摘要：在满足建筑功能设计要求的基础上，新技术、新材料的应用，可以有效提高建筑结构受力性能及材料应用率，对于建筑设计效益的提升具有良好的促进作用。因此，本文结合实际建筑工程设计案例，对新技术、新材料在建筑设计中的应用进行了简单的分析，并通过对某建筑设计工程前后设计效果，阐述了新材料及新技术应用效益。
关键词：新技术；新材料；建设设计
前言：某大厦位于某市中心位置，该建筑原设计为地下一层+地上20层结构，其中地上1-5层为商业用房，6-8层为办公用房，9-20层为住宅用房。在该建筑建设过程中，由于桩基建设压缩，需要将以往地上20层改建为30层，且将以往水平横向钢筋混凝土墙体改为60°。本文对该建筑设计中新技术、新材料的应用进行了简单的分析，具体如下：
一、新技术及新材料在建筑设计中应用必要性
在建筑结构设计过程中，新技术、新材料的应用，不仅可以优化建筑结构性能，而且可以通过太阳能、风能等可再生能源的利用，最大程度降低建筑能源损失，为建筑建设效益的提升提供依据[1]。
二、新技术及新材料在建筑设计中应用措施
1、新技术及新材料在建筑基础设计中的应用
依据该建筑项目前期设计要求，在建筑基础设计过程中，需要以“内部消化”为指导原则，最大程度降低建筑结构对建筑墙体的荷载压力，保证层数调节后建筑桩基荷载强度负荷施工要求。
首先，在建筑结构方案设计过程中，可在原有框支层剪力墙结构的前提下，除上层采用钢筋混凝土墙外，其他墙体均采用新型铝合金模板、ETFE、钛金属板、PVC、纸面石膏板等板材，避免材料质量过大对下层荷载强度的影响。同时，可采用框架+剪力墙结构代替以往的框支+剪力墙结构，最大程度降低建筑垂直方向荷载压力。
其次，在保证建筑垂直方向荷载均衡的前提下，考虑到建筑框架增加剪力墙梁结构高度及建筑内部露出梁柱问题，在建筑顶层设计过程中，可以降低建筑结构高度为核心，选择规则的双向受力梁体系，结合高宽比小于标准值梁断面的设计，可以适当降低结构高度对建筑材料的损耗。同时为了避免梁断面降低对混凝土自重的影响，可以提高建筑内高度为核心，依据建筑内部空间格局的区别，设置不同的梁系构成。如在跃层式建筑设计过程中，可根据上下层建筑空间格局的变化，采用小跨度次梁进行格局分割。并依据隔墙厚度要求，设计合理的次梁断面宽度，避免建筑内露梁对建筑外在美观的不利影响。同时对于以往跨度较大的梁，可采用高宽比跨度大于以往标准的断面尺寸，并适当调低混凝土折算厚度，结合门洞运行情况，将平行梁作为门洞顶部主要支撑，保证建筑运行稳定性。
再次，在建筑设计过程中，为了保证整体主体结构的稳定性，建筑设计人员可利用CATIA软件针对复杂空间结构进行建模分析，从建筑规模、建筑美学、建筑运行效益等方面，构建三维设计模型。同时依据整体建筑钢结构顶层风荷载倾向，依据建筑顶部跨度特点，以最大上吸力、最大半跨荷载差值、最大下压力为主导，进行建筑最不利风向角的计算。在得出建筑下风振系数之后，可综合采用时域法、频域法进行结构验证，保证建筑性能。
最后，对于地下施工项目，可利用ANSYS软件UIDL语言，结合TCL/tk工具，设置建筑结构优化设计与功能优化体系。在建筑下层荷载计算参数确定之后，可将新增加墙体、柱子作为基础梁，在建筑内设置最大断面尺寸为3800*1800的基础梁。同时利用结构上翻新型设计方案，将墙体、上翻地基梁进行围合设计，结合不规则水池的设计，可在节省建筑材料损耗的同时，保证建筑使用性能。
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2、新技术在建筑主体结构设计中的应用
