传统材料与新材料在建筑设计中的应用

【摘要】材料是建筑设计中的重要部分，随着时代、技术的不断发展，传统材料与新材料之间的碰撞与融合也逐渐成为建筑设计的热门领域。材料的发展是一个连续的过程，伴随着人类生产力的不断推进。本文从材料发展的角度，结合传统材料与新材料在建筑设计中的应用实例，阐明了两者在建筑设计中相辅相成互相促进的关系。

建筑的历史植根于人类的整个发展史中，随着人类劳动力、技术、工具的不断发展，建筑，最为人类的栖身之所，也不断的发展和演变。从功能到外观，建筑的各个部分都进入了人们关注的视野。建筑材料，作为建筑的“外衣”，是建筑最直观的表达，可以最直接的给人们的心理、生理带来不同的感受。从石器时代到现代社会，人类不断的寻找新的建筑材料，不断将已有的材料革新，使得材料能够充分的发挥出它们的性能，能够为人类生活提供更为舒适的环境。

然而随着技术的高速发展，新材料的不断涌现，传统材料与新材料的碰撞与融合也成为了建筑设计领域的新热点，“材料秀”也成为了建筑设计的一个热门方向。本文就将从材料的发展的角度，结合实例探讨新旧材料在建筑设计中的应用和前景。

▐ 建筑材料与建筑设计

材料是建筑的物质变现。建筑史上，有很长一段时间，我们关注的是建筑的外观，也可以说是材料的表现，这是材料是建筑的主角。后来，随着建筑研究的深入与发展，人们逐渐关注建筑的空间，给人们的空间感受，但此时材料也没有离开人们的事业视野。无论是空间还是外观，都必须通过建筑材料加以诠释。不同的材料会赋予建筑不同的性格，而不同的材料也有不同的特性，一个优秀的建筑设计就是使建筑与材料的互动关系得以协调。

建筑材料是构成建筑工程结构物的各种材料之总称。建筑材料是建筑事业不可缺少的物质基础。建筑工程关系到非常广泛的人类活动的领域，涉及生活、生产、教育、医疗、宗教等诸多方面。而所有建筑物或构筑物都是由建筑材料构成，建筑材料的数量、质量、品种、规格、性能、经济性以及纹理、色彩等，都在很大程度上直接影响甚至决定着建筑物的结构形式、功能、适用性、坚固性、耐久性、经济性和艺术性，并在一定程度上影响着建筑材料的运输、存放及使用方式和施工方法。

建筑材料与建筑、结构、施工之间存在着相互促进、相互依存的密切关系。建筑工程中许多技术问题的突破和创新，往往依赖于建筑材料性能的改进与提高。而新的建筑材料的出现，又促进了建筑设计、结构设计和施工技术的发展，也使建筑物的功能、适用性、艺术性、坚固性和耐久性等得到进一步的改善。 为了使建筑物满足适用、坚固、美观等基本要求，材料在建筑的各个部位，充分发挥着各自的功能作用，分别满足各种不同的要求。如钢材和混凝土的出现产生了钢结构和钢筋混凝土结构，使得高层建筑和大跨度建筑成为可能；轻质材料和保温材料的出现对减轻建筑物的自重、提高建筑物的抗震能力、改善工作与居住环境条件等起到了十分有益的作用，并推动了建筑节能的发展；新型装饰材料的出现使得建筑物的造型与建筑物的内外装饰焕然一新，生机勃勃。因此，建筑材料是加速建筑革新的一个重要因素。

在建筑造价中。材料费所占比例很大，建筑材料的费用约占总造价的50％-60％。因而建筑材料的经济性直接影响着建筑物的造价，正确选用建筑材料，对于降低工程造价具有重要的实际意义。材料是建筑设计的一大元素，不同的材料有不同的属性，给建筑师们带来不同灵感，帮助建筑师传达设计意图。随着技术的发展，建筑材料日新月异，传统材料与新材料在设计领域不断碰撞与对话。

