环境设计新材料应用研究

赵梦娇+谭芳+王欣竹

摘要：随着环境设计的发展，材料作为构成建筑的要素之一，在环境设计中扮演着十分重要的角色。现如今国内对于环境设计的特殊构造与新材料应用的研究刚起步。文章通过对材料基本特性的研究，以材料的知觉特性以及人们对材料的知觉感受为研究对象，研究如何更好的在环境设计方面运用材料以获得最佳的空间体验效果，来满足人们日益变化的生活需要和情感需要。通过研究新材料主要知觉特性，探索出常用的材料组合搭配与丰富的表现力，结合实例调研，再借助文献挖掘出新材料的特征来营造更具人文精神的空间。

关键词：特殊构造；新材料；材料的知觉特性

1常用建筑材料

建筑材料在建筑设计中一直备受关注，人们一直在不遗余力地探索和拓宽着材料的种类和范围，材料对空间无时无刻不在发挥则会巨大的影响和作用。

作为建构的最基本要素，材料是一个时代的载体、即便是同一种材料，在不同时期也会有不同意义和表达方法。

1.1建材的分类

表1.1

材料分类方式 材料具体类型

物质构成 木材、砖材、石材、混凝土、金属材料、玻璃材料、塑料、

陶瓷材料、涂料

建筑功能 承重材料、维护材料、装饰材料

所在部位 墙体材料、饰面材料、门窗材料、屋面材料

材料来源 天然材料、人工材料、半天然半人工材料

具体形态 线材、管材、板材、块材

1.2传统材料与新材料结合

现如今建筑往往与现代的新材料结合一起出现。这种组合，既使传统材料有了现代的勃勃生机，又使新材料与传统材料互相弥补不足。

2新材料的效果与工艺制造

新型建材的性能和功用各不相同，生产新材料的原料及工艺方法也各不相同。新材料不但有天然材料，还有化学、金属、非金属等材料。在质地、韧性、强度、保温节能、装饰等方面都具有优良的特性，采用现代新型材料不但使建筑室内的功能大大改善，也满足了人们的审美需求；甚至有的新材料可以显著地减轻建筑物自身的重量，推动了轻型建筑结构和现代化技术的发展。

2.1透明材料的运用

自20世纪80年代以来，玻璃窗构成的建筑表皮逐渐扩大，甚至成为了建筑表皮的主体，由以往的封闭、隔绝走向了开放、交流。

2.1.1玻璃砖。玻璃具有透光、透视、隔音、隔热、防火等特殊性能，不仅在门窗中得到广泛应用，同时，在需要提高采光度和装饰效果的墙体、墙面装饰项目中也常常被选用。

皮埃尔·夏洛是一位室内与家具设计师，一生只设计了一座建筑——玻璃之家（图2.1）。玻璃之家是为Dr.Dalsace及其家人设计的，兼有医生的诊所和居住空间混合功能的私人住宅。

图2.1玻璃之家平面图

对于玻璃砖的使用更多是因为对周围环境因素的考虑，因为建筑的主立面位于一个庭院内，要满足大量的采光就需要大面的玻璃；同时，庭院却只有十米见方，其他住户的视线干扰是一个棘手的问题。基于这种情况，夏洛选择使用玻璃砖作为外墙材料，半透明的效果同时满足了透光性与隐私性。白天，阳光透过玻璃砖照亮室内，并且由于玻璃砖奇妙的折射作用，形成生动的光感；夜晚，大的探照灯从室外打向玻璃砖墙面，为室内提供了温暖柔和的光线，同时也保证了居住的私密性。

图2.2玻璃砖墙剖面图

2.1.2U型玻璃。U型玻璃所构成的墙体在纯净度方面比玻璃砖墙体要高，它不需要玻璃砖横竖的钢架结构来承担荷载，形成的表面几何感更强，加之材料本身的半透明性，它在塑造安静气氛方面的表现力无疑是很强的。

StevenHoll利用光的半透明空间体验效果，在阿特金斯艺术博物馆上做出了卓越的时间，这些盒子立面完全用U型玻璃填充，呈现出极简的几何形态。而在夜晚，半透明的盒子发出柔和的白光，以一种极其优雅的姿态诠释了玻璃的美学意义。

