略论建筑形式与建筑材料的相互性范文

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1建筑新的结构形式与建筑材料的相互性

1.1大跨建筑和新材料运用的相互性研究

从建筑长远发展的角度来看建筑向跨度和高度发展是建筑发展的必然趋势，体育建筑、展览建筑、商业建筑等功能的需求必然促使建筑结构向柱网少、柱距大的方向发展。然而大跨建筑新的形式的产生必然有一种新的材料形式与之相适应。西方宗教建筑的穹顶从用重型建筑材料(砖、石)等建造，要突破各种材料的不利方面，运用各种力的分配方式，来消减穹顶对墙造成的各方面的力，不仅耗费大量的人力物力和大量的建造时间，如圣彼得大教堂穹顶的建造。然而，钢材建造的穹顶打破了之前穹顶建造的耗材多、人力大、费时长的常规，开辟了穹顶建造技术的先河。结构类型决定材料的种类。大跨建筑结构体系可分为以下两类:第一类是平面的，如梁式体系(桁架、屋架)、框架体系(门式刚架)、拱式体系;第二类是空间的，其常用结构形式归纳为以下6种:①钢筋混凝土薄壳和折板结构;②平板网架结构;③网壳结构;④悬索结构;⑤膜结构和索－膜结构;⑥混合结构或称杂交结构(柔性和刚性构件的联合应用)。其中的前4种国内已有不少建成的工程实例，后2种还不多见。此外，介于平面和空间之间的新型结构，也已经得到人们的重视。这些结构形式的运用必然使钢材、膜等材料的使用成为一种必然，反之，如果没有钢材和膜等结构的运用和发展、大跨建筑的建筑形式也不会在现代社会中耗费较短的工期完成。下面以已经实现的大跨可动轻型结构:西班牙塞维利建筑学院的埃斯克利格(F．Escrig)和圣切斯(J．Sanchez)教授设计的西班牙塞维利圣派柏罗体育中心一个游泳池的可拆卸覆顶为例进行阐述。以上建筑形式采用的是“剪式枢轴+张力膜材”结构，收束后两捆33m3的建筑构件，可以用来覆盖11000m3的空间，并且施工是在几天之内完成的，令人拍案称奇。框架的上下面皆覆以双层织物，织物的几何形状与框架结构的展开状态相符。结构全部展开时，织物受拉，提高了结构的稳定性。上下两层织物在一定位置互相连接，使得结构闭合时织物实现有序地折合。

1.2高层建筑和新材料运用的相互性研究

经济大发展和人口密度的增大，土地利用日趋紧张，建筑的水平发展已经不符合世界的发展趋势。世界大的背景促使建筑的向高向大发展，尤其近年来各国、各地区为了展示自己的经济实力，各种高层建筑相继产生。高层建筑的产生不仅仅只需要经济基础作为先决条件，还需要具有使其竖立起来并且能够抵抗各种荷载的材料作为支撑。下面以上海经贸大厦和深圳地王大厦为例进行分析金茂大厦楼高420.5m，其高度排名在上海位居第2(截至2012)、在中国大陆位居第3、在世界是排名第8的高楼。大厦于1994年开工，截止1998年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，50层以下办公，53层以上为旅馆。楼面面积达27.8707m2，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标。因为中国人对塔的喜爱，因此金茂大厦是融汇了中国塔型风格与西方建筑技术的综合度极高的摩天大楼设计，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师AdrianSmith设计。其结构形式为钢－钢筋混凝土混合结构，大厦基础由钢管桩，钢筋混凝土底板和周围的连续墙组成，钢管桩共420根，直径914mm，厚20mm，埋入地下85m深，每根承载力750t。底板平面为62×62(m)八角形，厚4m。大厦结构体系由钢筋混凝土内筒、8个巨形外柱及连接两者的8个钢结构加强层组成。深圳地王大厦高69层，总高度达383.95m，实高324.8m，大楼于1996年完工是当时亚洲第一高楼，也是全国第一个钢结构高层建筑。经历了社会和经济的不断发展，现在仍是深圳第一高楼，位居目前世界十大建筑之列。大楼建筑体形的设计灵感，来源于中世纪西方的教堂和中国古代文化中通、透、瘦的神髓，它的宽与高之比例为1∶9，创造了世界超高层建筑“扁”最“瘦”的纪录。33层高的商务公寓最引人注目的设计是空中游泳池，空间跨距约25m，高20m，上下扩展由9层至16层。