▐  建筑材料发展简述

建筑材料的发展经历了一个很长的历史时期。建筑材料的发展是随着人类社会生产力的发展而发展的。 在生产力低下的原始社会，人们通过采集和渔猎等简单的手段进行谋生。为了获取天然的食物，他们只能“逐水草而居”，当一个地方的食物吃完了，他们就得寻找另一个有充足食物的地方，这种方式使得他们不可能有固定的居住地。为了便于迁徙，他们或居住于简陋的可随时抛弃的天然洞穴，或居住于树洞等。在这段时间，人类只能被动地依赖自然，当时的建筑材料也是现成的天然的山洞、泥土。

随着社会生产力的发展，人们掌握了烧窑、冶炼技术，便开始生产和使用砖瓦、石灰、三合土、玻璃、青铜、陶瓷等建筑材料，于是出现了埃及的金字塔、古苏美尔人的宫殿、美索不达米亚的砖砌圆顶和拱、中国的万里长城、“秦砖汉瓦”、都江堰水利工程以及宏伟壮观的塔、寺、楼阁等著名建筑。

18世纪以前在封建农奴制度下，建筑材料的发展非常缓慢。直到19世纪工业革命兴起之后，随着生产力的解放和发展。建筑材料才迅速发展。钢材和水泥的问世，使建筑技术发生了革命性的变化，使人类的建筑活动摆脱了几千年来受土木砖石的限制，于是有了高达300 m的埃菲尔铁塔、主跨长达521 m的福斯海峡大桥、高度443m的西尔斯大厦、高度452m的佩重纳斯大厦、高度420m的金茂大厦等著名的高层大跨度建筑。钢材、水泥、混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土已经成为现代建筑的主要材料。

20世纪以来，随着科学技术的进步和建筑工业的发展需要，一大批新型建筑材料应运而生，特别是作为现代建筑材料的代表，铝合金、不锈钢及塑料得到了迅猛的发展。塑料、涂料、新型建筑陶瓷与玻璃、新型复合材料等在建筑工程中得到了越来越广泛的应用。

从建筑材料发展史可以看出，建筑材料的发展是随着人类社会生产力和科技水平的提高而逐步发展起来的。材料历来是人类社会进步的里程碑，历史上的石器时代、青铜时代和铁器时代都是以材料名称作为标志的。

▐ 传统材料在现代建筑设计中的运用

传统材料通常意义上是指传统土木建筑结构材料的总称，主要包括：烧制品（砖、瓦类）、砂石、灰（石灰、石膏、水泥）、混凝土、木材、竹材等。随着新材料的不断涌现，传统材料受到了很大的冲击，人们对建筑设计的造型要求不断增加，似乎传统材料已经远远不能满足。是否传统材料将会慢慢从人们的事业中消失呢？

其实不然，不同的材料有不同的性格与特质，同时会给人们带来不同的心理感受。对于传统材料，很多伴随着人类的发展已经有数千年的历史，它们对人类，无论是生理上还是心理上，已经有了既有的，难以改变的深刻烙印，很多情况下能给人们带来一种安定，熟悉的心理感受。从而人们很难从根本上“抛弃”传统建筑材料。

例如，木头。木建筑在东西方的建筑中都占有很重要的位置，可以说是最有历史的一种建筑材料了。我们的祖先使用木的原因很简单，首先其容易获取，而且有相当大的数量，是可再生的材料，此次木头的保暖、较为坚固的功能特性，使其成为低层建筑的首选。当然，木头也有自身的局限，无法满足大跨度，承重性能有限等，使其注定无法在现代建筑材料中占有绝对席位。但也正因如此，木质也成为了建筑材料中高档、人情味的标签，而备受人们的青睐。