2.2金属材料的运用

金属材料的发现是人类技术史上一颗耀眼的明星。在现代建筑中，金属以耐腐、高雅、厚重、质地等特点上赢得人们的青睐。如今金属也作为外漏的框架呈现在人们面。

2.2.1钢结构。半透明的材料经常与钢结构运用到一起，形成另一种视觉新体验。1851年建成的“水晶宫”打破了室内与室外的界限，是用铁和玻璃打造建筑的里程碑。

以我国国家游泳中心——“水立方”为例，它是世界上最大的膜结构工程，除地面之外，外表都采用了ETFE材料的膜结构，它为室内提供自然光从而节约了能源，蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。而支撑这些薄膜的事坚实的钢结构，“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成，这些节点均匀地分担着建筑的重量，使其坚固得足以经受住北京最强的地震。

2.2.2外露钢结构。外露钢结构其结构形式可以使内部空间更加生动，当然不是所有的外露结构都必然负荷称重和装饰的双重任务，暴露的方式、位置、结构形式、构件造型等都必须纳入设计的范畴才能展示其魅力。

位于芝加哥的联合航空公司机场中央大厅，使用了两种截面的钢材，即H型钢和圆钢管，H型钢梁构成了不规则形状的门式框架，这些门式框架吧中央大厅的各个部分连接起来，圆钢管以擦条和集柱的形式作为每一榀门式框架的柱。

2.2.3超高层建筑的特殊外墙结构。超高层的形态是超高层建筑最明显的特征，而这一形态主要是通过特殊的外墙结构来实现的。由于超高层建筑的特殊性，单元式玻璃幕墙在当今超高层的外围护结构中占据了重要的未知，同时超高层的幕墙对于建筑的形态有着重要的影响。20世纪末超高层建筑的外墙结构，在技术上有了进一步的提高，出现了空气羌、光电幕墙、双层玻璃幕墙以及生态幕墙，在功能和舒适度是都有更深层次的提高，并向绿色环保、智能生态方向发展。

以上海中心大厦为例，该案例实在同样建筑体量上对建筑的幕墙进行了不同的设计尝试，但无论幕墙的整体效果怎样，幕墙的基本单元都是相同的构建方式。上海中心大厦是业内公认的高难度高标准工程，它的幕墙项目具有高、柔、扭、偏、空五大特点，之间的空腔成为一个温度缓冲区，避免室内直接和外界进行热交换，祈祷冬暖夏凉的作用，采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右。

从顶部看，上海塔的外形好似一个吉他拨片，随着高度的升高，每层扭曲近1度。这种设计能够延缓风流。风环绕建筑时会形成涡旋脱落效应，导致摩天楼剧烈摇晃。对按比例缩小的模型进行风洞测试后发现，这种外形设计能够将侧力减少24%，这对于经常经受台风考验的上海建筑来说至关重要。

图2.2.3平面支撑结构布置图

图2.2.4支撑结构剖面图

3结语

材料是建筑与室内设计的直接表现元素，是实现使用功能和装饰效果的必要条件。能否将设计师的理念、风格与设计的实用性有机结合，使设计成为美观并且实用的作品无疑是设计承办与否的重要评判标准。

人类是在发掘和认识材料构造中提高设计的进取意识，材料、构造提供了创造的丰富灵感。设计作品在不同材料、构造的作用下体现出各个时代的文明程度和发展过程。从材料的发展及特性出发，以人为本，探寻新材料在设计中的美学因素及应用价值，发掘能够运用到环境设计中的新材料与特殊构造，从而创造出形式更丰富、更具个性和时代特征的环境设计，产生新的感官体验。

参考文献

[1] 杨静.建筑材料与人居环境[M].清华大学出版社,2001.

[2] 张锡.设计材料与加工工艺[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3] 葛楠.建筑的透明性——玻璃在建筑中的表现形态探索[D]北京建筑设计研究院学位论文.

[4] 张爱兰主编.中国大型建筑钢结构工程设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2007,05.

[5] 翟克勇.钢构建筑的建造表现研究[D].东南大学建筑学院硕士学位论文,2004.