在现阶段建筑设计过程中，常用的新技术主要为绿色建筑设计技术，以太阳能绿色设计技术为例，一方面，建筑设计人员可依据建筑能源需求，进行旋转式太阳能建筑的设计。通过在基座上合理调整建筑房间格局，可以有效降低建筑运行能源损耗[2]。在具体设计过程中，建筑设计人员可在建筑外墙、楼板、屋顶等主体结构中设置保温层，并优先选择热传导系数较小的门窗玻璃。在这个基础上，在建筑内部设计智能控制系统，通过对常规供热系统、太阳能供热系统及夜间通风、热补偿系统的合理控制，可始终保证热水资源供给，降低建筑内热量损耗；在建筑供水管道、排水管道阀门位置，也可以在安装水表的基础上，设置能量表、热回收节水设备或双道节水阀，可有效节约35%的水量损失。
另一方面，为了最大程度节约建筑能源损失，建筑设计人员可在建筑内设计完整的能源综合循环利用体系。首先在建筑地下层设计过程中，可设置占建筑面积1.5%的蓄水装置。通过蓄水装置的合理设计，可以收集洁净雨水及中水。通过将地下层蓄水池与建筑卫生间冲水管道相连，可以有效节约建筑水资源损耗；在建筑上方，也可以设置太阳能集热装置，结合空调制冷期间热量回收利用，提高建筑内部热量利用效率；在建筑设计过程中，也可以通过太阳能光电系统的设计，将收集的太阳能转化为空调用电能，实现良好的能量循环。
3、新材料在建筑设计中的应用
在建筑设计中，建筑设计人员需要首先考虑建筑通风、保温、隔热、防潮性能[3]。一方面，在通风防潮方面，可以采用新型特殊窗框及其配套开合控制装置，促使外界空气从底部进入窗框内，然后从顶部进入建筑内，从而适当控制建筑内空气流动速度；在建筑窗框设计过程中，可以在内部设置噪声吸收装置，便于在风力、气体共同作用下，在建筑窗框内形成一定的压力差，在保证建筑抗噪通风的同时，也可以提高建筑窗户自清洁能力。
另一方面，在保温隔热设计过程中，可在复合结构保温隔热材料的基础上，采用真空隔热板、TIM等透明绝热材料，控制建筑内部能量损耗。其中TIM与外界墙体复合结构又可称为TIW，其主要包括空气间层、TIM层、遮阳卷帘、保护玻璃等装置组成，通过透明蜂窝状结构设计，可以在节约材料的同时，利用蜂窝两端透明隔片避免太阳辐射热对建筑内部温度的影响；而真空隔热板则是针对以往复合型保温结构层间距下降、窗洞深度增加等情况，选择厚度更小的金属、纸质材料，在外墙体内形成真空，结合泡沫塑料、多孔纤维等物质的填充，可以实现建筑保温。除此之外，在建筑外部保温设计环节，也可在建筑围护结构设计过程中，在钢结构表明涂抹红外线反射能力较强且太阳辐射吸收系数小的浅颜色防锈涂料，降低室外太阳辐射对建筑内温度的影响。
此外，为了进一步降低建筑施工成本损耗，可采用国产Q345GJ钢材作为主要建筑厚钢板应用材料。依据国家标准《低合金高强度结构钢》要求，控制钢材屈服强度在325mm以下；而对于桁架柱内部位则需要利用高强度Q460钢材，需控制钢材抗拉伸强度与屈服强度比在1.3以上，厚度在110mm以下，保证建筑后期施工钢材焊接作业顺利进行。
总结
综上所述，在建筑行业迅速发展的背景下，新技术、新材料的应用成为建筑设计的要点。因此，建筑设计人员可结合建筑整体结构特点，在传统结构设计性能方案的基础上，以保证建筑接触牢固性、提高建筑运行效益为核心，综合利用建筑学、力学、光学等知识，对建筑各个模块进行优化设计，为建筑稳定运行提供保障。
参考文献：
[1]常爱国.新技术和新材料在建筑设计中的运用探微[J].江西建材，2016（16）：23-23.
[2]杜乾.探究新技术和新材料在建筑设计中的运用[J].智能城市，2016（1）：39-40.
[3]李世红，贾相峰.新技术和新材料在建筑设计中的运用探微[J].工业b，2016（4）：00134-00135.
论文作者:黎炽豪
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第11期
论文发表时间:2019/1/3
标签：建筑论文; 建筑设计论文; 过程中论文; 新材料论文; 新技术论文; 荷载论文; 结构论文; 《建筑细部》2018年第11期论文;