新技术和新材料在建筑设计中的应用

何 伟 刘海香

(1.山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012； 2.山西凯的建筑设计规划有限公司，山西 太原 030000)



新技术和新材料在建筑设计中的应用

何 伟1刘海香2

(1.山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012； 2.山西凯的建筑设计规划有限公司，山西 太原 030000)

分析了建筑设计中新技术的应用，从隔热材料、通风材料、粉煤灰、节能照明材料、高层建筑物中应用的新材料等方面，介绍了建筑设计中新材料的应用，并探讨了提高建筑设计水平的途径。

数字化技术，粉煤灰，通风材料，建筑设计

0 引言

随着国民经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，人们对于建筑设计的要求也越来越高。在保证居住要求的基础上，对舒适度、安全程度提出了更高要求。此外，国家大力推行可持续发展的战略，要求建筑设计行业在保证建筑安全的前提下不断提高资源的有效利用率、减少环境污染、减少二氧化碳气体的排放量从而降低对大气的污染，节约能源、减少对土地资源的占用。本文重点分析建筑设计中新材料、新技术的应用，探讨提高建筑设计水平的途径。

1 新技术

1.1 全生命周期造价管理

工程或项目、设备的全生命周期造价包括了建设或采购成本、日常使用过程中的运行维护成本以及工程拆除、项目终止或设备淘汰处理过程中所需要的成本的综合。全生命周期造价管理是指将工程造价管理与全生命周期造价分析相结合的工程成本管理方法。在建筑设计中进行有效的全生命周期造价管理，能够提升整个工程的综合管理能力。另外随着我国可持续发展建设的要求，建筑工程中关于环境保护、资源有效利用等的要求越来越高，也加大了建筑建设的成本，给企业的运营提出了新的问题。在这样的背景下，对建筑设计方案进行全生命周期造价管理显得更加重要，能够在设计阶段重视环保的建设要求，有效采用环保、节能材料，减少后期的运维管理成本。

工程项目的造价管理不是简单的将建设成本、采购费用、人工成本等进行累加，而是要运行经济学、管理学以及建筑工程学等多门学科的理论进行融合并深入分析，才能进行工程造价的有效管理，具体就是结合经济学的原理、应用数据建模工具进行模型分析和数据预测来进行全面的管理。一般来讲，工程造价管理的目的是实现工程项目在建设过程中、运维过程中以及后期报废阶段的总的成本最低。针对建筑设计，应用全生命周期的造价管理，能够保证设计方案的可行性，同时保证资金的有效利用，从而提升整个建筑设计方案的社会效益和经济效益。

在建筑设计中进行全生命周期造价管理，能够提升资金的有效利用率。摆脱了由设计人员或管理人员进行手工成本数据计算和分析的状况，而实现利用现代的计算机建模技术，充分参考建筑工程项目的内外部条件、经济环境等因素进行科学、经济、高效的方案设计和材料选型。另一方面，在建筑设计中应用全生命周期造价管理，能够充分考虑到必要的环境保护措施或处理手段所需要的成本，促使施工人员主动选用节能材料、环保材料，提升工程项目的环境保护水平。因此能够实现整个项目的经济效益和环保等社会效益的全面提升。

1.2 数字化技术的应用

数字化技术在建筑设计中的应用主要是指利用现代计算机手段提升建筑设计的水平。在建筑设计的全流程中引入数字化技术，包括现状分析、概念草图的规划设计、模型的搭建与测试以及设计图纸的绘制等，都可以使用现代化计算机技术以数字的形式展现出来。数字化技术的应用能够提升设计的效果和效率，例如以3D技术展示或利用计算机进行参数的计算、模型的调整等，另外数字化的存储有利于相关资料的保存及查阅、共享。通过使用数字化技术，大大提升了建筑设计的专业化、科学化和系统化水平。

1.3 生态技术的应用

近年来，我国城市的发展从“快速发展”的目标逐渐过渡为“可持续发展”的目标，表明了国家对于环境保护、资源有效利用、和谐发展的决心。为了满足人与自然和谐发展的需要，“生态建筑”应运而生。在生态建筑中，使用绿色、环保的材料，同时充分利用光能、风能等自然能源，以满足节约能源的要求。

1)生态建筑要求建筑物与自然环境之间的协调关系，在建筑物选址、规划设计和建造过程中要充分考虑和有效利用自然环境的条件，从而在减少建造成本的基础上提升建筑的水平、减少能源的消耗。

2)为了满足建筑物的保温要求，传统的建筑设计要在建筑的面板和防水层中间添加一层保温材料。但是保温材料的特点是导热性能差、吸水性差和容纳量小，为了保证建筑物的保温性能达标，一般需要选择保湿效果较好的保温材料，同时按照标准要对材料的导热性、吸水性、容纳量等指标进行严格的筛选；材料购置后需要找到专门的场所进行储存，并在储存过程中采取严格的保护措施，以避免材料受到损害；在施工过程中，也要严格按照要求和步骤进行操作，在必要的情况下可以进行试安装确定细节后再进行正式安装。在生态建筑中可以在屋面进行绿化处理或进行倒置式屋面的设计。屋面绿化处理是指在屋面直接进行绿化施工，从而减小建筑物的能源消耗、减少温室气体的排放等；屋面倒置是指将防水层设置在保温层的下方，而不是放置在保温层与屋面的中间。