2建筑的新的装饰形式和建筑新材料的相互性

人们对于精神享受要求的提高，在建筑方面建筑的安全、使用原则已经不能满足人们的需求，因此各种各样的建筑装饰随之出现，也就促进了建筑材料的不断更显换代。下面笔者以彩色涂层钢板为例进行简单介绍。彩色涂层钢板的定义:彩色涂层钢板通常是将冷轧钢板或镀层钢板进行表面化学处理，再涂上有机涂料然后经烘烤而制成的产品，在国外也常称之为“预涂镶钢板”、“塑料钢板”。由于现代彩色涂层钢板是在连续生产线上生产，因此也被称之为“卷涂层钢板”。彩色涂层钢板在建筑中的运用:色彩缤纷的涂料使彩色涂层钢板具有极好的装饰性，并且，经过化学处理的，涂敷多层防护处理有机涂料等工序，使彩色涂层钢板比普通钢材更具耐腐蚀性。由于彩色涂层钢板具有钢板的刚性和可加工性，可弯曲、冲压，因此可制成各种压型钢板作屋面和墙面，也可辊压加工成门窗等建筑构件。彩色涂层钢板作为一种高效钢材在制作建筑结构时有较高的强度/重量比，材料有良好的荷载/跨度特性，可减少用钢量，另外采用适合的粘接剂可将彩色涂层钢板与聚苯质泡沫塑料粘接制成夹芯板(或称三明治板)，这种材料耐蚀、轻质、保温、绝热、阻燃，是制作轻质房屋的优良材料之一。

3传统建筑材料在现代建筑中的运用

随着生态的破坏和各种环境问题的出现，人们不仅只是意识到了单纯保护环境的重要性，而且从建筑方面大力的提倡绿色、节能、生态建筑，鼓励传统建筑材料的使用。下面笔者将以木材为例简单阐述木材在现代建筑中的运用。在当今世界充满着传统问题和世界文化之间的碰撞和交织，我们要用发展的眼光看待传统建筑材料。对于传统材料和工艺，杜绝外来信息自我膨胀必然使得传统材料失去发展空间。因此打破传统材料和工艺的空间概念束缚，汲取时代的养分和精华，落实创新，才能与时俱进，顺应时展的要求并且带给传统建筑材料以新的生命和活力。当今的工艺技术的高度发展带给了传统材料一个新的平台，只有新工艺、新技术、新材料的完美融合才能摆脱传统材料的局限性和拓展自身的应用空间局限性。(1)圣•贝尼迪格教堂———木材运用的典范:他坐落于瑞士东部的小镇苏维格，建筑采用当地传统的建筑材料木材进行建造，并且能够与周围的环境相融合。由于教堂位于山谷的上风处并且风力强劲，设计师匠心独运把教堂平面设计成水滴形，不仅充分保持了外观设计上的律动感，更重要的是减小了建筑的风阻。(2)美国摩尔住宅———木与石的结合:主要建筑材料为木材和砖石，更有甚者其他部分建筑材料直接就地取材，成熟的红橡树的树干被做成建筑的承重木柱和屋梁，基地中取来的石材则被处理成了围墙的样式。运用未经加工的原木能够呈现出的质朴浑厚的感觉，甚至还能散发出原木芬芳的气韵，与砖石相融并且赋予建筑以质朴的乡土特色，使得建筑与自然和环境融为一体，共同构建自然和谐的原生态家园。

本文作者：孙运刚、孙伟伟单位：郑州轻工业学院基建处、山东科技大学土木建筑学院