建筑新材料新技术在建筑设计中的应用

文／顾亦丰 上海浦东建筑设计研究院有限公司 上海 201206

引言：

在开展建筑物的施工前，设计人员需依据具体的建设要求和任务内容，利用文件等所标注的具体尺寸、规格和使用的材料类型等条件，将施工期间可能出现的各类问题进行全面的预测，开展细化的调查和设想，从而设置解决不同问题的有效方案，辅助施工人员能够在具体的项目建设过程中顺利完成设计规划。建筑工程的规模一般均较大，且施工的环境复杂程度也较高，在不同区域中的地质、水文条件也具有明显的差别，这也对建筑设计和施工环节带来了较多的不稳定因素。建筑所使用的材料和技术手段也对施工的安全性和质量造成了一定的影响，能够给用户带来各样的居住体验。相关企业在对建筑进行设计期间，如果主动应用新型的材料和技术，不但能够全面迎合居住者在工作和生活等方面的要求，同时还能够为居住人员营造相对高质量的环境，企业也能够赢得更高的经济收益，同时能够深化环保工作的实施，全面推动建筑行业向绿色环保方向发展。

1、建筑设计的原则

在时代不断发展变化的背景下，人们对建筑设计所建立的理解也产生了明显的变化。修建建筑可为人们提供更为舒适和轻松的工作和生活空间，因此在具体开展建筑的设计环节时，便须以安全性、经济性等原则作为工作指导。需将安全作为首要的设计目标，所选择使用的建筑原料需保证不会对人体健康造成损害，同时还需具有防火和隔热等功能，在施工期间也需保证施工人员自身的安全。在大城市中，人们通过普遍建造高层建筑的方式来与城市的经济和人口发展相适应。城市所拥有的土地资源十分有限，因此在开展建筑设计工作时，便需侧重凸显其实用性的功能，不但要为人们构建更为舒适的空间环境，同时也需提高资源的使用效率。在此背景下，地下空间的有效开发便能够实现建筑建造实用性的提升。利用深基坑技术来设计和建筑工程，能够明显提高结构施工的安全性，同时还能够获得较为理想的经济和社会效益。其中，建筑工程的周期往往较长，且施工的成本也较高，相关企业所使用的感知方式也较少，倾向于应用简洁的方法，通过理性指导反应设计的核心内容，从而明显提高建筑设计的经济性特征。在建筑物的功能产生变化时，工人仅需针对需要改善的部分进行优化，而无须对建筑的整体结构做出调整，这样不但能够明显降低调整的成本投入，同时还能够缩减工人的工作量，对施工环境也会形成较小的影响。因此，企业在开展建筑设计工作时，便须主动迎合建设绿色建筑的理念，尽量延长建筑的使用时间，从而获得更高的经济和社会效益，全面实现绿色建筑的推广和应用。

2、建筑设计中新技术的应用

2.1 生态技术

为推动现代建筑行业的深化发展，需持续提高生态技术的应用频率和范围，这对全面提高设计的效果具有重要的影响。生态技术并不是单纯指建筑设计的某个环节所使用的技术手段，而是基于建筑整体充分发挥自然环境的功能，不断化解改造工程和自然之间所存在的矛盾问题，从而尽量降低人类的建筑项目对周围环境造成的不利影响。设计人员需倾向于促进生态技术应用到建筑的设计和施工当中，充分发挥该种技术对环境的保护功能，从而提高建筑的绿化作用。

