作品集灵感｜常见建筑材料与结构的应用解析

夏炎

大多数学生学习建筑和材料知识是由于涉及到他们在学校接触的特定项目。有些人将事业定位在建造方向——在选课、设计和工作中都专注于材料和真实建造。

尽管专业的不同方向使我们的专业更加丰富，但反言之，也是由于不同的兴趣爱好产生了建筑的不同方向， 使我们远离了有可能是工作中最要关心的有关施工和材料方面。
混凝土
混凝土是世界上
最被广泛使用
的建筑材料，与铁、木材、砖石等传统材料相比，现代钢筋混凝土的历史最短，是对材料学习的入门材料。然而他对环境也产生巨大的影响，包括他的碳足迹达到全球排放量的5%。

传统的建筑材料，如砖、石、木材受限于材料特性，决定了各自的建造逻辑。混凝土硬化前无所谓“形状”，也可以是“任何形状”。(钢筋)混凝土的奇妙之处在于它能
适应多种形态、多种结构形式
。

混凝土本身的
抗压强度高
而
抗拉强度低
，早期的混凝土建筑常采用源自砖石结构的拱壳体系。随着钢筋混凝土和预应力技术的发展，大幅提高了抗弯、抗拉性能，从此更多的混凝土以源自木结构的框架形式出现。

通过改变混凝土组分的比例、特性，或者添加其它外加剂，能够制备出不同特性的混凝土。例如常用的高强混凝土、抗渗混凝土、微膨胀混凝土、低水化热混凝土、低活性混凝土、加气混凝土、轻质混凝土、早强混凝土、超高泵送混凝土等。

清水混凝土，在国外叫
Architecture Concrete（建筑艺术混凝土）
、
Exposed Concrete(暴露表面混凝土)
，或叫
Fair Faced Concrete(装饰混凝土)
。

其最大的特点是混凝土浇注后，外面不再有任何涂装，也不贴磁砖、贴石材等材料，是表现混凝土素颜的一种手法。但由于担心会被雨水浸透或劣化，可能会喷上一层防水保护膜。

木材
木材是人类最早接触的建造材料之一，从人类走出洞穴进入农耕文明，即开始利用木材建造房屋。因为木材是大自然中最丰富的建造材料，并且是可一种可再生的材料。

石材利于受压，因此，通常为垒砌法。而木材受弯、受拉的能力强于石材，因此木结构建筑有其独特的结构特征，即
梁柱式建筑
。

木材是可燃材料，这对于一种建筑材料来说可以说是致命伤。但同时木材也是阻燃材料。细小的木头非常容易燃烧起来，但要想点燃粗厚的木材可不那么容易。木头表面一旦碳化就会形成保护层，保护内部组织。结构所需的耐火时间可通过外包防护结构（常采用石膏板等防护饰材），或增加尺寸以控制碳化来实现。

随着胶合木的出现，木材尺寸和形状不再受树木自然特性的限制，完全可以根据设计的需要制造出大断面和各种形状的结构用材，这给木结构建筑的结构设计带来很大的自由度，使得大跨度木结构建筑和各种富有创意的造型设计成为可能。

金属材料
金属材料作为一种现代材料，出现的时间不长但是现已成为最为主流的建筑材料之一，
这种
材料通常用于加固
，但有时也用于设计建筑表面。

现今用到最广泛的金属材料是钢材和铝合金。金属材料最主要的特性是
各项同性
，
轻质高强
，但对于受压杆件需考虑稳定问题。铝合金的强度与Q235钢材相近，弹性模量和密度约为钢材的1/3。

对于受压构件由于稳定性的需要，构件截面一般不会特别小，因此可以通过设计合适的截面和比例表达其挺拔的观感。与混凝土厚重所表达出的庄严肃穆感不同，钢结构的挺拔更多表现出的是科技感。

对于受拉构件可以充分得
利用材料轻质高强的特点
，尽量将截面做小，与受压构件形成反差，在建筑表现时粗细结合，体现整体结构四两拨千斤的轻盈。

玻璃
我们最常用的可以实现
透明度
和
光感
的材料是玻璃，当代建筑中最常用
的外立面元素之一
。

普通玻璃呈淡淡的绿色。超白玻璃，即低铁玻璃，通过减少了原料中的氧化铁成份，进一步提高了透明性，一些大型的公共建筑使用超白玻璃，提高幕墙系统的
通透视觉效果
。

它最大的缺点是脆性，没有明显的屈服阶段，局部应力集中或者冲击会导致破碎。也正是因为脆性，使得玻璃作为结构材料无法得到大范围的应用。

玻璃不同于其他材料最主要的特点就是透，早期的玻璃多用于建筑围护中，但随着产品性能不断改进，玻璃用作结构材料成为现代建筑中的一个新亮点。这些玻璃结构可能是整体的建筑，也可能仅仅是幕墙、楼梯、雨篷等局部。但由于玻璃脆性的短板，玻璃在建筑主体结构中的应用案例还相对较少。

实际案例分享‍
材料及结构作为建筑设计的基础，同时也是两个极具多变性的设计因素，因此，对两者特性的调研必不可少。
下面以建筑大师坂茂的纸筒建筑为例，简要分析材料的特性：
承载荷载与直径和厚度进行了精确的匹配，并将纸筒浸泡，在表面涂上聚亚安酯，达到防水防潮防火的作用
而纸筒本身的优点例如源自木材的自然本性,温和优雅
中空质量轻,便于搬运与组装,而且适合工业化生产需要的批量生产
纸材料绿色环保,可回收性好,纸筒可以拆除,方便异地拼装
坂茂的建筑形式多样，阵列式、栅格曲面式和框架式是他的常用构筑形式。其中框架式是在灾后建筑中最常用的，它具备搭建迅速、便于拆卸等特点。

再如，坂茂设计的四川成都华林小学，采用了简单的框架式结构作为连接形式，柱子和梁的承重构件是纸筒，承受竖向和水平荷载，由预制的十字木节点连接固定，然后用钢索拉结，保持稳定性和整体刚度，再通过纵向纸筒的连接形成整个屋子的框架。
这种仿人字木屋架的支承框架，并未采用我们熟悉的榫卯连接方式，
而是充分利用膨胀螺丝等工业连接方式，既操作方便易于维护又有一定的伸缩度。

建筑材料，对每种材料搞清楚四个问题:
1，能承重吗？
2，防水吗？
3，保温怎样？
4，防火性能怎样？
在弄明白建筑材料的问题之后，就可以进入到建筑构造的学习了。主要弄明白一个问题:
材料是如何连接的？
建筑构造的学习可以是两个方向的，
1，在知道建筑材料性质的前提下，猜它是怎么连接的，然后找构造详图验证。
2，在知道构造详图的基础上，结合建筑材料的性质思考它为什么要这么做。
但是无论用哪种方法，都要不断地去阅读大量的构造详图，扩充自己的节点库，然后你就可以做到融会贯通，自己设计节点，能够举一反三将其运用于未来的设计项目中。

来源：http://www.yidianzixun.com/article/0lrFSdP1
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