建筑材料概论

一切建筑的基础,建筑材料,建筑材料,绪 论,一.建筑材料的定义与分类 广义：用于土木工程中的所有材料。包括构成建筑物、构筑物的材料；施工过程中所需要的辅助材料；各种建筑器材。 狭义：直接构成土木工程实体的材料。,2.按使用功能分类,1.按化学成分分类,返回,建筑材料按化学成分分类,建筑材料按使用功能分类,建筑材料按使用功能分类,建筑材料按使用部位分类,墙体材料、屋面材料、地面材料,二、建筑材料的发展 建筑材料的发展是随着人类社会生产力的不断发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质量等方面的要求愈来愈高，这种要求与工程材料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相互矛盾的关系。工程材料的生产与使用就是在不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。同时相关学科的进步也为工程材料的发展提供了有利的条件。,建筑材料,远古时期,穴居巢处,石器时代,挖土凿石为洞,伐木搭竹为棚,秦砖汉瓦时代,胡夫金字塔， （2670 BC)：高146.59m, 底部232m建方，石材、石灰、石膏为主要建造材料，共用 230多万块、每块重1.5160T的岩石砌成。石块间合缝严密，不用任何粘合物。如把这些石头凿成平均一立方英尺的小块并排列成行，其长度相当于地球周长的2/3.工程浩大。结构精细，其建造涉及测量学、天文学、力学、物理学和数学等各领域，被称之为人类历史上最伟大的石头建筑 。,万里长城（200 BC)：条石、大砖、石灰砂浆为主要建造材料。现存的长城，主要是六百多年前的明朝在前人的基础上修筑的，东起山海关，西至嘉峪关，全长6000多公里。据粗略估计：即使单把现存长城所用的砖石土方，筑成一道2米厚、4米高的围墙，那么它可以环绕地球一周多,古罗马斗兽场（70-80 AC)：全部用混凝土、石灰、浮石建造，部位不同，用料也不同。观众席依托在底层七圈柱墩上，采用了筒形、交叉拱、环形拱、放射形拱的技术，结构体系统一。柱子全部用大理石垒砌，坚固异常，虽经2000年的风雨剥蚀，整个结构仍十分坚固。斗兽场设计科学合理，在建筑功能、形式和结构上达到高度的和谐，代表了古罗马建筑艺术和技术的杰出成就。,泰姬陵是闻名世界的印度伊斯兰建筑的代表作。17世纪印度莫卧尔王朝第五代皇帝沙贾汗为他的宠后泰姬玛哈尔修建了这座陵墓，从1631年动工，历时22年才完工。陵墓完全用白色大理石筑成，陵园占地面积17万平方米，中间有一个十字形水池，中心是喷泉。,从陵园大门到陵墓，有一条用红石铺成的甬道。陵墓两侧各有一座清真寺，陵墓四方，有四座41米高的尖塔。泰姬陵建筑集中了印度、中东、波斯的建筑艺术特点，整个布局完美、和谐，是建筑史上不可多得的杰作。,欧洲工业革命给工程界带来质的飞跃,到十八世纪为止虽然人类经过了漫长的发展过程，但生产力停滞不前，土木工程材料的发展也极为缓慢，建筑材料无论在质上还是量上，都没有出现很大的飞跃，仍长期限于砖、石、木材作为结构材料。 1760年开始的欧洲工业革命改变了这一切。城市的出现与扩大，工业的迅速发展，交通的日益发达需要建造大规模的建筑物、构筑物和建筑设施，这推动了土木工程材料的前进。19世纪后工业生产的建筑材料有了长足的进步，令人瞩目！而这种巨变的集中标志就是钢材、水泥、混凝土、钢筋混凝土的发明与应用！,，,二十世纪土木工程材料的蓬勃发展,工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。土木工程材料不仅在性能和质量上而且在品种上蓬勃发展，新材料层出不穷，高分子材料、复合材料、化学材料、绿色环保材料为代表的新型材料得到了快速发展。 人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于是各种装饰材料日新月异。