新技术新材料在建筑设计中的应用

文睿东

1 引言

面对不可再生资源的枯竭，环境问题的日益严重，人与自然的和谐问题成为人们日益关注的热点话题。有效的改善建筑与环境的关系，完善建筑设计和建设管理工作，进行科学合理的新技术和新材料的应用对人与自然的和谐问题具有重要的指导意义。新技术和新材料的运用对建筑设计、优化施工方案、建设工程质量以及建筑物的安全适用、经济美观性都有着重要的影响。

2 建筑设计中新技术新材料的应用分析

为了提高建筑设计的质量，新技术新材料在建筑设计过程中的应用中，必须遵循和谐性的原则，建筑与自然环境的和谐，建筑与人的和谐，还有人与大自然的和谐。还要加强经济性的原则，只有从整体上进行对新技术和新材料应用的控制，才可以降低建筑能源的消耗，实现资源节约和经济发展相协调。还要重视实用性，只有充分发挥新技术和新材料实用性的功能，才可以使设计效果真正有助于实际的工程需求。对于建筑设计方案的优化，可以借鉴国内外一些新技术和新材料的应用实例，例如在考虑资源再利用的问题上，可以借鉴日本德国等国家的建筑设计制度。建筑设计是一个复杂而又综合的系统性工作，需要建筑设计师和各个专业的工程师共同合作，在规划设计方方面，必须满足建筑物选址合理，在技术方面要降低能源消耗，减少环境污染，资源高效循环利用等等。以人为本的理念是建筑设计者的根本目标，不管怎样的建筑设计都是为了提供更加舒适的居住环境，因此新技术新材料的应用都是为了实现居住的舒适性。

3 建筑设计中的新技术

3.1 数字化技术在设计中的应用（BIM）

大数据时代的到来，让人们的生活更加方便快捷，同时也慢慢的进入到城市建设中，应用到建筑设计中。数字化技术最主要的代表就是城市智能建筑，通过使用计算机网络和数字化控制技术，大大提高了建筑设计的效率和发展步伐，使设计的效果更加科学和符合实际工程，既保障了建筑设计的真实性，也可以提升设计者的效率。例如建筑信息模型（Building Information Modeling）软件的使用，中文简称BIM，通过数字信息仿真模拟建筑物，并以实际建筑工程项目的相关信息，作为数据模拟的基础，从而建立三维建筑模型，如图1所示。对设备管理、数字化加工、物业管理、工程化管理、工程监理等功能进行仿真模拟，提高管理的质量。BIM具有以下八大特点：可视化性、协调性、优化性、可出图性、模拟性、信息完备性、信息关联性、信息一致性。在同一平台上将施工单位、监理单位、建设单位和设计单位等项目参与方实行统一管理，使用同一个建筑信息模型，有利于建设项目的精准化、标准化建造，提升建设工程的施工质量。

图1 三维建筑模型

BIM是一种管理手段，而CAD只是一款设计软件，不能实现管理的目的，要想实现建筑设计精细化，BIM是信息化管理的必不可少的工具。为提高工程参建各方的办事效率，BIM创建好建筑模型和管理平台，可以有效的提升设计质量，减少设计中的错误，获取精准的工程量和成本数据。确保建设工程在建筑周期内，能够按时保质、安全高效、环保节约的顺利完成，还可以使各方责任具有可追溯性。由于BIM数据库的模型可以构建出建筑物的构件，还可以快速提供项目各方所需的数据信息，可以有效的提升施工管理效率。5D关联数据库的建立是BIM数据库创建的关键，利用数据库可以准确快速的计算工程量，提升施工预算的准确度。

主要有以下几个优点：

（1）设计精确，减少浪费现象

施工企业的精细化管难以实现，最根本原因在于大量的工程数据无法做到准确的分析，一般都是根据工程施工人员的经验，以至于无法准确获取施工和资源使用计划。而BIM的出现，可以使工程基础数据得以分析，可以为施工企业制定精确的施工计划，减少材料储存和物流环节的浪费，对限额领料和消耗实现有效的控制。

（2）对比优化，管控有度

及时准确地获取相关工程数据是项目管理的关键，工程基础数据的管理就是项目管理的基础，对数据做出优化和合理的施工计划。BIM数据库可以快速获取工程任一点时的基础信息，通过合同计划与实际施工的对比，消耗量和剩余量等数据的对比，可以直接了解项目的运营盈亏情况，资源计划量有无超标，工程总价有无失控等问题，进而实现对项目成本风险的有效管控。

