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材料科技对建筑结构的影响

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摘要:建筑不仅仅与人类的文化、生活息息相关,同时也具有极强的审美性和艺术性,象征性和形式美,建筑的本质是为人类的居住活动或者各类行为提供场所。建筑的修建是需要材料和工艺的,而不同的材料由于其不同的属性,都会产生不同的生产和加工工艺,最后所产生的场所的氛围和空间的特性都会有很大的差别。那么建筑作为一种反映社会经济的意识形态,同时又是实体的、客观存在的、与科学建造密切相关的事物,其中很重要的一环就是建筑材料科技的发展。这篇文章就是希望能讨论建筑材料科技的发展对建筑结构的影响。

关键词:工业革命;建筑材料;钢结构;密斯凡德罗;中国土建;新材料;社会经济发展

1引言

建筑不仅仅与人类的文化、生活息息相关,同时也具有极强的审美性和艺术性,象征性和形式美,建筑的本质是为人类的居住活动或者各类行为提供场所。建筑的修建是需要材料和工艺的,而不同的材料由于其不同的属性,都会产生不同的生产和加工工艺,最后所产生的场所的氛围和空间的特性都会有很大的差别。那么建筑作为一种反映社会经济的意识形态,同时又是实体的、客观存在的、与科学建造密切相关的事物,其中很重要的一环就是建筑材料科技的发展。这篇文章就是希望能讨论建筑材料科技的发展对建筑结构的影响。让我们回到当代的大背景下来看建筑材料的现阶段发展状况。近几年来,国内外新建筑不断涌现的同时,建筑结构也较之前有了较大的改变。但是无论是材料还是空间都是建筑讨论中最为基本的问题,所以对于他们的研究也以不同的方式出现。但是长期以来对于材料的研究往往是侧重于其技术性的表达和展示。而在考虑到建筑结构对人类生活方式会产生巨大改变的情况下,对建筑材料的发展和建筑结构之间关联的讨论就显得尤为重要。

2国内外相关案例探究

总体来看,由于材料问题涉及到极强的技术性和实验性,而短时间实验的结果和成果具有一定特殊性,则基于相关的国内外文献以及实例对此问题进行探讨。西方在对材料的讨论上,在维特鲁威的《建筑十书》中,他把建筑的制作工艺以及制作实际看作是与材料的性质不可分离的要素。不同的材料加工产生过程,不同的时间段反映了材料不同的加工工艺和加工技术。即使是同一种材料,偶然的因素也会影响材料本身的构建结果。之后,对建筑史十分有影响的著作《建构文化研究》(StudiesinTectonicCulture)一书对于结构理性主义十分推崇,它对空间结构上的解读某种程度上与密斯凡德罗“少即是多”的设计理念有着相关联的地方。密斯是西方受工业革命影响较大的建筑师,在第一次世界大战之后,他的建筑一改传统建筑上常见的严谨的装饰花纹,以功能为主,带有强烈的理性风格。以密斯为西方相关案例研究的代表,是因为密斯主张建筑必须具有时代性。故我们在研究密斯的时候,同样也能通过对其作品和思想的探讨窥见西方在建筑发展史中材料应用对建筑的影响以及对人们生活方式、思想方式、行为习惯的影响。密斯很大一部分贡献在于,它通过对工业革命以后的产生的新材料——钢框架以及玻璃在建筑中的应用进行了探索。他的作品具有十分鲜明的工业革命以后的特点,而这种特点能够如此鲜明很大程度上来自于新型材料的产生以及新型材料的不同于以往的构建方式。密斯作品的特点是整洁和骨架透明的外观。他早期的工作展示了他对玻璃窗体的大量运用,运用直线特征的风格进行设计,这种新的建筑形式得益于新建筑材料的发现和发展。在密斯的室内设计中,对新材料的运用以及新的构筑方法的实施同样也带来了新的室内设计理念。“少即是多”是密斯在建筑设计中提出来的,而这个思想同时也贯穿到了他的室内设计中。在1929年巴塞罗那展览馆之后,密斯于1930年在捷克斯洛伐克布尔洛城所作的吐根哈特别墅中,发展了流动空间的概念。密斯将起居部分的空间处理成一个开敞的大空间,在客厅与书房的分界处用一块独立的墙体分隔,在餐厅部分则用乌檀木做成弧形墙体来分隔,因此整个起居部分就被划分为四个互相联系的空间:书房,客厅,餐厅和门厅。内部流动的空间同时也被玻璃外墙引向花园,进一步加强了联系,于是它成了一个经典的现代内部设计。我们不难推测,密斯在建筑上对钢筋构架以及幕墙玻璃的使用使密斯的建筑手法较时代前卫,从而使他的建筑为二十世纪的建筑行业带来巨大冲击,密斯也成为建筑行业的领头者。钢筋结构的运用意味着建筑不再受之前砖土结构的束缚,高楼大厦等新形式的建筑语言成为可能。那么在中国,情况又会是怎样的呢?从材料研究来看,很长的一段时间都是把建筑材料当成孤立的一部分来看待,对其研究的成果诸如《建筑机构》,《材料力学》等科目教科书。但是建筑学的研究是材料的选择及其建造方式方法与建筑的关系,并不是孤单地对待材料的某一属性或仅仅是材料本身。当代中国已经有很多中青年建筑师把自己对建筑、建筑材料的理解运用到自己的作品中去。他们其中的代表人物有王澍、张永和、张雷、董豫赣等人。王澍早年对于法兰克福学派的研究以及近年来对中国传统建造体系和世界观的认同和掌握,都成为其表达自己的建筑哲学思想的来源。但是实际上,建筑学来源于欧洲,我国的山水园林以及古建方面虽然历史悠久,但是一直都没有形成系统的理论。相关的著作也仅仅是与建构有关的《营造法式》(李诫北宋)、《工程做法》(清代朝廷制定)等。故笔者选择中国土建来看不同的建筑材料及其发展对于建筑结构的影响。以中国土建为例。中国建筑历史悠久,覆盖范围极为广泛,每个朝代兴建的建筑不但类型多样而且数量宏巨。在建筑漫长的发展历程中,基于中国农耕文明以及封建制度,建筑的选用材料多为“土”和“木”。而土则是我国古代建筑中最早使用也是使用最为广泛的材料。随着历史的发展和生产工具的不断改善以及对材料本身更迭的运用,土建已经由传统的、较为单一的建筑形态逐渐转变为混合的、较现代的建筑形态。土具有其独特的性能,因其具有粘度高。质地密。且具有良好的可塑性和较好的粘合性,因而稳定性和整体性也是比较好的,根据《中国古代传统建筑土工技术研究》可知,土的建造方式和加工形式可归纳为掏挖式、夯打式、砌筑式及机械式、水合式、烧结式等六种不同的方式。土壤在烧制后,可大大提高其自身的强度和防水防潮方面的性能,拓展了土的使用功能。中国目前存有大量的土建筑遗址,以及土衍生出得如陶、瓦、琉璃等构件。掏挖式的典型即中国陕北地区窑洞,由于地区的土质直立性良好,故洞穴的居住形式得以保留和延续。夯打式的建筑是从商代发展起来的,与此同时,房屋墙壁还采用了版筑的形式。到了商代晚期,随着社会经济的发展,建筑类型的增多,夯土版筑技术也随之提高。而后一直到唐代,生产力水平迅速提高,出现了土坯砖石以及木建等不同的建筑修葺方式,夯土版筑技术开始与土坯砖石相结合。盛唐以后,开始在夯土墙外包砌砖石,从而使墙体耐久性大大提高。至明代,灰夯土筑技术此时已经出现,城池建筑的质量也达到顶峰。

