新型生態(tài)建筑材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究

夏長龍 趙躍

1.中國市政工程東北設(shè)計研究總院有限公司 吉林 長春 130000

2.亞泰集團長春建材有限公司 吉林 長春 130000

建筑業(yè)作為我國支柱型產(chǎn)業(yè)，在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展過程中，國家提出了可持續(xù)發(fā)展觀念，而建筑領(lǐng)域若是想要積極響應(yīng)此號召，需對建筑材料及綠色能源展開高效、科學(xué)的應(yīng)用，以全面防止自然生態(tài)環(huán)境受到建筑工程施工所帶來的損壞，在此情況下，需對如今新型生態(tài)建筑材料進行科學(xué)運用，以此來為工程施工提供有力支持，確保人民群眾可以獲得一個溫馨、舒適的生活工作環(huán)境，從而讓建筑物與自然生態(tài)環(huán)境之間實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。

1 新型生態(tài)建筑材料分析

在建筑設(shè)計工作中，生態(tài)學(xué)具有十分重要的地位，將生態(tài)學(xué)知識作為基礎(chǔ)構(gòu)建出一個生態(tài)系統(tǒng)，之后再借助對系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)展開科學(xué)設(shè)計，構(gòu)成一個優(yōu)異的能源物質(zhì)循環(huán)，此過程被稱之為生態(tài)建筑學(xué)，同時，設(shè)計師在展開建筑設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)嚴格遵守生態(tài)建筑觀念原則。針對新型生態(tài)建筑材料而言，因為近年來環(huán)保、綠色、節(jié)能觀念在我國取得了大面積推廣與應(yīng)用，因此，在建筑工程項目實際施工階段，通過綠色、環(huán)保、節(jié)能發(fā)展觀念的合理融入，不但可以保護自然生態(tài)環(huán)境，而且還可推動我國建筑業(yè)邁向持續(xù)健康發(fā)展的良好道路[1]。由于以往的建筑工程施工對能源與資源的消耗相對較大，而且不可避免地會出現(xiàn)諸多環(huán)境污染問題，和我國所提出的環(huán)保綠色發(fā)展觀念極不相符，而伴隨如今科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，依據(jù)新材料的有效應(yīng)用，大量可充分滿足國家要求的新型生態(tài)綠色建筑材料應(yīng)運而生，但是與西方發(fā)達國家相比較，在工藝、材料以及技能方面尚且存在一定距離，因此，需對新型生態(tài)建筑材料在建筑設(shè)計中的具體運用進行深入分析，以更好地提高工程施工的總體質(zhì)量。

2 新型生態(tài)建筑材料的特點

2.1 環(huán)保無污染

針對新型生態(tài)建筑材料而言，其所運用的原材料皆為環(huán)保、綠色且無任何污染的自然材料，其生產(chǎn)工藝及工藝流程都是綠色環(huán)保、無污染，且并未添加任何有害物質(zhì)，因此由最初的生態(tài)建筑材料至后續(xù)應(yīng)用，再至回收，都可充分符合目前國家所提出的綠色環(huán)保發(fā)展觀念。由此可見，通過此類建筑材料在工程施工中的科學(xué)應(yīng)用，能夠有效改善以往工程施工的高污染問題。

2.2 節(jié)約能源

新型生態(tài)建筑材料主要是將工業(yè)廢渣等一系列工業(yè)固體廢物作為基本原料，其原料處理及制造皆無需使用自然資源，而在產(chǎn)品生產(chǎn)階段所運用的計算也可達到環(huán)保、節(jié)能的根本目的。同時，剩余的固體廢物，在具體回收階段并無工業(yè)用途，可以對其進行充分利用。另外，新型生態(tài)建筑材料是積極響應(yīng)國家可持續(xù)健康發(fā)展的重要體現(xiàn)，是推動社會文明發(fā)展的關(guān)鍵舉措，因此，設(shè)計師在進行建筑設(shè)計階段，應(yīng)將新型生態(tài)建筑材料合理融入到建筑設(shè)計之中，以便為建筑工程項目的高效施工，打造良好基礎(chǔ)。

