新材料在建筑設計中的發展應用

趙子豪

摘 要：隨著我國經濟技術的不斷發展，建筑行業迎來了一個發展高峰，已經逐漸成為國民經濟的支柱產業。在高新技術和綠色環保理念的引領下，大批的先進技術和新型高性能環保材料被廣泛應用于建筑設計的實踐中，提升了建筑行業的整體設計和建設水平，一定程度上促進了國民經濟的發展。文章對建筑設計特點以及設計的原則和目等進行了介紹，并在此基礎上對建筑新材料的一般發展規律進行了主要探究，運用創新思維和理念進一步提升建筑設計的水平，實現建筑行業的整體發展。

關鍵詞：建筑設計；新型材料；創新；應用

建筑工程不僅滿足了民眾基本的住房需求，還是一門空間的、造型的設計藝術，更應該是生態的、自然的。建筑過程中需要大量的建筑材料，其中水泥、石灰、方磚等都是高污染行業的產品，隨著時代的發展，環保理念已經深入人心，同時環保問題也已經成為與民眾日常生活息息相關的問題。但是建筑行業的飛速發展所帶來的環境問題已經引起了民眾的普遍重視，人類賴以生存的生態環境遭到了不同程度的破壞，如何最大限度的實現建筑材料的可再生利用以及減輕材料加工環節造成的環境破壞是當下建筑設計行業首先要考慮的問題。因此，必須運用創新思維促進建材行業與其他高新技術的結合，實現建筑行業的可持續發展。

1 建筑設計的相關特征

1.1 建筑設計的特點。從本質上來看，建筑是一項模仿型的工作，即在一個基本的設計輪廓上使用必須的建筑材料將設計模型表現出來。從思維角度分析，建筑設計是多種設計規則和組合技能的整合與運用，涉及包括經濟價值、藝術構成、設計技術、材料等多種元素，建筑設計過程就是綜合多種設計元素并達到某種平衡。從藝術角度分析，建筑設計是設計師才華與設計理念的直接體現，但是與其他藝術門類相比具有特殊的實用性，建筑設計的合理性直接關系著人民的生命財產安全，且其涉及范圍之廣、花費之大、經濟效益之高也是其他藝術形式所無法比擬的。而建筑資源的有限性決定了建筑設計以追求最大的經濟效益作為主要設計原則。

1.2 建筑設計的原則與目的。幾年來，我國經濟發展取得了令世界矚目的成就，社會價值基礎和思想體系也發生了不同程度的改變，在西方先進思想浪潮和高速的經濟發展的沖擊之下，建筑設計的傾向和原則難免產生混亂，如一些大城市的建設項目的沒有考慮到當地的剛性需求就盲目上馬，導致很多地方出現了成片的成品房沒人居住的尷尬局面，引起了市民的廣泛議論，同時建筑設計的原則和目的再一次成為社會的焦點問題。從本意上來說，建筑設計的一般原則是為民眾提供一個宜居的生存空間，其效用性仍是第一性原則。另外，建筑設計也是一個特殊的藝術門類，與音樂、美術、舞蹈等在本質上是相通的，即通過建筑體型和空間形態給人以美的感受，如悉尼歌劇院、阿聯酋的帆船酒店等都是藝術性與實用性的典型代表。在當今我國堅持走可持續發展的道路之下，環境問題日益嚴峻，建筑設計的安全性、藝術性與時效性仍然是建筑設計的主體，如何將高新科技與新型材料運用到建筑行業中是建筑行業先要解決的問題，也是順應時代發展和實施環境保護策略的必備條件。

2 新材料在建筑設計中的應用

與傳統的建筑材料相比，新型材料如高聚物材料、復合材料、合金材料等無論在性能、價格、重量、堅韌度等都具有得天獨厚的優勢，提升了建筑質量，為民眾提供了安全保障。新型材料突破了朝向、水文氣候、通風等條件對建筑質量的限制，總體來說，具有以下幾個方面：

2.1 保溫材料的突破。保溫是建筑工程設計所考慮的基本內容，更是保證人民生活質量的關鍵，傳統的保溫結構設計多采用以聚乙烯保溫材料為主的保溫層復合結構，這種材料無論在表面美觀、窗洞加深以及層間距等方面都不能令人滿意，并影響了其他結構的性能與設計藝術的呈現。在建筑工程師和材料研發人員的共同努力下，研發出了先進的真空隔熱板防熱技術，該材料占用空間較小，利用真空隔熱的原理，在金屬或紙質的雙層外殼之間抽成真空并填充多孔的纖維、泡沫塑料等，形成隔熱層的核心部件。由于采用了不同的保溫原理，通常50mm的隔熱保溫層的隔熱效果與200mm普通礦物保溫材料隔熱效果相當，且該保溫層結構所使用的原材料的CO2排放量小，制作成本低，具備很高的經濟價值，也更符合當今綠色建筑理念。另外，玻璃材料的保溫技術也是當今生態環保材料的研發核心，目前已經研制出了吸熱玻璃材料、熱反射玻璃材料、電磁波屏蔽玻璃材料等先進的玻璃隔熱材料，可以通過組合使用達到更好的隔熱效果。

2.2 在通風方面。流暢的通風是保證民眾良好生活質量的關鍵因素，針對傳統建筑設計中通風差、空氣質量不好的問題，建筑設計師研發出了特殊窗框機器開合裝置的通風技術，該技術制作成本低，安裝操作簡單，且易于維修，極具發展價值。該通風技術的基本工作原理是在窗框的底部和上部之間有內部中空的通道，當外部氣流由底部通入時經由中空通道再從上部的氣眼中進入室內，避免的空氣直接進入室內給居民帶來的不適感，同時還可以通過改變中控通道的寬度控制風速，在改善室內空氣環境的同時改善居民的生活質量。該通風裝置的技術核心是通過風和氣體動力的有效作用面積形成足夠的壓力差，與傳統的玻璃材質一樣利于清潔，并且可以通過總體設計和計算機軟件根據外部條件和室內環境適時調控通風速率，并實現節能環保的目的。

2.3 新型隔熱材料。目前國際上具備高新技術的建筑公司普遍采用一種透明的絕熱材料，簡稱TM，通常是將TM隔熱材料與外部墻體復合形成透明隔熱裝置，大體上來說該隔熱裝置由最外層保護玻璃、吸熱面層、TM材料層以及透明粘膠等構成，其中TM隔熱層是整個隔熱裝置的核心部件，材料表面密布蜂窩狀的隔熱裝置，在蜂窩兩側由透明的隔片密封成一個個的隔熱氣泡，因為空氣是熱的不良導體，蜂窩狀氣泡不僅可以有效地吸收外部太陽光的能量，還可以得到TM的反射能，達到很好的隔熱效果。另外，蜂窩狀的TM層在黑色吸熱面外側，在冬季可以有效阻隔室內室內溫度向室外散失，在夏季還可以避免外部熱量過多的進入室內，保證了室內溫度的恒定，實現了“冬暖夏涼”，并最大程度上節省了空調的能源浪費。

3 結語

建筑設計中新材料和新技術的應用是迎合時代發展的需要，更是實現節約能源和保護環境的重要課題。二十一世紀是一個經濟技術全面發展的時代，環境問題和能源問題一直是世界各國普遍關心的熱門話題，關系著人類的可持續發展。建筑設計應該本著以人為本的原則，運用創新思維按照可行性、先進性和科學性原則積極研發新式的建筑材料并運用到工程建設實踐中，促進建筑行業的整體發展。

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