,网架结构,拱结构,道路、桥梁结构,西气东输工程,西电东送工程,南水北调工程,南水北调工程,上海磁悬浮轨道工程,青藏铁路工程,青藏铁路工程,有“七星级”之称的阿拉伯半岛之塔,酒店的设备远远超过五星级标准，其豪华程度令人叹为观止，评论家们都不知道该给它定为几星：只好破例称为七星级，是世界上最昂贵的酒店。酒店建在海滨的一个人工岛上，是一个帆船形的塔状建筑。酒店采用双层膜结构建筑形式，造型轻盈、飘逸，具有很强的膜结构特点及现代风格。它拥有202套复式客房、200米高的可以俯瞰迪拜全城的餐厅以及世界上最高的中庭。客房面积从170平方米到780平方米不等，最低房价也要900美元，最高的总统套房则要18000美元。总统套房在第25层，家具是镀金的，设有一个电影院，两间卧室，两间起居室，一个餐厅，出入有专用电梯。,阿拉伯之塔位于迪拜朱美拉沙滩，高321m、56层，是阿拉伯最著名的现代建筑，于1999年12月落成。,自左向右：台北101大楼、芝加哥西尔斯大楼、吉隆坡双子星大楼、上海金茂大厦、香港国际金融中心、纽约帝国大厦,双峰塔,1997年建成使用的88层楼高的双峰塔（双塔大楼）位于马来西亚吉隆坡市中心。它曾以451.9米的高度打破了美国芝加哥希尔斯大楼保持了22年之久的最高摩天大楼的世界纪录，直到2003年10月被台北101超越，但仍是目前世界最高的双塔楼。 双塔大楼表面大量使用了不锈钢与玻璃等材质，并辅以伊斯兰艺术风格的造型，巍峨壮观，气势雄壮，是马来西亚的骄傲。塔楼另一个特色是在第42层处的天桥。这座有如人字形支架的桥似乎像一座登天门。双塔的楼面构成以及其优雅的剪影给它们带来了独特的轮廓。其平面是两个扭转并重叠的正方形，用较小的圆形填补空缺；这种造型可以理解为来自伊斯兰的灵感，反映出马来西亚的伊斯兰文化传统 。,双峰塔,台北101大厦,2004年12月31日正式落成启 用的101大厦，是台北市的新地标， 也是目前全球最高的建筑物。101 大厦主楼主体高度为480米，高度 为508米，共101层，每层楼为 一个结构单元，层层相迭，构筑 竹节的整体意蕴。大厦中有两部 价值200万美元的全球快速电梯， 只要39秒钟就能将乘客运送到位于89层的观景台。 台北101打地基的工程总共进行了15个月，挖出70万吨土，基桩由382根钢筋混凝土构成。中心的巨柱为双管结构（钢外管及钢加混凝土内管）巨柱焊接花了约两年的时间完成。 为了适应高空强风及台风吹拂造成的摇晃大楼内设置了“调谐质块阻尼器”，即在88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球，利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。,台北101大厦,上海环球金融中心,2008年8月，位于上海浦 东新区的世界最高的超高层综 合大厦“上海环球金融中心”宣 布落成启用。上海环球金融中 心大楼坐拥101层、高492米， 在CTBUH（国际高层建筑与 城市住宅协会）所公布的高层 建筑排行榜（2008年）的“最 高使用楼层高度”和“最高楼顶高度”两项中位居全球第一。 环球金融中心在设计上有许多亮点。首先，整栋大楼造型独特：方正的底座，扁平的顶部，顶部最上方镶嵌了一个倒梯形的“风洞”。据了解，这个巨大的“风洞”设计不仅是出于造型的考虑，还能用于避免强风侵袭时超高层建筑可能产生的摇晃；此外，在第100层还设计了一个最高的“观光天阁”，长约55米，地上高达472米，超越加拿大国家电视塔的观景台，也超过迪拜塔观景台（地上440米），成为目前世界最高的观景台。,上海环球金融中心,通往474米高的观光天阁的电梯,迪拜最高摩天大厦“迪拜塔”发展商2008年9月1日表示，“迪拜塔”再创新纪录，兴建高度达到688米。正在修建中的“迪拜塔”现已逾160层楼高，经过4年的施工，外部几乎完成，内部工作亦已展开，计划于2009年9月落成。 至于“迪拜塔”的最终高度，目前还是一个机密，不过其预定的高度是800米,迪拜塔,正在兴建中的迪拜塔位于阿拉伯联合酋长国迪拜，于2004年9月动工，建成后将成为世界第一高楼。 