3结语

现代科技的发展,催生了新型材料,而大量新型材料的涌现,建筑师择取其中符合建筑特性的部分材料加以选择应用。以钢筋结构与玻璃幕墙为主的现代建筑,催生了现代城市符号——高层及超高层建筑。以往几千年世界各地建筑所用的不外乎是土、木、砖、瓦、灰、砂石等天然或者手工制备材料,而在工业革命以后,钢铁在房屋结构上的运用是建筑行业由内而外产生了质的改变。人们不再局限于边长十几米的建筑,钢结构使得几百平方甚至几千平方的建筑成为可能,大的功用性的、公共使用建筑例如广场、大型综合医院、博物馆、图书馆等等不断出现和发展。19世纪出现的建筑领域的变化,就深度和广度来说,在整个建筑史上都是空前的,其根本的原因就是工业革命引起的建筑革命。在钢铁结构以及混凝土浇筑技术引入建筑行业的今天,建筑已经、而且即将承担越来越多的社会职能。工业革命给整个社会的革新是深远而长久的,而依赖于新材料所产生的建筑结构的精细化必将使得建筑的功能性产生越来越具体、越来越符合不同人群需求。同时,这也能够很清楚的说明,科学技术的革新对建筑结构会产生长足的影响。因此,在认识到新材料作为改造建筑结构的重要一环之后,新材料的有目的性的探究就是使建筑师玩转建筑空间重要前提。在建筑史上的各种观念理论中,人类逐渐由被动的、只能域性地选择建筑材料,到主动探寻满足各方面要求的材料,这是一个进步,也是一个是今后建筑行业不断健康发展的良性过程。在现在科技高度发展、信息大爆炸的今天,建筑行业不再是一个单一的行业,它所囊括的方方面面的知识也决定了建筑师在进行建筑设计的过程中必须从建筑源头——建筑材料的选择进行考量。

参考文献:

[1][美]肯尼斯•弗兰姆普敦.现代建筑:一部批判的历史.张钦楠等译.[M]三联书店,2004.

[2]王受之.世界现代建筑史.[M]北京:中国建筑工业出版社,1999.

[3]韩梅.科学技术对现代建筑的影响[D].中国人民大学,2005

[4]吕红兵.浅谈现代建筑材料.[J]山西建筑,35卷18期.2009

[5]罗臣玮.当代建筑材料表现理论与设计策略研究[D].上海交通大学,2012

[6]郑小东.建构语境下当代中国建筑中传统材料的使用策略研究[D].清华大学,2012

[7]杨春春.中国古代传统建筑土工技术研究[D].河南大学,2014

作者:胡碧葳

材料科技对建筑结构的影响责任编辑:张雨    阅读:人次