新技术和新材料在建筑设计中的应用分析

仲家锐

摘要：新技术和新材料在建筑设计中的应用旨在探索现代信息技术、高新科技产业和相关实体产业中的技术资源和材料资源在建筑设计中的应用理念和实践可能，促使新型建筑技术和材料的融通发展，为表达技术的合理性、创造性，探索建筑立意和材料应用边界做出现实努力。

关键词：新技术;新材料;建筑设计

建筑技术和材料是建筑空间形态和工艺形态塑造的基础，现代新技术和新材料在建筑设计中的应用已远远高于传统建筑设计、施工和检验的材料事项和技术事项，从被动优化走向了主动优化，在现代高新科技、数字化信息通讯和人居观念的变迁下，新技术和新材料遵循的不再仅仅是经济适用性和舒适性原则，建筑设计对新技术和新材料的应用是发展性目标、视觉审美和环境伦理性追求的综合呈现。

1、新技术在建筑设计中的应用

科技发展促进了社会生产技术的创新，对建筑施工方式产生了深刻影响，新技术在现代建筑设计中的应用主要表现为自然生态技术、数字智能技术和绿色环保技术三个方向，它们分别代表着建筑设计所面临的的生态需求、智能化需求和可持续性需求。

1.1 自然生态技术

建筑设计中的自然生态技术使用是从生态耗能的角度来考虑建筑与自然的关系，新型生态技术要求建筑施工过程最大限度地降低能源消耗的附属物或副产品。在传统的建筑施工现场会向外部环境释放污染性气体，内部建造环境中的取暖、照明以及冷气等能源转换装置也是以消耗国家能源为代价来换取居住条件的安逸，因此自然生态技术在建筑设计中的应用目的是同时在建筑外部环境和内部环境起到降低耗能和减少环境损害的作用。对此，现代最具代表性的自然生态技术是建筑构造中的“多层幕墙”设计和“立体屋顶”设计，前者通过在墙体内设置缓冲系统、空气交换系统和双层立面系统来降低室内外温差，减少热能损耗;后者采用立体屋顶结构来收集雨水，并利用雨水的流动性特征向外压运雨水灌溉植物和清洗环境，促使建筑自身具备一个自给自足的水循环空间。可见，自然生态技术的应用旨在强化建筑设计中的自然属性，“展示人对自然的需求而非对工业实用性的满足”[1]。

1.2 数字智能技术

现代信息技术的发展让数字智能技术在建筑设计领域得到进一步开发，尤其是众多商业建筑和个体商户使用建筑智能化理念来改造工作环境、促进交流协作的便利，而在居住空间的改造方面，现代建筑设计主张保留使用数字智能技术来实现居家办公和城市智能化空间，包括聚焦5G技术、互联互通、智能响应方案等等，旨在创造一种信息和数据驱动的协作方式，提升人类建筑居住、生产和安全的自动化水平。现代建筑施工和建筑设计竞争不再是组织和策略的竞争，在人工智能的数字化环境下已实现“虚拟助理”辅助工程师和现场工作人员进行施工调度、告知施工缺陷的远程监督方式，而物联网在促进施工材料补充、提供远程计数和耗材通知方面也大大降低了人力消耗，未来3D打印房屋、桥梁等数字技术应用亦将逐步成为现实，数字智能技术不仅使建筑构想更加精细、准确，还赋予建筑设计过程丰富的感受性和实验性内涵，为建筑设计的跨学科、跨领域合作提供了更多可能性。

1.3 绿色环保技术

绿色环保技术和自然生态技术的不同之处在于，自然生态技术侧重于节能降耗，保障建筑设计中的生态稳定性和安全性，而绿色环保技术则倾向于通过建筑材料开发和材料生态化来达成对建筑生命周期的影响，降低环境负荷。从建筑原料采集开始，经过材料加工制造、消费使用，到循环再生、废物处理的每一个环节，都可能引发环境和资源的浪费问题，现代绿色生态技术从建筑之于环境承载力的角度出發，追求建材的可回收、使用时间的延长和环境废弃物的减少。例如建筑表皮材料的生态化技术，通过在建筑表皮中融入原木、生土、草料、石材等自然原材料，体现“因地制宜、就地取材”的绿色理念，西南民居设计中广泛运用了深厅结构和“小天井”的建造技术来实现遮阳纳阴的自然建筑功能，人们对建筑的审美想象中更多的呈现出精神的需要，而技术性的革新是为满足精神需要服务，推动了建筑的物质性能和精神感受性一致的美学目的。

