新材料在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的實踐應(yīng)用

方祥

【摘要】隨著我國社會和經(jīng)濟不斷發(fā)展，居民的生活水平也在不斷提高，從而使得人民對于建筑物要求不再僅僅只考慮是否安全或者基本功能是否完善，還會在建筑物的外觀上和舒適性方面提出各種要求。另一方面，建筑行業(yè)通常規(guī)模宏大，范圍較廣，耗時較長，對材料和能源的消耗程度也比較高，施工過程難免會對周圍環(huán)境造成影響，并隨著建筑規(guī)模的擴大，污染也正在變得難以控制。由此看來，現(xiàn)階段建筑行業(yè)的相關(guān)建筑設(shè)計應(yīng)遵循科學(xué)發(fā)展觀，在達(dá)到藝術(shù)效果和實用要求的同時，應(yīng)盡可能地提高節(jié)能環(huán)保意識，完善優(yōu)化環(huán)境保護工作，貫徹落實可持續(xù)發(fā)展觀念。

【關(guān)鍵詞】新材料;建筑設(shè)計;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.031

引言：

新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，可以極大地促進建筑設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。因此，在建筑工程的施工過程中，科學(xué)、合理地選擇新技術(shù)、新材料是非常重要的。近年來，隨著國家和社會對生態(tài)環(huán)境保護問題的日益重視，如何減少不可再生能源的消耗，解決環(huán)境污染問題，已經(jīng)成為社會熱點的焦點。在此背景下，作為高耗能行業(yè)之一的建筑行業(yè)，要想貫徹國家節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展觀，必須要從建筑工程設(shè)計環(huán)節(jié)出發(fā)，遵循以人為本的原則，合理運用一些環(huán)保型、節(jié)能型的新材料和新技術(shù)，避免建筑工程施工建設(shè)環(huán)節(jié)因具體操作、建材使用等因素對環(huán)境造成的污染，最大限度降低建筑行業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境造成的影響，為建筑行業(yè)綠色健康發(fā)展提供幫助。

1、當(dāng)前建筑新材料的主要內(nèi)容

1.1 水泥纖維板

水泥纖維板是使用水泥、膠黏劑加適量纖維制成的一種新型建筑材料，根據(jù)纖維品種可分為無石棉水泥纖維板與溫石棉水泥纖維板兩大類，而根據(jù)成型加壓工藝又可分為纖維水泥壓力板與纖維水泥無壓板兩類，使用不同品種纖維與水泥材料制成的水泥纖維板的物理性能存在差異性，板體密度、厚度與隔聲隔熱性能成正比關(guān)系。在住宅建設(shè)工程中，水泥纖維板主要應(yīng)用于建筑吊頂、室內(nèi)隔板幕墻襯板、變壓器隔板、外墻保溫板、復(fù)合墻體面板等場景，具有安裝工藝簡單、防火性強的優(yōu)勢，施工人員僅需使用螺絲釘配件即可直接固定安裝纖維水泥板，在出現(xiàn)建筑火災(zāi)時，水泥纖維板可防止火勢蔓延，在火災(zāi)初期爭取到寶貴救援滅火時間，控制住宅建筑受損程度。在應(yīng)用水泥纖維板時，注意控制板材移動與加工質(zhì)量，厚度在6mm以下的水泥纖維板具有易碎特征，需要在板材移動前采取保護措施，避免板材因承受過大荷載或遭受外力碰撞而破損開裂。根據(jù)施工需要，將板材切割至適當(dāng)規(guī)格尺寸，在板材表面涂刷保護涂層，在接縫部位填充壓條，以此延長水泥纖維板的實際使用壽命。