摘要：随着环境设计的发展，材料作为构成建筑的要素之一，在环境设计中扮演着十分重要的角色。现如今国内对于环境设计的特殊构造与新材料应用的研究刚起步。文章通过对材料基本特性的研究，以材料的知觉特性以及人们对材料的知觉感受为研究对象，研究如何更好的在环境设计方面运用材料以获得最佳的空间体验效果，来满足人们日益变化的生活需要和情感需要。通过研究新材料主要知觉特性，探索出常用的材料组合搭配与丰富的表现力，结合实例调研，再借助文献挖掘出新材料的特征来营造更具人文精神的空间。

关键词：特殊构造；新材料；材料的知觉特性

1常用建筑材料

建筑材料在建筑设计中一直备受关注，人们一直在不遗余力地探索和拓宽着材料的种类和范围，材料对空间无时无刻不在发挥则会巨大的影响和作用。

作为建构的最基本要素，材料是一个时代的载体、即便是同一种材料，在不同时期也会有不同意义和表达方法。

1.1建材的分类

表1.1

材料分类方式 材料具体类型

物质构成 木材、砖材、石材、混凝土、金属材料、玻璃材料、塑料、

陶瓷材料、涂料

建筑功能 承重材料、维护材料、装饰材料

所在部位 墙体材料、饰面材料、门窗材料、屋面材料

材料来源 天然材料、人工材料、半天然半人工材料

具体形态 线材、管材、板材、块材

1.2传统材料与新材料结合

现如今建筑往往与现代的新材料结合一起出现。这种组合，既使传统材料有了现代的勃勃生机，又使新材料与传统材料互相弥补不足。

2新材料的效果与工艺制造

新型建材的性能和功用各不相同，生产新材料的原料及工艺方法也各不相同。新材料不但有天然材料，还有化学、金属、非金属等材料。在质地、韧性、强度、保温节能、装饰等方面都具有优良的特性，采用现代新型材料不但使建筑室内的功能大大改善，也满足了人们的审美需求；甚至有的新材料可以显著地减轻建筑物自身的重量，推动了轻型建筑结构和现代化技术的发展。

2.1透明材料的运用

自20世纪80年代以来，玻璃窗构成的建筑表皮逐渐扩大，甚至成为了建筑表皮的主体，由以往的封闭、隔绝走向了开放、交流。

2.1.1玻璃砖。玻璃具有透光、透视、隔音、隔热、防火等特殊性能，不仅在门窗中得到广泛应用，同时，在需要提高采光度和装饰效果的墙体、墙面装饰项目中也常常被选用。

皮埃尔·夏洛是一位室内与家具设计师，一生只设计了一座建筑——玻璃之家（图2.1）。玻璃之家是为Dr.Dalsace及其家人设计的，兼有医生的诊所和居住空间混合功能的私人住宅。

图2.1玻璃之家平面图

对于玻璃砖的使用更多是因为对周围环境因素的考虑，因为建筑的主立面位于一个庭院内，要满足大量的采光就需要大面的玻璃；同时，庭院却只有十米见方，其他住户的视线干扰是一个棘手的问题。基于这种情况，夏洛选择使用玻璃砖作为外墙材料，半透明的效果同时满足了透光性与隐私性。白天，阳光透过玻璃砖照亮室内，并且由于玻璃砖奇妙的折射作用，形成生动的光感；夜晚，大的探照灯从室外打向玻璃砖墙面，为室内提供了温暖柔和的光线，同时也保证了居住的私密性。

图2.2玻璃砖墙剖面图

2.1.2U型玻璃。U型玻璃所构成的墙体在纯净度方面比玻璃砖墙体要高，它不需要玻璃砖横竖的钢架结构来承担荷载，形成的表面几何感更强，加之材料本身的半透明性，它在塑造安静气氛方面的表现力无疑是很强的。

StevenHoll利用光的半透明空间体验效果，在阿特金斯艺术博物馆上做出了卓越的时间，这些盒子立面完全用U型玻璃填充，呈现出极简的几何形态。而在夜晚，半透明的盒子发出柔和的白光，以一种极其优雅的姿态诠释了玻璃的美学意义。