3 新型生態(tài)建筑材料應(yīng)用在建筑設(shè)計中存在的問題

設(shè)計師在對建筑工程進行具體設(shè)計階段，依據(jù)具體的項目資金成本投入計算不難發(fā)現(xiàn)，通過對新型生態(tài)建筑材料的科學(xué)運用，可使工程施工節(jié)省大概3%-5%左右的造價，但是在實際施工階段常常會增加諸多額外費用，如此則讓新型生態(tài)建筑材料在實際施工中的作用難以得到全面體現(xiàn)。現(xiàn)階段，因為環(huán)保工作及其他方面所提出的實際需求，各級政府部門與參建方皆在工程實際施工階段對新型生態(tài)建筑材料的運用予以高度重視[2]。但大多數(shù)施工單位受到以往施工觀念的直接影響，將自身側(cè)重點一味放在節(jié)省資金投入方面，從而嚴重忽視對于新型生態(tài)材料所具有的優(yōu)勢特征進行全面分析，此種情況的存在，則使施工單位難以明確認知新型生態(tài)材料所具備的優(yōu)勢，以致于在實際施工階段依舊運用傳統(tǒng)建筑材料，從而使得環(huán)境污染、資源消耗問題難以得到全面改善。而一些可以對新型生態(tài)材料進行具體運用的施工單位，在實際運用階段，一樣會出現(xiàn)眾多現(xiàn)實問題。其中，以新型墻體建筑材料為例，在工程實際施工中，施工作業(yè)人員因為新型墻體材料的運用存在不科學(xué)情況，因此極易發(fā)生抹灰脫落、墻體開裂等眾多問題，而此種情況出現(xiàn)的根本原因，主要是因為施工技術(shù)人員并未對新型生態(tài)材料所具有的特征進行全面了解，因此則在一定程度上加大了問題出現(xiàn)的可能性，而且還有極大幾率因為墻體材料所引發(fā)的諸多問題對后續(xù)建筑裝飾裝修帶來嚴重破壞，這樣一來，則難以充分發(fā)揮出新型生態(tài)材料在我國建筑工程施工中的運用優(yōu)勢。

4 新型生態(tài)建筑材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)化

4.1 運用于建筑承重結(jié)構(gòu)之中

建筑物承重結(jié)構(gòu)直接決定著建筑物的可變及承重的承載能力，這是由于建筑物的可靠性、強度十分重要。一般情形下，建筑物的承重結(jié)構(gòu)材料皆會通過混凝土的運用來進行固化，其可加工性和耐久性也獲得了一定提高，同時由于近年來新型生態(tài)建筑材料各方面特性的日益完善，混凝土強度和性能也得以不斷提高。現(xiàn)如今，工程施工所應(yīng)用的高性能混凝土材料主要包括纖維混凝土、高性能智能混凝土和反應(yīng)型細粉混凝土。這種高性能水泥材料具有良好的抗?jié)B性能和較強硬度，當(dāng)施工技術(shù)人員在具體開展作業(yè)時，將它與各種水泥外加劑進行充分混勻以后，就可以構(gòu)成一種優(yōu)秀的新型生態(tài)建材。對于鋼結(jié)構(gòu)類的建筑而言，抗震鋼結(jié)構(gòu)材料是一個良好的新型建材，可以應(yīng)用在規(guī)范的工程施工之中，且具備抗震性能較強、節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單以及污染較小等優(yōu)勢。在具體施工階段，可借助再利用來有效恢復(fù)自然生態(tài)和諧，這不但對環(huán)境的保護具有積極的促進作用，而且對持續(xù)的研發(fā)具備關(guān)鍵意義。

4.2 應(yīng)用新型通風(fēng)材料

為了能夠充分確保建筑物內(nèi)部的空氣質(zhì)量，設(shè)計人員在進行建筑設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)對通風(fēng)系統(tǒng)進行科學(xué)設(shè)計，使其具備一定的流暢性特征，但在以往的建筑設(shè)計階段，難以對空氣質(zhì)量不理想且通風(fēng)效果較差等一系列問題展開全面解決，因此，在如今新時期環(huán)境下，為進一步提升建筑工程的環(huán)保性、節(jié)能性，有關(guān)建設(shè)設(shè)計人員在具體設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)對全新的通風(fēng)建設(shè)材料展開科學(xué)的設(shè)計及構(gòu)建。其最為主要的試驗方式是在于通過特殊材質(zhì)的運用，來對窗框及其開合器裝置進行科學(xué)制造。在工程項目具體建設(shè)階段，由于所需要投入的資金成本相對較少，所以不僅安裝結(jié)構(gòu)簡單，同時還能對后期檢測工作帶來諸多方便，從而在具體使用階段具有良好的使用價值。而對于通風(fēng)材料來說,根本機理是需預(yù)留出窗框上端與其底面之間的中空通道，這樣，當(dāng)外界氣體直接從底層通過時，其中的空氣便可沿著中空通道和上層通過傳遞到室內(nèi)，而通過這個特殊設(shè)計形式的應(yīng)用，就能夠大幅度降低戶外空氣在直接進入室內(nèi)環(huán)境，所為人類身體產(chǎn)生的不適感[3]。而通過改變建筑物中部通道的寬度，可對風(fēng)速展開科學(xué)控制，更好地提高室內(nèi)空氣的質(zhì)量，從而使人民群眾的生活工作質(zhì)量得以明顯提升。在此技術(shù)的大力支持下，創(chuàng)新型新風(fēng)系統(tǒng)得以科學(xué)優(yōu)化，可以更好地提高建筑物的整體通風(fēng)率，讓通風(fēng)過程更具環(huán)保、節(jié)能效果。

