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建筑设计中新材料与新技术的作用

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《建筑史》2017年第1期

[摘要]建筑设计中新材料与新技术的使用有效降低了建筑工程成本,提高了建筑的节能环保系数,缓解了能源危机。通过介绍建筑设计中常见的新材料与新技术,分析目前建筑新材料与新技术的推广与应用。

[关键词]建筑设计;新材料;节能技术

1建筑设计及新材料、新技术

1.1建筑设计

建筑设计是指围绕建筑所做的一切工作。设计工作涉及建筑学、结构学及排水、供水、供暖、电气、防火、消防、燃气、自动化控制管理、建筑光学、建筑声学、建筑热工学、园林绿化等方面,满足建筑物内部各种使用功能和空间的合理安排,解决了建筑物与周围环境、外部条件的协调配合,内部和外在的艺术效果,建筑与建构等问题。建筑设计具有科学性、实用性、实践性、复杂性、创新性、时代性等特点。

1.2新材料

建筑新材料是指除传统的瓦、砖、砂、灰、石之外的,己应用于建筑工程实践的,并代表建筑材料发展方向的,具有低碳、环保属性建筑材料,既包括新原料与制品,也包括原有材料的新制品。建筑新材料具有节能性、环保性、美观性、安全性、舒适性及耐久性等特点。建筑新材料的分类可根据建筑材料的不同用途及材质作一下划分。

(1)按照建筑新材料的用途,可分为墙体材料、屋面材料、保温绝热材料、建筑防水材料、门外窗、五金灯具、外装饰材料、室内装饰材料、外墙隔断、卫生设备及其他新材料。

(2)按照建筑新材料的材质,可分为新型水泥制品、新型玻璃制品、新型木材、新型石材、玻璃纤维制品、新型混凝土、铝合金及其制品、玻璃钢制品等其他新材料。

1.3新技术

建筑新技术是指建筑行业随环保意识与新材料的发展应运而生的各项技术,包括地下空间工程技术、混凝土技术、钢筋及预应力技术、模板及脚手架技术、钢结构技术、机电安装工程技术、绿色施工技术、防水技术、抗震加固与检测技术、信息化应用技术等。

2新材料在建筑设计中的应用

2.1新型墙体材料

新型墙体材料属于节能建材,主要以粉煤灰、石粉、炉渣、竹炭等为主要原料,制成建筑材料主要包括非粘土砖、粘土空心砖、加气混凝土、复合板材等。新型墙体材料的优点在于质轻,保温隔热,隔声,环保,无污染,且装配简单快捷,加固墙体并节省空间。新型墙体材料不但解决了资源浪费与环境污染问题,还因其是工业废弃物(如煤矸石、粉煤灰等)的回收利用,低碳节能。国家与政府对新型墙体材料予以越来越多的重视,积极推广应用新型墙体材料,用先进的技术改传统方式,提升建筑材料的质量。与此同时近年来建筑业城乡住宅需求量增大,为新型墙体材料带来新的机遇和广阔的市场前景。

2.2保温隔热材料

保温材料与隔热材料又称绝热材料,包括矿物棉、玻璃棉、岩棉、泡沫塑料及多空聚合物,膨胀珍珠岩及其制品、硅酸钙绝热制品、各种复合保温隔热材料等。其可减少建筑室内向外环境的热损失,降低建筑空调负荷和空调耗能,是构建节能建筑的重要环节。保温隔热材料主要用于建筑物墙体与屋面的保温绝热,热工设备、热力管道的保温,冷藏室及冷藏设备。部分保温隔热材料存在防火性和防水性方面的缺陷,加之部分材料成本较高,限制了其进一步发展,但新技术的研发与推广,使其优越的保温隔热与吸声减震的性能具有广大的应用潜力,如在气凝胶节能窗、屋面太阳能集热器等发挥节能减排作用,实现能源的可持续发展。

