建筑设计中新材料与新技术应用研究

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摘要：城市化的发展是建筑工程行业水平逐渐进步的重要推手，建筑工程行业的发展建立在质量优良稳定的基础上，只有良好的建筑质量才能够有效推进建筑工程行业的良性发展。随着人们生活质量的有效提升，当下建筑工程中对质量的追求已经不能够满足人们的生活需求，而是应当将建筑结构中的环保问题进行相应的整合和提升。这一社会现状是建筑行业发展进程中的重要挑战，也是当下急需解决的社会问题。

关键词：房屋建筑；建筑设计；新材料；新工艺

1前言

对于当下的标准化建筑工程的施工建设而言，进行环保建设能够有效顺应时代的发展和需求。节能环保的理念已经深入当下的居民心中，在居住环境的选择上，不仅需要更加舒适宜人的环境，也需要进行相应的环保建设。节能环保也是人们生活质量提升的一个重要的表现，能够有效推进生态文明建设事业的进程，实现人类社会的文明演进和生态环境的有效建设之间的统一。

2新材料和新技术在建筑设计中应用的重要意义

当下建筑设计结构在进行的过程中更加注重环境保护和质量标准之间的整合和提升，在建筑行业的发展进程中具有显著特点。建筑设计结构自身的建设进程中也应当对自身的发展进行整合和规划，融入环境保护理念是当前建筑设计中的重中之重[1]。当下我国的经济建设水平正在逐渐提升，经济发展的同时对资源环境的消耗也具有一定的影响，我国房屋建筑的整体面积已经超过了20亿平方米，在这个惊人的建筑面积背后是大量资源的消耗，产生的建筑垃圾也在威胁着人们的生产和生活。优化房屋建筑中设计结构对于行业自身的发展。以及我国环境保护方面的整体建设具有积极作用，能够缓解当下资源大量流失和浪费的现象，降低我国环境保护工作中的压力。节能环保的理念在建筑行业的发展进程中主要表现为使用大量可再生资源以及绿色资源，在建筑工程进行的过程中降低对能源的消耗，有效节约对水资源和电力资源的使用数量。在传统的建筑行业中对此类问题的关注程度不足，主要是关注建筑的质量和美观程度，当下建筑行业的崭新标准要求设计师们能够认识到绿色建筑和节能建筑在社会发展进程中的重要性和必要性，提升自身的建筑设计能力和理念，增强自身的专业化能力，转变技术的指向性，对整体的建筑工程行业进行深化系统的整合，促进建筑工程行业水平的有效提升。

3新材料与建筑设计

3.1建筑材料选择

民用建筑设计与绿色设计理念相融合的关键举措就在于选择绿色建筑材料，充分突显绿色建筑材料具备的环保以及节能价值。节能型建材的充分运用有助于创造良好的建筑生态效益，全面突显绿色建筑设计的重要节能效果。在目前的建材市场中存在很多种类的建筑材料，因此建筑设计人员对于各类的建筑材料必须做到合理进行选择，在全面节省建材采购资金的同时也要创造良好的绿色建筑设计效益。因此对于各类建筑材料在进行合理的搭配与选择时，基本思路在于优先选择节能建筑材料，确保将节能建材运用于设计建筑物的墙体、建筑门窗以及建筑地面的各个重要部位。为了达到优化分配建筑设计资源的目标，那么建筑设计人员需要充分重视墙体保温性能的提升，运用正确的方式来搭配组合各种不同类型的建筑设计资源。

3.2门窗设计

经历了木质门窗、钢门窗、铝合金门窗、塑钢门窗的更迭，新的节能门窗依然在不断。铝塑铝复合门窗以其科学的断面设计，采用外面是铝合金型材中间是改性PVC型材的结构，充分发挥了改性多腔PVC型材的热工性能。真空玻璃有两层4mm厚的平板玻璃组成，中间留有1.5mm的真空层，衬托有一些微小的支撑点，热阻极高。敞开式外循环体系呼吸式幕墙，外层采用非节能幕墙内层采用断热型材和中空玻璃，中间的空气层设有可启闭的进排风口，根据季节温度不同，智能调节形成温室层或空气对流层，以达到保温或隔热的效果。

3.3屋面设计

结合房屋建筑的具体使用需求，选择导热系数小，并且具有较高的强度，吸水能力较低的材料作为房屋建筑的保温材料。现阶段屋面使用较多的是挤塑聚苯板。但是高保温的板材通常强度较低，板材及其水泥砂浆隔离层在实际施工操作中往往被踩踏破坏。相比之下，泡沫混凝土作为屋面保温层具有轻质高强、抗水减震的优势。在实际施工的过程中进行浇筑工作，应当合理使用散料及水泥胶结料，保证建筑具有良好的防水防潮的能力，通过对相关原材料的调整，进而能够实现保温效果，同时有助于绿色环保房屋建筑的建设和发展[3]。

