新材料在現代建筑設計中的實踐應用

方祥

【摘要】隨著我國社會和經濟不斷發展，居民的生活水平也在不斷提高，從而使得人民對于建筑物要求不再僅僅只考慮是否安全或者基本功能是否完善，還會在建筑物的外觀上和舒適性方面提出各種要求。另一方面，建筑行業通常規模宏大，范圍較廣，耗時較長，對材料和能源的消耗程度也比較高，施工過程難免會對周圍環境造成影響，并隨著建筑規模的擴大，污染也正在變得難以控制。由此看來，現階段建筑行業的相關建筑設計應遵循科學發展觀，在達到藝術效果和實用要求的同時，應盡可能地提高節能環保意識，完善優化環境保護工作，貫徹落實可持續發展觀念。

【關鍵詞】新材料;建筑設計;應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.031

引言：

新技術和新材料在建筑設計中的應用，可以極大地促進建筑設計技術的發展。因此，在建筑工程的施工過程中，科學、合理地選擇新技術、新材料是非常重要的。近年來，隨著國家和社會對生態環境保護問題的日益重視，如何減少不可再生能源的消耗，解決環境污染問題，已經成為社會熱點的焦點。在此背景下，作為高耗能行業之一的建筑行業，要想貫徹國家節能降耗、綠色環保的可持續發展觀，必須要從建筑工程設計環節出發，遵循以人為本的原則，合理運用一些環保型、節能型的新材料和新技術，避免建筑工程施工建設環節因具體操作、建材使用等因素對環境造成的污染，最大限度降低建筑行業發展對生態環境造成的影響，為建筑行業綠色健康發展提供幫助。

1、當前建筑新材料的主要內容

1.1 水泥纖維板

水泥纖維板是使用水泥、膠黏劑加適量纖維制成的一種新型建筑材料，根據纖維品種可分為無石棉水泥纖維板與溫石棉水泥纖維板兩大類，而根據成型加壓工藝又可分為纖維水泥壓力板與纖維水泥無壓板兩類，使用不同品種纖維與水泥材料制成的水泥纖維板的物理性能存在差異性，板體密度、厚度與隔聲隔熱性能成正比關系。在住宅建設工程中，水泥纖維板主要應用于建筑吊頂、室內隔板幕墻襯板、變壓器隔板、外墻保溫板、復合墻體面板等場景，具有安裝工藝簡單、防火性強的優勢，施工人員僅需使用螺絲釘配件即可直接固定安裝纖維水泥板，在出現建筑火災時，水泥纖維板可防止火勢蔓延，在火災初期爭取到寶貴救援滅火時間，控制住宅建筑受損程度。在應用水泥纖維板時，注意控制板材移動與加工質量，厚度在6mm以下的水泥纖維板具有易碎特征，需要在板材移動前采取保護措施，避免板材因承受過大荷載或遭受外力碰撞而破損開裂。根據施工需要，將板材切割至適當規格尺寸，在板材表面涂刷保護涂層，在接縫部位填充壓條，以此延長水泥纖維板的實際使用壽命。

1.2 保溫隔熱復合墻

保溫隔熱復合墻是使用膨脹珍珠巖等無機保溫材料、苯板與擠塑板等有機材料、?；⒅榕c金屬夾芯板等復合材料、熱鍍鋅鋼絲網等保溫防裂材料共同制成的新型復合墻體構件，這類新復合墻體具有極為優異的保溫隔熱性能。在住宅建設工程中，保溫隔熱復合墻可以在炎熱夏季阻擋室外熱量及太陽輻射穿入建筑室內環境，在寒冷冬季阻隔室內熱量通過外墻向外傳出，客觀層面上起到維持恒溫室內環境、減少建筑暖通空調系統運行時間的節能效果。同時，還解決了傳統墻體保溫技術的難題，如應用內墻保溫技術時面臨墻內懸掛物易破壞保溫層結構的問題得到妥善解決。在使用保溫隔熱復合墻時，重點預防墻體裂縫質量問題的出現，優先使用具有優異抗裂性能的復合墻體，在施工期間采取墻體保護措施，及時對形成的墻體裂縫進行修補處理，避免裂縫影響到復合墻體的保溫隔熱效果。

