新材料和新技術在建筑設計中的應用

滿春華，劉兆鵬，齊敏霞

(山東中大建筑設計院有限公司，山東 濟南250101)

0 引言

新材料和新技術的出現為建筑設計提供全新思路，體現出當前建筑設計與時代發展的融合。在建筑設計中應用新材料和新技術能夠彰顯建筑行業對可持續發展及綠色環保理念的重視，同時應用新材料和新技術又能夠推動建筑設計進一步發展，為建筑設計賦予更加現代化的內涵，為建筑行業提供可持續的發展動力。合理應用新技術與新材料，可減少設計和施工過程中對資源的浪費與環境污染，確保建筑與環境的和諧發展。

1 建筑設計發展對新材料與新技術的需求

不論什么年代，建筑設計的主要原則是安全、適用、經濟、美觀，但隨著社會和建筑行業的發展，使建筑設計更加重視應用各種新材料以配合建筑技術的高速發展。建筑工程本身就是一項綜合的復雜工程，針對不同功能、空間、綠色環保的需求，在進行建筑設計時，也有相應的較合適的材料及技術滿足人們賦予建筑物的各種需求。隨著不可再生能源的日益減少，節能、環保、綠色建筑理念越來越被重視，新型材料與新型技術的應用，對提高建筑設計的綜合效益起至關重要的作用。

2 建筑設計中新材料的應用

2.1 墻體材料

在建筑墻體材料中，新型墻體材料種類較多，在進行建筑設計時，要充分考慮建筑工程的實際要求，選擇合適的新型墻體材料，充分發揮新型墻體材料的作用。新型墻體材料的特點在于能夠顯著節能，可將新型墻體材料分為3類，即磚、塊、板。包括加氣混凝土砌塊、陶粒砌塊、小型混凝土空心砌塊、加氣混凝土板、GRC水泥輕質墻板、新型隔墻板、纖維石膏板、硅酸鈣防火板等。新型墻體同時還包括自保溫墻體與復合墻體等，能滿足不同工程要求。新型墻體材料能降低對環境的污染，同時提高資源綜合利用效率。

2.2 保溫材料

保溫材料作為在建筑施工中比較重要的工程材料受到建筑設計人員的重視，傳統建筑設計中使用的保溫材料雖具穩定的保溫性能，但缺乏環保效益，傳熱系數大，且長期保溫效果不顯著。因此，建筑設計人員必須積極使用新型保溫材料，以改善建筑的整體保溫性能。外墻保溫材料品種較多，按材質，可分為無機保溫材料、有機保溫材料和復合保溫材料三大類。無機保溫材料常見的有巖棉板、玻化微珠保溫砂漿、泡沫水泥板、玻璃棉板等。有機保溫材料有模塑聚苯板、擠塑聚苯板、酚醛樹脂板、聚氨酯板等。按防火等級，分為A級不燃型、B1級難燃型、B2級可燃型。保溫性能好、防火等級高、燃燒后無有害氣體釋放、易于施工、耐久性好的保溫材料需求性越來越大，新型保溫材料應運而生，如STP板、石墨硒聚苯板、復合保溫墻體(砌塊)等大量應用于建筑設計中，代替了傳統巖棉、聚苯板等材料。

2.3 門窗材料

在建筑設計中，要關注對新型門窗材料的使用，作為建筑物熱交換最活躍部分，必須采取節能效益較高的門窗材料，以降低建筑能耗。同時門窗系統又與通風系統相連，新型墻體材料能夠改善建筑物的通風效果。在具體的建筑門窗設計過程中要注重發揮門窗的保溫隔熱性能，確保門窗密閉性良好。新型門窗材料主要指的是節能效益較高的門窗材料，對新型門窗材料的使用要注意以下2點:一是選擇自身材質較好的門窗材料，確保窗框具有較好的熱工性能，可選擇鋁合金斷熱型門窗材料或鋁木復合型材料等保障降低門窗熱耗，還可在門窗穿條，以改善門窗性能；二是改變傳統門窗設計思路，將門窗邊框和建筑物搭接之間的縫隙減小也能實現熱耗降低，可在縫隙處填充發泡后的保溫材料，以提高門窗結構的熱工性能。玻璃的選用也是門窗節能的關鍵。2000年前后節能建筑最早應用的是雙層中空玻璃，如今大量應用雙層L o w-E玻璃中空充惰性氣體，或三玻雙中空玻璃。隨著科技水平的提高，高科技玻璃品種如吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃、電敏感玻璃、調光玻璃、電磁波屏蔽玻璃或其組合構造等更廣泛地應用于建筑設計中。

