第4章材料特性与建筑物的风格

1、第四章第四章 材料特性与建筑物的风格材料特性与建筑物的风格建筑材料与人居环境建筑材料与人居环境 1 1 天然石材天然石材 2 2 粘土砖、瓦粘土砖、瓦 3 3 玻璃玻璃 4 4 木材木材 5 5 钢材钢材 6 6 混凝土材料混凝土材料取决于取决于及及古希腊建筑古希腊建筑 中国传统建筑中国传统建筑 色彩和质感色彩和质感 经验：经验：安定性材料安定性材料易变性材料易变性材料是人与自然之间的是人与自然之间的媒介媒介，材料，材料赋予建筑物某种赋予建筑物某种性格性格，也赋予空间某，也赋予空间某种种一、天然石材一、天然石材 天然石材天然石材是对天然岩石的形状、尺寸是对天然岩石的形状、尺寸和表面进行简单的物

2、理加工而得到的和表面进行简单的物理加工而得到的块状材料。块状材料。 造岩矿物造岩矿物 矿物矿物 岩石岩石造岩矿物造岩矿物成分成分颜色颜色特性特性石英石英结晶SiO2无色透明性能稳定,坚硬、耐久、有玻璃光泽、具有贝状断口长石长石铝硅酸盐白、浅灰、桃红、红、青、暗灰风化慢，耐久性不及石英、性脆，风化后形成高岭土云母含水的钾镁铁铝硅酸盐无色透明至黑色易裂成薄片、影响岩石的耐久性和磨光性角闪石、辉绿石、橄榄石铁镁硅酸盐深绿、棕、黑（暗色矿物）开光性好、耐久性好，坚硬、强度高、韧性好方解石方解石结晶CaCO3白色、灰色易溶于含二氧化碳的水中，硬度不大、强度高、遇酸分解、晶形呈菱面体、解理完全白云石白云石

3、CaCO3、MgCO3白色、灰色同上黄铁矿FeS2金黄色为有害杂质，遇水及氧后生成硫酸，污染和破坏岩石高岭石高岭石Al2O32SiO2.2H2O白至灰黄呈致密块状或土状，质软、塑性高、不耐水 岩石的形成及分类岩石的形成及分类 岩浆岩（火成岩）岩浆岩（火成岩） 沉积岩（水成岩）沉积岩（水成岩） 变质岩变质岩 种类：种类： 侵入岩侵入岩 喷出岩喷出岩(火山岩火山岩) 主要矿物成分：主要矿物成分： 石英石英 长石长石 云母云母 暗色矿物暗色矿物特点：特点： 矿物全部结晶，质地矿物全部结晶，质地致密；致密； 表观密度大，强度高；表观密度大，强度高； 吸水性小，抗冻性好。吸水性小，抗冻性好。建筑上常用的

4、深成建筑上常用的深成岩：岩： 花岗岩花岗岩; 闪长岩闪长岩; 辉长岩等。辉长岩等。 种类：种类： ：如石膏、白云岩、某些石灰岩等。：如石膏、白云岩、某些石灰岩等。 ：如页岩、砂岩、砾岩等。：如页岩、砂岩、砾岩等。 ：如石灰岩、贝壳岩、白垩、硅藻：如石灰岩、贝壳岩、白垩、硅藻土等。土等。特点：特点： 有明显的层理、性质具有方向性；有明显的层理、性质具有方向性； 含有较多的孔隙，不如深成岩密实。含有较多的孔隙，不如深成岩密实。 主要矿物成分：主要矿物成分： 方解石：结晶碳酸钙。方解石：结晶碳酸钙。 白云石：碳酸钙镁的复盐。白云石：碳酸钙镁的复盐。 高岭石：长石风化而成。粘土的主要成分。高岭石：长石

