工程材料之材料与设计

题目题目 中中 浅谈材料与设计的关系浅谈材料与设计的关系 以以 20102010 年上海世博会展馆为例年上海世博会展馆为例 英英 BriefBrief IntroductionIntroduction toto thethe RelationshipRelationship betweenbetween MaterialsMaterials andand DesignDesign 姓名与学号姓名与学号 31101015963110101596 梁婷梁婷 指导教师指导教师 韩高荣韩高荣 徐刚徐刚 年级与专业年级与专业 20112011 级级 建筑学建筑学 所在学院所在学院 求是学院求是学院 浅谈材料与设计的关系 以 2010 年上海世博会展馆为例 1 设计是一种造型行为 是人们在生产 生活中有意识地运用各种工具和手段 将材料加 工塑造成可视的或可触及的具有一定形状的实体 使之成为具有实用价值或者商品性的物质 的过程 可见 材料与设计具有密不可分的关系 对于以后要从事建筑行业 城市规划行业 以及工业设计行业的我们来说 理清材料与设计之间的重要联系是非常重要的 本文将尝试 解读材料与设计之间的关系 并以 2012 年上海世博会展馆为例 充分展示材料与设计之间 的紧密联系 一 一 材料与设计材料与设计 在某种程度上 设计就是要根据对产品的功能和外观的需求 选择合适的材料 设计他们的结 构与形式 在保证满足对功能的最低需要以及人们的审美要求的情况下 确定他们的组合方式 材 料与设计的关系主要有以下三个方面的特点 1 材料为设计提供物质基础以及表达形式材料为设计提供物质基础以及表达形式 由于产品都是由各种材料组合而成 任何一个产品的设计必须建立在可选用材料的基础之上 因此设计师在提出设计的美学概念时 必须同时考虑如何去实现这样的概念 现在的材料是否能 够通过一定的制作工艺达到设计师的要求 以建筑材料为例 建筑材料是建筑事业不可缺少的物质基础 建筑材料是构成建筑工程结构 物的各种材料之总称 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 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 放以及使用方式和施工方式 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 筑物的抗腐能力 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 2 材料与设计相互依存 相互促进材料与设计相互依存 相互促进 材料的发展 特别是新材料的出现常常会给设计思想带来突破性的发展 以埃菲尔 Eiffel 铁塔的设计为例 当时人们已对钢铁的高强度等性质有较清楚的认识 钢铁工业也已步入大规模 的工业化生产 能够提供充足的 价格合理的各种钢铁型材 设计师充分利用钢铁材料具有极高 的强度这一性质 提出在当时是全新的一个设计理念 最终建造出迄今仍是巴黎的地标性建筑的 铁塔 另一方面 新的重要设计思想的提出 对材料的发展提出了新要求 也有力地促进材料研究 人员探索和发展新材料 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 不锈钢以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 从材料的发展史就可以看出 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 浅谈材料与设计的关系 以 2010 年上海世博会展馆为例 2 展起来的 而更高的生活水平意味着更前卫的设计 更前卫的设计也要求着材料的进一步更新 材料与设计历来是人类社会进步的里程碑 在人类发展史上 可以说材料与设计这两个领域的发 展之间存在着一种相互依存 相互设计的关系 3 材料科学与工程是设计的基础理论之一材料科学与工程是设计的基础理论之一 材料科学与工程是认识材料的制造与加工工艺 材料的组织结构 材料的性能和使用 材料 的环境性能以及这些方面之间相互关系的一门学科 用材料科学与工程理论可以指导新材料的研 制 材料的制造与加工以及材料的使用 当设计师进行一个工业产品的设计时 不仅要有美学上 的考虑 还要考虑材料的合理性和可行性 这里的合理性和可行性指设计选用的材料除了满足美 学的要求之外 是否能够满足特定的使用性能 加工工艺 价格 环境友好等各方面的要求 另 外 设计师的设计能否实现还要看是否能通过一定的成型 加工技术完成对材料的加工 因此 设计师还必须对不同材料的成型技术与加工性能有一定的认识 需要指出的是 