新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用分析

仲家銳

摘要：新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用旨在探索現(xiàn)代信息技術(shù)、高新科技產(chǎn)業(yè)和相關(guān)實體產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)資源和材料資源在建筑設(shè)計中的應(yīng)用理念和實踐可能，促使新型建筑技術(shù)和材料的融通發(fā)展，為表達(dá)技術(shù)的合理性、創(chuàng)造性，探索建筑立意和材料應(yīng)用邊界做出現(xiàn)實努力。

關(guān)鍵詞：新技術(shù);新材料;建筑設(shè)計

建筑技術(shù)和材料是建筑空間形態(tài)和工藝形態(tài)塑造的基礎(chǔ)，現(xiàn)代新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建筑設(shè)計、施工和檢驗的材料事項和技術(shù)事項，從被動優(yōu)化走向了主動優(yōu)化，在現(xiàn)代高新科技、數(shù)字化信息通訊和人居觀念的變遷下，新技術(shù)和新材料遵循的不再僅僅是經(jīng)濟(jì)適用性和舒適性原則，建筑設(shè)計對新技術(shù)和新材料的應(yīng)用是發(fā)展性目標(biāo)、視覺審美和環(huán)境倫理性追求的綜合呈現(xiàn)。

1、新技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

科技發(fā)展促進(jìn)了社會生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，對建筑施工方式產(chǎn)生了深刻影響，新技術(shù)在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為自然生態(tài)技術(shù)、數(shù)字智能技術(shù)和綠色環(huán)保技術(shù)三個方向，它們分別代表著建筑設(shè)計所面臨的的生態(tài)需求、智能化需求和可持續(xù)性需求。

1.1 自然生態(tài)技術(shù)

建筑設(shè)計中的自然生態(tài)技術(shù)使用是從生態(tài)耗能的角度來考慮建筑與自然的關(guān)系，新型生態(tài)技術(shù)要求建筑施工過程最大限度地降低能源消耗的附屬物或副產(chǎn)品。在傳統(tǒng)的建筑施工現(xiàn)場會向外部環(huán)境釋放污染性氣體，內(nèi)部建造環(huán)境中的取暖、照明以及冷氣等能源轉(zhuǎn)換裝置也是以消耗國家能源為代價來換取居住條件的安逸，因此自然生態(tài)技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用目的是同時在建筑外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境起到降低耗能和減少環(huán)境損害的作用。對此，現(xiàn)代最具代表性的自然生態(tài)技術(shù)是建筑構(gòu)造中的“多層幕墻”設(shè)計和“立體屋頂”設(shè)計，前者通過在墻體內(nèi)設(shè)置緩沖系統(tǒng)、空氣交換系統(tǒng)和雙層立面系統(tǒng)來降低室內(nèi)外溫差，減少熱能損耗;后者采用立體屋頂結(jié)構(gòu)來收集雨水，并利用雨水的流動性特征向外壓運雨水灌溉植物和清洗環(huán)境，促使建筑自身具備一個自給自足的水循環(huán)空間?？梢?，自然生態(tài)技術(shù)的應(yīng)用旨在強(qiáng)化建筑設(shè)計中的自然屬性，“展示人對自然的需求而非對工業(yè)實用性的滿足”[1]。

1.2 數(shù)字智能技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展讓數(shù)字智能技術(shù)在建筑設(shè)計領(lǐng)域得到進(jìn)一步開發(fā)，尤其是眾多商業(yè)建筑和個體商戶使用建筑智能化理念來改造工作環(huán)境、促進(jìn)交流協(xié)作的便利，而在居住空間的改造方面，現(xiàn)代建筑設(shè)計主張保留使用數(shù)字智能技術(shù)來實現(xiàn)居家辦公和城市智能化空間，包括聚焦5G技術(shù)、互聯(lián)互通、智能響應(yīng)方案等等，旨在創(chuàng)造一種信息和數(shù)據(jù)驅(qū)動的協(xié)作方式，提升人類建筑居住、生產(chǎn)和安全的自動化水平?，F(xiàn)代建筑施工和建筑設(shè)計競爭不再是組織和策略的競爭，在人工智能的數(shù)字化環(huán)境下已實現(xiàn)“虛擬助理”輔助工程師和現(xiàn)場工作人員進(jìn)行施工調(diào)度、告知施工缺陷的遠(yuǎn)程監(jiān)督方式，而物聯(lián)網(wǎng)在促進(jìn)施工材料補(bǔ)充、提供遠(yuǎn)程計數(shù)和耗材通知方面也大大降低了人力消耗，未來3D打印房屋、橋梁等數(shù)字技術(shù)應(yīng)用亦將逐步成為現(xiàn)實，數(shù)字智能技術(shù)不僅使建筑構(gòu)想更加精細(xì)、準(zhǔn)確，還賦予建筑設(shè)計過程豐富的感受性和實驗性內(nèi)涵，為建筑設(shè)計的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域合作提供了更多可能性。

1.3 綠色環(huán)保技術(shù)

綠色環(huán)保技術(shù)和自然生態(tài)技術(shù)的不同之處在于，自然生態(tài)技術(shù)側(cè)重于節(jié)能降耗，保障建筑設(shè)計中的生態(tài)穩(wěn)定性和安全性，而綠色環(huán)保技術(shù)則傾向于通過建筑材料開發(fā)和材料生態(tài)化來達(dá)成對建筑生命周期的影響，降低環(huán)境負(fù)荷。從建筑原料采集開始，經(jīng)過材料加工制造、消費使用，到循環(huán)再生、廢物處理的每一個環(huán)節(jié)，都可能引發(fā)環(huán)境和資源的浪費問題，現(xiàn)代綠色生態(tài)技術(shù)從建筑之于環(huán)境承載力的角度出發(fā)，追求建材的可回收、使用時間的延長和環(huán)境廢棄物的減少。例如建筑表皮材料的生態(tài)化技術(shù)，通過在建筑表皮中融入原木、生土、草料、石材等自然原材料，體現(xiàn)“因地制宜、就地取材”的綠色理念，西南民居設(shè)計中廣泛運用了深廳結(jié)構(gòu)和“小天井”的建造技術(shù)來實現(xiàn)遮陽納陰的自然建筑功能，人們對建筑的審美想象中更多的呈現(xiàn)出精神的需要，而技術(shù)性的革新是為滿足精神需要服務(wù)，推動了建筑的物質(zhì)性能和精神感受性一致的美學(xué)目的。