迪拜塔建筑楼面为“Y”字形，并由三个建筑部份逐渐连贯成一核心体，从沙漠中以螺旋模式上升，至顶上，中央核心逐转化成尖塔，高耸入云。 迪拜塔不但高度惊人，连建筑物料和设备也“份量十足”。迪拜塔总共会使用33万立方米混凝土、3.9万公吨钢材及14.2万平方米玻璃。建成后的“迪拜塔” 将超过160层，且拥有56部电梯，最高速度达每秒18米，那将是世界速度最快且运行距离最长的电梯 。,迪拜塔,胡佛水坝,胡佛水坝是史无前例的水利工程，被誉为美国七大近代工程奇迹之一，建在地处美国中西部高原的科罗拉多河上。工程于1931年1月开工，1935年完工。当年总投资为亿千百万美元。,胡佛水坝高221.4米，长379.2米，底宽200米，顶宽14米。共计浇筑 混凝土333万立方米。水坝开工时正值美国经济大萧条，为了赚取每天几美元的工资，成千上万的失业工人拖儿带女来到这块叫“黑色峡谷”的地方，在恶劣的环境中夜以继日地工作，许多工人死于爆破意外、一氧化碳中毒、热衰竭。1935年，胡佛水坝终于比预定时间提前两年完工。胡佛水坝目前供应加州、内华达州及亚利桑那州的居民用水，每年产生135万KW电力（2080兆瓦特），足够邻近地区150万人使用。,巴拿马运河,素有“世界挢梁”之称的巴拿马运河横穿巴拿马地峡，连接太平洋和大西洋，总长82公里，宽的地方达304米，最窄的地方也有152。19041913年10月美国人在法国人已经施工近9年的基础上重新开始建造运河。共投资6亿7千5百万美元，挖掘了2亿5千9百万立方米的土石量，浇筑了450万方混凝土，最多时有4万多名工人同时施工。,建筑材料,建筑材料今后的发展将有以下几个趋势：1.尽可能的提高材料的强度，降低材料的自重；2.研究并生产多功能、高效能的材料；3.由单一材料向复合材料及其制品发展；4.对材料的耐久性将引起更大的重视；5.建筑制品的生产将向预制化、单元化发展，构件尺寸日益增大；6.绿色建材是发展方向：资源、能源消耗低，大量应用废弃资源，节约能源；对环境、对人身无害；可以循环利用；7.利用现代科学技术及手段，在深入认识材料的内在结构对性能影响的基础上，按指定的要求，设计与制造更新品种的建筑工程材料。,建筑材料的沿革,土、石、木,砖瓦、石灰,功能建筑材料,水泥、钢材混凝土,高效、多功能环保建筑材料,绿色建材,建筑材料,三、建筑材料在国民经济中的地位和作用 1.建筑材料是发展建筑业的物质基础 材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%； “十五”期间我国全社会固定资产投资总规模不断扩大。固定资产投资的6070将用于建筑设施建设或工程安装，从而转化为建筑业的产值，而建筑业产值中的3040又要转化为对建材业的需求，尤其是对水泥产品的需求。2002年，我国共生产水泥约7亿吨，比2001年增长了12.7%，占世界产量的三分之一左右，超过亚洲产量的50%。2007年全国规模以上水泥企业总产量13.5亿吨，增速高达13.48%。 建筑材料工业在国民经济建设中意义重大。,建筑材料,2.材料对土木工程技术进步的影响材料是决定土木工程结构设计、施工方法的主要因素。材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑结构形式、施工方法和建筑工程质量。同时，材料性能的改进，材料应用技术的进步都会直接促进土木工程技术的进步。,四、土木工程材料的标准化,土木工程材料标准一般包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和贮存等方面内容。土木工程材料的标准，是企业生产的产品质量是否合格的技术依据，也是供需双方对产品质量进行验收的依据。通过产品标准化，就能按标准合理地选用材料，从而使设计、施工也相应标准化，同时可加快施工进度降低造价。,目前我国常用的技术标准分为国家标准、行业标准和企业标准三大类：,国家标准： GB、 GB/T 如GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，其中“GB”为国家标准的代号，“