新技術新材料在建筑設計中的應用

文睿東

1 引言

面對不可再生資源的枯竭，環境問題的日益嚴重，人與自然的和諧問題成為人們日益關注的熱點話題。有效的改善建筑與環境的關系，完善建筑設計和建設管理工作，進行科學合理的新技術和新材料的應用對人與自然的和諧問題具有重要的指導意義。新技術和新材料的運用對建筑設計、優化施工方案、建設工程質量以及建筑物的安全適用、經濟美觀性都有著重要的影響。

2 建筑設計中新技術新材料的應用分析

為了提高建筑設計的質量，新技術新材料在建筑設計過程中的應用中，必須遵循和諧性的原則，建筑與自然環境的和諧，建筑與人的和諧，還有人與大自然的和諧。還要加強經濟性的原則，只有從整體上進行對新技術和新材料應用的控制，才可以降低建筑能源的消耗，實現資源節約和經濟發展相協調。還要重視實用性，只有充分發揮新技術和新材料實用性的功能，才可以使設計效果真正有助于實際的工程需求。對于建筑設計方案的優化，可以借鑒國內外一些新技術和新材料的應用實例，例如在考慮資源再利用的問題上，可以借鑒日本德國等國家的建筑設計制度。建筑設計是一個復雜而又綜合的系統性工作，需要建筑設計師和各個專業的工程師共同合作，在規劃設計方方面，必須滿足建筑物選址合理，在技術方面要降低能源消耗，減少環境污染，資源高效循環利用等等。以人為本的理念是建筑設計者的根本目標，不管怎樣的建筑設計都是為了提供更加舒適的居住環境，因此新技術新材料的應用都是為了實現居住的舒適性。

3 建筑設計中的新技術

3.1 數字化技術在設計中的應用（BIM）

大數據時代的到來，讓人們的生活更加方便快捷，同時也慢慢的進入到城市建設中，應用到建筑設計中。數字化技術最主要的代表就是城市智能建筑，通過使用計算機網絡和數字化控制技術，大大提高了建筑設計的效率和發展步伐，使設計的效果更加科學和符合實際工程，既保障了建筑設計的真實性，也可以提升設計者的效率。例如建筑信息模型（Building Information Modeling）軟件的使用，中文簡稱BIM，通過數字信息仿真模擬建筑物，并以實際建筑工程項目的相關信息，作為數據模擬的基礎，從而建立三維建筑模型，如圖1所示。對設備管理、數字化加工、物業管理、工程化管理、工程監理等功能進行仿真模擬，提高管理的質量。BIM具有以下八大特點：可視化性、協調性、優化性、可出圖性、模擬性、信息完備性、信息關聯性、信息一致性。在同一平臺上將施工單位、監理單位、建設單位和設計單位等項目參與方實行統一管理，使用同一個建筑信息模型，有利于建設項目的精準化、標準化建造，提升建設工程的施工質量。

圖1 三維建筑模型

BIM是一種管理手段，而CAD只是一款設計軟件，不能實現管理的目的，要想實現建筑設計精細化，BIM是信息化管理的必不可少的工具。為提高工程參建各方的辦事效率，BIM創建好建筑模型和管理平臺，可以有效的提升設計質量，減少設計中的錯誤，獲取精準的工程量和成本數據。確保建設工程在建筑周期內，能夠按時保質、安全高效、環保節約的順利完成，還可以使各方責任具有可追溯性。由于BIM數據庫的模型可以構建出建筑物的構件，還可以快速提供項目各方所需的數據信息，可以有效的提升施工管理效率。5D關聯數據庫的建立是BIM數據庫創建的關鍵，利用數據庫可以準確快速的計算工程量，提升施工預算的準確度。

主要有以下幾個優點：

（1）設計精確，減少浪費現象

施工企業的精細化管難以實現，最根本原因在于大量的工程數據無法做到準確的分析，一般都是根據工程施工人員的經驗，以至于無法準確獲取施工和資源使用計劃。而BIM的出現，可以使工程基礎數據得以分析，可以為施工企業制定精確的施工計劃，減少材料儲存和物流環節的浪費，對限額領料和消耗實現有效的控制。

（2）對比優化，管控有度

及時準確地獲取相關工程數據是項目管理的關鍵，工程基礎數據的管理就是項目管理的基礎，對數據做出優化和合理的施工計劃。BIM數據庫可以快速獲取工程任一點時的基礎信息，通過合同計劃與實際施工的對比，消耗量和剩余量等數據的對比，可以直接了解項目的運營盈虧情況，資源計劃量有無超標，工程總價有無失控等問題，進而實現對項目成本風險的有效管控。

