隔熱材料等，都有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和特色，所以它對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和實(shí)施起著至關(guān)重要的作用。

目前，我國(guó)的建材已由傳統(tǒng)的建材逐步過(guò)渡到現(xiàn)代化的新型建材，在此期間，大量的新材料陸續(xù)涌入國(guó)內(nèi)的建材市場(chǎng)，并逐步被運(yùn)用到各種建筑中，從而有效地適應(yīng)了現(xiàn)代建筑建設(shè)的需要。新型建材不僅要達(dá)到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和堅(jiān)固，而且要有創(chuàng)新性，才能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要[5]。近幾年，隨著我國(guó)人口的迅速增長(zhǎng)，對(duì)各類資源的開(kāi)發(fā)也越來(lái)越重視，目前的資源已不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。所以，要及時(shí)改變建材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，加大新材料的研發(fā)和應(yīng)用力度。在當(dāng)前的新建材開(kāi)發(fā)中，較為普遍的一種是節(jié)能環(huán)保的建材，這種建材可以有效地減少能耗，并具有很大的普及價(jià)值。它既能滿足建筑的需要，又是一種節(jié)能的能源，符合國(guó)家對(duì)節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

新材料的運(yùn)用，可以有效地推動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展，打破建筑業(yè)發(fā)展的瓶頸，使建筑業(yè)進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期。在目前的發(fā)展階段，相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)師必須充分認(rèn)識(shí)到最新的建材效益，加深對(duì)建筑的理解，并進(jìn)一步提升其設(shè)計(jì)水平，并在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用創(chuàng)新的思想，為我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。