试论建筑设计的材料应用

冯齐

（天津市政工程设计研究总院有限公司，天津 300380）

在现阶段中国建筑行业发展中，要较好地适应现代建筑工程的多方面使用要求，为了满足新形势下的更高需求，从建筑环节开始进行优化创新非常必要。而建筑方案对后续项目的施工建设起到了较强的引导和决定性意义，所有建筑实用功能和使用价值的实现，都离不开建筑。在建筑工作发展中，伴随着各种新技术和新材料的广泛使用，其总体技术水平也愈来愈高，相比于中国传统建筑模式，无疑显示出了明显优越性，这样也就必须逐步加强对在建筑中合理应用新技术和新材料的研发力量，并且也必须思考怎样合理利用这种新技术和新材料，以最大限度地提高其使用效率。

1 建筑设计概述

建筑设计是指设计人员在建设项目施工之前，根据施工目的和任务，设计建筑整体规划及其结构、功能等方面细节，并对在建筑施工和使用过程中可能出现的问题作出考虑设计，提出处理上述问题的具体方法，使用图画和文字表达设计过程。建筑通俗的来说是指材料、工程技术、建筑功能和经济性等多方面的综合运用，在建设工程施工中经常会使用品种繁杂、数量丰富的各类建材，而目前建筑材料也由原来的土、木材发展到了现在的水泥、钢材等[1]。目前，我国发展至今都在积极研究与使用新材料和新技术，把高新技术与环保材料运用到了建筑中，这样促进了环境保护与减排工作的进行，可以有效提高建筑资源的使用率，还可以适应人类对建筑资源的使用性能的需求，为人类创造了优质的人居工作生存环境，并且可以减少由于建设施工过程而对周围环境的不良影响，从而有助于建筑公司取得了最大的效益[2]。

2 在建筑工程中新型科技和新材料的使用原则

（1）技术规范。针对建筑中各种新技术和新材料的使用情况而言，为使得其能够较好地纳入建筑方案，同时又能够在今后的建筑项目施工建设中起到相应效果和价值，就必须兼顾相关新技术和新材料的规范性与科学性，以防止在最初使用中就出现了比较重大的技术偏差问题。正是基于此原因，在各种新技术和新材料使用之前，建筑工程设计技术人员就必须着重研究并掌握建筑行业的有关标准和法律制度规定，进而结合对有关新技术或者新材料进行的评价分析，以确定其有无出现明显违反现状问题，对不符合规定的新技术和新材料也必须进行有效替换处理，以防止随意使用带来的不良后果[3]。当然，随着受限于国家建筑行业有关法规标准更新的滞后性，可能出现部分新技术和新材料，虽然可以实现理想价值，但并不能满足国家现行法规标准要求的情形，那么政府也就要求有关技术人员必须及时进行申请审查，以防止企业自行随意引进和使用。

（2）协调性。在建筑中新技术和新材料的运用上还必须坚持协调性原则，即充分考虑到新技术和新材料相互运用的和谐性与适应性特征，以达到最终新技术和新材料使用价值的提高。而根据这种协调性的基本原则，建筑工程设计人员还必须针对工程对象所处地域与现场自然环境作出细致全面的分析研究，以掌握新技术与新材料在运用后如何才能更好地适应外部自然环境，才能体现出较好的协同统一效应，从而防止了二者之间产生更加明显的相互冲突问题[4]。此外，在针对建筑中新技术与新材料使用之间的协调性方面，人们往往还必须着重注意到建筑内部各个要素间的相互关系，并要求可以使得新技术与新材料良好地融合在其中，从而克服建筑彼此间出现的明显问题或者矛盾问题。又例如，在对一些新技术引进过程或者使用中，还必须充分考虑它可能会对建筑的其他体系和功能所形成影响，从而才有助于建筑进行整体评估，并确定怎样运用于建筑方案之中。

（3）经济可行性。建筑中新技术和新材料的使用在考察其可能性时，除应从立法规定和法律适用范围等方面出发之外，通常还必须着重考察经济效益层面的条件，以使得新技术和新材料的使用可以较好地满足建筑项目投资要求，从而防止在建筑项目成本管理方面形成危害和危险[5]。而根据对这些经济可行性的条件加以分析，建筑工程设计技术人员还必须充分考虑可供选择使用的各种新技术和新材料的实际造价情况，并依据限额开展了重点评估核查，并针对超预算的问题及时给予了完善调整。当然，对于经济可行性的考虑往往还需要满足于整个项目寿命周期视角，管理人员还需要立足于对整个工程项目的后续长远使用过程中作出综合评价，从而优选合理的新科技和新材料，从而使得整体工程项目在长远利用过程中获得最大节约效果。