另一方面，建筑师面对传统建材材料，往往能“带着镣铐跳舞”，迸发出许多灵感，使传统材料给人带来耳目一新的感受，成就优秀建筑设计。

芝贝欧文化中心是就一个典型的例子。设计师伦佐皮·亚诺受到传统的启迪，借助于现代的技术，很好地诠释了卡纳克的美拉尼西亚文化。建筑对海的景观有很好的反应，建筑外形似张开的船帆，海中的倒影在波浪中又似翩翩起舞。

首先，皮亚诺从当地的文化和建筑物的性质人手。经过长时间学习，他找到了灵感——当地有棱纹的棚屋结构中的薄曲线木材，它们在屋顶端集合在一起并且支撑棚屋结构。在皮亚诺的设计中重新诠释了这一建筑形式，不锈钢的水平管子和有斜纹对角线的木杆在结构上被精细地结合起来。这种结构体系不仅是由于形式的需要，还综合考虑了抵抗飓风和地震的需要。

皮亚诺所吸取的最主要的民间技术就是肋架的构成方式：在当地建造语汇中，棚屋结构的主要肋架是由棕榈树苗所承担并被编织牢固。皮亚诺在更大规模上转引了这些技术：棕榈树苗被胶合层板与镀锌钢材所置换，形成更为坚固并微弧的桶状肋骨；横向联系构件可能源自于对棕榈树扇状分布的叶脉的启示，它们以水平方式牢牢地锚固在肋骨之间，以取代民间的编织或绑结的技术；为了增加建筑的抗风抗振力，沿对角线方向还设有不锈钢杆件。

在努美阿文化中，皮亚诺复苏了当地乡村“村落”的簇拥空间的原型。一条与半岛地形相应微弧的线性道路如移动的杼梭编织着一侧高低大小全不相同的方形公共空间，这些直线形周边与弧形道路交织在一起，其间错落有致，院落出现，继而庭院也随着植物、阳光的渗入而产生。建筑在都市中丧失的家院、家园逐一得到复苏。在道路的另一侧，一群被称为“棚屋”的圆形盒体簇拥并朝向道路开放。它们各自独立，却以微差的聚散间距被建筑师划分为3、3、4的三组“村落”，分别容纳着：画廊展馆、图书馆、多媒体中心、青年中心、学校资源等空间。与其说它们像是三簇“村落”，倒毋宁说是沿着路径展开的圣龛。

它们像是将罗马万神庙展开后的描述：在展开中，向心的纪念性空间变成发散性的漫步通道，祈祷的静默化为朝圣路径的欢愉。原先在万神庙的厚厚墙壁间作为结构剩余的一个个圣龛，挣脱束缚，欣欣然拥列干路径一侧，并被漫不经心地编织成希腊雅典卫城般的岛屿景观。

由此可见，传统材料的研究是一个永无止尽的过程，如何趋避扬利，如何将传统材料技术不断革新，如何将传统材料的性能发挥到极致。传统材料也随着科技的发展，在这一次又一次的革新中获得新的生命力。

▐  新材料在现代建筑设计中的运用

新型建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。从材质上分，不但有天然材料，还有化学材料、金属材料、非金属材料等等。

“新材料”这个词，这些年来不断涌入我们的视野当中，不仅在建筑界，各种设计行业中，新材料也层出不穷，让人眼花缭乱。“新材料”似乎成为了建筑界的新宠，似乎优秀的建筑设计都必须标榜“新材料”的标签。我们应该如何来看待“新材料”呢？

新材料，无疑给我们的建筑设计带来了更多的可能，更多的灵感。他们可以让我们的建筑跨度更大、高度更高、形体更加轻盈。同时有了更多的视觉、触觉感受。新材料，给我们带来了一个新时代。

2010年在中国上海举办的世博，可以说是吸引了全世界人民的眼球，各个国家的场馆争奇斗艳，英国的种子触须，西班牙馆的藤条外衣，意大利馆的透明混凝土，无疑世博会也是一台建筑材料的“秀场”，成为了新材料一展芳容的绝佳机会。

