新技術和新材料在建筑設計中的應用分析

仲家銳

摘要：新技術和新材料在建筑設計中的應用旨在探索現代信息技術、高新科技產業和相關實體產業中的技術資源和材料資源在建筑設計中的應用理念和實踐可能，促使新型建筑技術和材料的融通發展，為表達技術的合理性、創造性，探索建筑立意和材料應用邊界做出現實努力。

關鍵詞：新技術;新材料;建筑設計

建筑技術和材料是建筑空間形態和工藝形態塑造的基礎，現代新技術和新材料在建筑設計中的應用已遠遠高于傳統建筑設計、施工和檢驗的材料事項和技術事項，從被動優化走向了主動優化，在現代高新科技、數字化信息通訊和人居觀念的變遷下，新技術和新材料遵循的不再僅僅是經濟適用性和舒適性原則，建筑設計對新技術和新材料的應用是發展性目標、視覺審美和環境倫理性追求的綜合呈現。

1、新技術在建筑設計中的應用

科技發展促進了社會生產技術的創新，對建筑施工方式產生了深刻影響，新技術在現代建筑設計中的應用主要表現為自然生態技術、數字智能技術和綠色環保技術三個方向，它們分別代表著建筑設計所面臨的的生態需求、智能化需求和可持續性需求。

1.1 自然生態技術

建筑設計中的自然生態技術使用是從生態耗能的角度來考慮建筑與自然的關系，新型生態技術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品。在傳統的建筑施工現場會向外部環境釋放污染性氣體，內部建造環境中的取暖、照明以及冷氣等能源轉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，因此自然生態技術在建筑設計中的應用目的是同時在建筑外部環境和內部環境起到降低耗能和減少環境損害的作用。對此，現代最具代表性的自然生態技術是建筑構造中的“多層幕墻”設計和“立體屋頂”設計，前者通過在墻體內設置緩沖系統、空氣交換系統和雙層立面系統來降低室內外溫差，減少熱能損耗;后者采用立體屋頂結構來收集雨水，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境，促使建筑自身具備一個自給自足的水循環空間?？梢?，自然生態技術的應用旨在強化建筑設計中的自然屬性，“展示人對自然的需求而非對工業實用性的滿足”[1]。

1.2 數字智能技術

現代信息技術的發展讓數字智能技術在建筑設計領域得到進一步開發，尤其是眾多商業建筑和個體商戶使用建筑智能化理念來改造工作環境、促進交流協作的便利，而在居住空間的改造方面，現代建筑設計主張保留使用數字智能技術來實現居家辦公和城市智能化空間，包括聚焦5G技術、互聯互通、智能響應方案等等，旨在創造一種信息和數據驅動的協作方式，提升人類建筑居住、生產和安全的自動化水平?，F代建筑施工和建筑設計競爭不再是組織和策略的競爭，在人工智能的數字化環境下已實現“虛擬助理”輔助工程師和現場工作人員進行施工調度、告知施工缺陷的遠程監督方式，而物聯網在促進施工材料補充、提供遠程計數和耗材通知方面也大大降低了人力消耗，未來3D打印房屋、橋梁等數字技術應用亦將逐步成為現實，數字智能技術不僅使建筑構想更加精細、準確，還賦予建筑設計過程豐富的感受性和實驗性內涵，為建筑設計的跨學科、跨領域合作提供了更多可能性。

1.3 綠色環保技術

綠色環保技術和自然生態技術的不同之處在于，自然生態技術側重于節能降耗，保障建筑設計中的生態穩定性和安全性，而綠色環保技術則傾向于通過建筑材料開發和材料生態化來達成對建筑生命周期的影響，降低環境負荷。從建筑原料采集開始，經過材料加工制造、消費使用，到循環再生、廢物處理的每一個環節，都可能引發環境和資源的浪費問題，現代綠色生態技術從建筑之于環境承載力的角度出發，追求建材的可回收、使用時間的延長和環境廢棄物的減少。例如建筑表皮材料的生態化技術，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“因地制宜、就地取材”的綠色理念，西南民居設計中廣泛運用了深廳結構和“小天井”的建造技術來實現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出精神的需要，而技術性的革新是為滿足精神需要服務，推動了建筑的物質性能和精神感受性一致的美學目的。

2、新材料在建筑設計中的應用

新材料在建筑設計中的應用，不僅要兼顧材料的使用功能、環境適宜性，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化水平，主要包括新型隔熱和隔音材料，新型防風和保溫材料，以及新型結構和再生材料。

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生的建筑設計需求，那些具備優秀隔音效果，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，便是以光伏發電產品或安裝光伏組件來提供電力，集成到建筑上作為建筑結構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、日本等發達國家，分布式光伏與建筑的結合已獲得充分應用，我國雖然光伏建筑起步較晚，但在商務建筑和公共建筑設計領域的使用越來越普遍，例如北京奧運會的“鳥巢”設計、上海世博會中心、國家美術館等等，它們證明了優秀的建筑材料可使建筑的功能性價值升華為藝術性價值。

2.2 新型防風和保溫材料

新型防風和保溫材料在建筑設計中的應用，旨在保持室內空氣流動的前提下過濾外界空氣，維系建筑空間的溫度、濕度和空氣質量的穩定。對此，傳統建筑的防風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到防風保溫效果，但新型防風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，“其對隔熱層內部的空氣抽取和纖維填充，促使建筑內部形成真空效應”[2]，從而達到防風保溫作用。除了真空防風保溫外，現代新型玻璃材料、特殊窗框材料相關的保溫功能亦得到大眾青睞，例如吸熱玻璃、調光玻璃、內置的窗框氣體吸收板等等，它們可有效改變室內的采光條件，避免過低的氣流感產生，從而維持室內光感和空氣流動速度的穩定。

2.3 新型結構和再生材料

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

結束語

新技術和新材料的出現不僅為建筑設計提供了全新的思路，促使建筑設計與時代發展和社會需求緊密結合，還賦予了建筑設計的人文關懷內涵，彰顯了建筑與人、建筑與環境、建筑與審美的關系，本文通過探索新材料和新技術在建筑設計中的應用理念和應用現實，對強化環保節能理念，提升新技術和新材料的建筑利用率，構建人與自然的和諧關系具有積極的指導意義。

參考文獻：

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

（哈爾濱工程大學航天與建筑工程學院，黑龍江 哈爾濱150000）