2.2金属材料的运用

金属材料的发现是人类技术史上一颗耀眼的明星。在现代建筑中，金属以耐腐、高雅、厚重、质地等特点上赢得人们的青睐。如今金属也作为外漏的框架呈现在人们面。

2.2.1钢结构。半透明的材料经常与钢结构运用到一起，形成另一种视觉新体验。1851年建成的“水晶宫”打破了室内与室外的界限，是用铁和玻璃打造建筑的里程碑。

以我国国家游泳中心——“水立方”为例，它是世界上最大的膜结构工程，除地面之外，外表都采用了ETFE材料的膜结构，它为室内提供自然光从而节约了能源，蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。而支撑这些薄膜的事坚实的钢结构，“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成，这些节点均匀地分担着建筑的重量，使其坚固得足以经受住北京最强的地震。

2.2.2外露钢结构。外露钢结构其结构形式可以使内部空间更加生动，当然不是所有的外露结构都必然负荷称重和装饰的双重任务，暴露的方式、位置、结构形式、构件造型等都必须纳入设计的范畴才能展示其魅力。

位于芝加哥的联合航空公司机场中央大厅，使用了两种截面的钢材，即H型钢和圆钢管，H型钢梁构成了不规则形状的门式框架，这些门式框架吧中央大厅的各个部分连接起来，圆钢管以擦条和集柱的形式作为每一榀门式框架的柱。

2.2.3超高层建筑的特殊外墙结构。超高层的形态是超高层建筑最明显的特征，而这一形态主要是通过特殊的外墙结构来实现的。由于超高层建筑的特殊性，单元式玻璃幕墙在当今超高层的外围护结构中占据了重要的未知，同时超高层的幕墙对于建筑的形态有着重要的影响。20世纪末超高层建筑的外墙结构，在技术上有了进一步的提高，出现了空气羌、光电幕墙、双层玻璃幕墙以及生态幕墙，在功能和舒适度是都有更深层次的提高，并向绿色环保、智能生态方向发展。

以上海中心大厦为例，该案例实在同样建筑体量上对建筑的幕墙进行了不同的设计尝试，但无论幕墙的整体效果怎样，幕墙的基本单元都是相同的构建方式。上海中心大厦是业内公认的高难度高标准工程，它的幕墙项目具有高、柔、扭、偏、空五大特点，之间的空腔成为一个温度缓冲区，避免室内直接和外界进行热交换，祈祷冬暖夏凉的作用，采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右。

从顶部看，上海塔的外形好似一个吉他拨片，随着高度的升高，每层扭曲近1度。这种设计能够延缓风流。风环绕建筑时会形成涡旋脱落效应，导致摩天楼剧烈摇晃。对按比例缩小的模型进行风洞测试后发现，这种外形设计能够将侧力减少24%，这对于经常经受台风考验的上海建筑来说至关重要。

图2.2.3平面支撑结构布置图

图2.2.4支撑结构剖面图

3结语

材料是建筑与室内设计的直接表现元素，是实现使用功能和装饰效果的必要条件。能否将设计师的理念、风格与设计的实用性有机结合，使设计成为美观并且实用的作品无疑是设计承办与否的重要评判标准。

人类是在发掘和认识材料构造中提高设计的进取意识，材料、构造提供了创造的丰富灵感。设计作品在不同材料、构造的作用下体现出各个时代的文明程度和发展过程。从材料的发展及特性出发，以人为本，探寻新材料在设计中的美学因素及应用价值，发掘能够运用到环境设计中的新材料与特殊构造，从而创造出形式更丰富、更具个性和时代特征的环境设计，产生新的感官体验。

参考文献

[1] 杨静.建筑材料与人居环境[M].清华大学出版社,2001.

[2] 张锡.设计材料与加工工艺[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3] 葛楠.建筑的透明性——玻璃在建筑中的表现形态探索[D]北京建筑设计研究院学位论文.

[4] 张爱兰主编.中国大型建筑钢结构工程设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2007,05.

[5] 翟克勇.钢构建筑的建造表现研究[D].东南大学建筑学院硕士学位论文,2004.