意大利馆使用的是新近发明的多样化材料透明混凝土，由此制成的透明面板覆盖了意大利国家馆40%的面积。光线透过不同玻璃质地的透明混凝土照射进来，形成一个半透明的效果，白天阳光可以透过墙面进入室内，可以少开电灯，节约能源；而到了晚上，场馆内部灯光穿越到场馆外的街道，折射出正在涌入场馆内的人们的身影，形成一个梦幻的效果。

这种透明混凝土是由一种特殊的透明体和特殊的水泥组成。透明体是一种新型材料，类似于玻璃，但玻璃是无法与水泥结合的，而这种透明体能够很好地和水泥结合在一起，并能相互作用，提高抗折度和抗压度。

细小的光纤与混凝土混合，成为构件的聚合体。这种形式并非玻璃和混凝土的简单混合，而是一种全新的材料。这种水泥具有吸收二氧化碳和灰尘的特殊效果，根据加入透明体的多少控制板子的透光度。透明混凝土的物理和化学特性都跟水泥差不多，A级阻燃，硬度强于一般水泥，制造弧形墙面的话可以弯曲。主要特点有：透光度佳、隔热性佳、无机材质、绿色环保、经久耐蚀、施工迅速、颜色多样。作为展馆的装饰，它产生的是像玻璃幕墙那样的作用，并不承重。

与一般玻璃相比，其优点主要有：玻璃制造要烧出来，一般需要1400—1600度，这就要耗费大量的能源。而这种材料虽然水泥也需要煅烧，但量比较少，所以耗费能源少。另外，这种透明混凝土可以滤除红外线，这样就更易于控制室内温度。意大利馆里面还加了一层PU薄膜，起到夏天隔热，冬天保温的效果。

未来，这种透明混凝土还可以进一步优化，比如：透明体制成不同的颜色；在透明体内加上LED灯，等等，适合于展馆、娱乐场所、仿古建筑，甚至家具台面，等等。

▐  传统材料革新与新材料开发在建筑设计中的关系

传统材料与新材料之间的关系，从来就不是割裂开的，他们之间的界定也随着时间的推移而变化，他们之间的界定也逐渐变得模糊。传统材料在革新中不端变化，某种意义上来说也成为了新材料，而新材料又是由传统材料变化改进而来。

新材料的开发与应用反映一个国家的综合国力，必须引起高度重视。新材料开发与传统材料的革新，既要重视成分组织结构与性能关系的研究，又要十分重视合成加工制备这一要素的深入。材料科学家必须对新材料负有“工程应用”的责任，而不是仅仅“发明”它们。铸造、烧结、锻造、成形机加工、连结和修理以及材料的再循环必须放在材料研究开发的中心。任何其它技术路线将会导致材料科学与工程中已有投资的浪费。

传统材料与新材料之间既有竞争，又有相互促进，相互补充的关系，而不是一方“吃”掉另一方的关系，此对传统材料，也需要在合成、加工等方面的深入研究，进一步武装传统材料的制备工艺，使二者共同发展与提高。

建筑设计是一个复杂而艰辛的过程，为了达到设计师预想的效果，我们必须不断挖掘材料的潜质，掌握材料的个性。传统材料与新材料在建筑设计中都是不可取舍的重要手段，而传统材料的革新与新材料的开发也因此而互相促进，两者的不断碰撞与如何，也必将成为建筑设计的一大热点。

【结语】材料，永远是建筑设计中一个重要的话题，而日新月异的材料新时代，有时也会让我们摸不着头脑，让我们不禁迷失在材料的世界当中。是否只有标榜了“新材料”标签的建筑才能跟得上时代潮流？是否传统材料已经不再是时代的宠儿？这些问题常常会困扰着每一个建筑师。

但是，建筑设计是一个主动的创造的过程，我们应该主动的去认识材料，了解材料。每一种材料都有自己的个性，作为建筑师的我们不应该被新旧材料的界定局限住，应该充分的寻找材料与建筑设计的契合点，才能做出经济、美观而又有创新意识的设计。