（3）虚拟施工，有效协同

在计算机上三维可视化加上时间维度可以进行虚拟施工的场景。将施工计划与实际进展进行直观快速地对比，对于施工方、监理方、建设业主领导都可以对工程项目的各种问题和情况了如指掌。BIM技术通过结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，可以大大减少返工和整改的情况，达到节约资源的目的。

（4）碰撞检查，避免返工

三维可视化是BIM最直观的特点，BIM利用三维技术在施工前期可以进行各种构件的碰撞检查，优化工程设计和管线排布方案，减少在建筑施工阶段可能存在的错误。施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，对施工班组进行详细的施工交底，提高施工的质量效率。

（5）冲突调用，决策支持

大量的工程相关信息，为施工提供了巨大数据后台，可计量性为施工成本控制提供了可靠的工程量统计。在BIM中的项目基础数据，可以在各管理部门之间实现共享，根据时空维度和构件类型对工程信息进行分类汇总和拆分对比分析，为施工企业制订工程进度管理和造价成本管理提供了可靠地依据。

3.2 生态技术的应用

生态建筑设计是指通过最大限度的利用大自然的生态环境，在传统建筑设计理论的基础上加以改进创新，使之成为新的设计理念，从而使建设中污染严重和耗能大等问题得以解决，达到既可以满足人们的需求，又可以节约资源和保护环境的目的。例如在屋面隔热技术中，在屋顶种植花草树木，技术示例如图2所示，使屋面的隔热效果得以提升，同时植物可以吸收二氧化碳，产生大量的氧气，达到建筑与自然环境保持协调的目的。还例如在有光的公共空间，为了避免光照的浪费，在屋顶上安装太阳能发电设备，对于一些楼层过道使用人体感应或者定时开关设备，这样既节约了资源，又避免了自然资源的浪费。技术的发展是动态的，要随着社会的发展做出有效的改变生态技术也固然如此，在不同条件下充分使用原材料，减少造成对环境的污染和生态的破坏，促进人类社会的可持续发展。

3.3 节能技术的应用

节能新技术是根据建筑的功能情况，对建筑的部分功能进行改造，找出能源浪费较大的设备和耗能较大的工程材料，例如黏土砖的制作和原材料的选用，研发新技术和最大化的节约能源。建筑物的节能是减少能源消耗的重要途径，例如给建筑物设计一套保温系统，在外墙上安装保温板，减少围护结构的热量损失，使室内的温度保持恒温，减少建筑能源的使用，达到节能的目的。

4 建筑设计中新材料的应用

4.1 新型保温材料的应用

图2 屋顶种植技术

新型保温材料对于保温效果具有高效性，作为新型保温材料的突出代表真空隔热板，在建材市场上的应用前景非常广阔。对于传统的保温材料而言，保温隔热效果差、厚度较大、质量较重等一系列问题，然而真空隔热板对这些问题都可以迎刃而解，外观美观、耐久性和安全性都可以得以保证。板体的结构和三明治差不多，外壳利用金属和纸质包裹，夹层利用泡沫塑料、压缩的硅酸盐和多孔的纤维填充，50mm厚的真空隔热板和200mm普通矿物棉保温材料的保温效果差不多。

4.2 通风新技术的应用

新的通风设计的研发会使通风效果更佳，例如通过温度和湿度感控技术系统控制不同通风条件下通风量的多少，减少通风设备的电量消耗，达到节约能源的目的。在窗框的下部边缘安装温度和湿度控装置，当空气从外界沿窗框进入室内时，经过计算机系统的分析，降低空气流动的速度，可以有效的阻止过高的气流通过，减少人的不适应感。窗框内还可以设置降噪板，减弱外界噪音的干扰，同时安装空气过滤网，使室内的空气环境更加舒适。

5 结束语

以人为本是新技术新材料推广使用的首要原则，在此原则上更应该重视建筑与环境的和谐发展。对于传统设计中资源浪费的现象要予以重视，强化新技术和新材料的应用，加大对新技术新材料的研发力度，实现绿色节能、生态环保的设计目标。新技术新材料在建筑设计应用中，还要遵循整体上控制细部把握的原则，优化设计方案和资源配置，促进建筑设计行业的稳步发展。

[1]曾毅.建筑设计中新技术和新材料的创新应用[J].中华民居（下旬刊），2014（10）：159.

[2]赵海峰.建筑设计中新技术和新材料的应用探讨[J].建材与装饰，2016（29）：98～99.

[3]梁雯娟.新技术和新材料在建筑设计中的应用[J].住宅与房地产，2016（36）：105.

[4]常爱国.新技术和新材料在建筑设计中的运用探微[J].江西建材，2016（16）：23～26.