新材料和新技术在建筑设计中的应用

满春华，刘兆鹏，齐敏霞

(山东中大建筑设计院有限公司，山东 济南250101)

0 引言

新材料和新技术的出现为建筑设计提供全新思路，体现出当前建筑设计与时代发展的融合。在建筑设计中应用新材料和新技术能够彰显建筑行业对可持续发展及绿色环保理念的重视，同时应用新材料和新技术又能够推动建筑设计进一步发展，为建筑设计赋予更加现代化的内涵，为建筑行业提供可持续的发展动力。合理应用新技术与新材料，可减少设计和施工过程中对资源的浪费与环境污染，确保建筑与环境的和谐发展。

1 建筑设计发展对新材料与新技术的需求

不论什么年代，建筑设计的主要原则是安全、适用、经济、美观，但随着社会和建筑行业的发展，使建筑设计更加重视应用各种新材料以配合建筑技术的高速发展。建筑工程本身就是一项综合的复杂工程，针对不同功能、空间、绿色环保的需求，在进行建筑设计时，也有相应的较合适的材料及技术满足人们赋予建筑物的各种需求。随着不可再生能源的日益减少，节能、环保、绿色建筑理念越来越被重视，新型材料与新型技术的应用，对提高建筑设计的综合效益起至关重要的作用。

2 建筑设计中新材料的应用

2.1 墙体材料

在建筑墙体材料中，新型墙体材料种类较多，在进行建筑设计时，要充分考虑建筑工程的实际要求，选择合适的新型墙体材料，充分发挥新型墙体材料的作用。新型墙体材料的特点在于能够显著节能，可将新型墙体材料分为3类，即砖、块、板。包括加气混凝土砌块、陶粒砌块、小型混凝土空心砌块、加气混凝土板、GRC水泥轻质墙板、新型隔墙板、纤维石膏板、硅酸钙防火板等。新型墙体同时还包括自保温墙体与复合墙体等，能满足不同工程要求。新型墙体材料能降低对环境的污染，同时提高资源综合利用效率。

2.2 保温材料

保温材料作为在建筑施工中比较重要的工程材料受到建筑设计人员的重视，传统建筑设计中使用的保温材料虽具稳定的保温性能，但缺乏环保效益，传热系数大，且长期保温效果不显著。因此，建筑设计人员必须积极使用新型保温材料，以改善建筑的整体保温性能。外墙保温材料品种较多，按材质，可分为无机保温材料、有机保温材料和复合保温材料三大类。无机保温材料常见的有岩棉板、玻化微珠保温砂浆、泡沫水泥板、玻璃棉板等。有机保温材料有模塑聚苯板、挤塑聚苯板、酚醛树脂板、聚氨酯板等。按防火等级，分为A级不燃型、B1级难燃型、B2级可燃型。保温性能好、防火等级高、燃烧后无有害气体释放、易于施工、耐久性好的保温材料需求性越来越大，新型保温材料应运而生，如STP板、石墨硒聚苯板、复合保温墙体(砌块)等大量应用于建筑设计中，代替了传统岩棉、聚苯板等材料。

2.3 门窗材料

在建筑设计中，要关注对新型门窗材料的使用，作为建筑物热交换最活跃部分，必须采取节能效益较高的门窗材料，以降低建筑能耗。同时门窗系统又与通风系统相连，新型墙体材料能够改善建筑物的通风效果。在具体的建筑门窗设计过程中要注重发挥门窗的保温隔热性能，确保门窗密闭性良好。新型门窗材料主要指的是节能效益较高的门窗材料，对新型门窗材料的使用要注意以下2点:一是选择自身材质较好的门窗材料，确保窗框具有较好的热工性能，可选择铝合金断热型门窗材料或铝木复合型材料等保障降低门窗热耗，还可在门窗穿条，以改善门窗性能；二是改变传统门窗设计思路，将门窗边框和建筑物搭接之间的缝隙减小也能实现热耗降低，可在缝隙处填充发泡后的保温材料，以提高门窗结构的热工性能。玻璃的选用也是门窗节能的关键。2000年前后节能建筑最早应用的是双层中空玻璃，如今大量应用双层L o w-E玻璃中空充惰性气体，或三玻双中空玻璃。随着科技水平的提高，高科技玻璃品种如吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃、电磁波屏蔽玻璃或其组合构造等更广泛地应用于建筑设计中。

2.4 屋面材料

建筑设计与新型屋面材料的结合体现在防水层和屋面之间材料的使用。一般情况下，屋面设计中要选用导热系数小、容重小、吸水率低、硬度较高的保温材料，将其应用于防水层和屋面之间，可降低屋面结构能耗。常用新型屋面保温材料为各种保温板材和保温砌块，包括发泡聚苯乙烯保温板、硬质和半硬质的玻璃棉或岩棉保温板等，砌块为水泥聚苯空心砌块等。在设计过程中可根据屋面结构特点选择合适的保温材料。

3 建筑设计中新技术的应用

3.1 能源转换利用技术

我国是一个能源资源大国，同时也是能源消耗大国，建筑能源消耗占很大比例，这就需要在建筑设计中积极使用能源转换技术，提高能源利用效率。在建筑设计中，最常用的能源是太阳能和地热能，作为可再生的绿色能源，能够为建筑设计提供多方位的能源支持。根据建筑物布局合理利用太阳能进行采光与照明，进行建筑太阳能一体化设计，既能有效利用太阳能，又能使建筑的城市景观受到较小影响，从而增加建筑魅力。

3.2 污染处理和再生利用技术

建筑在建设和使用过程中会产生较多的污染，主要包括生活垃圾污染、施工垃圾污染、污水污染等。设计人员要重视对污染的处理，并积极应用再生利用技术，尽可能减少污染的延伸度。对于垃圾污染而言，使用垃圾再生利用技术，直接将部分垃圾转换为环保型绿色菌肥，或将固体垃圾转换为可二次利用的材料等。对于污水污染而言，要对于污水进行再生利用处理，可将凝聚剂加入被污染的水源中，积极使用物理化学凝聚法(L P C法)等技术使水源得到最大程度的净化，并对净化过的水进行二次利用。

4 新材料和新技术的应用与建筑设计的发展趋势

4.1 更加注重生态设计与环保技术的应用

当前社会发展体现出对构建低碳环保型社会的高度重视，在建筑行业，要关注使用各种新型材料和新型技术，特别是生态环保型材料，以及能够提高建筑工程生态环保效益的新型技术。随着社会进一步发展和人们生态环保意识的提高，建筑设计必然朝着更加重视生态设计的方向发展，同时将更加重视对环保节能型材料的应用，注重装配式建筑的发展。而新材料和新技术的应用也将使建筑行业朝着绿色建筑低能耗方向出发，二者相互促进。

4.2 更加注重结构性能优化

建筑设计必须更加重视居住人群的需求，并不断改善建筑的使用性能，因此，建筑设计中新材料和新技术的应用也将以优化结构性能为出发点，通过优选能够改善建筑性能的新材料和新技术，将质量更好的新材料应用到建筑工程中，或使用更加符合建筑性能要求的新技术，将会提高建筑质量，同时提高建筑工程的综合效益。

5 结语

将建筑设计与各种新材料和新技术联系在一起，是当前社会发展对建筑行业提出的要求，现代化的建筑设计必须更新设计理念，积极按照社会发展要求使用各种新材料和新技术。未来的建筑设计将会向更加环保、节能和人性化的方向发展，设计师应加强对建筑设计中新材料和新技术的研究，确保新材料和新技术能发挥稳定、可靠的效益。