3.4墙体设计

对于民用建筑墙体全面实施绿色建筑设计的基本要点在于节省墙体设计材料，运用竹木材料及其他的自然资源来完成建筑墙体的优化设计。针对民用建筑室内的墙体与地面设计而言，合理运用自然资源有助于改造建筑地面的性能，且在实际应用过程中，需要结合建筑物的室内空间特征来选择最佳的室内地面建造材料。对于自然资源实现最大化的有效利用，则可以达到更好的建筑墙体设计成效性，充分体现了绿色建筑设计思路融入目前建筑设计的良好效果。外墙材料的保温指标和强度、吸水性、垂直抗拉强度等往往有矛盾。较多层次的保温构造也为最终的施工质量埋下了很多隐患。保温板现浇混凝土保温系统有效地解决了上述问题，一次成型安装稳定，实现了外保温安装的工业化。石膏砌块是由工业副产石膏为原料制成、完全可循环再生利用的环保型材料。重量轻，加工方便，施工周期短，尺寸稳定性好，具有良好的防火阻燃性能。最大特色是它的使用舒适性。导热系数与木材相似，使得石膏砌块手感温暖。毛细孔结构吸收空气中的水分，能够随着湿度变化储存或蒸发水分，起到调节室内湿度环境的可呼吸作用。

3.5透水混凝土、植生混凝土、清水混凝土

混凝土从早期冰冷坚硬仿佛与创意设计相背离的形象中逐渐脱离出来，显示出了多样性的创造活力。外墙大面积使用混凝土以获得长期充分的饰面稳定性。泡沫混凝土和其他轻骨料混凝土，随着施工工艺的推广普及，也随着设计和施工单位对其性能控制要求的了解更深入，从楼地面回填到屋面找坡保温都得到了更广泛的应用。透水混凝土、轻质植生混凝土都是兼顾大孔隙率和高强度的材料，应用到城市道路、停车场、种植屋面等场所，充分响应了生态城市对水和植物的需求，在凝固的形态之间与自然的流动和生长实现和谐共存。清水混凝土直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果，近年来随着国内施工工艺的提高，建筑师在设计中应用该项技术的机会越来越多。模板技术的升级，使得使用者能够通过直接的观看和触摸，欣赏到混凝土理性而随机的自然美感。

3.6夹心保温墙板、高性能外墙保温、高性能外墙自保温技术

夹心保温板一般由内叶墙、保温板和拉接件和外叶墙组成，形成类似于三明治的构造形式，内叶墙和外叶墙一般为钢筋混凝土材料，保温板一般为B1或B2级有机保温材料，拉接件一般为FRP高强复合材料或不锈钢材质。优点是解除了内外保温做法常见的防火、粘锚牢度、吸水、空鼓开裂等难题，缺点是现浇难度较高、更有利于预制的混凝土外墙，另外内外叶混凝土组合受力导致计算和设计难度加大，局限了该项技术的使用范围。石墨聚苯乙烯板、硬泡聚氨酯板等新型保温板材料基于产量、造价等因素，在经济欠发达地区的推广受到局限。相较而言，提高砌块本身的热工性能更直接有效，通过减少保温层的厚度来简化和改善外墙的施工工艺，保证外墙饰面和外墙保温的施工质量。

4新技术与建筑设计

4.1BIM技术

在建筑设计的过程中基本上是掌握关键性的设计参数和内容，根据CAD系统进行相应的平面图纸设计，建立立体图像信息，其中还有一部分的剖面图设计内容，结合以上的众多建设内容展开对建筑的建设。在使用BIM技术的过程中应该还原建筑的自身特点，整合建筑结构和内容，充分确定其中的梁高位置特征。不容忽视的是建筑自身具有一定的特点，复杂性和多样性是不能避免的，在进行施工的过程中会出现信息传递失衡的现象，三维信息失真状态下能够借助BIM手段展现信息的直观性和真实性，保证信息进行有效的传递和使用。建筑外部结构设计复杂，且综合功能性较强，对于工程项目来说，利用BIM技术进行数据协调十分重要。BIM技术可为结构设计和综合管线设计搭建交流平台，使得工程的各方可在相同平台上进行数据共享，并可以通过该平台完成数据协调与共享管理，有效为施工方、建设方及设计方提升了沟通效率，确保各方之间沟通更为顺畅，同时也提高了工程建设的速度，使沟通不再烦琐。将设计中的多种模块协调运用，以此提高工程设计质量。

4.2铝膜施工

铝合金模板是建筑业节能减排的重要技术，能够提升房屋建设的施工效率和工程质量，在当前的建筑工程中已得到广泛的应用推广。这一工艺本身也是计算机辅助设计的产物，是金属加工与生产技术进步的产物，施工工厂化概念的产物。采用铝模施工对建筑项目有一定的要求。从结构尺寸到门窗尺寸模数化，加大钢筋混凝土的使用，外形线条变化不复杂，少外挑，层高一致，建筑找坡。外墙线脚尽量统一，采用二次施工。