材料的性能取决于材料内部的微观组织结构 而材料内部的微观组织与结构 又取决于材料的化学组成和材料的制备与成型加工工艺 关于这三者的规律及其相互之间的关系 是材料科学与工程理论的核心内容 显然 它是进行设计时必须掌握的基础理论知识 二 二 从世博展馆看材料与设计的关系从世博展馆看材料与设计的关系 世博会作为建筑历史上不容忽视的一页 对于近现代建筑学的发展起着深刻的影响和促进作用 世博会力求展示现阶段世界科技文明领域最前沿的研究成果 为人们提供了一个建筑技术发展的切 片 让我们了解现有的成果 同时 在世博会上出现的新兴材料和技术也为我们提供了未来建筑技 术发展的新趋势 预测了未来建筑发展的方向 因此 每一届世博会都是最新科技的斗秀场 其中 最直观的就是建筑材料的应用 1 西班牙馆西班牙馆 透过透过 藤条篮子藤条篮子 体验最真实的西班牙体验最真实的西班牙 米拉莱斯 塔利埃布建筑师事务所设计的西班牙馆的主题是 通过科学和技术创新来重塑城 市社区 所有建筑材料都是天然和可持续性环保的 展馆的外墙以藤条装饰 钢管材料作为整 个 篮子 的建筑结构 自然光线可以通过藤条和钢结构直接透入展馆内 造型像一个可以包容 各种文化的绿洲竹篮 充分表现了地中海文化的灿烂和丰富多彩 当你看到西班牙馆的时候 不 由会惊叹建筑师的巧妙而又细腻的创意 藤条这项古老的手工艺无论在西班牙还是中国都有悠久的历史 藤条材料的广泛应用如同 连接中西方的桥梁 上海世博会西班牙总代表哈维尔 贡德说 展馆将全部使用环保 可持续性的 材料 顶部的太阳能板为建筑提供能源 西班牙希望通过这座完美的建筑展示人类在发展中最为 关注的问题 浅谈材料与设计的关系 以 2010 年上海世博会展馆为例 3 2 日日本馆本馆 超轻超轻 膜结构膜结构 能发电 会呼吸能发电 会呼吸 在汉诺威世博会上 日本建筑师坂茂设计的纸建筑 技惊四座 其结构来源于回收加工的纸 料 主厅拱筒形结构 更是由 440 根纸筒交织而成 这些自然的材料在世博会后还将百分之百加 以回收再利用 返回日本 做成小学生的练习本 在这次世博会上 日本馆带来了一层带有太阳 能发电装置的超轻 膜结构 独特新颖的钢网壳双层膜气枕结构形成的椭圆形外观 酷似一只 等待破茧而出的紫蚕 这层膜 白天能透过阳光 还能利用太阳能发电 让建筑物在夜晚闪闪发 光 在 膜结构 的外表 还形成一层 水膜 引入阳光减少照明用电 可强化冷暖空气的流 通 减少空调能耗 让日本馆可以像生命体一样会 呼吸 3 世世博轴博轴 浅谈材料与设计的关系 以 2010 年上海世博会展馆为例 4 具有自洁功能的碳素纤维具有自洁功能的碳素纤维 连接中国馆 世博中心 文化中心和主题馆四大场馆及周边轨道交通的 则在世界上首次采 用 阳光谷 结构 阳光谷 的设计施工采用了具有自洁功能的加强型 PTFE 碳素纤维材料 脏 了也用不着清洗 只要下雨 屋顶遇水 灰尘就会随着清水脱落 完全可以自净 使用寿命可超 过 100 年 透明玻璃与金属架连接处则采用了高性能硅橡胶和化学黏合剂 4 澳澳大利大利 亚馆亚馆 外表覆盖着比不锈钢更便宜耐用的外表覆盖着比不锈钢更便宜耐用的 耐候刚耐候刚 澳大利亚馆这个钢铁生产大国 外表运用了用钢铁炼成的新材料 深棕色的耐候钢 看起 来有些锈迹斑斑 再仔细一瞧却是光滑如新 这得益于耐候钢在大气中具有优良的抗蚀性能 而 且 耐候钢只有微量的合金元素 诸如磷 铜 铬 镍 钼 铌 钒 钛等 合金元素总量仅占 百分之几 因此价格较为低廉 耐候钢表面有一层致密和附着性很强的保护膜 阻碍锈蚀往里扩散和发展 保护锈层下面的 基体 以减缓其腐蚀速度 由于这层致密氧化物膜的存在 阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入 减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展 大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力 浅谈材料与设计的关系 以 2010 年上海世博会展馆为例 5 5 德国馆德国馆 布外墙布外墙 将循环做手提包将循环做手提包 与大多数展馆不同 德国馆外墙使用的是一种网状的 透气性能良好的革新性建筑布料 表 层织入一种金属性银色材料 这种材料对太阳辐射具有极高的反弹力 同时网状透气性织布结构 又能防止展馆内热气的积聚 由此减轻展馆内空调设备的负担 据悉 德国馆使用了 1 2 万平方 米这种外墙材料 在世博会结束后 这些布料将被再利用 如改制成小块遮阳罩 或加工成手提 包等 浅谈材料与设计的关系 以 2010 年上海世博会展馆为例 6 6 芬兰馆芬兰馆 废纸塑料组成炫丽废纸塑料组成炫丽 鱼鳞外墙鱼鳞