試論建筑設計的材料應用

馮齊

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津 300380）

在現階段中國建筑行業(yè)發(fā)展中，要較好地適應現代建筑工程的多方面使用要求，為了滿足新形勢下的更高需求，從建筑環(huán)節(jié)開始進行優(yōu)化創(chuàng)新非常必要。而建筑方案對后續(xù)項目的施工建設起到了較強的引導和決定性意義，所有建筑實用功能和使用價值的實現，都離不開建筑。在建筑工作發(fā)展中，伴隨著各種新技術和新材料的廣泛使用，其總體技術水平也愈來愈高，相比于中國傳統(tǒng)建筑模式，無疑顯示出了明顯優(yōu)越性，這樣也就必須逐步加強對在建筑中合理應用新技術和新材料的研發(fā)力量，并且也必須思考怎樣合理利用這種新技術和新材料，以最大限度地提高其使用效率。

1 建筑設計概述

建筑設計是指設計人員在建設項目施工之前，根據施工目的和任務，設計建筑整體規(guī)劃及其結構、功能等方面細節(jié)，并對在建筑施工和使用過程中可能出現的問題作出考慮設計，提出處理上述問題的具體方法，使用圖畫和文字表達設計過程。建筑通俗的來說是指材料、工程技術、建筑功能和經濟性等多方面的綜合運用，在建設工程施工中經常會使用品種繁雜、數量豐富的各類建材，而目前建筑材料也由原來的土、木材發(fā)展到了現在的水泥、鋼材等[1]。目前，我國發(fā)展至今都在積極研究與使用新材料和新技術，把高新技術與環(huán)保材料運用到了建筑中，這樣促進了環(huán)境保護與減排工作的進行，可以有效提高建筑資源的使用率，還可以適應人類對建筑資源的使用性能的需求，為人類創(chuàng)造了優(yōu)質的人居工作生存環(huán)境，并且可以減少由于建設施工過程而對周圍環(huán)境的不良影響，從而有助于建筑公司取得了最大的效益[2]。

2 在建筑工程中新型科技和新材料的使用原則

（1）技術規(guī)范。針對建筑中各種新技術和新材料的使用情況而言，為使得其能夠較好地納入建筑方案，同時又能夠在今后的建筑項目施工建設中起到相應效果和價值，就必須兼顧相關新技術和新材料的規(guī)范性與科學性，以防止在最初使用中就出現了比較重大的技術偏差問題。正是基于此原因，在各種新技術和新材料使用之前，建筑工程設計技術人員就必須著重研究并掌握建筑行業(yè)的有關標準和法律制度規(guī)定，進而結合對有關新技術或者新材料進行的評價分析，以確定其有無出現明顯違反現狀問題，對不符合規(guī)定的新技術和新材料也必須進行有效替換處理，以防止隨意使用帶來的不良后果[3]。當然，隨著受限于國家建筑行業(yè)有關法規(guī)標準更新的滯后性，可能出現部分新技術和新材料，雖然可以實現理想價值，但并不能滿足國家現行法規(guī)標準要求的情形，那么政府也就要求有關技術人員必須及時進行申請審查，以防止企業(yè)自行隨意引進和使用。

（2）協(xié)調性。在建筑中新技術和新材料的運用上還必須堅持協(xié)調性原則，即充分考慮到新技術和新材料相互運用的和諧性與適應性特征，以達到最終新技術和新材料使用價值的提高。而根據這種協(xié)調性的基本原則，建筑工程設計人員還必須針對工程對象所處地域與現場自然環(huán)境作出細致全面的分析研究，以掌握新技術與新材料在運用后如何才能更好地適應外部自然環(huán)境，才能體現出較好的協(xié)同統(tǒng)一效應，從而防止了二者之間產生更加明顯的相互沖突問題[4]。此外，在針對建筑中新技術與新材料使用之間的協(xié)調性方面，人們往往還必須著重注意到建筑內部各個要素間的相互關系，并要求可以使得新技術與新材料良好地融合在其中，從而克服建筑彼此間出現的明顯問題或者矛盾問題。又例如，在對一些新技術引進過程或者使用中，還必須充分考慮它可能會對建筑的其他體系和功能所形成影響，從而才有助于建筑進行整體評估，并確定怎樣運用于建筑方案之中。