2.3防水密封材料

防水密封材料必须具有较强的粘结性,较强的水密性与气密性,较强的耐高低温性和耐老化性,在具体的建筑工程中根据建筑物品材质与性质选择不同性质的密封材料。目前常见的防水密封材料有丙烯酸类密封膏、塑料油膏、聚氯乙烯接缝膏、聚硫密封膏、沥青嵌缝油膏、硅酮密封膏、聚氛酷密封膏等。防水密封材料是建筑行业重要的功能材料,是建材工业的重要组成部分,主要应用于连接建材,作为“桥梁”,发挥其防水、密封作用,一般在迎水面使用,以防止其渗透。防水密封材料的使用方法分两种,一种为嵌入接缝,另一种为覆盖接缝。嵌入接缝方式要保证密封材料的嵌入深度低于接缝表面l ̄2mm,适用于防水砂浆间、防水混凝土间及防水砂浆(或防水混凝土)、金属(或塑料)构件间的密封。覆盖接缝方式要使密封材料粘结于接缝两侧之上,适用于卷材间、卷材与金属(或塑料)构件间的接缝密封。

2.4节能门窗和节能玻璃

节能门窗与节能玻璃对建筑物热交换、热传导起着至关重要的作用,作为热力最活跃、最敏感的设计,其节能约占建筑节能的40%左右。目前我国广泛使用的节能门窗主要有塑钢门窗、木质门窗、铝合金门窗等。塑钢门窗在防火性与保温性方面不断改进一既在门窗材质中加入不同物质提高其阻燃性,又通过发泡材料填充减少空气对流,大幅提高门窗耐高温性。木质门窗融合了欧洲先进技术与装备,力学强度高,导热系数低,且木质门窗环保,但生产成本高。铝合金门窗通过断桥技术弥补了其导热系数高的不足,提升其节能型与保温性,得到了广泛应用。节能玻璃按照不同的性能可分为吸热玻璃、阳光控制镀膜玻璃、低辐射玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、真空玻璃等,其大幅提高了玻璃的吸热功能、阳光控制性能、低辐射性能、安全性能> 噪声控制性能〇节能门窗与节能玻璃的选择与使用应基于隔热保温与能源节省,根据建筑朝向、气候特征等选择经济环保、功能性强的建材。

2.5太阳能综合利用

太阳能作为可再生的清洁新能源,蕴含巨大能量。我国太阳能资源辐射总量约为3.3X 103 ̄8.4X 106kJ/(m2? a),全国2/3以上地区年日照射数大于2000h。有效利用太阳能,既能缓解我国能源短缺现状,又能减少二氧化碳排放,达到环境保护的目的。将太阳能的集热利用、热力发电等综合技术与建筑一体化设计结合,充分利用丰富、洁净、理想的能源,实现热、电、光的能源转换。在建筑设计中结合智能控制系统实现建筑的智能化与节能环保,即通过设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置,其可大大降低生活用水、夏季空调、冬季供暖、采光照明、通风换气方面的能耗,打造“绿色节能建筑”。

3新技术在建筑设计中的应用

3.1节能新技术

建筑节能新技术是在提倡绿色低碳建筑的基础上产生的,包括能源节约、土地资源节约、水资源节约、建筑材料节约。能源节约通过建筑设计使用高能效采暖空调设备和新型墙体材料,减少能耗,最大程度地提高能源利用率,具体方法如下。

3.1.1 土地资源节约

通过地下空间工程技术、混凝土技术、绿色施工技术等新技术手段实现,提高土地利用率。同时可有目的地重置和搬运地表土,做好绿化,合理利用土地。

3.1.2水资源节约

主要通过中水回用技术实现水资源回收利用,将生活用水如厨房排水、洗浴排水、洗衣排水、冷却排水、洗漱排水等废水通过技术处理后,变为生活范围内使用的非饮用水,实现水资源的再次利用,如厕所冲洗、灌溉草坪、洗车、工业循环水等。