2.2 节能技术

在当前低碳环保理念较为流行的背景下，全球均更为关注应用新型的清洁能源，探索出节能的渠道，从而有效降低电能等传统的能源应用量，也能够减少人们对于上述不可再生资源的依赖感。当前，在建筑工程领域，人们已经认识到风能、太阳能等能源的重要性，同时也关注提升对自然条件和环境优势等方面的应用效果，将不同类型的能源有效使用到建筑设计当中，从而来降低传统能源的应用量，实现绿色节能的目标。在实施建筑设计时，便可全面迎合太阳能的应用目的，通过使用科学的手段进行规划布置，从本质上保障建筑物能够具有更为理想的通风和采光效果。同时也需联系建筑物之间、楼群之间的距离等条件，应用不同类型的先进技术进行测试，从而不断优化结构和外形的效果，从根本上提高建筑物环境的舒适性。节能技术在建筑设计和施工等环节中的应用能够明显提升建筑物的建设质量，同时还可迎合绿色建筑的发展要求。因此，该类型的技术手段可作为后续建筑设计和施工的首选。

2.3 数字化技术

近年来，我国信息化技术的水平也在持续提升，在此背景下建筑设计工作也实现了应用不同类型的制图软件参与建筑设计工作。而信息化技术的应用和推广更促使了建筑设计能够达到更高的水平，如可借助VR设备和不同的信息化软件来虚拟空间，也可运用BIM进行正向设计。上述类型的技术能够有效应用到建筑设计当中，不断提高设计的实施效率，同时还能够验证设计的效果，保证设计人员能够全面掌控建筑工程的材料、空间等方面的内容。此外，应用信息化技术手段还能够有效结合设计、施工及后续的保养等环节，通过提高对各个环节控制的力度来尽量降低资源浪费的情况，从而提高不同工序的搭配效果。

2.4 信息化技术

图1 信息化和数字化技术在建筑工程中的应用

在建筑设计环节应用的信息化技术手段，便是依赖于信息化的设备和相应的技术来对建筑设备的使用情况进行不断的优化革新，从而达到降低能源投入，提高效能的目标。如可运用具有智能化优势的太阳能产品参与建筑的设计工作，这样便可明显提高室内空间的制冷和供暖等方面的设计效果。运用微波传感器产品，能够在建筑当中发挥报警的功能，从而明显提高建筑施工环境的安全性。运用防风雨传感器还能够提高室内窗户的智能化开启效果，从而避免雨水侵入到室内，对室内环境造成一定的负面影响。运用信息化技术手段参与建筑的设计环节，能够明显提高建筑空间的智能化水平，为居住者提供更为舒适和便捷的空间。

3、工程设计中新材料新技术的具体应用

建筑项目当中使用新型的材料，能够对整个建筑行业产生较为明显的影响，其可直接对不同的技术问题进行有效地改善，从而解决行业的难题，明显降低工程的成本投入，同时还能够优化设计和施工的效果，为居住者提供更为舒适和便利的生存空间。

第一，可使用节能的墙体材料。从目前我国的新型墙体材料清单中可见，详细材料主要可划分为下述类型：一是砖类，主要包括孔洞率高于25%的空心砖、烧结页岩砖等类型。二是建筑砌块类，主要为粉煤灰小型空心砌块等。三是建筑板材类，主要包括蒸压器混凝土板等。四是原料具有高于3%的建筑垃圾等墙体材料。五是能够达到国家和地方标准的混凝砖、烧结保温砖等材料。第六是钢结构和玻璃幕墙。在对墙体开展设计工序时，部分地区在应用外墙材料时，更倾向于使用保温隔热性能较好的加气砌块等材料。而190普通混凝土空心砌块的效果并不理想，最差的为剪力墙结构的混凝土。通常依据建筑行业的设计标准和国际的设计规范，混凝土空心砌块等墙体材料需采取必要的保温和隔热的措施。针对节能住宅的设计可依据地方的设计标准，除加气砌块外，上述材料类型均需采用必要的保温和隔热措施。

