分析建筑设计中新技术和新材料的应用

姜来

摘要：基于古代建筑中新材料和新技术的应用体现，对新材料、新技术在现代建筑中应用的重要性、必要性进行分析，并提出几种具有代表性的建筑新材料和新技术应用方法及取得的效果，旨在为推动建筑设计发展提供参考借鉴。

关键词：建筑设计；新材料与新技术；应用

建筑设计和技术、材料有着密不可分的关系，想要达到理想的设计质量，离不开对新材料和新技术的应用。不同的建筑材料代表着一个时代的特征，而技术水平的高低决定了建筑的功能和先进性。

一、古代建筑中新材料、新技术的应用体现

社会生产力的不断提高使建筑业也得到了快速的发展，而建筑的材料和技术也得到了相应的进步。在古罗马与古希腊时期，建筑材料以石材为主，在科技进步的推动下，金属工具得到广泛应用，使石材加工更为精湛，技术水平大幅提升。以迈锡尼卫城为例，使用了叠涩券等在当时十分先进的砌法，极大的提高了结构受力合理性。

相比古代的欧洲，我国有着良好的自然条件，表现为植被繁茂、气候宜人。正因如此，我国很长一段时间都将木材作为主要建筑材料，而且还形成了独特了木材结构体系。与石材相比，木材更容易加工，使异型构件的制作与使用成为可能，加之我国很早就普及了木材加工工具，从而建造出许多独具特色的木框架结构体系。封建时期，从隋唐到清末，一直采用框架式建筑结构，而事实证明这种建筑结构是能提高室内空间利用率的，如太和殿与含元殿。

二、现代建筑设计中对于新材料、新技术的应用

自八十年代初期起，世界范围内兴起了绿色运动，强调绿色节能与生态环保，实现人与环境和谐共处，立足可持续发展。而建筑作为材料和能源消耗重要对象，自然受到社会的广泛关注，加之材料市场的快速发展，以及科技创新的推动作用，出现了一系列新材料和新技术。这些新材料和新技术的出现，一方面为建筑设计提供了更多选择，使建筑设计更加灵活，设计结果更加多样；另一方面，如何合理利用这些新材料和新技术，在不增加设计难度和经济成本的前提下充分发挥新材料、新技术的最大化作用，成为广大建筑设计师关注的焦点问题，也是目前建筑设计所面临的主要挑战。随着现代建筑与绿色节能建筑脚步的加快，新材料和新技术应用不仅是有效的举措，更是适应建筑业发展的必然选择。

通过不断的实践与积累，我国建筑设计在应用新材料和新技术方面也取得了一定成效，如成功建造了超低能耗建筑、纸质材料建筑和聚合材料建筑等。

（1）超低能耗建筑

①生态补偿

在建筑环境设计过程中，采用了人工湿地与植被屋面。其中，人工湿地在水资源短缺的地区具有重要现实意义，可根据功能划分区域，如在东侧设计蓄水区，用于观赏，而在西侧设计净化区，用于保证生物多样性。在净化区，通过水生植物的种植对东侧雨水进行净化，再利用泵机促使水体进行循环[1]。

②可回收的钢结构

超低能耗建筑使用钢结构与玻璃幕墙等材料，以建筑的全寿命周期为出发点，使建筑材料可再生率突破80%。

③智能化围护结构

建筑朝阳面配合使用玻璃幕墙和外遮阳百叶。其中，遮阳百叶的叶片为600mm宽金属片，在遮阳的同时还能促进通风。玻璃幕墙则为中空玻璃，在起到保温隔热作用的基础上，根据光照情况对室内温度进行调节。

④节能照明系统

利用聚光原理和光导纤维等新材料将自然光引至地下室；采用光导管向其它室内空间传递自然光。通过对光导纤维材料及技术的应用，可将自然光线传递到地下室等无法采光的空间，节省这些空间或功能区块的照明能耗。

（2）纸质材料建筑

在很多情况中，高强度纸管的性能、经济性和施工便利性都优于木材。高强度纸管是一种由合成纤维、无机物粉末、玻璃纤维等多种材料制成的复合材料，不仅无污染，而且能对废料进行二次利用，是一种值得推广的建筑新材料。日本馆作为应用纸质材料的代表性建筑，整个建筑都使用具有可回收性的材料，将钢材、砂石作为基础，采用内设太阳能发电系统的轻质膜结构，形成一个圆拱形大穹顶，在体现建筑特色的同时，完美的契合了节能环保的主题。此外，近几年又出现了金属纤维纸等全新的纸质材料，这些材料虽然厚度不足毫米，但强度却与钢材相近，极大的方便了材料运输和施工，一改建筑笨重、庞大的传统形象[2]。

（3）聚合材料建筑——以国家游泳中心为例

①建筑结构

国家游泳中心采用骨架直接支承外围薄膜结构的新建筑技术，骨架則主要使用钢结构。在建筑内部，几乎没有传统的结构构件，更多的是通过拼接而成的多面体钢结构，这不仅满足受力要求，还能进一步增强建筑整体性。

②ETFE材料的应用

国家游泳中心围护结构主要采用ETFE新材料，它具有透明度高、韧性强、防水、隔声等优势，尤其是出色的防火能力，在燃烧时可自动熄灭。而且还具有极高的抗剪切机械强度，在-80℃时仍能保持良好冲击强度，化学性能十分稳定。此外，ETFE材料的使用寿命可以达到25年以上，是很多永久性多层可移动式屋顶的首选材料。该材料主要用于跨距在4m左右的两层或三层充气式支撑结构，并且能根据特殊的工程条件对跨距进行调整。材料的长度以便于安装施工为标准，通常在15-30m范围内[3]。ETFE材料是一种典型的可循环利用型材料，通过二次利用能生产出全新的材料，也可在对杂质进行分离以后用于生产其它种类的产品。

三、结束语

如今，科技发展速度不断加快，全球一体化进程日益深入，建筑设计思想不断更新，对设计的认识也出现了一定程度的变化。当技术发展到一定水平时，传统的设计手段将很难满足现实需要，要保留其精华，寻求能与需求相适应的新设计方法。而在这一过程中，新技术和新材料发挥着不可替代的重要作用，甚至很多新设计方法的提出都是建立在新材料和新技术基础上的。因此，在建筑设计工作中，必须注重对新材料、新技术的应用，以此顺应建筑发展方向，提高建筑的品质。

参考文献：

[1]姚琼，潜兰.新技术和新材料在建筑设计中的应用分析[J].江西建材，2017（02）：69，74

[2]飞虹.建筑设计中新技术和新材料的应用探讨[J].绿色环保建材，2017（01）：5[3]曾毅.建筑设计中新技术和新材料的创新应用[J].中华民居（下旬刊），2014（10）：159endprint