5、风化而成。粘土的主要成分。 非结晶的二氧化硅。非结晶的二氧化硅。 种类：种类： 正变质岩正变质岩：由岩浆岩变质而成。产生片状由岩浆岩变质而成。产生片状结构，性能较原岩石降低，如花岗岩变质的片麻岩。结构，性能较原岩石降低，如花岗岩变质的片麻岩。 副变质岩副变质岩：由沉积岩变质而成。比原岩石由沉积岩变质而成。比原岩石更细密，建筑性能有所提高，如石灰岩或白云岩变更细密，建筑性能有所提高，如石灰岩或白云岩变质而成的大理岩。质而成的大理岩。 天然石材的特点天然石材的特点 主要优点：主要优点：1.蕴藏量丰富、分布广，便于就地取材。蕴藏量丰富、分布广，便于就地取材。2.结构致密，抗压强度高。结构致密，抗压强

6、度高。 3.耐水性好。耐水性好。4.耐磨性好。耐磨性好。5.装饰性好。装饰性好。 6.耐久性很好，使用年限可达百年以上。耐久性很好，使用年限可达百年以上。 缺点：缺点：质地坚硬，加工困难，自重大，开采和运输不方便。质地坚硬，加工困难，自重大，开采和运输不方便。 花岗石 大理石 石灰石花岗石花岗石 属于岩浆岩；属于岩浆岩； 化学稳定性好；化学稳定性好； 材质坚硬；材质坚硬； 耐久性好；耐久性好； 常用做承重的结构材料和外墙饰面材料常用做承重的结构材料和外墙饰面材料。 虎皮红虎皮红 金麻金麻 光泽红光泽红 韩国白韩国白 白金沙白金沙 幻彩红幻彩红 绿星绿星 蓝珍珠蓝珍珠 卡门红卡门红 大白花大白花

7、 属于变质岩，主要成分是碳酸钙；属于变质岩，主要成分是碳酸钙； 结构紧密、细腻；结构紧密、细腻； 抗碱不耐酸；抗碱不耐酸； 强度高，硬度不大，易于加工；强度高，硬度不大，易于加工； 装饰效果佳；装饰效果佳； 但一般不适用于建筑的外装饰。但一般不适用于建筑的外装饰。大花白大花白 爵士白爵士白 水晶白水晶白 金花米黄金花米黄 木纹黄木纹黄 珊瑚红珊瑚红 挪威红挪威红 晚霞红晚霞红 万寿红万寿红 黑金花黑金花石灰石石灰石 属于沉积岩和变质岩，主要成分是碳酸钙；属于沉积岩和变质岩，主要成分是碳酸钙； 密实程度差别很大，用途多样：密实程度差别很大，用途多样： 结构疏松的用于生产石灰、水泥；结构疏松的用于

8、生产石灰、水泥； 较坚硬的用作混凝土骨料，砌筑基础、墙体；较坚硬的用作混凝土骨料，砌筑基础、墙体； 非常致密的用作饰面材料。非常致密的用作饰面材料。天然石材天然石材 古代人利用石材的智慧 石建筑物的特点与建筑风格 新石器晚期新石器晚期 辽宁省海城析木的巨石大棚辽宁省海城析木的巨石大棚印第安人利用山崖建造石屋印第安人利用山崖建造石屋Cliff Palace世界上由天然石材建造的古建筑世界上由天然石材建造的古建筑 古埃及古埃及世界上由天然石材建造的古建筑世界上由天然石材建造的古建筑古希腊古希腊帕提农神庙帕提农神庙 世界上由天然石材建造的古建筑世界上由天然石材建造的古建筑罗马古城罗马古城 古罗马大角

9、斗场古罗马大角斗场 罗马古城，塞浦路斯凯旋门罗马古城，塞浦路斯凯旋门石材建筑物的特点与建筑风格石材建筑物的特点与建筑风格 1具有永久性，构成社会成本具有永久性，构成社会成本 2石材建筑物的同一性石材建筑物的同一性 3石材建筑的艺术性石材建筑的艺术性 4现代人对石材建筑物的依恋现代人对石材建筑物的依恋南美秘鲁南美秘鲁- 印加古城马丘比丘印加古城马丘比丘（Machu Picchu）法国古典主义建筑法国古典主义建筑鲁佛尔宫 凡尔赛宫 具有永久性，构成社会成本石材建筑物的同一性石材建筑物的同一性圣家族教堂圣家族教堂（Sagrada FamiliaSagrada Familia）石材建筑的艺术性石材建筑