3 建筑设计中新技术的有效应用

（1）生态技术。建筑中生态工程技术运用的最主要目的就是为保证建筑生态达到一种良好的均衡状况，从而很大程度上降低了建筑在施工过程中对周边环境所产生的不良影响，从而间接维护了建筑物本身的生态环境。在通过对建筑中的生态工程技术分析后发现，它可以分成很明显的两点：①运用生态化工程技术提升在建筑中对环境与资源的合理控制，这种特点的生态化工程技术要以改变传统工程技术当作设计前提，通过对传统工程技术加以提升，从而转变成一门全新的工程技术，提升在建筑过程中对环保与资源的合理需求更加重视，从而展现出一个全新的生态化工程建筑设计准则，以增强建设企业以及施工单位对环境和绿色的关注性[6]。②通过引入了外界的生态建设方法，目前许多生态建设方法已经在其他外界行业中取得了不小的使用效果，而且这些生态建设方法也和建筑工程中的要求基本吻合。此外，建筑物生态技术的特性产生了重要的综合意义，它通过处理产生在建筑物中的生态问题，不但有利于对建筑物总体加以改善，而且还可能为新型材料在建筑物中的运用创造了必要的基本条件。建筑中的生态科技则着重强调将建筑生态与科技融合到一起，以全面促进生态科技在建筑行业中的应用。

（2）数字化相关技术。目前的城市数字化及相关技术还处在一个发展初级阶段，它还是一个比较新兴的技术。而数字化技术中的重要内容就是计算机系统和互联网技术，它能够为居民提供更加方便、舒服、适合的居家空间设计。例如：运用在建筑中的数字化技术，将信息数据理念运用在了具体的建筑中，是对建筑中的内环境进行了较好优化，其中比较具有特殊代表意义的是智能建筑系统，它正是通过在建筑中运用了数字化技术，实现了在通信、监控和信息管理等方面的智能化服务。而近年来，随着计算机与网络信息技术的蓬勃发展，在建筑过程中，已运用数字化技术将计算机网络控制整合在了其中，从而在确保建筑信息比较自由的前提基础上，有效增强了数字化信息技术的力量和效果。

（3）新材料的应用。传统的建筑保温材料不仅宽度较厚，而且容易因为施工工艺不符合标准或质量参差不齐，在抗拉性能差的情况下，易出现施工质量不达标而发热架桥现象。而泡沫混凝土在施工过程中，存在强度差、吸水率高的问题，成本也远高于其他材料，不仅严重影响建筑外墙的施工质量，并且会出现漆层剥落、空鼓、裂缝等质量问题，不适合在高寒地区使用，影响建筑设计质量。然而，通过新型隔热材料的应用，它可以有效地减少碳排放，满足低碳要求。保温效果也远高于传统的保温材料。除了隔热外，建筑物还必须确保良好的通风环境。本采用新型专用窗框和开闭位置，可降低窗框的施工成本，提高技术含量，起到隔声、阻雾的作用，因此在建筑中设置了新的通风材料，能更好地提高建筑质量。

4 新技术在建筑设计中的具体应用

（1）新兴现代数字化信息技术的使用。在传统计算机的技术基础中将新现代数字化信息技术逐步引入至我国现代化建筑工程领域中，将推动着建筑工程质量升级和风格的多元化。由于新兴现代数字化信息技术一般涉及数码管理信息技术、数码仓储信息技术、数码经营技术以及建筑信息化工程技术等几个方面的内涵，在建筑工程领域的使用将极大的提升了建筑工程的技术标准。特别是在建筑设计逐步走向现代化发展的当下，新兴现代数字化信息技术将会作为现代化建筑的重要技术手段。所以，相关的建筑设计从业人员也应该关注新兴数字化信息技术在建筑设计中的使用与普及，并通过对新建筑理念和数字化信息技术的充分融入，以提升建筑设计效率与品质，适应人类社会对建筑设计的功能要求，从而推动建筑产业健康发展[7]。

（2）新型环保科技的运用。在社会经济发展很快的今天，城市环保问题日益恶化，已经严重的限制了城市健康稳定发展，对人民正常生活也带来了一定的负面影响。所以，很有必要在建筑中增加新型环保科技的运用，以进一步提高建筑的使用率，从而达到建筑的节能环保。比如利用当下的先进能耗科技、隔热保温科技等，就能够很有效的减少建筑中对能量的耗费，从而保持建筑室内环境稳定，处在一种比较舒适的状态。同时，建筑还应充分考虑使用新兴的能源技术，以逐步替代传统能源，比如太阳光、风电、地热能等新科技，利用浅层地温能可高效的通过使用土温实现对室内外温度的管理，从而达到对室内外温度控制的有效管理，减少建筑整体能源消耗，有利于促进整个建筑产业的绿色环保理念的迅速发展。

（3）新型生态建设技术的运用。为适应现代建筑在环境、安全、经济效益等方面的特点，降低现代建筑技术在施工和应用过程中对大自然所产生的损害和环境污染，有必要提高新型生态建设技术在建筑中的运用。新型生态建设技术是既能够适应人类的建设需求，节约建筑能源与资源，又能够维护大自然的科技手段。它是构建现代生物学、自然环境学与信息技术等前沿科学的基石，在实际使用中通常极少产生污染，是围绕着绿色生态建设的宗旨来加以推进与实施的。通过在建筑中运用新型生态建设技术，就可以更有效的适应人类对生活环境以及适宜的人居工作环境的要求，也比较符合当下人类生活日益提高的建筑要求。通过指导相关工程设计及技术人员在建筑设计中对新生态技术合理的利用，能够提高新生态技术在施工设计及使用中的充分利用，达到对新生态工程技术的有效应用，从而使城市现代化建设中具备更明显的生态化特性，并尽可能的达到城市绿色发展建筑行业的目的，为改变城市自然环境打下了基石。