3)在温度较高的区域可以通过遮阳系统的设计来降低整个建筑的温度。遮阳系统具有环保、效能高的特点，不过对遮阳建筑的设计、施工、材料选择等方面都有较高的要求。在遮阳设计的过程中要充分考虑到建筑物所在地的气候特点、房间朝向、房间使用要求等因素，根据综合分析的结果进行设计，另外也要区分永久性遮阳还是临时性遮阳的要求来确定设计方式和使用材料。永久性的遮阳装置有活动式和固定式两种，活动式的遮阳设计可以根据时间、天气、气候、季节的变化进行遮阳板的角度调解，在光照较少的冬季还可进行遮阳板的拆除。常用的遮阳材料包括镀膜玻璃、低发射率膜玻璃等。

2 新材料

1)隔热材料。隔热是建筑物的重要功能，尤其在我国炎热地区，夏季时有效阻止热量进入建筑物同时能够保证室内的稳定温度。近年来一种新兴的隔热材料逐渐应用在建筑物中，即三层玻璃：最外部为吸收层，主要用于阻隔外部热量进入建筑物，中间一层为空气层，用于吸收穿透吸收层而进入的热量，最内侧为玻璃层，可以反射阳光。

2)通风材料。通过应用通风系统材料可以提高室内的通风性能，从而减少空调、换气扇等设备的应用，达到环保的作用。例如在建筑物窗户的窗框部分可以使用新型的通风材料，在窗口底部增加了一道空气流通的渠道，使室外的空气能够沿着流通渠道从窗户底部上升至窗户的顶部后再进入到室内，从而有效解决了窗户直接进风、风速过快的问题，从而大大提升了人体的舒适度。

3)保温隔热复合墙。在建筑物的墙体保温方面分为外墙保温、内墙保温及内外混合保温等方式。针对内墙进行保温处理，会在内墙中增加悬挂物、热桥等，从而使墙体存在开裂的风险，同时也会占用室内的有效空间。因此一般都采用的是复合外墙的操作方式，例如使用胺脂等保温材料。

4)使用粉煤灰。在钢筋混凝土结构的建筑施工过程中，需要进行混凝土与砂浆的搅拌，在搅拌过程中添加粉煤灰可以降低水泥的使用量、节约资源，还能提高混凝土凝固成型的质量，降低建筑物的混凝土表面出现裂痕的概率，延长钢筋混凝土结构建筑物的使用寿命。

5)节能照明材料。通过对建筑物进行节能照明设计，能够有效减少建筑物对电能的消耗。例如可以根据聚光原理、利用传导技术，使用光导管将照射到楼内的自然光反射到建筑物的地下室中，从而满足地下室的照明需要。光导管中使用的是光导纤维，能有效地传导自然光，满足地下室或高层楼内的照明需要，目前已经广泛应用在我国的建筑物中。

6)高层建筑物中应用的新材料。高性能钢是指强度高，而屈服点和屈强比较低的新型建筑材料，具有较好的抗震性、耐久性和可焊性。新型钢筋混凝土与原有的钢筋混凝土相比使用了强度更高的材料，因此其强度比原有钢筋混凝土高出两倍。另外高层建筑物中还应用了钢管混凝土，即将原有的混凝土填充到钢管中以提高坚固性。

3 结语

随着国民经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，人们对于建筑设计的要求也越来越高。技术和材料是建筑设计中的核心内容，也是影响建筑质量的重要因素。本文重点分析建筑设计中新材料、新技术的应用，探讨提高建筑设计水平的途径。具体包括全生命周期造价管理、数字化技术、生态技术等新技术，以及隔热材料、通风材料、保温隔热复合墙、粉煤灰、节能照明材料、高层建筑物中应用的材料等新材料。

[1] 王海江.新技术和新材料在建筑设计中的运用简述[J].工程技术(引文版),2016(3):279.

[2] 许维勇.探究新技术和新材料在建筑设计中的运用[J].建筑工程技术与设计,2016(14):65-67.

[3] 王 星.技术和新材料在建筑设计中的运用[J].城市建设理论研究(电子版),2015,5(36):83-84.

The application discussion on new technology and new materials in architectural design

He Wei1Liu Haixiang2

(1.Shanxi Traffic Planning Survey and Design Institute, Taiyuan 030012, China; 2.Shanxi Kaidi Architectural Design & Planning Limited Company, Taiyuan 030000, China)

This paper analyzed the application of new technology in architectural design, from the insulation materials, ventilation materials, fly ash, energy-saving lighting materials, high-rise buildings application of new materials and other aspects, introduced the application of new materials in architectural design, and discussed the way to improve the architectural design level.

digital technology, fly ash, ventilation material, architectural design

1009-6825(2017)16-0030-02

2017-03-16

何 伟(1982- )，男，工程师； 刘海香(1983- )，女，工程师

TU201

A