3.1.3建筑材料节约

在充分了解建材性能基础上,合理利用以达到节约目的,同时也可通过利用其他资源实现建筑材料的新建与改造,如利用废弃植物纤维,如废弃竹子、废弃木质材料、农作物秸秆等,实现建筑材料的新建与使用,可利用江河淤泥改造成为新型墙体材料,变废为宝,充分利用,节约资源。

3.2信息化技术信息时代,通过智能化设备及技术优化设备运行,实现建筑设计对于能源节约,提高能效具有重要意义,如通过智能化太阳能产品实现建筑制冷与供暖;通过微波传感器产品的报警功能,为建筑提供安全保障;通过防风雨传感器,实现窗户的智能关闭功能,防止雨水滴入室内。小区智能化系统也是信息化技术在建筑设计中的应用,通过智能化系统集成管理网络平台,控制网络与信息,达到安全防范、设备管理和信息管理的目的。小区智能化系统具有集成、扩展、操作、维修的功能,通过计算机网络技术,实现子系统设备、功能与信息的管理集成,减少资源浪费与硬件设备的重复投入,实现居住建筑片区的安全、方便、可靠、实用。此外,BIM技术在建筑设计中得到广泛应用,是近年来新兴的实现安装配置式建筑产业化发展的结晶一BIM技术将建筑单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目参与者置于同一平台上,共同分享建筑信息,实现信息的可视性与协调性。

3.3排水新技术

建筑排水是建筑设计的重要组成部分,当前排水技术与水资源节约及再利用紧密相连,通过一系列新技术如设置地漏、吸气阀产品、排水管材等,运用压力排水、真空排水、同层排水技术,屋面雨水技术,实现建筑排水的科学性。

(1)地漏功能在于排除地面积水,到现在已发展出多种功能,如洗衣机插口地漏、多通道地漏、带网框地漏、密封性地漏等。相关标准规定了产品分类、要求、试验方法等,对地漏的排水量、自清能力、水封稳定性等方面给出量化指标,规范了地漏产品市场标准。

(2)排水管材如离心铸铁管,连接采用密封圈,法兰压盖接头,柔性接口,达到降噪、抗震功能,同时具备良好的防火性能。

(3)同层排水技术通过同楼层排水支管与主排水管在不穿越楼板的情况下,在同楼层内连接到主排水立管上。同层排水系统由HDPE管道系统、隐蔽式系统安装组件、存水弯、配套的卫生器具组成。同层排水技术不但实现了独立、自由的房型设计与室内空间布置,并且具有隔声、节水功能,并通过墙前安装方式,起到隔声和增强视觉效果的作用。通过HDPE管道及独特的水箱设计,提高了系统的排水效果,实现了节水功能。

(4)真空排水技术利用真空管道把生活污水收集到密封罐中,采用真空坐便器、真空控制技术、真空泵、罐,将污水通过污水泵送至室外污水管网。其管道敷设灵活,排水管径小,有良好的节水效果,但其投资费用高,真正推广与应用在目前尚存在一定困难。

(5)屋面雨水技术现如今己被广泛应用于各种屋面工程中,如虹吸式雨水系统,通过不同高度的势能差在管道内部形成局部真空,从而利用虹吸作用达到快速排放雨水的目的。

4结束语

Ifi我国市场经济的不断发展,将建筑设计中新材料与新技术应用于建筑设计中,不但能提髙建筑工程质量,还能有效促进行业科学技术发展,促进绿色、低碳、环保实现资源的再利用与可持续发展。

参考文献

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[5]李良杰.建筑新材料及新技术在居住建筑中的应用[J].四川水泥,2015(3).

[6]冯跃,张莉莉,张红,等.北京绿地中心工程施工新技术综述[J].建筑技术,2015, 46 (4) : 294-299.

作者:肖志抡 单位:上海同济城市规划设计研究院

建筑史杂志责任编辑:张雨    阅读:人次