10、的艺术性石材建筑的艺术性石材建筑的艺术性 石材装饰材料：贴面或饰面材料石材装饰材料：贴面或饰面材料 主要品种：主要品种： 大理石板材；大理石板材； 花岗岩板材花岗岩板材 粘土砖的烧制及种类粘土砖的烧制及种类 粘土砖的特点与建筑风格粘土砖的特点与建筑风格 粘土砖与地球资源粘土砖与地球资源工艺：工艺： 采土配料采土配料制坯制坯干燥干燥焙烧焙烧主要成分：主要成分： 二氧化硅、三氧化二铝和结晶水二氧化硅、三氧化二铝和结晶水烧结烧结：900 1100 结构结构：以不熔的粘土颗粒为骨架，液相熔以不熔的粘土颗粒为骨架，液相熔融物为胶结材料并填充孔隙的融物为胶结材料并填充孔隙的多孔结构多孔结构粘土砖的种类粘土

11、砖的种类红砖红砖青砖青砖青砖黛瓦白墙青砖黛瓦白墙 1性质稳定、具有信赖感性质稳定、具有信赖感 2块体小、重量轻、易于施工块体小、重量轻、易于施工 3外形规则，井然有序外形规则，井然有序 4承重、保温兼外观材料承重、保温兼外观材料清华学堂整洁、古朴、沉静整洁、古朴、沉静荷兰阿姆斯特丹火车站2 2 块体小、重量轻、易于施工块体小、重量轻、易于施工英国伦敦的威斯特明斯特寺院3外形规则，井然有序外形规则，井然有序 常用的粘土砖标准尺寸：常用的粘土砖标准尺寸：240mm115mm53mm，砖缝，砖缝10mm， 长、宽厚各为倍数，长、宽厚各为倍数，4块砖的长度、块砖的长度、8块块砖的宽度、砖的宽度、16块

12、砖的厚度加上灰缝均为块砖的厚度加上灰缝均为1m。4承重、保温兼外观材料承重、保温兼外观材料具有良好的保温性和隔声性能。具有良好的保温性和隔声性能。 导热系数为导热系数为0.78W/(m.k), 普通混凝土的导热系数为普通混凝土的导热系数为1.4-1.5 W/(m.k).外观规则，装饰性良好。外观规则，装饰性良好。粘土砖可作为粘土砖可作为粘土瓦还可作为防水和装饰作用。粘土瓦还可作为防水和装饰作用。红瓦绿树，碧海蓝天红瓦绿树，碧海蓝天琉璃瓦琉璃瓦 粘土砖瓦与地球资源粘土砖瓦与地球资源 禁砖禁砖 墙体材料墙体材料装饰性材料、仿古材料装饰性材料、仿古材料 体现对粘土砖墙体的依恋体现对粘土砖墙体的依恋墙

13、体材料的发展墙体材料的发展 轻质轻质 高强高强 空心空心 大型化大型化灰砂砖灰砂砖 以适当比例的石灰和石英砂、砂或细砂岩，以适当比例的石灰和石英砂、砂或细砂岩，经磨细、加水拌和、半干法压制成型并经蒸经磨细、加水拌和、半干法压制成型并经蒸压养护而成。压养护而成。粉煤灰砖粉煤灰砖 以粉煤灰为主要原料，掺入煤矸石粉或粘土以粉煤灰为主要原料，掺入煤矸石粉或粘土等胶结材料，经配料、成型、干燥和焙烧而等胶结材料，经配料、成型、干燥和焙烧而成，可充分利用工业废渣，节约燃料。成，可充分利用工业废渣，节约燃料。 1 玻璃的制造方法玻璃的制造方法 2 玻璃的主要性能特点玻璃的主要性能特点 3 玻璃及其深加工制品在