摘要：随着环境设计的发展，材料作为构成建筑的要素之一，在环境设计中扮演着十分重要的角色。现如今国内对于环境设计的特殊构造与新材料应用的研究刚起步。文章通过对材料基本特性的研究，以材料的知觉特性以及人们对材料的知觉感受为研究对象，研究如何更好的在环境设计方面运用材料以获得最佳的空间体验效果，来满足人们日益变化的生活需要和情感需要。通过研究新材料主要知觉特性，探索出常用的材料组合搭配与丰富的表现力，结合实例调研，再借助文献挖掘出新材料的特征来营造更具人文精神的空间。

关键词：特殊构造；新材料；材料的知觉特性

1常用建筑材料

建筑材料在建筑设计中一直备受关注，人们一直在不遗余力地探索和拓宽着材料的种类和范围，材料对空间无时无刻不在发挥则会巨大的影响和作用。

作为建构的最基本要素，材料是一个时代的载体、即便是同一种材料，在不同时期也会有不同意义和表达方法。

1.1建材的分类

表1.1

材料分类方式 材料具体类型

物质构成 木材、砖材、石材、混凝土、金属材料、玻璃材料、塑料、

陶瓷材料、涂料

建筑功能 承重材料、维护材料、装饰材料

所在部位 墙体材料、饰面材料、门窗材料、屋面材料

材料来源 天然材料、人工材料、半天然半人工材料

具体形态 线材、管材、板材、块材

1.2传统材料与新材料结合

现如今建筑往往与现代的新材料结合一起出现。这种组合，既使传统材料有了现代的勃勃生机，又使新材料与传统材料互相弥补不足。

2新材料的效果与工艺制造

新型建材的性能和功用各不相同，生产新材料的原料及工艺方法也各不相同。新材料不但有天然材料，还有化学、金属、非金属等材料。在质地、韧性、强度、保温节能、装饰等方面都具有优良的特性，采用现代新型材料不但使建筑室内的功能大大改善，也满足了人们的审美需求；甚至有的新材料可以显著地减轻建筑物自身的重量，推动了轻型建筑结构和现代化技术的发展。

2.1透明材料的运用

自20世纪80年代以来，玻璃窗构成的建筑表皮逐渐扩大，甚至成为了建筑表皮的主体，由以往的封闭、隔绝走向了开放、交流。

2.1.1玻璃砖。玻璃具有透光、透视、隔音、隔热、防火等特殊性能，不仅在门窗中得到广泛应用，同时，在需要提高采光度和装饰效果的墙体、墙面装饰项目中也常常被选用。

皮埃尔·夏洛是一位室内与家具设计师，一生只设计了一座建筑——玻璃之家（图2.1）。玻璃之家是为Dr.Dalsace及其家人设计的，兼有医生的诊所和居住空间混合功能的私人住宅。

图2.1玻璃之家平面图

对于玻璃砖的使用更多是因为对周围环境因素的考虑，因为建筑的主立面位于一个庭院内，要满足大量的采光就需要大面的玻璃；同时，庭院却只有十米见方，其他住户的视线干扰是一个棘手的问题。基于这种情况，夏洛选择使用玻璃砖作为外墙材料，半透明的效果同时满足了透光性与隐私性。白天，阳光透过玻璃砖照亮室内，并且由于玻璃砖奇妙的折射作用，形成生动的光感；夜晚，大的探照灯从室外打向玻璃砖墙面，为室内提供了温暖柔和的光线，同时也保证了居住的私密性。

图2.2玻璃砖墙剖面图

2.1.2U型玻璃。U型玻璃所构成的墙体在纯净度方面比玻璃砖墙体要高，它不需要玻璃砖横竖的钢架结构来承担荷载，形成的表面几何感更强，加之材料本身的半透明性，它在塑造安静气氛方面的表现力无疑是很强的。

StevenHoll利用光的半透明空间体验效果，在阿特金斯艺术博物馆上做出了卓越的时间，这些盒子立面完全用U型玻璃填充，呈现出极简的几何形态。而在夜晚，半透明的盒子发出柔和的白光，以一种极其优雅的姿态诠释了玻璃的美学意义。

