分析建筑設計中新技術和新材料的應用

姜來

摘要：基于古代建筑中新材料和新技術的應用體現，對新材料、新技術在現代建筑中應用的重要性、必要性進行分析，并提出幾種具有代表性的建筑新材料和新技術應用方法及取得的效果，旨在為推動建筑設計發展提供參考借鑒。

關鍵詞：建筑設計；新材料與新技術；應用

建筑設計和技術、材料有著密不可分的關系，想要達到理想的設計質量，離不開對新材料和新技術的應用。不同的建筑材料代表著一個時代的特征，而技術水平的高低決定了建筑的功能和先進性。

一、古代建筑中新材料、新技術的應用體現

社會生產力的不斷提高使建筑業也得到了快速的發展，而建筑的材料和技術也得到了相應的進步。在古羅馬與古希臘時期，建筑材料以石材為主，在科技進步的推動下，金屬工具得到廣泛應用，使石材加工更為精湛，技術水平大幅提升。以邁錫尼衛城為例，使用了疊澀券等在當時十分先進的砌法，極大的提高了結構受力合理性。

相比古代的歐洲，我國有著良好的自然條件，表現為植被繁茂、氣候宜人。正因如此，我國很長一段時間都將木材作為主要建筑材料，而且還形成了獨特了木材結構體系。與石材相比，木材更容易加工，使異型構件的制作與使用成為可能，加之我國很早就普及了木材加工工具，從而建造出許多獨具特色的木框架結構體系。封建時期，從隋唐到清末，一直采用框架式建筑結構，而事實證明這種建筑結構是能提高室內空間利用率的，如太和殿與含元殿。

二、現代建筑設計中對于新材料、新技術的應用

自八十年代初期起，世界范圍內興起了綠色運動，強調綠色節能與生態環保，實現人與環境和諧共處，立足可持續發展。而建筑作為材料和能源消耗重要對象，自然受到社會的廣泛關注，加之材料市場的快速發展，以及科技創新的推動作用，出現了一系列新材料和新技術。這些新材料和新技術的出現，一方面為建筑設計提供了更多選擇，使建筑設計更加靈活，設計結果更加多樣；另一方面，如何合理利用這些新材料和新技術，在不增加設計難度和經濟成本的前提下充分發揮新材料、新技術的最大化作用，成為廣大建筑設計師關注的焦點問題，也是目前建筑設計所面臨的主要挑戰。隨著現代建筑與綠色節能建筑腳步的加快，新材料和新技術應用不僅是有效的舉措，更是適應建筑業發展的必然選擇。

通過不斷的實踐與積累，我國建筑設計在應用新材料和新技術方面也取得了一定成效，如成功建造了超低能耗建筑、紙質材料建筑和聚合材料建筑等。

（1）超低能耗建筑

①生態補償

在建筑環境設計過程中，采用了人工濕地與植被屋面。其中，人工濕地在水資源短缺的地區具有重要現實意義，可根據功能劃分區域，如在東側設計蓄水區，用于觀賞，而在西側設計凈化區，用于保證生物多樣性。在凈化區，通過水生植物的種植對東側雨水進行凈化，再利用泵機促使水體進行循環[1]。

②可回收的鋼結構

超低能耗建筑使用鋼結構與玻璃幕墻等材料，以建筑的全壽命周期為出發點，使建筑材料可再生率突破80%。

③智能化圍護結構

建筑朝陽面配合使用玻璃幕墻和外遮陽百葉。其中，遮陽百葉的葉片為600mm寬金屬片，在遮陽的同時還能促進通風。玻璃幕墻則為中空玻璃，在起到保溫隔熱作用的基礎上，根據光照情況對室內溫度進行調節。

④節能照明系統

利用聚光原理和光導纖維等新材料將自然光引至地下室；采用光導管向其它室內空間傳遞自然光。通過對光導纖維材料及技術的應用，可將自然光線傳遞到地下室等無法采光的空間，節省這些空間或功能區塊的照明能耗。

（2）紙質材料建筑

在很多情況中，高強度紙管的性能、經濟性和施工便利性都優于木材。高強度紙管是一種由合成纖維、無機物粉末、玻璃纖維等多種材料制成的復合材料，不僅無污染，而且能對廢料進行二次利用，是一種值得推廣的建筑新材料。日本館作為應用紙質材料的代表性建筑，整個建筑都使用具有可回收性的材料，將鋼材、砂石作為基礎，采用內設太陽能發電系統的輕質膜結構，形成一個圓拱形大穹頂，在體現建筑特色的同時，完美的契合了節能環保的主題。此外，近幾年又出現了金屬纖維紙等全新的紙質材料，這些材料雖然厚度不足毫米，但強度卻與鋼材相近，極大的方便了材料運輸和施工，一改建筑笨重、龐大的傳統形象[2]。

（3）聚合材料建筑——以國家游泳中心為例

①建筑結構

國家游泳中心采用骨架直接支承外圍薄膜結構的新建筑技術，骨架則主要使用鋼結構。在建筑內部，幾乎沒有傳統的結構構件，更多的是通過拼接而成的多面體鋼結構，這不僅滿足受力要求，還能進一步增強建筑整體性。

②ETFE材料的應用

國家游泳中心圍護結構主要采用ETFE新材料，它具有透明度高、韌性強、防水、隔聲等優勢，尤其是出色的防火能力，在燃燒時可自動熄滅。而且還具有極高的抗剪切機械強度，在-80℃時仍能保持良好沖擊強度，化學性能十分穩定。此外，ETFE材料的使用壽命可以達到25年以上，是很多永久性多層可移動式屋頂的首選材料。該材料主要用于跨距在4m左右的兩層或三層充氣式支撐結構，并且能根據特殊的工程條件對跨距進行調整。材料的長度以便于安裝施工為標準，通常在15-30m范圍內[3]。ETFE材料是一種典型的可循環利用型材料，通過二次利用能生產出全新的材料，也可在對雜質進行分離以后用于生產其它種類的產品。

三、結束語

如今，科技發展速度不斷加快，全球一體化進程日益深入，建筑設計思想不斷更新，對設計的認識也出現了一定程度的變化。當技術發展到一定水平時，傳統的設計手段將很難滿足現實需要，要保留其精華，尋求能與需求相適應的新設計方法。而在這一過程中，新技術和新材料發揮著不可替代的重要作用，甚至很多新設計方法的提出都是建立在新材料和新技術基礎上的。因此，在建筑設計工作中，必須注重對新材料、新技術的應用，以此順應建筑發展方向，提高建筑的品質。

參考文獻：

[1]姚瓊，潛蘭.新技術和新材料在建筑設計中的應用分析[J].江西建材，2017（02）：69，74

[2]飛虹.建筑設計中新技術和新材料的應用探討[J].綠色環保建材，2017（01）：5[3]曾毅.建筑設計中新技術和新材料的創新應用[J].中華民居（下旬刊），2014（10）：159endprint