1.3 高強與高性能混凝土

高強混凝土為強度等級不小于C60的混凝土，具有較強的抗壓強度、抗變形能力。在住宅建設工程中，應用高強混凝土可以在保證建筑結構性能達到設計要求的前提下，大幅度減小墻柱等構件的截面尺寸，針對性強化建筑結構抗震性能，從而減小結構自重量和擴大建筑內部可用空間面積。同時，在必要情況下，可在高強混凝土配合比方案中添加高強度鋼材，以此增加使用高強混凝土現澆成型構件的抗彎剛度。高性能混凝土則是通過使用優質原材料、摻入摻合料與使用高效外加劑來針對性地強化強度、耐久性、體積穩定性等某一項或多項性能的混凝土材料，其抗壓強度基本保持在C55及以上。在住宅建設工程中，相同強度等級的高性能混凝土與高強混凝土制備成本基本一致，但高性能混凝土的抗滲性、抗腐蝕、抗裂性等能力較為優異，應用范圍也更為廣泛。

1.4 耐候鋼

耐候鋼是在普通鋼基礎上加入銅等具備耐腐蝕性特征的元素而制成的新型鋼材，在鋼材表面形成一層致密氧化膜。與普碳鋼相比，耐候鋼的耐候性、涂裝性抗疲勞性、延塑性等性能均得到明顯強化，實際使用壽命較長，不易出現鋼材腐蝕現象，在住宅建設工程中多用于長期暴露在空氣中的結構部位，如使用耐候鋼作為幕墻鋼板。在應用耐候鋼材料時，如果住宅建設工程現場環境較為復雜，將會影響到耐候鋼表面致密氧化膜的形成效果，有可能出現銹層無法致密化和銹蝕不均勻分布問題。因此，必要時需要應用到耐候鋼表面處理技術，包括氧化物涂膜處理、磷酸鹽系底漆處理和一般涂膜處理。以氧化物涂膜處理技術為例，在耐候鋼預處理完畢后，通過涂刷材料形成有機膜，當形成穩定銹層后，有機膜自動脫離。

2、新材料應用于現代建筑設計的重要性

2.1減少對耕地農田的破壞

實心黏土磚是常用的傳統建筑材料，其主要原料是黏土。隨著社會經濟的發展，每年城鄉房屋建設需要消耗大量的實心黏土磚，對耕地農田造成了嚴重損害。在現代技術的指導下，以黏土為原材料的建筑新材料數量非常少，目前多采用合成的高分子材料，從功能上將其分為保溫材料、密討材料、防水材料、墻體材料、門窗材料、裝飾材料、粘結材料等，這些現代建筑材料逐步取代了傳統的實心黏土磚，且國家建設局也發布了關于禁止使用實心黏土磚的通知，減少對耕地農田的破壞。

2.2大幅減少建筑產生能耗

生產建筑材料的產業能源消耗量非常大，約占全國能源消耗量的9%，僅次寧冶金和電力行業。且傳統建筑材料應用于建筑物，保溫隔熱性能較差，會導致建筑物熱量散失嚴重，增加建筑物能耗;而新型建筑材料的生產和使用可以有效降低建材工業產能消耗和建筑物使用能耗。隨著建筑領域的發展，不斷有新的建筑材料涌現，如泡沫混凝土、水泥發泡輕質隔墻板、太空板、防火彩鋼板等新材料的使用大幅降低了建筑能耗，節約了建筑物能源消耗。因此，大力發展新型建筑材料，能夠有效減少建筑材料生產和建筑物能耗，促進建筑領域持續發展。

2.3促進建筑領域技術發展

在現代建筑領域中，高層建筑、現代化多功能公共建筑物、大跨度建筑物、超高層建筑物隨處可見。建筑技術的發展促進了建筑領域實現現代化，而新型建筑材料的使用有助于提升建筑技術，如增加建筑物的功能、改善建筑施工工藝、優化房屋結構等。因此，開發和使用性能優異的墻體材料、裝飾材料、保溫材料、防水材料等，是促進建筑領域技術發展的重要因素。此外，新型建筑材料研究和使用的目的是提升建筑物的安全性和穩定性，滿足現代社會對建筑物的需求，因此新材料的使用能夠促進建筑領域轉型升級，推動建筑行業快速發展。

