新技术新材料在建筑设计中的应用研究-建筑设计论文

新技术新材料在建筑设计中的应用研究
王明¹ 毕秀楠²
【摘要】：建筑设计需要创新，在建筑设计中，创新思维是大部分设计者都应该有的思维方式，其过程是为实现设计者的设想而做的各种方法的探索。本文着重对建筑设计中新技术和新材料的应用进行简要阐述，仅供同仁参考。
【关键词】建筑设计新技术新材料实际应用
建筑设计是指对人们所需要的生产、生活，文化、娱乐等空间的创作过程，是针对建筑内部空间与外部空间而进行的一种人为活动。在建筑设计中，创新思维是大部分设计者都应该有的思维方式，其过程是为实现设计者的设想而做的各种方法的探索。它建立在对设计条件深刻分析和正确理解的前题下，抓住问题的关键和实质，以丰富的想象力和在反复思考中获得的灵感，运用建筑语言所特有的表达方式和构图技巧，创作出具有深刻思想和卓越艺术性的、完美统一的建筑形象。
1 建筑设计本质探讨
1.1 建筑设计的特点及建筑的特性
建筑设计从思维的层面来讲，实质是设计者对具体设计的规则和组合技能的运用。而大脑只能做那些它内在已有的和可以组合的东西。建筑设计是建筑构成因子达到某种均衡的过程和产物构成建筑的诸要素涉及实现功能、经济、文化艺术、形式、技术、材料等方面。从艺术的角度看，建筑的实用效能与其他艺术门类相比，总体上制作所耗的代价之高、之广显然不可比拟，而资源的有限显然决定着最大部分的建筑以实用经济为第一原则。
1.2 建筑设计的目的性和原则
目前建筑设计中的一些不良倾向和设计思想的混乱现象令人担忧，一些大城市的重大项目建设情况已经引起了社会各界越来越多的议论，建筑的目的性再次成为关注的焦点。从本义来讲，建筑从本质上来说，它是为人类提供较为舒适的工作和生活的空间，其实用性功能仍然是建筑的第一性。建筑作为一种文化的载体，也必然通过建筑体型和空间形态，给人以艺术的享受，自然这一切都与国情和物质经济条件息息相关，如何全面协调可持续发展，处理好建筑的安全适用、经济和美观，一直是建筑的永恒主题。随着不可再生能源的枯竭，环境问题的日益严重，建筑设计的原则要以人为本，最大限度地提高能源和材料的使用效率，减少建设和使用过程中对环境的污染，充分利用新技术和新材料，使得建筑不仅满足了人们的需求，而且不能对我们赖以生存的环境造成负面效应，使建筑和环境都达到可持续、和谐发展。
2 生态技术的应用
所谓生态设计，其所采用的材料应该是很少产生并能有效控制污染，设计主导思想是采用古代建筑技术和现代建筑技术，取长补短综合筛选；建筑物的形式和内涵必须充分体现出自然生态与社会生态；在具体功能上，必须节约能源显著、降低建筑造价和使用费用，强调实用性和对人体及环境有益而无害等等。因此是否属于“生态”型建筑，也有其独特的评估属性。关键要素是建筑物在不影响环境前提下，合理地利用地球资源，确保地理地貌的和谐协调；关键功能是确保能源的需求，应最大限度地利用自然界中一切可以利用的能源为我所用，如热能、光能、风能，包括自然降落的雨水利用、太阳能的利用等等。屋顶设置太阳能电池装备，具有存储性能，供电不足时作为补允，盈余时可纳入供电部门输出；建筑物不论住宅还是办公楼，设计中应用自然通风、采光，尽量达到在人员密集条件下，也能较好地保持空气的新鲜；此外，人体健康是首要标准，强调建筑材料无污染、无害，不产生过敏性疾病等。
2.1 建筑生态技术的内涵
生态技术包括两种情况，一种情况在传统的技术基础上,按照资源和环境两个要求,共同改造重组所做成的新技术。第二种把其它领域的新技术，包括信息技术、电子技术等，按照生态要求移植过来。从技术层次性来讲，可以把生态技术分为简单技术、常规技术、高新技术。一般来讲简单技术和常规技术属于普及推广型技术，高新技术属于研究开发型技术，从我国实践来看，应该以常规技术为主体。