2、新材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

新材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，不僅要兼顧材料的使用功能、環(huán)境適宜性，還要確保材料本身的耐用性與其他建筑部分的配合程度，提升整個建筑材料利用的生態(tài)化水平，主要包括新型隔熱和隔音材料，新型防風(fēng)和保溫材料，以及新型結(jié)構(gòu)和再生材料。

2.1 新型隔熱和隔音材料

新型隔熱和隔音材料是為了抵御城市噪音和熱輻射問題而產(chǎn)生的建筑設(shè)計需求，那些具備優(yōu)秀隔音效果，能夠吸收熱輻射的建筑材料越來越受到人們的重視，例如光伏建筑一體化材料，便是以光伏發(fā)電產(chǎn)品或安裝光伏組件來提供電力，集成到建筑上作為建筑結(jié)構(gòu)的功能部分加以使用，相比普通鋼化玻璃，光伏組件隔熱隔音的效果極佳，無論是安裝在窗戶、玻璃幕墻還是采光屋頂都極為方便，多晶及單晶光伏幕墻的透光性使其在遮陽隔音的同時不損害建筑空間視野，起到自然采光的作用。在美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家，分布式光伏與建筑的結(jié)合已獲得充分應(yīng)用，我國雖然光伏建筑起步較晚，但在商務(wù)建筑和公共建筑設(shè)計領(lǐng)域的使用越來越普遍，例如北京奧運會的“鳥巢”設(shè)計、上海世博會中心、國家美術(shù)館等等，它們證明了優(yōu)秀的建筑材料可使建筑的功能性價值升華為藝術(shù)性價值。

2.2 新型防風(fēng)和保溫材料

新型防風(fēng)和保溫材料在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，旨在保持室內(nèi)空氣流動的前提下過濾外界空氣，維系建筑空間的溫度、濕度和空氣質(zhì)量的穩(wěn)定。對此，傳統(tǒng)建筑的防風(fēng)保溫材料的厚度較大，例如窗洞的加深、層間距縮減等等，都是通過增加建筑厚度來達(dá)到防風(fēng)保溫效果，但新型防風(fēng)保溫材料則是以真空隔熱板為主要元件，不僅降低了建材厚度，“其對隔熱層內(nèi)部的空氣抽取和纖維填充，促使建筑內(nèi)部形成真空效應(yīng)”[2]，從而達(dá)到防風(fēng)保溫作用。除了真空防風(fēng)保溫外，現(xiàn)代新型玻璃材料、特殊窗框材料相關(guān)的保溫功能亦得到大眾青睞，例如吸熱玻璃、調(diào)光玻璃、內(nèi)置的窗框氣體吸收板等等，它們可有效改變室內(nèi)的采光條件，避免過低的氣流感產(chǎn)生，從而維持室內(nèi)光感和空氣流動速度的穩(wěn)定。

2.3 新型結(jié)構(gòu)和再生材料

新型結(jié)構(gòu)和再生材料是與建造技藝相結(jié)合的結(jié)構(gòu)性和可持續(xù)性材料的總稱，由于再生材料的表面屬性及其后續(xù)使用空間大大高于一般性材料，在結(jié)構(gòu)上亦可與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)實現(xiàn)復(fù)合型或疊加型效應(yīng)，從而改變傳統(tǒng)建筑藝術(shù)的審美性特征，因此對新型結(jié)構(gòu)和再生材料的使用既是為了促進(jìn)建筑技藝層面的提升，也是延長建筑使用壽命，推動建筑構(gòu)造特質(zhì)的轉(zhuǎn)變需要，例如泰國蘇梅沽島兒的兒童生態(tài)活動中心，便是運用以竹材為主的再生材料融合現(xiàn)代建筑技術(shù)，增加了建筑主體結(jié)構(gòu)的高度和跨度，并使原本的實體建造空間具有了多重復(fù)合型的層疊建造結(jié)構(gòu)，透明性的再生材料能夠?qū)@種層疊建造空間起到明暗變化或強(qiáng)弱變化的視覺表現(xiàn)能力，而不透明的再生材料能夠顯著地增加層疊建造空間的質(zhì)感，促進(jìn)建筑材料對空間質(zhì)量的視覺呈現(xiàn)，滿足了人們對建筑空間審美的差異化需求。

結(jié)束語

新技術(shù)和新材料的出現(xiàn)不僅為建筑設(shè)計提供了全新的思路，促使建筑設(shè)計與時代發(fā)展和社會需求緊密結(jié)合，還賦予了建筑設(shè)計的人文關(guān)懷內(nèi)涵，彰顯了建筑與人、建筑與環(huán)境、建筑與審美的關(guān)系，本文通過探索新材料和新技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用理念和應(yīng)用現(xiàn)實，對強(qiáng)化環(huán)保節(jié)能理念，提升新技術(shù)和新材料的建筑利用率，構(gòu)建人與自然的和諧關(guān)系具有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚小松. 綠色建筑技術(shù)在公共建筑改造中的應(yīng)用思考[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（10）：141-142.

（哈爾濱工程大學(xué)航天與建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150000）