1.2 保溫隔熱復(fù)合墻

保溫隔熱復(fù)合墻是使用膨脹珍珠巖等無機保溫材料、苯板與擠塑板等有機材料、?；⒅榕c金屬夾芯板等復(fù)合材料、熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)等保溫防裂材料共同制成的新型復(fù)合墻體構(gòu)件，這類新復(fù)合墻體具有極為優(yōu)異的保溫隔熱性能。在住宅建設(shè)工程中，保溫隔熱復(fù)合墻可以在炎熱夏季阻擋室外熱量及太陽輻射穿入建筑室內(nèi)環(huán)境，在寒冷冬季阻隔室內(nèi)熱量通過外墻向外傳出，客觀層面上起到維持恒溫室內(nèi)環(huán)境、減少建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)運行時間的節(jié)能效果。同時，還解決了傳統(tǒng)墻體保溫技術(shù)的難題，如應(yīng)用內(nèi)墻保溫技術(shù)時面臨墻內(nèi)懸掛物易破壞保溫層結(jié)構(gòu)的問題得到妥善解決。在使用保溫隔熱復(fù)合墻時，重點預(yù)防墻體裂縫質(zhì)量問題的出現(xiàn)，優(yōu)先使用具有優(yōu)異抗裂性能的復(fù)合墻體，在施工期間采取墻體保護措施，及時對形成的墻體裂縫進行修補處理，避免裂縫影響到復(fù)合墻體的保溫隔熱效果。

1.3 高強與高性能混凝土

高強混凝土為強度等級不小于C60的混凝土，具有較強的抗壓強度、抗變形能力。在住宅建設(shè)工程中，應(yīng)用高強混凝土可以在保證建筑結(jié)構(gòu)性能達(dá)到設(shè)計要求的前提下，大幅度減小墻柱等構(gòu)件的截面尺寸，針對性強化建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，從而減小結(jié)構(gòu)自重量和擴大建筑內(nèi)部可用空間面積。同時，在必要情況下，可在高強混凝土配合比方案中添加高強度鋼材，以此增加使用高強混凝土現(xiàn)澆成型構(gòu)件的抗彎剛度。高性能混凝土則是通過使用優(yōu)質(zhì)原材料、摻入摻合料與使用高效外加劑來針對性地強化強度、耐久性、體積穩(wěn)定性等某一項或多項性能的混凝土材料，其抗壓強度基本保持在C55及以上。在住宅建設(shè)工程中，相同強度等級的高性能混凝土與高強混凝土制備成本基本一致，但高性能混凝土的抗?jié)B性、抗腐蝕、抗裂性等能力較為優(yōu)異，應(yīng)用范圍也更為廣泛。

1.4 耐候鋼

耐候鋼是在普通鋼基礎(chǔ)上加入銅等具備耐腐蝕性特征的元素而制成的新型鋼材，在鋼材表面形成一層致密氧化膜。與普碳鋼相比，耐候鋼的耐候性、涂裝性抗疲勞性、延塑性等性能均得到明顯強化，實際使用壽命較長，不易出現(xiàn)鋼材腐蝕現(xiàn)象，在住宅建設(shè)工程中多用于長期暴露在空氣中的結(jié)構(gòu)部位，如使用耐候鋼作為幕墻鋼板。在應(yīng)用耐候鋼材料時，如果住宅建設(shè)工程現(xiàn)場環(huán)境較為復(fù)雜，將會影響到耐候鋼表面致密氧化膜的形成效果，有可能出現(xiàn)銹層無法致密化和銹蝕不均勻分布問題。因此，必要時需要應(yīng)用到耐候鋼表面處理技術(shù)，包括氧化物涂膜處理、磷酸鹽系底漆處理和一般涂膜處理。以氧化物涂膜處理技術(shù)為例，在耐候鋼預(yù)處理完畢后，通過涂刷材料形成有機膜，當(dāng)形成穩(wěn)定銹層后，有機膜自動脫離。