（3）經濟可行性。建筑中新技術和新材料的使用在考察其可能性時，除應從立法規(guī)定和法律適用范圍等方面出發(fā)之外，通常還必須著重考察經濟效益層面的條件，以使得新技術和新材料的使用可以較好地滿足建筑項目投資要求，從而防止在建筑項目成本管理方面形成危害和危險[5]。而根據對這些經濟可行性的條件加以分析，建筑工程設計技術人員還必須充分考慮可供選擇使用的各種新技術和新材料的實際造價情況，并依據限額開展了重點評估核查，并針對超預算的問題及時給予了完善調整。當然，對于經濟可行性的考慮往往還需要滿足于整個項目壽命周期視角，管理人員還需要立足于對整個工程項目的后續(xù)長遠使用過程中作出綜合評價，從而優(yōu)選合理的新科技和新材料，從而使得整體工程項目在長遠利用過程中獲得最大節(jié)約效果。

3 建筑設計中新技術的有效應用

（1）生態(tài)技術。建筑中生態(tài)工程技術運用的最主要目的就是為保證建筑生態(tài)達到一種良好的均衡狀況，從而很大程度上降低了建筑在施工過程中對周邊環(huán)境所產生的不良影響，從而間接維護了建筑物本身的生態(tài)環(huán)境。在通過對建筑中的生態(tài)工程技術分析后發(fā)現，它可以分成很明顯的兩點：①運用生態(tài)化工程技術提升在建筑中對環(huán)境與資源的合理控制，這種特點的生態(tài)化工程技術要以改變傳統(tǒng)工程技術當作設計前提，通過對傳統(tǒng)工程技術加以提升，從而轉變成一門全新的工程技術，提升在建筑過程中對環(huán)保與資源的合理需求更加重視，從而展現出一個全新的生態(tài)化工程建筑設計準則，以增強建設企業(yè)以及施工單位對環(huán)境和綠色的關注性[6]。②通過引入了外界的生態(tài)建設方法，目前許多生態(tài)建設方法已經在其他外界行業(yè)中取得了不小的使用效果，而且這些生態(tài)建設方法也和建筑工程中的要求基本吻合。此外，建筑物生態(tài)技術的特性產生了重要的綜合意義，它通過處理產生在建筑物中的生態(tài)問題，不但有利于對建筑物總體加以改善，而且還可能為新型材料在建筑物中的運用創(chuàng)造了必要的基本條件。建筑中的生態(tài)科技則著重強調將建筑生態(tài)與科技融合到一起，以全面促進生態(tài)科技在建筑行業(yè)中的應用。

（2）數字化相關技術。目前的城市數字化及相關技術還處在一個發(fā)展初級階段，它還是一個比較新興的技術。而數字化技術中的重要內容就是計算機系統(tǒng)和互聯(lián)網技術，它能夠為居民提供更加方便、舒服、適合的居家空間設計。例如：運用在建筑中的數字化技術，將信息數據理念運用在了具體的建筑中，是對建筑中的內環(huán)境進行了較好優(yōu)化，其中比較具有特殊代表意義的是智能建筑系統(tǒng)，它正是通過在建筑中運用了數字化技術，實現了在通信、監(jiān)控和信息管理等方面的智能化服務。而近年來，隨著計算機與網絡信息技術的蓬勃發(fā)展，在建筑過程中，已運用數字化技術將計算機網絡控制整合在了其中，從而在確保建筑信息比較自由的前提基礎上，有效增強了數字化信息技術的力量和效果。

（3）新材料的應用。傳統(tǒng)的建筑保溫材料不僅寬度較厚，而且容易因為施工工藝不符合標準或質量參差不齊，在抗拉性能差的情況下，易出現施工質量不達標而發(fā)熱架橋現象。而泡沫混凝土在施工過程中，存在強度差、吸水率高的問題，成本也遠高于其他材料，不僅嚴重影響建筑外墻的施工質量，并且會出現漆層剝落、空鼓、裂縫等質量問題，不適合在高寒地區(qū)使用，影響建筑設計質量。然而，通過新型隔熱材料的應用，它可以有效地減少碳排放，滿足低碳要求。保溫效果也遠高于傳統(tǒng)的保溫材料。除了隔熱外，建筑物還必須確保良好的通風環(huán)境。本采用新型專用窗框和開閉位置，可降低窗框的施工成本，提高技術含量，起到隔聲、阻霧的作用，因此在建筑中設置了新的通風材料，能更好地提高建筑質量。

