非线性建筑表皮设计中生态技术的应用

李日强 曹茂庆 徐宏伟 赵 敏 张海民

(1.黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025；2.黑龙江省北方建筑设计院，黑龙江 哈尔滨 150025)

非线性建筑无论是在结构上还是在环境上都满足了人们现阶段的需求，但是随着生态环境的日益恶化，如何在非线性建筑表皮设计中应用生态技术成为了业内关注的焦点。

1 概念阐述

1.1 非线性建筑表皮

建筑表皮实际上就是我们在外面可以直观看到的建筑物的外表，对于建筑物的外表结构组成可以分为以下两类,第一种是非线性建筑围护结构表层，这种表皮通常是由混凝土和各种金属材料以及玻璃材料通过先进技术的处理，从而使得其与建筑围护结构能够有效贴合，最终在建筑物表面形成一层建筑表皮。第二种是没有附着物直接就是建筑物围护结构本身，它是建筑物的非线性围护结构通过自身的加工将表面做成流线型并且裸露在外，从而形成我们可以直观看到的非线性建筑表皮。

1.2 生态技术

随着经济水平的提高,人们对于生活质量要求越来越高，然而我们身处的自然环境质量却日趋下降，成为了影响我们生活质量的因素。因此保护环境不仅是我们每个人应尽的义务，同时也是科学技术发展的重要方向，随着科研人员的不断研发，一种新型的以保护环境节约资源为主要目标的技术出现了，我们把这种先进的技术称为生态技术[1]。

生态技术的研发与使用不仅仅象征着我国科学技术的进步，同时也代表着我们在科学领域的价值观，在非线性建筑的整体设计中我们最常用到的生态技术就是通过对房屋的朝向以及空间设计来达到自然资源的最大利用，同时尽量减少房屋建造对生态环境的破坏，也就是在非线性建筑技术的基础上尽量顺应自然环境的要求，这是一种相对来说比较被动的生态技术。

2 非线性建筑表皮材料的技术应用

2.1 天然材料的应用

天然材料顾名思义是自然界中加工痕迹较小的材料，比如有些建筑材料选择用天然木材或者竹子等，天然材料的主要优势在于它取材方便，施工操作简单而且具备较强的保温隔热性能以及无污染可再利用等等，而且天然材料可以很好的适应当地的环境气候等因素[2]。天然材料的应用可以有效地实现建筑与自然的和谐理念，无论是在取材还是施工最后到废弃都满足了生态要求，对于非线性建筑表皮的生态设计具有很明显的效果。在目前很多天然材料的使用时也逐渐与新技术结合，从而在上述优势的基础上更增加了天然材料的耐久性，延长其使用寿命增加经济价值。

2.2 可循环材料的应用

可循环材料是满足了生态学的理念，指材料可以通过加工而被应用到建筑中，当废弃后可以通过再次加工而被再次利用，从而实现了材料的循环再生过程。这种材料的应用解决了目前环境污染以及资源短缺方面的难题，不仅可以节省大量的资源，同时也可以通过对废弃材料的回收再利用从而减少废弃材料对于环境的污染，在非线性建筑表皮设计中应用这种可循环材料不仅实现了表皮的生态化，同时对于目前的可持续性发展目标也有很好的促进作用[3]。

2.3 新型材料的应用

所谓的新型材料是通过高科技和高技术的不断研究和开发，将某些材料的化学组成进行一定的优化使其具备更高的性能，实用性更强，同时也具备更好的环境适应性，从而实现非线性建筑表皮在使用这种材料以后能够与环境和谐共处。新型材料相对于传统材料来说在隔热以及采光和防水等方面更具有绝对的优势，同时通过高科技的改造，新型材料也具备可回收再利用的特点以及污染小耗能低等优势。虽然新型材料相对于传统材料的成本更高，但是从长远来看新型材料应用到非线性建筑表皮的设计中所带来的生态效益和经济效益更具有价值。

3 非线性建筑表皮形态的技术应用

3.1 计算机模拟技术的应用

为了能够顺应目前越来越生态化和复杂化的建筑，非线性建筑表皮的性能受到多方面的因素影响，比如建筑各个构件之间的动态作用以及热量传递，还有周围环境的气候影响等等，通过使用计算机软件模拟对建筑工程项目的整体构造以及周围的环境进行充分分析，并能通过数据分析来不断的完善和优化非线性建筑的表皮形态，使非线性建筑表皮形态更具有生态化特点。

3.2 参数化技术的应用

目前在非线性建筑表皮的设计中参数化技术的应用也越来越广，参数化技术可以从设计方案阶段到最终的建成阶段中贯穿每一个环节，可以在整个过程中通过计算机对参数的驱动和控制来实现对设计和施工的细节完善，保障整体的科学性合理性，也能够有效提高表皮生成效率。这种技术是通过将环境因素有效地进行数字化处理，与此同时将这些因素之间的相互关系进行精确的控制和调整，从而实现非线性建筑的表皮形态能够更好的适应外界环境，既保障了非线性建筑表皮的美观，同时也能够达到保护环境的生态要求。

3.3 仿生技术的应用

我们当今使用的很多技术的原理和思想都是来源于自然界生物的启发，在建筑方面的仿生技术就是更好地将自然理念和科学规律有效的结合并能够合理地运用到建筑的设计当中，比如城市环境的仿生，建筑形式的仿生以及功能的仿生和内部结构仿生。仿生技术的合理应用也是实现非线性建筑表皮形态生态设计的关键，通过对一些生物特性以及相关功能的模仿研究，并有效地和建筑设计相融合，可以大大提高建筑对于环境的适应能力以及对于环境的改造能力，从而实现人与自然和谐共处的目的。

4 结 语

综上所述，在非线性建筑表皮设计越来越多地被用于各种建筑物的情况下，由于世界生态环境的日益恶化，因此在非线性建筑表皮的设计上生态技术的广泛应用是顺应生态环境的必然结果。但是要想能够在非线性建筑上能更好地满足生态需求还需行业内的科研人员在技术和方法上进行不断研究。