2.2金属材料的运用

金属材料的发现是人类技术史上一颗耀眼的明星。在现代建筑中，金属以耐腐、高雅、厚重、质地等特点上赢得人们的青睐。如今金属也作为外漏的框架呈现在人们面。

2.2.1钢结构。半透明的材料经常与钢结构运用到一起，形成另一种视觉新体验。1851年建成的“水晶宫”打破了室内与室外的界限，是用铁和玻璃打造建筑的里程碑。

以我国国家游泳中心——“水立方”为例，它是世界上最大的膜结构工程，除地面之外，外表都采用了ETFE材料的膜结构，它为室内提供自然光从而节约了能源，蓝色的表面出乎意料的柔软但又很充实。而支撑这些薄膜的事坚实的钢结构，“水立方”的墙壁和天花板由1.2万个承重节点连接起来的网状钢管组成，这些节点均匀地分担着建筑的重量，使其坚固得足以经受住北京最强的地震。

2.2.2外露钢结构。外露钢结构其结构形式可以使内部空间更加生动，当然不是所有的外露结构都必然负荷称重和装饰的双重任务，暴露的方式、位置、结构形式、构件造型等都必须纳入设计的范畴才能展示其魅力。

位于芝加哥的联合航空公司机场中央大厅，使用了两种截面的钢材，即H型钢和圆钢管，H型钢梁构成了不规则形状的门式框架，这些门式框架吧中央大厅的各个部分连接起来，圆钢管以擦条和集柱的形式作为每一榀门式框架的柱。

2.2.3超高层建筑的特殊外墙结构。超高层的形态是超高层建筑最明显的特征，而这一形态主要是通过特殊的外墙结构来实现的。由于超高层建筑的特殊性，单元式玻璃幕墙在当今超高层的外围护结构中占据了重要的未知，同时超高层的幕墙对于建筑的形态有着重要的影响。20世纪末超高层建筑的外墙结构，在技术上有了进一步的提高，出现了空气羌、光电幕墙、双层玻璃幕墙以及生态幕墙，在功能和舒适度是都有更深层次的提高，并向绿色环保、智能生态方向发展。

以上海中心大厦为例，该案例实在同样建筑体量上对建筑的幕墙进行了不同的设计尝试，但无论幕墙的整体效果怎样，幕墙的基本单元都是相同的构建方式。上海中心大厦是业内公认的高难度高标准工程，它的幕墙项目具有高、柔、扭、偏、空五大特点，之间的空腔成为一个温度缓冲区，避免室内直接和外界进行热交换，祈祷冬暖夏凉的作用，采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右。

从顶部看，上海塔的外形好似一个吉他拨片，随着高度的升高，每层扭曲近1度。这种设计能够延缓风流。风环绕建筑时会形成涡旋脱落效应，导致摩天楼剧烈摇晃。对按比例缩小的模型进行风洞测试后发现，这种外形设计能够将侧力减少24%，这对于经常经受台风考验的上海建筑来说至关重要。

图2.2.3平面支撑结构布置图

图2.2.4支撑结构剖面图

3结语

材料是建筑与室内设计的直接表现元素，是实现使用功能和装饰效果的必要条件。能否将设计师的理念、风格与设计的实用性有机结合，使设计成为美观并且实用的作品无疑是设计承办与否的重要评判标准。

人类是在发掘和认识材料构造中提高设计的进取意识，材料、构造提供了创造的丰富灵感。设计作品在不同材料、构造的作用下体现出各个时代的文明程度和发展过程。从材料的发展及特性出发，以人为本，探寻新材料在设计中的美学因素及应用价值，发掘能够运用到环境设计中的新材料与特殊构造，从而创造出形式更丰富、更具个性和时代特征的环境设计，产生新的感官体验。

参考文献

[1] 杨静.建筑材料与人居环境[M].清华大学出版社,2001.

[2] 张锡.设计材料与加工工艺[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3] 葛楠.建筑的透明性——玻璃在建筑中的表现形态探索[D]北京建筑设计研究院学位论文.

[4] 张爱兰主编.中国大型建筑钢结构工程设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2007,05.

[5] 翟克勇.钢构建筑的建造表现研究[D].东南大学建筑学院硕士学位论文,2004.