4.3 應(yīng)用新型隔熱材料

現(xiàn)階段，在建筑工程項目具體施工階段，通過透明保溫材料的運用，可以將相關(guān)建筑材料與外墻之間進行復(fù)合，從而形成透明保溫裝置。站在宏觀視角分析，施工技術(shù)人員在展開建筑保溫施工環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)一般由外防護玻璃、透明黏膠、建筑保溫材料等所組成，其中，建筑隔熱設(shè)備通常會在隔熱層中完成核心部件的構(gòu)建。裝置材料表面為封閉的蜂巢樣，在蜂巢狀兩側(cè)則有著較為透明的墊塊用來加以封閉，以形成保溫隔熱性的氣泡。因為空氣自身的導(dǎo)熱系數(shù)較低，蜂窩狀的氣泡可以有效吸收太陽光照，并且獲取隔熱材料所反射出來的能量，因此在具體運用階段具備優(yōu)異的隔熱效果。另外，在材料的總體構(gòu)建階段，蜂窩狀的結(jié)構(gòu)會處在總體結(jié)構(gòu)黑色吸熱層的表面，所以在寒冷的冬季時，可以有效改善與優(yōu)化室內(nèi)溫度所存有的失溫問題，而且在炎熱夏季可明顯減少外界熱量進入到室內(nèi)環(huán)境當(dāng)中，借此保證在具體構(gòu)建階段，總體室內(nèi)溫度具備一定的穩(wěn)定性，從而大幅度降低空調(diào)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)的整體消耗，而且此類材料在具體應(yīng)用階段的成本十分低廉，具備良好的運用前景。

4.4 建筑材料的防水結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于建筑物長期處于外部環(huán)境，在夏季雨水多發(fā)季節(jié)極易處在陰雨連綿的自然氣候當(dāng)中，這時則有較大可能性出現(xiàn)漏水與滲水的風(fēng)險。但若是在側(cè)墻及棚頂位置科學(xué)添加新型防水設(shè)計，那么便可以通過多種層面來對滲水、漏水問題進行科學(xué)控制，減少問題出現(xiàn)的可能性，針對部分外部材料的保護措施，施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計予以高度重視，以做好建筑防水結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，從源頭上防止建筑滲漏狀況的發(fā)生。在房屋構(gòu)造中，使用了具有特殊效果的墻體框架和屋檐結(jié)構(gòu)，而且還能夠通過新生態(tài)建筑材料的廣泛使用，來全面保證建筑的防水效果，能夠完全達到國家有關(guān)規(guī)定。比如，通過使用聚氨酯等建筑材料來對墻體、地面等加以涂刷，就可以達到預(yù)期設(shè)想的防水效果，同時這些建筑材料還可以迅速硬化。此外，新型建筑施工材料和涂層也常與卷材類物質(zhì)放置在一起開展使用，這得益于這部分高分子防水材料具有優(yōu)異的經(jīng)濟適應(yīng)性、環(huán)保性能、防水性，且可持續(xù)使用，在實際應(yīng)用階段防水結(jié)構(gòu)的落實與設(shè)計，需依據(jù)最為理想的防水測試材料，以實現(xiàn)預(yù)期設(shè)想的防水目的，并且科學(xué)把控經(jīng)濟成本，這對將來建筑材料的維護及設(shè)計，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