图2 节能墙体材料

第二，新型的保温性能材料。作为新产生的材料类型，目前在具体的应用期间，随着建筑物性能的不断提升，新型的保温材料也得到了广泛的应用，同时人们对新材料应用的重视程度也不断加强。该种材料具有明显的隔热优势，因此在参与建筑施工时，便可发挥出其保温方面的性能，提高现代建筑的设计和使用效果，从而实现资源的节约目标。在目前现代建筑的发展期间，不断提高新型保温材料的应用力度，便可明显迎合现代化建筑发展的要求。如使用保温板便可对建筑进行外保温等，这样建筑的墙体便具有良好的保温性能，为居住者提供较为舒适的空间环境。新型材料不会对建筑周围的环境产生负面的破坏性影响，这也是该种材料得到普遍应用的主要原因，能够充分体现出当前建筑行业的生态化发展趋势。

第三，高分子化学建材的使用。从目前的发展形势来看，较为热门的问题便是对有机硅性树脂方面的研究。国际上对建筑材料的防水性能进行研究期间，产品本身的革新速度也较快，尤其是高分子树脂改性沥青等材料的革新。作为相对基础的聚合物材料，其发展具有良好的势头，沥青、树脂基纤维等物质也实现了强效发展。屋面的防水结构也趋于双向发展，从热施工技术开始便实现了自胶等效果。

第四，新型的防水密封性材料。目前，我国的防水材料主要可分为下述类型：卷材、涂料、高分子材料等。高分子材料能够在防水性能方面具有明显的优势，其也成为全面替代传统纸胎油毡的新型物料。如TPO等，其作为高分子材料在耐高温和抗风性等方面具有较为明显的优势特征。另外，目前市场出现的新型防水材料，如非渗油蠕变橡胶防水材料，在延展性、自愈性方面得到了很好的体现，也被充分应用在隧道、地铁等易漏水，难防水地方。

图3 新型防水密封性材料

第五，新型门窗材料。以往在设计和施工环节，门窗部分均可作为重要的通风通道，能够保障整个建筑具有良好的气密性功能，而在社会持续发展，人们的生活和审美水平不断提高的背景下，人们对门窗的设计也形成了更高的审美标准。我国古代的门窗原料多为木头，因此人们会在木质上雕刻上不同的花纹，这样不但使门窗具有一般意义的通风功能，同时也能够提高其艺术效果。当今，在各类新型材料和技术不断涌现的背景下，门窗的设计和建设也受到了人们的广泛关注。新型材料形成的门窗在保温性能方面更胜一筹，部分企业还对门窗的开合功能进行了优化改进，赋予了更多的功能，让门窗具有自主感知外部环境的作用，实现自主开合。上述自动开合装置不但能够提高人们对室内空气的体验效果，同时还可在不良的气候中也能够为室内人群提供舒适的空间环境，从而实现了建筑设计的大跨度革新。

图4 新型门窗材料

结语：

我国持续将节能作为建筑设计和施工的重点目标。在社会不断优化发展的背景下，人们对建筑的节能效果也越发重视，这便促进了新型的材料和技术在建筑设计中的运用，更有利于推动建筑行业的深化发展，为技能技术深化发挥功能提供前提。在建筑设计和施工中，合理应用新型的材料和技术手段，能够明显优化建筑的节能效果，这也能够与建筑行业的发展方向一致，拓展出更为广阔的新型材料和技术的应用前景。通过深化探究建筑工程中的节能材料和技术的应用，便可看到我国建筑的环保型和安全性等方面的进步。应用新型的材料和技术手段能够明显降低能源的使用量，同时还可提高建筑的经济和社会方面的效益，优化人们的生存空间。

本文主要对新型的节能材料和技术手段进行系统的研究分析，可见建筑工程需全面运用具有节能功能的材料和技术手段，从而有效降低能源的消耗，同时减少对周围环境的负面影响，提高施工的性能，达到更高的目标，这也可作为建筑设计和施工的未来发展方向。因此，在保障建筑工程质量的前提下，可不断优化人们的生活质量，满足其不同的需求，在此目标的指导下，便需研究更多中新型的材料和技术类型，从而不断促进建筑行业向更环保、节能、绿化等方向发展。