2、新材料應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計的重要性

2.1減少對耕地農(nóng)田的破壞

實心黏土磚是常用的傳統(tǒng)建筑材料，其主要原料是黏土。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，每年城鄉(xiāng)房屋建設(shè)需要消耗大量的實心黏土磚，對耕地農(nóng)田造成了嚴(yán)重?fù)p害。在現(xiàn)代技術(shù)的指導(dǎo)下，以黏土為原材料的建筑新材料數(shù)量非常少，目前多采用合成的高分子材料，從功能上將其分為保溫材料、密討材料、防水材料、墻體材料、門窗材料、裝飾材料、粘結(jié)材料等，這些現(xiàn)代建筑材料逐步取代了傳統(tǒng)的實心黏土磚，且國家建設(shè)局也發(fā)布了關(guān)于禁止使用實心黏土磚的通知，減少對耕地農(nóng)田的破壞。

2.2大幅減少建筑產(chǎn)生能耗

生產(chǎn)建筑材料的產(chǎn)業(yè)能源消耗量非常大，約占全國能源消耗量的9%，僅次寧冶金和電力行業(yè)。且傳統(tǒng)建筑材料應(yīng)用于建筑物，保溫隔熱性能較差，會導(dǎo)致建筑物熱量散失嚴(yán)重，增加建筑物能耗;而新型建筑材料的生產(chǎn)和使用可以有效降低建材工業(yè)產(chǎn)能消耗和建筑物使用能耗。隨著建筑領(lǐng)域的發(fā)展，不斷有新的建筑材料涌現(xiàn)，如泡沫混凝土、水泥發(fā)泡輕質(zhì)隔墻板、太空板、防火彩鋼板等新材料的使用大幅降低了建筑能耗，節(jié)約了建筑物能源消耗。因此，大力發(fā)展新型建筑材料，能夠有效減少建筑材料生產(chǎn)和建筑物能耗，促進建筑領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展。

2.3促進建筑領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展

在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中，高層建筑、現(xiàn)代化多功能公共建筑物、大跨度建筑物、超高層建筑物隨處可見。建筑技術(shù)的發(fā)展促進了建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化，而新型建筑材料的使用有助于提升建筑技術(shù)，如增加建筑物的功能、改善建筑施工工藝、優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)等。因此，開發(fā)和使用性能優(yōu)異的墻體材料、裝飾材料、保溫材料、防水材料等，是促進建筑領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的重要因素。此外，新型建筑材料研究和使用的目的是提升建筑物的安全性和穩(wěn)定性，滿足現(xiàn)代社會對建筑物的需求，因此新材料的使用能夠促進建筑領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級，推動建筑行業(yè)快速發(fā)展。

2.4提高建筑安全舒適程度

建筑物的服務(wù)對象是使用者，只有在使用期間充分發(fā)揮出建筑物的作用，才有其存在的價值，建筑物的質(zhì)量與使用者的人身和財產(chǎn)安全有直接關(guān)系，建筑物的構(gòu)造會直接影響人們使用的舒適程度，建筑材料決定建筑構(gòu)造，因此也可以認(rèn)為建筑材料的質(zhì)量和性能會影響到人們的生活居住質(zhì)量。建筑領(lǐng)域欠發(fā)達(dá)時期，建筑材料類型有限，建筑物存在滲水、易燃、保溫隔熱性能差等缺陷，推動了人們對新型建筑材料的探索和研究。新材料作為建筑現(xiàn)代化發(fā)展的標(biāo)志，可以提高建筑的安全性、穩(wěn)定性、舒適度和審美性，符合人們對現(xiàn)代建筑的使用需求。

3、新材料在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的應(yīng)用原則

3.1經(jīng)濟性原則

現(xiàn)代建筑設(shè)計的目標(biāo)具有多元化特征，主要包括技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟、功能等目標(biāo)，這些設(shè)計目標(biāo)間相互依存、相互協(xié)調(diào)、相互制約、平衡發(fā)展。選擇和應(yīng)用新型建筑材料時首先應(yīng)當(dāng)遵循現(xiàn)代建筑設(shè)計的經(jīng)濟目標(biāo)，核算新材料的投資成本和收益，并對其進行合理分配，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展觀念。建筑設(shè)計師必須根據(jù)國家經(jīng)濟發(fā)展水平、社會生產(chǎn)力水平、建造目標(biāo)建筑物的標(biāo)準(zhǔn)、客戶對建筑物功能、質(zhì)等的需求，以及新材料是否符合環(huán)保和能源消耗標(biāo)準(zhǔn)，選取投人最小、最合理的新材料，在實現(xiàn)節(jié)約資源、降低能耗等目標(biāo)的基礎(chǔ)上_實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