4.5 注重建筑和自然的協(xié)調(diào)發(fā)展

針對生態(tài)建筑而言，其最為關(guān)鍵的則是注重自然，通過高效清潔能源與設(shè)計、施工環(huán)節(jié)的應(yīng)用，不但可降低對于不可再生能源的使用率，而且還可減少工程施工階段所出現(xiàn)的環(huán)境污染問題，確保人民群眾的身體健康，推動國家的生態(tài)文明建設(shè)。現(xiàn)階段，雖然我國社會經(jīng)濟發(fā)展十分迅猛，但在具體發(fā)展階段所為自然環(huán)境帶來的污染無法逆轉(zhuǎn)，因此建筑領(lǐng)域需在不斷發(fā)展階段重視起對于自然環(huán)境的保護力度，并對自然資源展開科學(xué)利用，因地制宜依據(jù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、自然條件來進行設(shè)計工作。但就目前建筑設(shè)計具體情況來看，部分設(shè)計工作人員在具體設(shè)計階段，只注意到建筑物的獨立性，將自身設(shè)計側(cè)重點放在建筑物的美觀性、實用性方面，從而嚴重忽視需確保建筑物和自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性。而在如今新時代環(huán)境下，設(shè)計人員在進行建筑設(shè)計工作時，需密切關(guān)注建筑物和自然環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在初期選址時便需依據(jù)當(dāng)前地區(qū)的具體情況，之后再設(shè)計和自然生態(tài)相協(xié)調(diào)的建筑物。比如，倘若建筑房屋周邊有老舊建筑物，則需確保所設(shè)計出的建筑物和老舊建筑間相統(tǒng)一，以推動建筑和環(huán)境的統(tǒng)一性；再比如，如需修建公園或者是旅游景觀，需對原本自然樣貌予以高度重視，在此階段可進行綠色植物的種植，如圖1所示，但需注意不可對原有植物帶來破壞，而是應(yīng)當(dāng)依據(jù)當(dāng)前地區(qū)的地形地貌展開科學(xué)設(shè)計，以最大限度突顯出自然風(fēng)景的獨特魅力，使建筑可以和自然環(huán)境間實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖1 公園內(nèi)綠色植物

4.6 科學(xué)規(guī)劃建筑的整體布局

設(shè)計師在對建筑進行具體設(shè)計階段，確保建筑物整體布局具有一定的科學(xué)性、合理性，不但直接決定著建筑企業(yè)的市場競爭能力，而且也影響到我國建筑領(lǐng)域?qū)淼陌l(fā)展前景。因此，為保證施工現(xiàn)場布局的科學(xué)、合理，在設(shè)計工作正式開展之前，設(shè)計人員需親自前往工程施工場地展開全面勘察工作，如圖2所示，依據(jù)施工區(qū)域的自然環(huán)境與相關(guān)數(shù)據(jù)信息，來進行建筑的整體布局與設(shè)計。設(shè)計師在具體設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)嚴格遵守“以人為本”原則，使人和自然實現(xiàn)和諧工作，盡量讓建筑工程實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益與社會效益。同時，在進行建筑設(shè)計階段，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)全面考量各樓層的空氣流通、太陽光照以及周邊環(huán)境等一系列因素，在確保恰當(dāng)?shù)臉菍娱g距與樓層分布的基礎(chǔ)上，對各個樓層的布局進行科學(xué)規(guī)劃，并充分發(fā)揮出建筑物的實際功能。另外，設(shè)計師為了進一步提升施工設(shè)計圖紙的有效性，需對施工階段所運用的資源及能源展開科學(xué)調(diào)控，高度重視其節(jié)能、環(huán)保、綠色觀念。總之，設(shè)計師在進行施工方案設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)全面考慮周邊自然生態(tài)環(huán)境，把當(dāng)?shù)厝宋囊蛩亍夂蛞蛩匾约暗乩憝h(huán)境等全部添加到設(shè)計規(guī)劃當(dāng)中，并依據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況科學(xué)降低建筑物中通風(fēng)及保溫等材料的運用，以更好地提升建筑物自身所具有的功能性。

圖2 工程勘察工作

5 結(jié)束語

總而言之，運用新型生態(tài)建筑材料早已逐漸成為我國建筑業(yè)將來發(fā)展的大勢所趨，工程施工需向著節(jié)能、環(huán)保、綠色型建筑體系進行發(fā)展，泡沫玻璃、粉煤灰質(zhì)材料、植物纖維材料等諸多新型生態(tài)建筑材料的出現(xiàn)，為我國建筑業(yè)的節(jié)能環(huán)保發(fā)展作出了巨大貢獻。而伴隨現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，會有更多節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)的建筑材料被運用到建筑設(shè)計之中，從而讓建筑工程可實現(xiàn)預(yù)期設(shè)想效果，以進一步推動我國建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。