4 新技術在建筑設計中的具體應用

（1）新興現代數字化信息技術的使用。在傳統(tǒng)計算機的技術基礎中將新現代數字化信息技術逐步引入至我國現代化建筑工程領域中，將推動著建筑工程質量升級和風格的多元化。由于新興現代數字化信息技術一般涉及數碼管理信息技術、數碼倉儲信息技術、數碼經營技術以及建筑信息化工程技術等幾個方面的內涵，在建筑工程領域的使用將極大的提升了建筑工程的技術標準。特別是在建筑設計逐步走向現代化發(fā)展的當下，新興現代數字化信息技術將會作為現代化建筑的重要技術手段。所以，相關的建筑設計從業(yè)人員也應該關注新興數字化信息技術在建筑設計中的使用與普及，并通過對新建筑理念和數字化信息技術的充分融入，以提升建筑設計效率與品質，適應人類社會對建筑設計的功能要求，從而推動建筑產業(yè)健康發(fā)展[7]。

（2）新型環(huán)?？萍嫉倪\用。在社會經濟發(fā)展很快的今天，城市環(huán)保問題日益惡化，已經嚴重的限制了城市健康穩(wěn)定發(fā)展，對人民正常生活也帶來了一定的負面影響。所以，很有必要在建筑中增加新型環(huán)保科技的運用，以進一步提高建筑的使用率，從而達到建筑的節(jié)能環(huán)保。比如利用當下的先進能耗科技、隔熱保溫科技等，就能夠很有效的減少建筑中對能量的耗費，從而保持建筑室內環(huán)境穩(wěn)定，處在一種比較舒適的狀態(tài)。同時，建筑還應充分考慮使用新興的能源技術，以逐步替代傳統(tǒng)能源，比如太陽光、風電、地熱能等新科技，利用淺層地溫能可高效的通過使用土溫實現對室內外溫度的管理，從而達到對室內外溫度控制的有效管理，減少建筑整體能源消耗，有利于促進整個建筑產業(yè)的綠色環(huán)保理念的迅速發(fā)展。

（3）新型生態(tài)建設技術的運用。為適應現代建筑在環(huán)境、安全、經濟效益等方面的特點，降低現代建筑技術在施工和應用過程中對大自然所產生的損害和環(huán)境污染，有必要提高新型生態(tài)建設技術在建筑中的運用。新型生態(tài)建設技術是既能夠適應人類的建設需求，節(jié)約建筑能源與資源，又能夠維護大自然的科技手段。它是構建現代生物學、自然環(huán)境學與信息技術等前沿科學的基石，在實際使用中通常極少產生污染，是圍繞著綠色生態(tài)建設的宗旨來加以推進與實施的。通過在建筑中運用新型生態(tài)建設技術，就可以更有效的適應人類對生活環(huán)境以及適宜的人居工作環(huán)境的要求，也比較符合當下人類生活日益提高的建筑要求。通過指導相關工程設計及技術人員在建筑設計中對新生態(tài)技術合理的利用，能夠提高新生態(tài)技術在施工設計及使用中的充分利用，達到對新生態(tài)工程技術的有效應用，從而使城市現代化建設中具備更明顯的生態(tài)化特性，并盡可能的達到城市綠色發(fā)展建筑行業(yè)的目的，為改變城市自然環(huán)境打下了基石。

（4）保溫性能型新建筑材料的使用。在建設施工中建筑材料應用過多一直是困擾著施工單位和企業(yè)的問題，而新建筑材料的使用，往往可以從根本上對這些問題有效化解，并具有良好的保溫效果[8]。但在建設工程施工過程中，由于傳統(tǒng)的新建筑材料一般厚度都很大，浪費了很多設計空間，對現代化建筑的靈活性產生了限制，而這種新建筑材料的使用，不但保溫性能較高，而且還具備了明顯的重量輕、易于安裝等良好特性。例如：真空型的隔熱板，該種材質的保溫效應就更為突出了，它構造比較輕薄，最外層表面為金屬結構，而里面的關鍵成分則是硅酸鹽和泡沫等，而該種材質的厚度僅為一般傳統(tǒng)建筑材料厚度的25%，正是由于真空型隔熱板的這種特性優(yōu)點，使得它已成為在進行建筑物保溫工程設計中，最先選用的傳統(tǒng)建筑材料之一。