（4）保温性能型新建筑材料的使用。在建设施工中建筑材料应用过多一直是困扰着施工单位和企业的问题，而新建筑材料的使用，往往可以从根本上对这些问题有效化解，并具有良好的保温效果[8]。但在建设工程施工过程中，由于传统的新建筑材料一般厚度都很大，浪费了很多设计空间，对现代化建筑的灵活性产生了限制，而这种新建筑材料的使用，不但保温性能较高，而且还具备了明显的重量轻、易于安装等良好特性。例如：真空型的隔热板，该种材质的保温效应就更为突出了，它构造比较轻薄，最外层表面为金属结构，而里面的关键成分则是硅酸盐和泡沫等，而该种材质的厚度仅为一般传统建筑材料厚度的25%，正是由于真空型隔热板的这种特性优点，使得它已成为在进行建筑物保温工程设计中，最先选用的传统建筑材料之一。

（5）隔热型新建筑材料的使用。在建筑过程中，隔热工作是其比较重要的环节之一，它必须要满足现代建筑的有关标准。现阶段，人们在建筑环节中最经常使用的绝热材料，外表已经展现出零点五透明状，而这种新型材料的构造可以大致分为3个重要组成部分：①玻璃，它以蜂窝状结构出现，能够自主地对阳光做出反映。②空气间隔层，主要是用于吸取建筑物外部的热能。③吸收面，它将大部分布置在绝热材料外面，防止了外部的热能进入到建筑物里面，从而充分地提升了建筑绝缘材料的热效能。

5 新材料在建筑设计中的应用

（1）新型保温隔热防腐材料的使用。由于新型保温隔热防腐材料发展得很快，而且品种也较多，尤其在建筑设计中，为降低能源消耗，有必要增加新型保温隔热防腐材料在建筑设计中的使用。如多层玻璃、保温隔热复合型墙等都是当下使用得比较多的建筑材料，多层玻璃中的内部玻璃的重要功用是反射太阳光，而中间层重要功用是吸取外界的热能，而外面的重要功用则是阻隔外界热能，最后起到了对建筑内部的保温隔热功效；而保温隔热复合墙一般分为外墙保温、内墙保温和室内外混合保温方式等多种型式，通过在建筑过程中加大对保温隔热复合墙的使用，在能够保证建筑外墙的保温隔热功效满足国家有关规定的同时，也起到了对减少建筑能源消耗的目的[9]。

（2）通风建筑材料的应用。通气材质主要是用来适应建筑的通气要求，给建筑物内带来优质的室内空气，主要表现在全新型窗框以及开合设备等方面，是当前应用较多的新兴通气材质，因此在建筑中，应该强化对新型通气材质的运用，通过通风材质外部空气的引入，从建筑外进入到建筑物内，同时达到对室内空气流通速率的合理调控，同时还能够对建筑外部空气实现过滤功能，以防止粉尘、冷凝水汽等流入室内空气中，提高人对室内空气流通的舒适度，以合理的方式实现有效控制建筑物能耗。

（3）新型钢筋混凝土材料的研究。由于经济社会发展和对城市建设用地要求巨大的供需矛盾的产生，并且当下经济社会发展对高层建筑的要求愈来愈高，而传统的建材材料已经无法适应现代建筑的需要。而新型钢筋直径水泥材质的硬度更高，并且质地更轻，硬度更高的水泥材质得以迅速发展，并且将钢筋和管材等与水泥混杂运用，可以更有效的提高建筑的材质选择，并且还能够极大的增强建筑结构的抗震强度和安全性。

6 新技术和新材料在重大工程建设中的未来发展

由于技术和材料在建筑工程中的广泛运用，其未来发展会向着低碳化、绿色生态化和融合等方面快速发展。在节约化发展中，通过建筑工程促进节约减排，并改进技术和材料在建筑工程中的主要运用，以确保其获得积极发挥[10]。在建设绿色化发展中，对技术与材料都要严谨地按照建设绿色生态的要求，并着重强调建设生态和环境保护对人类未来生存的重要意义，以帮助建筑物对资源与环境的有效优化，从而降低建筑物对自然环境所带来的损害。在建设融合开发中，将技术与材料充分地融汇到一块，并在建筑过程中运用相互配合的主要方法，对建筑物的设计工作做出了规范与标准。

7 结语

综上所述，由于时代的发展，特别是国家综合能力和整个社会经济发展技术水平的提升，促进了中国建材行业的发展，但是由于中国建材行业逐步的发展壮大，却发现了进行传统施工的建筑技术无法完全的适应现代人民生活工作的需要，这就要求相应的设计施工公司必须加强对于新型技术和施工模式的研究，从而使得采用新兴技术和方法进行设计施工，可以在很大程度上适应现代人民的日常生活需要，进而推动我国建筑行业的进一步发展。