2.4提高建筑安全舒適程度

建筑物的服務對象是使用者，只有在使用期間充分發揮出建筑物的作用，才有其存在的價值，建筑物的質量與使用者的人身和財產安全有直接關系，建筑物的構造會直接影響人們使用的舒適程度，建筑材料決定建筑構造，因此也可以認為建筑材料的質量和性能會影響到人們的生活居住質量。建筑領域欠發達時期，建筑材料類型有限，建筑物存在滲水、易燃、保溫隔熱性能差等缺陷，推動了人們對新型建筑材料的探索和研究。新材料作為建筑現代化發展的標志，可以提高建筑的安全性、穩定性、舒適度和審美性，符合人們對現代建筑的使用需求。

3、新材料在現代建筑設計中的應用原則

3.1經濟性原則

現代建筑設計的目標具有多元化特征，主要包括技術、環境、經濟、功能等目標，這些設計目標間相互依存、相互協調、相互制約、平衡發展。選擇和應用新型建筑材料時首先應當遵循現代建筑設計的經濟目標，核算新材料的投資成本和收益，并對其進行合理分配，構建可持續發展觀念。建筑設計師必須根據國家經濟發展水平、社會生產力水平、建造目標建筑物的標準、客戶對建筑物功能、質等的需求，以及新材料是否符合環保和能源消耗標準，選取投人最小、最合理的新材料，在實現節約資源、降低能耗等目標的基礎上_實現經濟效益最大化。

3.2美觀性原則

建筑是人類智慧的結晶，也是人類物質文化發展的標志。建筑物的美觀性不僅能夠反映出時代特征，還可以反映出社會發展的方向。隨著現代社會經濟水平的提升，人們對建筑的要求從基礎功能提升到建筑美觀性，要求建筑物在滿足各類使用功能的同時，具備一定的審美性，現代建筑設計過程中，對于建筑材料的質感、色彩、結構等都要把握好，在毎個設計的細節處都能突出美感，凸顯新材料的美學特征，進而在整體上提升建筑物的美學效果，設計出能夠滿足客戶精神需的高品質建筑。

3.3舒適性原則

建筑產生的本質即為人們提供能夠生活、居住、工作、娛樂的場所，具有總度的實用性和特殊性。因此，想要在現代建筑設計中使用新型建筑材料，必須高度重視材料的舒適性，滿足人們精神、物質雙重需求。就目前建筑設計現狀而言，由于設計師對于新型建筑材料的了解不夠深人，難以將新材料科學地運用到建筑設計中，從而導致建筑舒適度欠缺。

4、新材料在現代建筑設計中的實踐應用

4.1應用新型保溫材料

傳統建筑材料中，占據設計空間較大的一種材料就是保溫材料，加之保溫材料自身存在的特征就是材料較厚，所以靈活運用的目標很難實現。一般來說，建筑工程中使用的保溫材料都十分傳統，主要是以一種復合結構的保溫層為主，厚度非常厚，導致建筑工程外觀方面有一定窗洞或層間距等問題產生。而將新材料應用到建筑保溫設計環節，能使傳統保溫材料存在的以上不足得到切實解決，確保良好保溫效果有效實現。如使用真空隔熱板，與傳統材料相比，真空隔熱板的厚度僅為傳統材料的1/4，且排放的二氧化碳也相對較少，加之此種材料結構自身較薄，具有良好性能，所以在建筑設計環節可優先選擇此種保溫材料應用。