（5）隔熱型新建筑材料的使用。在建筑過程中，隔熱工作是其比較重要的環(huán)節(jié)之一，它必須要滿足現代建筑的有關標準。現階段，人們在建筑環(huán)節(jié)中最經常使用的絕熱材料，外表已經展現出零點五透明狀，而這種新型材料的構造可以大致分為3個重要組成部分：①玻璃，它以蜂窩狀結構出現，能夠自主地對陽光做出反映。②空氣間隔層，主要是用于吸取建筑物外部的熱能。③吸收面，它將大部分布置在絕熱材料外面，防止了外部的熱能進入到建筑物里面，從而充分地提升了建筑絕緣材料的熱效能。

5 新材料在建筑設計中的應用

（1）新型保溫隔熱防腐材料的使用。由于新型保溫隔熱防腐材料發(fā)展得很快，而且品種也較多，尤其在建筑設計中，為降低能源消耗，有必要增加新型保溫隔熱防腐材料在建筑設計中的使用。如多層玻璃、保溫隔熱復合型墻等都是當下使用得比較多的建筑材料，多層玻璃中的內部玻璃的重要功用是反射太陽光，而中間層重要功用是吸取外界的熱能，而外面的重要功用則是阻隔外界熱能，最后起到了對建筑內部的保溫隔熱功效；而保溫隔熱復合墻一般分為外墻保溫、內墻保溫和室內外混合保溫方式等多種型式，通過在建筑過程中加大對保溫隔熱復合墻的使用，在能夠保證建筑外墻的保溫隔熱功效滿足國家有關規(guī)定的同時，也起到了對減少建筑能源消耗的目的[9]。

（2）通風建筑材料的應用。通氣材質主要是用來適應建筑的通氣要求，給建筑物內帶來優(yōu)質的室內空氣，主要表現在全新型窗框以及開合設備等方面，是當前應用較多的新興通氣材質，因此在建筑中，應該強化對新型通氣材質的運用，通過通風材質外部空氣的引入，從建筑外進入到建筑物內，同時達到對室內空氣流通速率的合理調控，同時還能夠對建筑外部空氣實現過濾功能，以防止粉塵、冷凝水汽等流入室內空氣中，提高人對室內空氣流通的舒適度，以合理的方式實現有效控制建筑物能耗。

（3）新型鋼筋混凝土材料的研究。由于經濟社會發(fā)展和對城市建設用地要求巨大的供需矛盾的產生，并且當下經濟社會發(fā)展對高層建筑的要求愈來愈高，而傳統(tǒng)的建材材料已經無法適應現代建筑的需要。而新型鋼筋直徑水泥材質的硬度更高，并且質地更輕，硬度更高的水泥材質得以迅速發(fā)展，并且將鋼筋和管材等與水泥混雜運用，可以更有效的提高建筑的材質選擇，并且還能夠極大的增強建筑結構的抗震強度和安全性。

6 新技術和新材料在重大工程建設中的未來發(fā)展

由于技術和材料在建筑工程中的廣泛運用，其未來發(fā)展會向著低碳化、綠色生態(tài)化和融合等方面快速發(fā)展。在節(jié)約化發(fā)展中，通過建筑工程促進節(jié)約減排，并改進技術和材料在建筑工程中的主要運用，以確保其獲得積極發(fā)揮[10]。在建設綠色化發(fā)展中，對技術與材料都要嚴謹地按照建設綠色生態(tài)的要求，并著重強調建設生態(tài)和環(huán)境保護對人類未來生存的重要意義，以幫助建筑物對資源與環(huán)境的有效優(yōu)化，從而降低建筑物對自然環(huán)境所帶來的損害。在建設融合開發(fā)中，將技術與材料充分地融匯到一塊，并在建筑過程中運用相互配合的主要方法，對建筑物的設計工作做出了規(guī)范與標準。

7 結語

綜上所述，由于時代的發(fā)展，特別是國家綜合能力和整個社會經濟發(fā)展技術水平的提升，促進了中國建材行業(yè)的發(fā)展，但是由于中國建材行業(yè)逐步的發(fā)展壯大，卻發(fā)現了進行傳統(tǒng)施工的建筑技術無法完全的適應現代人民生活工作的需要，這就要求相應的設計施工公司必須加強對于新型技術和施工模式的研究，從而使得采用新興技術和方法進行設計施工，可以在很大程度上適應現代人民的日常生活需要，進而推動我國建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。