14、建筑上的应用玻璃及其深加工制品在建筑上的应用 4 玻璃用于建筑物的外观效果玻璃用于建筑物的外观效果 建筑上使用的玻璃是以建筑上使用的玻璃是以石英砂、纯碱、长石和石石英砂、纯碱、长石和石灰石灰石等为主要原料，经过等为主要原料，经过熔融、成型、冷却固化熔融、成型、冷却固化而成的非结晶无机材料。而成的非结晶无机材料。 从从平板玻璃平板玻璃到到深加工玻璃深加工玻璃、特种玻璃特种玻璃 建筑玻璃从传统的采光材料向多功能方向发展，建筑玻璃从传统的采光材料向多功能方向发展，还作为还作为结构材料结构材料和和装饰材料装饰材料使用。使用。 玻璃玻璃是碱金属硅酸盐（硅酸钠）和碱土金属硅酸是碱金属硅酸盐（硅酸钠）和碱土

15、金属硅酸盐（硅酸钙）的固熔体。盐（硅酸钙）的固熔体。 普通玻璃化学氧化物的组成普通玻璃化学氧化物的组成(Na2OCaO6SiO2)，主要，主要成份是二氧化硅。成份是二氧化硅。 成型方法：成型方法： 浮法；弗克法（垂直引上）；科尔伯恩法（平拉法）浮法；弗克法（垂直引上）；科尔伯恩法（平拉法） 彩色玻璃：彩色玻璃：通过添加金属氧化物通过添加金属氧化物 表面加工方法表面加工方法: : 磨砂、铸型、喷砂、蚀雕、磨刻等。磨砂、铸型、喷砂、蚀雕、磨刻等。2.2.玻璃的主要性能特点玻璃的主要性能特点 1 透明性透明性 2 坚硬性坚硬性 3. 化学稳定性化学稳定性 4. 保温隔热性能保温隔热性能 1 安全玻璃

16、安全玻璃 2 中空玻璃中空玻璃 3 夹丝玻璃（或夹层玻璃）夹丝玻璃（或夹层玻璃） 4 强化玻璃强化玻璃 5 紫外线透过玻璃紫外线透过玻璃 6 热吸收（反射）玻璃热吸收（反射）玻璃 7 镀铜浮法平板玻璃镀铜浮法平板玻璃 8 结构玻璃结构玻璃 9 饰面玻璃饰面玻璃 玻璃门窗玻璃门窗 玻璃幕墙玻璃幕墙 玻璃采光顶玻璃采光顶玻璃用于建筑物的外观效果玻璃用于建筑物的外观效果 轻快感和机能美轻快感和机能美 豪华感和大空间感豪华感和大空间感 隔断和透光空间隔断和透光空间东京火车站东京火车站爱爱 神神 维维 纳纳 斯斯 蒙蒙 娜娜 丽丽 莎莎 胜胜 利利 女神女神 卢浮宫三宝卢浮宫三宝玻璃建筑的局限性和解决方

17、案玻璃建筑的局限性和解决方案 光污染和视觉污染；光污染和视觉污染； 解决方案：选材，工艺，安装。解决方案：选材，工艺，安装。 能耗大；能耗大； 解决方案：隔热膜，立法。解决方案：隔热膜，立法。 安全性；安全性； 解决方案：限制使用维护。解决方案：限制使用维护。 噪音问题噪音问题 解决方案：中空玻璃。解决方案：中空玻璃。自然、温婉。 外观朴实，性能稳定外观朴实，性能稳定 舒适，触觉效果好舒适，触觉效果好原因：导热系数小。原因：导热系数小。 常见材料的强重比常见材料的强重比驰名世界的芬兰木屋驰名世界的芬兰木屋易于锯、刨、切割、雕刻。易于锯、刨、切割、雕刻。多用于门窗、多用于门窗、地板、天花地板、天

18、花板、栏杆等板、栏杆等造型部位。造型部位。雕梁画栋的徽州木雕雕梁画栋的徽州木雕 我国著名的木构建筑艺术。我国著名的木构建筑艺术。清工部清工部工程做法工程做法 1 1、使用木材作为主要建筑材料、使用木材作为主要建筑材料 2 2、保持构架制原则、保持构架制原则 3 3、创造斗拱结构形式、创造斗拱结构形式 4 4、实行单体建筑标准化、实行单体建筑标准化 5 5、重视建筑组群平面布局、重视建筑组群平面布局 6 6、灵活安排空间布局、灵活安排空间布局 7 7、运用色彩装饰手段、运用色彩装饰手段 510年年1520年后约50年后 6、 木材的资源和地球环境木材的资源和地球环境目前我国正处在经济高速发展时期