（3）虛擬施工，有效協同

在計算機上三維可視化加上時間維度可以進行虛擬施工的場景。將施工計劃與實際進展進行直觀快速地對比，對于施工方、監理方、建設業主領導都可以對工程項目的各種問題和情況了如指掌。BIM技術通過結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測，可以大大減少返工和整改的情況，達到節約資源的目的。

（4）碰撞檢查，避免返工

三維可視化是BIM最直觀的特點，BIM利用三維技術在施工前期可以進行各種構件的碰撞檢查，優化工程設計和管線排布方案，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤。施工人員可以利用碰撞優化后的三維管線方案，對施工班組進行詳細的施工交底，提高施工的質量效率。

（5）沖突調用，決策支持

大量的工程相關信息，為施工提供了巨大數據后臺，可計量性為施工成本控制提供了可靠的工程量統計。在BIM中的項目基礎數據，可以在各管理部門之間實現共享，根據時空維度和構件類型對工程信息進行分類匯總和拆分對比分析，為施工企業制訂工程進度管理和造價成本管理提供了可靠地依據。

3.2 生態技術的應用

生態建筑設計是指通過最大限度的利用大自然的生態環境，在傳統建筑設計理論的基礎上加以改進創新，使之成為新的設計理念，從而使建設中污染嚴重和耗能大等問題得以解決，達到既可以滿足人們的需求，又可以節約資源和保護環境的目的。例如在屋面隔熱技術中，在屋頂種植花草樹木，技術示例如圖2所示，使屋面的隔熱效果得以提升，同時植物可以吸收二氧化碳，產生大量的氧氣，達到建筑與自然環境保持協調的目的。還例如在有光的公共空間，為了避免光照的浪費，在屋頂上安裝太陽能發電設備，對于一些樓層過道使用人體感應或者定時開關設備，這樣既節約了資源，又避免了自然資源的浪費。技術的發展是動態的，要隨著社會的發展做出有效的改變生態技術也固然如此，在不同條件下充分使用原材料，減少造成對環境的污染和生態的破壞，促進人類社會的可持續發展。

3.3 節能技術的應用

節能新技術是根據建筑的功能情況，對建筑的部分功能進行改造，找出能源浪費較大的設備和耗能較大的工程材料，例如黏土磚的制作和原材料的選用，研發新技術和最大化的節約能源。建筑物的節能是減少能源消耗的重要途徑，例如給建筑物設計一套保溫系統，在外墻上安裝保溫板，減少圍護結構的熱量損失，使室內的溫度保持恒溫，減少建筑能源的使用，達到節能的目的。

4 建筑設計中新材料的應用

4.1 新型保溫材料的應用

圖2 屋頂種植技術

新型保溫材料對于保溫效果具有高效性，作為新型保溫材料的突出代表真空隔熱板，在建材市場上的應用前景非常廣闊。對于傳統的保溫材料而言，保溫隔熱效果差、厚度較大、質量較重等一系列問題，然而真空隔熱板對這些問題都可以迎刃而解，外觀美觀、耐久性和安全性都可以得以保證。板體的結構和三明治差不多，外殼利用金屬和紙質包裹，夾層利用泡沫塑料、壓縮的硅酸鹽和多孔的纖維填充，50mm厚的真空隔熱板和200mm普通礦物棉保溫材料的保溫效果差不多。

4.2 通風新技術的應用

新的通風設計的研發會使通風效果更佳，例如通過溫度和濕度感控技術系統控制不同通風條件下通風量的多少，減少通風設備的電量消耗，達到節約能源的目的。在窗框的下部邊緣安裝溫度和濕度控裝置，當空氣從外界沿窗框進入室內時，經過計算機系統的分析，降低空氣流動的速度，可以有效的阻止過高的氣流通過，減少人的不適應感。窗框內還可以設置降噪板，減弱外界噪音的干擾，同時安裝空氣過濾網，使室內的空氣環境更加舒適。

5 結束語

以人為本是新技術新材料推廣使用的首要原則，在此原則上更應該重視建筑與環境的和諧發展。對于傳統設計中資源浪費的現象要予以重視，強化新技術和新材料的應用，加大對新技術新材料的研發力度，實現綠色節能、生態環保的設計目標。新技術新材料在建筑設計應用中，還要遵循整體上控制細部把握的原則，優化設計方案和資源配置，促進建筑設計行業的穩步發展。

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[3]梁雯娟.新技術和新材料在建筑設計中的應用[J].住宅與房地產，2016（36）：105.

[4]常愛國.新技術和新材料在建筑設計中的運用探微[J].江西建材，2016（16）：23～26.