2.4 屋面材料

建筑設計與新型屋面材料的結合體現在防水層和屋面之間材料的使用。一般情況下，屋面設計中要選用導熱系數小、容重小、吸水率低、硬度較高的保溫材料，將其應用于防水層和屋面之間，可降低屋面結構能耗。常用新型屋面保溫材料為各種保溫板材和保溫砌塊，包括發泡聚苯乙烯保溫板、硬質和半硬質的玻璃棉或巖棉保溫板等，砌塊為水泥聚苯空心砌塊等。在設計過程中可根據屋面結構特點選擇合適的保溫材料。

3 建筑設計中新技術的應用

3.1 能源轉換利用技術

我國是一個能源資源大國，同時也是能源消耗大國，建筑能源消耗占很大比例，這就需要在建筑設計中積極使用能源轉換技術，提高能源利用效率。在建筑設計中，最常用的能源是太陽能和地熱能，作為可再生的綠色能源，能夠為建筑設計提供多方位的能源支持。根據建筑物布局合理利用太陽能進行采光與照明，進行建筑太陽能一體化設計，既能有效利用太陽能，又能使建筑的城市景觀受到較小影響，從而增加建筑魅力。

3.2 污染處理和再生利用技術

建筑在建設和使用過程中會產生較多的污染，主要包括生活垃圾污染、施工垃圾污染、污水污染等。設計人員要重視對污染的處理，并積極應用再生利用技術，盡可能減少污染的延伸度。對于垃圾污染而言，使用垃圾再生利用技術，直接將部分垃圾轉換為環保型綠色菌肥，或將固體垃圾轉換為可二次利用的材料等。對于污水污染而言，要對于污水進行再生利用處理，可將凝聚劑加入被污染的水源中，積極使用物理化學凝聚法(L P C法)等技術使水源得到最大程度的凈化，并對凈化過的水進行二次利用。

4 新材料和新技術的應用與建筑設計的發展趨勢

4.1 更加注重生態設計與環保技術的應用

當前社會發展體現出對構建低碳環保型社會的高度重視，在建筑行業，要關注使用各種新型材料和新型技術，特別是生態環保型材料，以及能夠提高建筑工程生態環保效益的新型技術。隨著社會進一步發展和人們生態環保意識的提高，建筑設計必然朝著更加重視生態設計的方向發展，同時將更加重視對環保節能型材料的應用，注重裝配式建筑的發展。而新材料和新技術的應用也將使建筑行業朝著綠色建筑低能耗方向出發，二者相互促進。

4.2 更加注重結構性能優化

建筑設計必須更加重視居住人群的需求，并不斷改善建筑的使用性能，因此，建筑設計中新材料和新技術的應用也將以優化結構性能為出發點，通過優選能夠改善建筑性能的新材料和新技術，將質量更好的新材料應用到建筑工程中，或使用更加符合建筑性能要求的新技術，將會提高建筑質量，同時提高建筑工程的綜合效益。

5 結語

將建筑設計與各種新材料和新技術聯系在一起，是當前社會發展對建筑行業提出的要求，現代化的建筑設計必須更新設計理念，積極按照社會發展要求使用各種新材料和新技術。未來的建筑設計將會向更加環保、節能和人性化的方向發展，設計師應加強對建筑設計中新材料和新技術的研究，確保新材料和新技術能發揮穩定、可靠的效益。