4.2應用新型隔熱材料

建筑設計中的重要環節就是隔熱設計，在該項設計工作具體開展時，要確保其和建筑設計保持一致的標準。目前，建筑設計環節有一種新型隔熱材料涌現，該材料具備的顯著特征體現在以下方面：透明的外觀、蜂窩狀的內部結構，而此種蜂窩狀呈現為圓形，一方面利于大量建筑材料的節約，另一方面也能有效獲得太陽輻射熱，同時也會有一種反射作用產生。這種新型隔熱材料的構成部分主要包含三方面：第一，玻璃，能夠反射外面照進的太陽光;第二，空氣夾層，能對建筑外部熱量進行吸收;第三，吸收面，吸收面以黑色為主，能使外部熱量進入建筑的現象有效避免，利于建筑隔熱效果的提高，且冬季外側的黑色吸收面也能夠整合建筑內部熱量并散發到外部，確保良好保溫作用有效實現。

4.3通風設計新材料

能夠保證建筑室內具有良好空氣條件的關鍵設計部分就是建筑通風設計。目前，建筑通風設計中的首選產品為一種新型窗框及其開合裝置，這種產品的顯著優勢體現在低成本和技術含量較低等方面，應用此種新型材料能為建筑外界的空氣從底部進入建筑提供保障，之后由頂部向建筑內部進入，使空氣流的速度有效減緩，也能避免出現令人不適的氣流感的產生。除此之外，此種窗框內部安裝了噪聲吸收板，能對空氣進行過濾，使冷凝水吸入空氣中的現象有效避免。需注意，具體使用此種新型材料時，要對不同通風條件下的能源消耗進行良好掌握。

4.4應用照明節能材料

照明系統是建筑物的主要耗能環節，原因在于要想維護照明系統長久、穩定運行，需要以大量的電能消耗為主要依托，因此建筑設計環節，要想確保這一設計部分的節能降耗目的有效實現，就要從照明節能材料的應用出發，為建筑節能降耗的實現提供進一步保障。具體來說，相關設計人員要深入分析建筑工程所在區域自然環境，進而在自然光源應用方面加大力度，同時要在節能材料的選用方面予以重點關注，加之應用智能控制技術等，進而為正常照明提供保障，在此基礎上確保節能效果。

4.5隔音材料的應用

工業化發展、交通、城市不良規劃、各類社會事件等都成為噪音污染的源頭，逐漸演變為城市發展的一部分，對人們的正常生活造成嚴重干擾，且人們居家生活具有一定的隱秘性，因此需要提高建筑物的隔音效果。吸音板、隔音板等新型隔音材料能夠高效吸收室外噪音，由聚酯纖維制成的幾種吸音和隔音材料，能夠阻斷室內聲音向外部傳輸以為人們居住、工作和生活提供更私密、更安靜的環境。

結語：

綜上所述，在現代建筑的發展過程中，建筑企業應高度重視建筑新技術與新材料的應用?！靶隆狈椒ǖ膽媚軌蜃畲笙薅鹊卮龠M建筑行業的發展，同時也能在現代建筑行業的發展中起到積極的表率作用。而隨著建筑行業的持續發展，新技術、新材料的應用將成為行業發展的重要趨勢，它不僅代表著外觀效果能夠更加符合現代審美的需求，而且具有更大的環保優勢，在應用過程中還能有效降低人力資源和物力資源的投入，同時具有更高的強度、更長的使用壽命和更輕盈的材質特點。因此，建筑企業應加強對新技術和新材料的應用，在具體施工中高度注重質量管理，通過層層把關，不斷提高項目施工人員對新技術和新材料的認知水平，從而完善每一個環節的質量管控，以不斷促進我國建筑行業向前、向上發展。

參考文獻：

[1]張海捷.建筑節能工程設計中新材料與工藝的應用[J].四川水泥，2020（11）：117-118.

[2]衣俊，陳寧，衣杰.當代建筑設計與新材料新技術的融合創新發展[J].材料保護，2020，53（10）：185-186.

[3]王凡.建筑設計中運用新技術和新材料的實踐分析與研究[J].科技創新與應用，2020（23）：158-159.

[4]傅志明.建筑設計中新技術和新材料應用分析與評價[J].中國新技術新產品，2020（14）：95-96.

[5]汪文忠.建筑裝飾設計中新材料的創新性應用[J].上海建材，2020（03）：26-27.

[6]林敏，崔磊.建筑設計中新技術和新材料的應用探討[J].居舍，2019（31）：98.