4.3混凝土地面一次成型、建筑物墙体免抹灰技术

与前述清水混凝土有共性的地面一次成型和墙体免抹灰技术，都是通过施工工艺的提升改进，达到删减施工程序、节省建材、降低成本的目的。地面一次成型工艺是在混凝土浇筑完成后，在混凝土地面初凝前铺撒耐磨混合料，通过磨光机的磨平，避免地面出现空鼓、起砂、开裂等质量通病。撒布混合料的时机非常重要，随着气候、温度、混凝土配合比等因素而有所变化。在结构柱等应力集中处设置分格缝以避免结构柱周围地面开裂，填缝材料采用弹性树脂等材料。建筑物墙体免抹灰技术通过采用新型模板体系、新型墙体材料或采用预制墙体，使外观质量及平整度达到准清水混凝土墙、新型砌筑免抹灰墙、装饰墙的效果。

4.4地下工程预铺反粘防水、种植屋面防水施工技术

大比例的地下室和更大比例的屋面渗漏水，一直是建筑工程和使用中的顽疾。建筑设计掌握防水材料的性能和施工原理，才能在复杂多样的建筑形式和变化中、在应对项目、场地、业主和施工单位等的不同需求时找到更正确的答案，尽可能地减少建筑在其设计使用周期内所受维修翻新的损耗。地下工程预铺反粘防水技术所采用的材料是高分子自粘胶膜防水卷材，施工时在卷材的胶粘层上直接浇筑混凝土，固化后与胶粘层形成完整、连续的黏结。高密度聚乙烯主要提供高强度，自粘胶层提供良好的黏结性能，耐候层使卷材可适当外露，同时提供不粘的表面供人员行走，可以顺利进行后道工序。种植屋面具有改善城市生态环境、缓解热岛效应、节能减排和美化空中景观的作用。常见的种植屋面覆土层一般为150mm~600mm厚。耐根穿刺防水层位于普通防水层之上，避免植物根系对普通防水层的破坏。聚脲防水涂料、化学阻根改性沥青防水卷材、铜胎基-复合铜胎基改性沥青防水卷材、聚乙烯高分子防水卷材、热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材、聚氯乙烯（PVC）防水卷材等都是现阶段较为常见的耐根穿刺防水材料。

4.5高性能门窗、一体化遮阳技术

高性能塑料或其他复合材料的门窗、和外窗或幕墙一体化的遮阳措施，主要体现在了建筑形式或机理的深化和变化上。内置百叶、硬卷帘、软卷帘、遮阳篷和金属百叶帘等，能够从建筑实践后期的辅助装饰，转变成与立意造型相辅相成的重要手段，成为功能与形式结合的另一种体现方式。

4.6结构构件加固技术

加固虽然是结构专业的技术，它的出现和发展，正是基于建筑功能和空间的变化对结构造成的超负荷影响，当然使用过程的损耗也是重要原因。设计师应根据各个阶段的设计任务进行策划、推演、兼容、协商和确认，在新建项目中尽量避免结构加固的出现是项目负责人的职责所在。从另一个角度来看，对加固技术的了解，也有利于设计师正确判断设计变更或改扩建所产生的全面影响。

4.7建筑移位技术

这是一项基于既有建筑保护的技术，适用于具有使用价值或保留价值或历史价值的既有建（构）物的整体移位。虽然该项技术不具有普遍适用性，但是提醒了设计师对建筑价值的正确评估、保护有价值建筑的社会责任感和历史使命感、针对不同类型建筑提出有效技术措施的创新精神和求知态度。

4.8钢结构住宅应用技术

从建筑设计的角度来讲，钢结构住宅的优点是施工快、造型节点有特色，缺点是对墙板材料要求比较高。从轻质特点出发的墙板和楼板材料，同时需要具有高强度、防火、高隔声、高防水等特点。楼盖可采用钢筋桁架楼承板、叠合板或现浇板、C型格栅加轻板等。外墙体可选用砂加气板、灌浆料墙板或蒸压加气混凝土砌块，内墙体可选用轻钢龙骨石膏板等板材。装配式板材的高标准是保证其维护结构行之有效地重点，因此钢结构住宅建设要以产业化为目标做好墙板的配套工作。

5结束语

根据上文中的内容我们能够看出，在经济逐渐深化发展的基础上，对于资源的利用数量也在逐渐提升，人们对生活质量和生活品质的要求越高，在资源利用上的消耗也会逐渐扩展。在房屋建筑的在整体结构设计过程中，应当秉承着可持续发展的理念，进行优化整合的设计，能够有效加强当下建筑工程企业的发展势头，并且能够有效推进我国可持续发展观的贯彻落实。在经济发展建设的步伐中保持稳定的环境建设，帮助当下企业中解决环境保护和资源利用，以及经济建设之间的矛盾，达到良好的房屋建筑发展前景和目标。

参考文献：

[1]夏建锋.新技术和新材料在建筑设计中的运用探索[J].城镇建设,2019(1):232~233.

[2]田海军.浅谈新材料和新技术在建筑装饰中的运用[J].建筑工程技术与设计,2019(36):4069.

[3]杜春来.刍议新材料和新技术在建筑装饰中的运用[J].建筑工程技术与设计,2019(36):4631.

[4]谭茗心.新技术和新材料在建筑设计中的运用[J].建筑工程技术与设计,2019(34):910.

[5]李晓岭.新技术和新材料在建筑设计中的运用探讨[J].建材发展导向(下).2019(11):90.

作者：林颖 单位：中国瑞林工程技术股份有限公司