非線性建筑表皮設計中生態(tài)技術的應用

李日強 曹茂慶 徐宏偉 趙 敏 張海民

(1.黑龍江建筑職業(yè)技術學院，黑龍江 哈爾濱 150025；2.黑龍江省北方建筑設計院，黑龍江 哈爾濱 150025)

非線性建筑無論是在結構上還是在環(huán)境上都滿足了人們現(xiàn)階段的需求，但是隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，如何在非線性建筑表皮設計中應用生態(tài)技術成為了業(yè)內(nèi)關注的焦點。

1 概念闡述

1.1 非線性建筑表皮

建筑表皮實際上就是我們在外面可以直觀看到的建筑物的外表，對于建筑物的外表結構組成可以分為以下兩類,第一種是非線性建筑圍護結構表層，這種表皮通常是由混凝土和各種金屬材料以及玻璃材料通過先進技術的處理，從而使得其與建筑圍護結構能夠有效貼合，最終在建筑物表面形成一層建筑表皮。第二種是沒有附著物直接就是建筑物圍護結構本身，它是建筑物的非線性圍護結構通過自身的加工將表面做成流線型并且裸露在外，從而形成我們可以直觀看到的非線性建筑表皮。

1.2 生態(tài)技術

隨著經(jīng)濟水平的提高,人們對于生活質量要求越來越高，然而我們身處的自然環(huán)境質量卻日趨下降，成為了影響我們生活質量的因素。因此保護環(huán)境不僅是我們每個人應盡的義務，同時也是科學技術發(fā)展的重要方向，隨著科研人員的不斷研發(fā)，一種新型的以保護環(huán)境節(jié)約資源為主要目標的技術出現(xiàn)了，我們把這種先進的技術稱為生態(tài)技術[1]。

生態(tài)技術的研發(fā)與使用不僅僅象征著我國科學技術的進步，同時也代表著我們在科學領域的價值觀，在非線性建筑的整體設計中我們最常用到的生態(tài)技術就是通過對房屋的朝向以及空間設計來達到自然資源的最大利用，同時盡量減少房屋建造對生態(tài)環(huán)境的破壞，也就是在非線性建筑技術的基礎上盡量順應自然環(huán)境的要求，這是一種相對來說比較被動的生態(tài)技術。

2 非線性建筑表皮材料的技術應用

2.1 天然材料的應用

天然材料顧名思義是自然界中加工痕跡較小的材料，比如有些建筑材料選擇用天然木材或者竹子等，天然材料的主要優(yōu)勢在于它取材方便，施工操作簡單而且具備較強的保溫隔熱性能以及無污染可再利用等等，而且天然材料可以很好的適應當?shù)氐沫h(huán)境氣候等因素[2]。天然材料的應用可以有效地實現(xiàn)建筑與自然的和諧理念，無論是在取材還是施工最后到廢棄都滿足了生態(tài)要求，對于非線性建筑表皮的生態(tài)設計具有很明顯的效果。在目前很多天然材料的使用時也逐漸與新技術結合，從而在上述優(yōu)勢的基礎上更增加了天然材料的耐久性，延長其使用壽命增加經(jīng)濟價值。

2.2 可循環(huán)材料的應用

可循環(huán)材料是滿足了生態(tài)學的理念，指材料可以通過加工而被應用到建筑中，當廢棄后可以通過再次加工而被再次利用，從而實現(xiàn)了材料的循環(huán)再生過程。這種材料的應用解決了目前環(huán)境污染以及資源短缺方面的難題，不僅可以節(jié)省大量的資源，同時也可以通過對廢棄材料的回收再利用從而減少廢棄材料對于環(huán)境的污染，在非線性建筑表皮設計中應用這種可循環(huán)材料不僅實現(xiàn)了表皮的生態(tài)化，同時對于目前的可持續(xù)性發(fā)展目標也有很好的促進作用[3]。

2.3 新型材料的應用

所謂的新型材料是通過高科技和高技術的不斷研究和開發(fā)，將某些材料的化學組成進行一定的優(yōu)化使其具備更高的性能，實用性更強，同時也具備更好的環(huán)境適應性，從而實現(xiàn)非線性建筑表皮在使用這種材料以后能夠與環(huán)境和諧共處。新型材料相對于傳統(tǒng)材料來說在隔熱以及采光和防水等方面更具有絕對的優(yōu)勢，同時通過高科技的改造，新型材料也具備可回收再利用的特點以及污染小耗能低等優(yōu)勢。雖然新型材料相對于傳統(tǒng)材料的成本更高，但是從長遠來看新型材料應用到非線性建筑表皮的設計中所帶來的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益更具有價值。

3 非線性建筑表皮形態(tài)的技術應用

3.1 計算機模擬技術的應用

為了能夠順應目前越來越生態(tài)化和復雜化的建筑，非線性建筑表皮的性能受到多方面的因素影響，比如建筑各個構件之間的動態(tài)作用以及熱量傳遞，還有周圍環(huán)境的氣候影響等等，通過使用計算機軟件模擬對建筑工程項目的整體構造以及周圍的環(huán)境進行充分分析，并能通過數(shù)據(jù)分析來不斷的完善和優(yōu)化非線性建筑的表皮形態(tài)，使非線性建筑表皮形態(tài)更具有生態(tài)化特點。

3.2 參數(shù)化技術的應用

目前在非線性建筑表皮的設計中參數(shù)化技術的應用也越來越廣，參數(shù)化技術可以從設計方案階段到最終的建成階段中貫穿每一個環(huán)節(jié)，可以在整個過程中通過計算機對參數(shù)的驅動和控制來實現(xiàn)對設計和施工的細節(jié)完善，保障整體的科學性合理性，也能夠有效提高表皮生成效率。這種技術是通過將環(huán)境因素有效地進行數(shù)字化處理，與此同時將這些因素之間的相互關系進行精確的控制和調(diào)整，從而實現(xiàn)非線性建筑的表皮形態(tài)能夠更好的適應外界環(huán)境，既保障了非線性建筑表皮的美觀，同時也能夠達到保護環(huán)境的生態(tài)要求。

3.3 仿生技術的應用

我們當今使用的很多技術的原理和思想都是來源于自然界生物的啟發(fā)，在建筑方面的仿生技術就是更好地將自然理念和科學規(guī)律有效的結合并能夠合理地運用到建筑的設計當中，比如城市環(huán)境的仿生，建筑形式的仿生以及功能的仿生和內(nèi)部結構仿生。仿生技術的合理應用也是實現(xiàn)非線性建筑表皮形態(tài)生態(tài)設計的關鍵，通過對一些生物特性以及相關功能的模仿研究，并有效地和建筑設計相融合，可以大大提高建筑對于環(huán)境的適應能力以及對于環(huán)境的改造能力，從而實現(xiàn)人與自然和諧共處的目的。

4 結 語

綜上所述，在非線性建筑表皮設計越來越多地被用于各種建筑物的情況下，由于世界生態(tài)環(huán)境的日益惡化，因此在非線性建筑表皮的設計上生態(tài)技術的廣泛應用是順應生態(tài)環(huán)境的必然結果。但是要想能夠在非線性建筑上能更好地滿足生態(tài)需求還需行業(yè)內(nèi)的科研人員在技術和方法上進行不斷研究。