19、，各目前我国正处在经济高速发展时期，各项土木建筑工程需要大量的木材，与环项土木建筑工程需要大量的木材，与环境保护及森林资源的现状构成尖锐的境保护及森林资源的现状构成尖锐的。在这个严峻的现实面前，人们必须作出在这个严峻的现实面前，人们必须作出明智的选择，保护森林资源，走可持续明智的选择，保护森林资源，走可持续发展之路。发展之路。山间竹居山间竹居 (Bamboo Living ) 1 1 钢材的生产钢材的生产 2 2 钢材的分类钢材的分类 3 3 钢材的性能及钢材的性能及 建筑物的风格建筑物的风格 钢材的分类 1 1 按化学成分分类按化学成分分类 2 2 按冶炼时的脱氧程度分类按冶炼时的脱氧程度分

20、类 3 3 按有害杂质含量分类按有害杂质含量分类 2 按冶炼时的脱氧程度分类按冶炼时的脱氧程度分类 沸腾钢沸腾钢 (脱氧很不完全脱氧很不完全 ) 半镇静钢半镇静钢 镇静钢镇静钢 (脱氧很完全脱氧很完全) 3 按品质分类按品质分类 普通钢普通钢 优质钢优质钢 高级优质钢高级优质钢 特殊优质钢特殊优质钢 1 轻质高强轻质高强 2 韧性好、抗冲击能力强韧性好、抗冲击能力强 3 外表轻巧、华美，具有光泽外表轻巧、华美，具有光泽 4 容易腐蚀容易腐蚀 5 耐火性差耐火性差东京塔东京塔钢材钢材埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔铸铁铸铁西尔斯大西尔斯大厦厦香香港港中中银银大大厦厦（315m）20世纪最长的桥（主跨世纪最长

21、的桥（主跨1990m）钢材的缺陷 容易腐蚀：容易腐蚀： 表面涂层；表面涂层； 电镀；电镀； 与混凝土复合与混凝土复合 耐火性差耐火性差。 1 混凝土的定义与组成混凝土的定义与组成 2 混凝土的分类混凝土的分类 3 混凝土材料的特性混凝土材料的特性 4 混凝土建筑物的外观特性混凝土建筑物的外观特性 Concrete水泥水泥水水砂砂 混凝土拌和物混凝土拌和物 水泥混凝土水泥混凝土石石外加剂外加剂掺合料掺合料根据表观密度根据表观密度 0：重混凝土重混凝土 (2600kg/m3) 普通混凝土普通混凝土 (19502600kg/m3)轻混凝土轻混凝土 (1950kg/m3)多孔混凝土多孔混凝土 (加入气

22、泡加入气泡)大孔混凝土大孔混凝土 (不加砂不加砂)轻骨料混凝土轻骨料混凝土根据用途根据用途(功能功能)：水工混凝土水工混凝土道路混凝土道路混凝土防水混凝土防水混凝土耐热混凝土耐热混凝土耐酸混凝土耐酸混凝土防辐射混凝土防辐射混凝土膨胀混凝土膨胀混凝土装饰混凝土装饰混凝土n根据生产、施工方根据生产、施工方法法商品混凝土商品混凝土泵送混凝土泵送混凝土喷射混凝土喷射混凝土碾压混凝土碾压混凝土挤压混凝土挤压混凝土压力灌浆混凝土压力灌浆混凝土预应力混凝土预应力混凝土离心混凝土离心混凝土混 凝 土 （一）优点（一）优点 1 1组成材料经济、成本低。组成材料经济、成本低。 2 2性能可调节、适用面广。性能可调节、适用面广。 3 3拌和物具有可塑性。拌和物具有可塑性。 4 4与钢筋粘结牢固。与钢筋粘结牢固。 5 5强度高可增长，耐久性较好。强度高可增长，耐久性较好。 （二）缺点（二）缺点 抗拉强度较低。抗拉强度较低。(=1/10(=1/10抗压强度抗压强度) ) 变形能力小，易开裂，呈现脆性。变形能力小，易开裂，呈现脆性。 在温度、湿度的影