2、新材料在建筑设计中的应用

新材料在建筑设计中的应用，不仅要兼顾材料的使用功能、环境适宜性，还要确保材料本身的耐用性与其他建筑部分的配合程度，提升整个建筑材料利用的生态化水平，主要包括新型隔热和隔音材料，新型防风和保温材料，以及新型结构和再生材料。

2.1 新型隔热和隔音材料

新型隔热和隔音材料是为了抵御城市噪音和热辐射问题而产生的建筑设计需求，那些具备优秀隔音效果，能够吸收热辐射的建筑材料越来越受到人们的重视，例如光伏建筑一体化材料，便是以光伏发电产品或安装光伏组件来提供电力，集成到建筑上作为建筑结构的功能部分加以使用，相比普通钢化玻璃，光伏组件隔热隔音的效果极佳，无论是安装在窗户、玻璃幕墙还是采光屋顶都极为方便，多晶及单晶光伏幕墙的透光性使其在遮阳隔音的同时不损害建筑空间视野，起到自然采光的作用。在美国、德国、日本等发达国家，分布式光伏与建筑的结合已获得充分应用，我国虽然光伏建筑起步较晚，但在商务建筑和公共建筑设计领域的使用越来越普遍，例如北京奥运会的“鸟巢”设计、上海世博会中心、国家美术馆等等，它们证明了优秀的建筑材料可使建筑的功能性价值升华为艺术性价值。

2.2 新型防风和保温材料

新型防风和保温材料在建筑设计中的应用，旨在保持室内空气流动的前提下过滤外界空气，维系建筑空间的温度、湿度和空气质量的稳定。对此，传统建筑的防风保温材料的厚度较大，例如窗洞的加深、层间距缩减等等，都是通过增加建筑厚度来达到防风保温效果，但新型防风保温材料则是以真空隔热板为主要元件，不仅降低了建材厚度，“其对隔热层内部的空气抽取和纤维填充，促使建筑内部形成真空效应”[2]，从而达到防风保温作用。除了真空防风保温外，现代新型玻璃材料、特殊窗框材料相关的保温功能亦得到大众青睐，例如吸热玻璃、调光玻璃、内置的窗框气体吸收板等等，它们可有效改变室内的采光条件，避免过低的气流感产生，从而维持室内光感和空气流动速度的稳定。

2.3 新型结构和再生材料

新型结构和再生材料是与建造技艺相结合的结构性和可持续性材料的总称，由于再生材料的表面属性及其后续使用空间大大高于一般性材料，在结构上亦可与传统建筑结构实现复合型或叠加型效应，从而改变传统建筑艺术的审美性特征，因此对新型结构和再生材料的使用既是为了促进建筑技艺层面的提升，也是延长建筑使用寿命，推动建筑构造特质的转变需要，例如泰国苏梅沽岛儿的儿童生态活动中心，便是运用以竹材为主的再生材料融合现代建筑技术，增加了建筑主体结构的高度和跨度，并使原本的实体建造空间具有了多重复合型的层叠建造结构，透明性的再生材料能够对这种层叠建造空间起到明暗变化或强弱变化的视觉表现能力，而不透明的再生材料能够显著地增加层叠建造空间的质感，促进建筑材料对空间质量的视觉呈现，满足了人们对建筑空间审美的差异化需求。

结束语

新技术和新材料的出现不仅为建筑设计提供了全新的思路，促使建筑设计与时代发展和社会需求紧密结合，还赋予了建筑设计的人文关怀内涵，彰显了建筑与人、建筑与环境、建筑与审美的关系，本文通过探索新材料和新技术在建筑设计中的应用理念和应用现实，对强化环保节能理念，提升新技术和新材料的建筑利用率，构建人与自然的和谐关系具有积极的指导意义。

参考文献：

[1]谭小松. 绿色建筑技术在公共建筑改造中的应用思考[J].建筑技术开发，2019，46（10）：141-142.

（哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨150000）