建筑学领域的这些新兴技术，将颠覆我们对未来建筑的认知

繁花似锦，百花齐放，在建筑界，新技术如雨后春笋般崛起。这些技术创新不但让建筑设计更加梦幻奇妙，同时也让建造过程如行云流水。

一、3D打印技术

建筑中的3D打印技术是利用3D打印机将数字建模转化为建筑结构，并逐层打印和堆叠建筑材料的一种建造方法。

它可以将室内和室外的建筑构件准确打印，从而增强建筑的可重复性和生产效率，同时还可以更好地满足个性化的需求和客户要求。

原理上，建筑中的3D打印技术与3D打印的原理相似，只是它使用建筑材料和专用的3D打印机。

建筑师和工程师将建筑设计文件转换成3D数字建模文件，然后将其输入到3D打印机中。打印机会利用特殊的喷头和挤出机，控制建筑材料的分层堆叠来逐渐构建出建筑结构。过程中，3D打印机和打印模型必须保证符合建筑标准和要求。

建筑中的3D打印技术可以大大提高建筑结构的精度和复杂性，同时也可减少建筑材料和人工的浪费。它在建筑规划和建设中具有广泛的应用前景，特别是在建造巨型结构、建筑原型制作和实验室科研方面。

荷兰 Eindhoven 市立大学与建筑工程公司 Heijmans 合作建造了一座的3D打印桥。

这座由一系列混凝土模块组成的悬索桥全面采用3D打印建造技术，整体尺寸长达 8 米，宽 3.5 米。

打印技术的运用使得桥梁具备了一定的建筑特色，同时产生了出类拔萃的图案效果，避免了传统建筑用料的浪费和劣质措施，也减弱了对环境的损害。这说明了3D打印技术在建筑中的广泛应用及效益。

二、智能建筑系统

智能建筑系统是一种利用先进的技术和传感器来提高建筑能效、可持续性和舒适性的建筑系统。这种系统可以实现自适应功能，根据不同的使用情况来调整建筑的环境，最大程度地提高建筑效率和减少能源浪费。

智能建筑系统主要分为以下三个方面：

1. 建筑组件及材料的制造和构造过程中的数字技术和创新技术，如3D打印和可重复制造。

2. 集成并运用感应器、计算机视觉、数据分析、物联网等技术，处理建筑中的信息并实现数据可视化。

3. 因应于建筑目的不同的层次和细节设计以满足不同的需求，减少环境影响和能耗。

智能建筑系统的原理是基于先进的技术和传感器。这些传感器收集建筑内的环境数据，包括室内温度、湿度、噪音水平等等。

这些信息可以则通过物联网技术传输到数据存储中心和自动控制系统。 然后通过 data analytics 分析这些数据以制定更好地策略和方案代替人工设计，并提供指导意见来调整室内温度、照明、窗帘等设施，从而实现高效率的自适应控制。

它可以提高建筑效率、减少能源浪费、提高人员舒适度，还能够适应各种不同的使用需求。它对于城市可持续发展、节能环保、低碳生活有着非常重要的作用。

一个成功的智能建筑系统的案例是美国盖茨基金会新总部。该总部建筑不仅由可持续材料制成，还利用了均衡自然光和室内LED照明来实现光源自由切换，为工作之余的员工提供充足的自然光线, 提高工作效率。

此外，盖茨基金会新总部的空气循环系统循环利用空气，减少了其能源消耗，并使用了节能设备以优化能源使用。这使得该总部建筑成为一个非常安全可靠，节能环保，高效的智能建筑系统。

三、轻质材料

建筑轻质材料是指密度较轻、重量较小的建筑材料。

这些材料在建筑中的应用可以减少建筑的自重，提高建筑的安全性和稳定性，还可减少运输成本和对环境的污染。典型的轻质材料包括泡沫塑料、聚苯乙烯、轻质混凝土等。

轻质建筑材料的原理是根据不同的建筑要求和客户需求，整合设计过程中的化学、物理和冶金等基础科学知识和应用技术，获得更轻盈的建筑材料。轻质建筑材料可以通过制备和材料结构的控制、元素，甚至原子层结构，创造出截面空隙大、墙体重量轻、导热性能优秀的新型材料。

轻质建筑材料也非常强大，可以提高建筑更强的工程强度、减少材料浪费、改善建筑结构的可靠性和品质，还能够适用于各种多样的建筑设计和建造需求。

百度新总部——百度大厦就是北京市首座高层轻钢房屋，它是一种轻型结构建筑的建设方式，通过预制组件和现场拼装完成结构的建设。

百度大厦的楼体由轻质钢骨架和装配式钢筋混凝土地上部分组成，重量比传统钢筋混凝土系统减少了20％。此外，建筑还使用了轻质保温材料和节能设备，实现了建筑轻盈化、节能环保和高效运作的综合优势。

四、超高层建筑技术

超高层建筑技术是指建造高度在300米以上的超高层建筑时所需的专业技术。

超高层建筑技术涉及结构、材料、设计、施工等多个方面，需要高度的工程技术、管理和安全技能等。

超高层建筑技术的原理是通过合理的设计和施工方法，最大程度地减少建筑在高强度风力、地震等可能出现的外部作用下的变形和破坏。超高层建筑的结构设计和施工手段需要非常精细、科学以及严谨。

它可以建造更具创意性、更加安全稳定和更具威慑力的城市地标，还有助于满足城市化发展的需要，同时还能够推动建筑行业发展。

上海中心大厦就是用超高层技术建造，它的总高度为632米，是中国第二高、世界第三高的摩天大楼。

它采用了多项技术创新，比如高效地采用了新型加筋玻璃幕墙技术来保证建筑的气密性，采用可变空气阻力技术来提高建筑的稳定性和恒温性，以及采用钢桥架反向构造法用以增大建筑的抗力。

上海中心大厦的建造使得中国成为了亚洲最高的建筑之一，其建造技术和设计理念为全世界的超高层建筑提供了非常好的借鉴和应用价值。

五、可再生能源技术

建筑中的可再生能源技术是指通过采用太阳能、风能、水能等可再生能源的技术，来满足建筑的能源需求。

该技术能够实现源源不断的清洁能源，有利于减少环境影响和能源浪费，更加环保可持续。这些可再生能源通过一定的转换方法，可以转化为电力、热能、冷能等形式应用于房屋供电、供暖或者制冷。

建筑中的可再生能源技术的原理是将太阳能、风能、水能等可再生能源收集起来，然后转化为使用所需形式的能源。

具体做法可以分为几个步骤；

首先，可再生能源设备将太阳能、风能、水能等转化为直流电；其次，电能通过各种转换装置进行存储和变换；最后，变换后的电能通过逆变器变成交流电，以供给建筑内的用电设备使用。

它能够减少对传统燃煤、天然气等化石燃料的依赖，减少对环境产生的排放和污染，还能够实现城市可持续发展的目标。

一个使用成功的建筑中的可再生能源技术的案例是美国卡耐基梅隆大学David A. Tepper商学院的建造。

该建筑包括太阳能板、光伏电池、以及节能灯具等，满足大约六分之一的用电需求。此外，建筑还采用了一种称为“电池墙”的超大型电池组，该组电池能够储存太阳能、风能等可再生能源，实现结果二次使用。

这种技术为卡耐基梅隆大学David A. Tepper商学院实现了零碳排放目标，同时为全球能源可持续发展做出了贡献。