3.2美觀性原則

建筑是人類智慧的結(jié)晶，也是人類物質(zhì)文化發(fā)展的標(biāo)志。建筑物的美觀性不僅能夠反映出時代特征，還可以反映出社會發(fā)展的方向。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟水平的提升，人們對建筑的要求從基礎(chǔ)功能提升到建筑美觀性，要求建筑物在滿足各類使用功能的同時，具備一定的審美性，現(xiàn)代建筑設(shè)計過程中，對于建筑材料的質(zhì)感、色彩、結(jié)構(gòu)等都要把握好，在毎個設(shè)計的細(xì)節(jié)處都能突出美感，凸顯新材料的美學(xué)特征，進而在整體上提升建筑物的美學(xué)效果，設(shè)計出能夠滿足客戶精神需的高品質(zhì)建筑。

3.3舒適性原則

建筑產(chǎn)生的本質(zhì)即為人們提供能夠生活、居住、工作、娛樂的場所，具有總度的實用性和特殊性。因此，想要在現(xiàn)代建筑設(shè)計中使用新型建筑材料，必須高度重視材料的舒適性，滿足人們精神、物質(zhì)雙重需求。就目前建筑設(shè)計現(xiàn)狀而言，由于設(shè)計師對于新型建筑材料的了解不夠深人，難以將新材料科學(xué)地運用到建筑設(shè)計中，從而導(dǎo)致建筑舒適度欠缺。

4、新材料在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的實踐應(yīng)用

4.1應(yīng)用新型保溫材料

傳統(tǒng)建筑材料中，占據(jù)設(shè)計空間較大的一種材料就是保溫材料，加之保溫材料自身存在的特征就是材料較厚，所以靈活運用的目標(biāo)很難實現(xiàn)。一般來說，建筑工程中使用的保溫材料都十分傳統(tǒng)，主要是以一種復(fù)合結(jié)構(gòu)的保溫層為主，厚度非常厚，導(dǎo)致建筑工程外觀方面有一定窗洞或?qū)娱g距等問題產(chǎn)生。而將新材料應(yīng)用到建筑保溫設(shè)計環(huán)節(jié)，能使傳統(tǒng)保溫材料存在的以上不足得到切實解決，確保良好保溫效果有效實現(xiàn)。如使用真空隔熱板，與傳統(tǒng)材料相比，真空隔熱板的厚度僅為傳統(tǒng)材料的1/4，且排放的二氧化碳也相對較少，加之此種材料結(jié)構(gòu)自身較薄，具有良好性能，所以在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)可優(yōu)先選擇此種保溫材料應(yīng)用。

4.2應(yīng)用新型隔熱材料

建筑設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)就是隔熱設(shè)計，在該項設(shè)計工作具體開展時，要確保其和建筑設(shè)計保持一致的標(biāo)準(zhǔn)。目前，建筑設(shè)計環(huán)節(jié)有一種新型隔熱材料涌現(xiàn)，該材料具備的顯著特征體現(xiàn)在以下方面：透明的外觀、蜂窩狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而此種蜂窩狀呈現(xiàn)為圓形，一方面利于大量建筑材料的節(jié)約，另一方面也能有效獲得太陽輻射熱，同時也會有一種反射作用產(chǎn)生。這種新型隔熱材料的構(gòu)成部分主要包含三方面：第一，玻璃，能夠反射外面照進的太陽光;第二，空氣夾層，能對建筑外部熱量進行吸收;第三，吸收面，吸收面以黑色為主，能使外部熱量進入建筑的現(xiàn)象有效避免，利于建筑隔熱效果的提高，且冬季外側(cè)的黑色吸收面也能夠整合建筑內(nèi)部熱量并散發(fā)到外部，確保良好保溫作用有效實現(xiàn)。

