新材料應用與現代建筑結構技術的創新

何龍貴

宣城市城建工程質量檢測有限公司 安徽 宣城 242000

引言

隨著時代的發展和科學技術的進步，新型建筑材料得到了迅猛發展，不僅對傳統的結構技術造成了一定的沖擊，而且對現代建筑結構技術的發展也產生了新的影響，因此，如何根據這些新材料的特點，為現代建筑結構技術的發展和優化提供依據是一個重要課題。

1 建筑結構中的材料應用

建筑材料的運用是建筑的基本要素，同時也是結構設計的重要因素。而且，在某種意義上，建筑材料對建筑結構技術的發展起著重要作用。

1.1 原始的建筑材料

在那些最原始的建筑物里（如圖1所示），大部分的建筑材料都是直接從自然中獲得，比如石制的工具，而這些建筑都是以實用性為目的的方式建造而成，而建造的過程則是以最原始的方式進行，所以大部分的建筑都是四四方方的。由于人類文明的不斷發展，建筑材料也出現了新的變化，人們在追求實用的同時，也不忘記美化它，從而形成了一種具有美學意義的結構設計。原始的石料建筑是西方建筑的主流，而木材的建筑則是中國古代建筑的主要組成部分，木制的結構對我們的古代建筑產生了很大的影響，而且因為木材的材質要比石器更好的處理和改造，所以中國的傳統建筑才會顯得更加的富有內涵。

圖1 原始建筑物

1.2 現代的建筑材料

隨著社會的不斷進化，建筑材料已經脫離了自然的范疇，再加上科技的飛速發展，建筑材料也從單一的模式，變成了更加復雜的建筑材料（如圖2所示）。例如，鋼筋混凝土，這類建材能使建筑物具有良好的相容性，并促使建筑結構變得更多元化，它不但解決了建筑物的高度問題，而且也使建筑結構在地下發展，并且依據建筑材料的有關特性，使其充分利用空間[1]。但是，隨著時代的進步，人民生活水平的不斷提高，建材的革新與發展也越來越重要。

圖2 現代新型建材

2 現代建筑結構技術分析

2.1 建筑結構的概念和定義

建筑結構，是一種建筑學術語，它主要是指房屋建筑中，由不同的部件構成的能承載不同功能的系統，“構件”包括屋架、梁、板、柱等；“各種作用”是指能使系統發生內力、變形的多種因素，包括荷載、地震、溫度變化、地基沉降等。

2.2 建筑結構的作用

建筑構件是房屋的主體，其功能作用可分為三大類。首先，它能夠承受大自然和人類的負荷和抵抗，這對于保證建筑物在使用中的安全性和穩定性至關重要。其次，建筑結構也是建筑空間的一個重要組成部分，它的歷史、文化和藝術都通過合理、高效的結構設計來展示，既能充分發揮建筑的功能，又能提高建筑的美感。最后，建筑結構在某種程度上也能展現建材的作用，建材是建筑結構的物質基礎，建筑工程的設計施工是通過建筑材料來完成的，它也是發揮建材效用的重要手段。

2.3 現代建筑結構技術的發展時代背景

隨著社會和經濟的發展，大量的建筑出現，但也造成了現有的可利用的土地越來越少，傳統的建筑結構已不能適應時代的發展，于是建筑開始朝著高度、體量、功能都更加豐富的方面發展，并逐步形成了基于傳統結構技術的現代建筑技術[2]。

2.4 現代建筑結構技術的特征與發展動向

當代建筑結構技術最顯著的特征在于：在保證結構安全性的基礎上，對結構進行技術上的改進，進而達到節能、節材、環保。其發展動向有三個方向，即：垂直抗壓體系支撐化、周邊化、空間化，建筑形態創新、輕重量、高強度等3個方向。

2.5 建筑結構新材料與新技術

隨著人們生活水平的提高，人們對居住品質的要求也越來越高，節能、提高住宅的舒適度、智能化已成為當前建筑市場的一個熱點，因此，新的建筑材料、新技術應運而生，它既能有效地解決目前的能源緊缺、環境污染問題，又能提高住宅的舒適度、智能化程度，是現代建筑結構設計和優化的關鍵。

3 建筑設計中新技術新材料應用原則和應用方法

3.1 新材料新技術在建筑設計中的運用原則

在住宅建筑的設計中，要注重新技術的運用，同時要合理地引進新的材料。在這一過程中，最重要的就是保證設計的合理性，而要保證產品設計的質量，就必須要遵守相關的設計準則，以保證產品的可靠性。在具體的設計中，必須堅持節約的原則，即在進行新工藝和新材料的采購時，必須充分考慮到新技術的使用費用和新材料的采購費用[3]。通過分析新材料、新設計的成本和老材料的造價，以及兩種新的設計方案的造價，并將兩者的造價與消耗進行比較，秉承綠色節能的原則選取最佳方案，從而保證設計的科學性和可行性。