2.2 设计是实现生态建筑的基本技术策略
从一定意义上讲，生态建筑是一个对整个建筑体的全面构思，因此在考虑材料再利用，新能源开发等很多问题上都不应该停留在个体建筑这个尺度上，应该把它放到整个城市或者一个区域内进行全盘规划，也可以把生态建筑认为是一个技术的集成体，许多技术问题，比如能源优化问题、污水处理和中水回用的问题，太阳能的综合利用等。这些并不仅仅是建筑专业范围内的问题，需要建筑师和各个专业的工程师共同合作。在技术方案方面，必须满足规划选址合理，减少环境污染，资源高效循环利用，降低能源消耗，采用太阳能、风能等。在技术决策方面，提高建筑的保温隔热性能，实现建筑防晒，自然采光照明等，是生态建筑采用基本的技术策略。
总而言之，建筑设计的生态观念关注的是材料的综合利用、节能与耗能的全程比较、传统技术的革新采用和先进技术支撑等。所以，在建筑设计中应该强调生态的观念，而不是生态技术的片面运用；强调从实际出发解决生态问题，而不是用高科技装点门面；强调地方材料与设计技术的有机结合，而不是生搬硬套别人的现成实例。“生态”建筑师的可贵理念在于遵循自然规律，保护生存环境，体现出有利于人类可持续发展、以人为本的法则。
3 建筑设计中新材料的应用
建造技术和建筑设备的发展使建筑不再受到自然环境等客观事物的限制，朝向、水文、采光、通风、温湿度等均可调节。新的建筑材料的应用使传统建筑的一些问题得以巧妙地解决，并提高了建筑的质量和环境。
3.1 在保温材料方面
以往的保温层复合结构由于采用传统的保温材料，所以厚度较大，这就带来了一系列的外观上的问题：窗洞的加深，层间距的减少等等。而真空隔热板很好地解决了这些问题。它的厚度很薄，且CO2排放量小。其外裹有金属和纸质的外壳，壳间形成真空，填充有多孔的纤维、泡沫塑料及压缩的硅酸盐。50mm厚真空隔热板的保温效果相当于200mm的普通矿物棉保温材料。作为一种新型、高效的保温材料，真空隔热板有着广阔的应用前景。玻璃材料的保温技术也是生态建筑节能的关键之一。随着现代科技的不断发展，在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃、电磁波屏蔽玻璃等。设计者可将它们组合成复合的构造形式，来达到生态建筑的保温和采光要求。
3.2 在通风方面
一种新研制的特殊窗框及其开合装置以其低成本、低技术含量成为极具发展潜力的产品。外界空气从窗框的底部进入，再由顶部进入室内。从而避免过高的空气流动速度，不会产生令人不适的过高的气流感。窗框内置的噪声吸收板，可以同时防止冷凝水的侵入并过滤空气。整个结构作用的前提是，通过风和气体动力的有效作用面积形成足够的压力差。这种结构与普通窗户一样易于清洁。其最大的优点是，使用者可以通过总线系统及计算机掌握并控制不同通风条件下的能源消耗。
3.3 材料技术与结构技术的结合应用
数字技术时代下的建筑材料变得日益复杂和极大丰富，同时结构技术等的飞跃发展使得建筑空间造型不再受材料和结构的限制，从传统的木结构、石结构到钢筋混凝土结构、钢结构、充气结构以及张拉、悬挂、壳、膜结构等新型技术的发展使建筑无论是在高度、跨度或者是先前未曾有过的地下生态建筑等方面都有了飞跃的发展。新材料新技术的应用使建筑师对建筑的设计手法不再拘泥于传统的韵律、对称等基本手法。通过对强形体进行切割、解体，使建筑轻量化。
4 结束语
在建筑设计中，再富有创意、再优美精湛的建筑，都不能离开技术层面的支持。在实际工作中经常发现一些建筑师设计创新的意图强烈，新技术、新材料应用广泛，但其设计方案脱离我国现有建筑施工发展水平，由于施工人员对新技术新材料的施工工艺掌握不够，造成实际施工中设计人员的设计理念无法实现。因此，全面提升建筑行业整体素质尤为关键，还有待于所有参与者的共同努力。