4.3通風(fēng)設(shè)計新材料

能夠保證建筑室內(nèi)具有良好空氣條件的關(guān)鍵設(shè)計部分就是建筑通風(fēng)設(shè)計。目前，建筑通風(fēng)設(shè)計中的首選產(chǎn)品為一種新型窗框及其開合裝置，這種產(chǎn)品的顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在低成本和技術(shù)含量較低等方面，應(yīng)用此種新型材料能為建筑外界的空氣從底部進入建筑提供保障，之后由頂部向建筑內(nèi)部進入，使空氣流的速度有效減緩，也能避免出現(xiàn)令人不適的氣流感的產(chǎn)生。除此之外，此種窗框內(nèi)部安裝了噪聲吸收板，能對空氣進行過濾，使冷凝水吸入空氣中的現(xiàn)象有效避免。需注意，具體使用此種新型材料時，要對不同通風(fēng)條件下的能源消耗進行良好掌握。

4.4應(yīng)用照明節(jié)能材料

照明系統(tǒng)是建筑物的主要耗能環(huán)節(jié)，原因在于要想維護照明系統(tǒng)長久、穩(wěn)定運行，需要以大量的電能消耗為主要依托，因此建筑設(shè)計環(huán)節(jié)，要想確保這一設(shè)計部分的節(jié)能降耗目的有效實現(xiàn)，就要從照明節(jié)能材料的應(yīng)用出發(fā)，為建筑節(jié)能降耗的實現(xiàn)提供進一步保障。具體來說，相關(guān)設(shè)計人員要深入分析建筑工程所在區(qū)域自然環(huán)境，進而在自然光源應(yīng)用方面加大力度，同時要在節(jié)能材料的選用方面予以重點關(guān)注，加之應(yīng)用智能控制技術(shù)等，進而為正常照明提供保障，在此基礎(chǔ)上確保節(jié)能效果。

4.5隔音材料的應(yīng)用

工業(yè)化發(fā)展、交通、城市不良規(guī)劃、各類社會事件等都成為噪音污染的源頭，逐漸演變?yōu)槌鞘邪l(fā)展的一部分，對人們的正常生活造成嚴(yán)重干擾，且人們居家生活具有一定的隱秘性，因此需要提高建筑物的隔音效果。吸音板、隔音板等新型隔音材料能夠高效吸收室外噪音，由聚酯纖維制成的幾種吸音和隔音材料，能夠阻斷室內(nèi)聲音向外部傳輸以為人們居住、工作和生活提供更私密、更安靜的環(huán)境。

結(jié)語：

綜上所述，在現(xiàn)代建筑的發(fā)展過程中，建筑企業(yè)應(yīng)高度重視建筑新技術(shù)與新材料的應(yīng)用?！靶隆狈椒ǖ膽?yīng)用能夠最大限度地促進建筑行業(yè)的發(fā)展，同時也能在現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中起到積極的表率作用。而隨著建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，新技術(shù)、新材料的應(yīng)用將成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，它不僅代表著外觀效果能夠更加符合現(xiàn)代審美的需求，而且具有更大的環(huán)保優(yōu)勢，在應(yīng)用過程中還能有效降低人力資源和物力資源的投入，同時具有更高的強度、更長的使用壽命和更輕盈的材質(zhì)特點。因此，建筑企業(yè)應(yīng)加強對新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，在具體施工中高度注重質(zhì)量管理，通過層層把關(guān)，不斷提高項目施工人員對新技術(shù)和新材料的認(rèn)知水平，從而完善每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控，以不斷促進我國建筑行業(yè)向前、向上發(fā)展。

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