3.2 建筑設計中新技術新材料應用方法

在進行新的技術與材料的運用時，必須要注意對材料的使用方式，而不是將其隨便運用到工程中去，這種做法是不合理的。在具體的工程中，有關的施工者需要考慮到各種不同的材質的性能和參數，并結合整個工程的總體設計需求，借鑒國外的優秀的設計方法，從而合理地選用不同的材料。在決定了用某種材料之后，建筑工人們也要對這種新的材質進行深入的研究，以便更好地了解這種新的材質，從而為他們提供更多的方便。在這一點上，一定要從各方面入手，注重對建筑的人性化設計和環境保護的運用，建立一個趨于完善的建筑。

4 建筑設計中新技術的應用

4.1 生態技術

生態技術往往以傳統與當代的建筑相互補充，從而以建筑的形式表現出自然、社會的生態。主要體現在以下幾個層面：①與自然和諧相處。生態型住宅的設計理念是盡量充分地運用自然條件，并與傳統的施工工藝相融合，不斷地進行革新，達到節能環保的目標。②屋面保溫技術。根據工程實際情況，選用保溫材料，可以考慮采用倒置屋面和屋面綠化，即在保溫層下面置放防水層，從而達到節能減排目的。③遮陽結構[4]。建筑遮陽器可分為活動式和固定式兩類。在做遮陽板的時候，可以依據房子的實際狀況以及本地的天氣特征來判定設備的使用情況。④在建筑業中引進生態學技術（如圖3所示）。一些環保技術在其他產業領域得到了良好的應用，并且可以很好地適應工程的要求，同時也適用于建筑設計。

圖3 建筑中的生態技術應用

4.2 環保技術

環保技術的目的在于降低建筑能耗，避免不必要的浪費。環境保護技術包括：保溫技術、新能源技術等。在建筑物的外墻保溫設計中，采用了絕熱技術，使室內溫度達到均衡，減少設備能耗。而新能源技術則是利用可再生的環境友好型能源，加速綠色建筑的發展，達到節約能源的目的。

4.3 數字化技術

隨著信息化技術的不斷發展，人們的生活質量不斷提高，信息化技術已經成為當今建筑行業中新技術的一個重要組成部分。數字技術不僅是一種特殊的數據儲存和處理技術，也是一個信息社會和知識經濟的重要組成部分。隨著計算機網絡技術的飛速發展和建筑業的飛速發展，人們對數字技術的需求也越來越大。數字技術的運用，使人們可以在家中辦公、購物、學習和休閑。例如，西方發達國家所提出的 SOHO住宅，就是將數字技術運用于建筑行業，其主要運用于互聯網，目前已經成為建筑業發展的一個重要方面。SOHO建筑的核心發展思想是把辦公和生活結合起來，核心是利用互聯網和信息技術，實現分散、獨立和自由辦公。數字技術在建筑行業中的最大優勢，就是可以極大地提高人們的自由，同時也可以極大地節省土地，減輕交通擁堵和環境污染。隨著我國人民的知識和文化素質的不斷提高和辦公規模的擴大，其在建筑行業中的應用越來越廣泛。

5 新材料的應用和結構技術創新

新型材料在現代建筑結構技術的應用中扮演了重要角色，它是設計思想的決定因素，其直接關系到現代建筑技術的執行效率和效果。隨著社會生產力的發展，建材的更新換代也越來越快，除了地基的支撐和承載功能之外，為了追求美觀和舒適，建材也從原來的石頭，變成了磚瓦，再到現在的各種新型建材，不但在承載上有著顯著的優越性，更重要的是它的許多特性，如新型保溫材料、新型節能材料、新型隔熱材料等，都有著自己獨特的優點和特色，所以它對現代建筑結構技術的實現和實施起著至關重要的作用。

目前，我國的建材已由傳統的建材逐步過渡到現代化的新型建材，在此期間，大量的新材料陸續涌入國內的建材市場，并逐步被運用到各種建筑中，從而有效地適應了現代建筑建設的需要。新型建材不僅要達到結構的穩定和堅固，而且要有創新性，才能適應當今社會發展的需要[5]。近幾年，隨著我國人口的迅速增長，對各類資源的開發也越來越重視，目前的資源已不能適應社會發展的需要。所以，要及時改變建材產業的發展模式，加大新材料的研發和應用力度。在當前的新建材開發中，較為普遍的一種是節能環保的建材，這種建材可以有效地減少能耗，并具有很大的普及價值。它既能滿足建筑的需要，又是一種節能的能源，符合國家對節能和環境保護的要求。

6 結束語

新材料的運用，可以有效地推動建筑業的發展，打破建筑業發展的瓶頸，使建筑業進入一個嶄新的發展時期。在目前的發展階段，相關的建筑設計師必須充分認識到最新的建材效益，加深對建筑的理解，并進一步提升其設計水平，并在建筑設計中應用創新的思想，為我國建筑業的發展做出自己的貢獻。