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1、,建筑技术概论,教 师: 韩晓娟,绪论 建筑的最初功能在于满足人类遮蔽风雨以及寻求舒适的基本需要。 不同的文化产生出了不同种类的建筑。起初是不同的气候条件，继而是不同的宗教信仰和经济体系，通过使用当地最容易得到的建筑材料，逐渐塑造出不同的“传统”和具有地方特色的建筑风格。,建筑材料、结构、施工技术和建筑设备是建筑的物质技术要素。 新材料的出现、力学的发展，引起了建筑结构的变化，很大程度上推动了建筑历史的发展。逐渐成熟的建筑技术，使更大型的、更复杂的结构得以实现。而历史上每出现一种新结构，都为空间形式的发展开辟了新的可能性，使建筑的 面貌为之一新。,第一章、历史的视角,从西方建筑历史的视角 看建
2、筑技术的发展演变,第一节：神庙建筑 古希腊建筑所体现出的美，几乎得到了一致的承认。这些建筑完美的将朴素的形式、与人体活动相适应的尺度以及与材料和施工相适应的装饰结合在一起。,幸存的石结构建筑，采用了与木结构建筑一样的梁柱体系。 早期的建造方法产生了比较简单的结构形式，一般是以砖墙和木质的柱支撑着木质的主梁和过梁。 在像庙宇这样的重要建筑上，木材渐渐为石材所取代。,值得一提的是，公元前220年公元前180年，希腊各城邦开始实施城市规划。尔弗所（Ephesus）和米利都（Miletus）因市场杂乱被捣毁，以干净的广场取代。,Miletus,Ephesus,从以上的内容我们可以看到，以墙和柱承重的梁
3、板结构体系，是一种既古老又年轻的结构体系。早在公元前两千多年的古埃及建筑和古希腊建筑中就已经得到了广泛的应用，直到应用到今天。 古埃及、古西亚建筑所采用的结构方法，是石梁柱（墙）结构。天然石材自重大、抗弯性能很弱，不可能跨越较大的空间，使内部空间局促拥塞，柱子林立。 古希腊神庙的屋顶结构，采用木梁代替石梁，而木材本身的自重较轻且抗弯性能比石料好，因此可以比石梁跨越更大的空间，与埃及神庙相比，希腊神庙显然要开敞、明快一些。,近代钢筋混凝土梁板，是由两种材料组合在一起而共同作用的，由于较充分的发挥了混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力，因而是一种比较理想的抗弯构件。,第一章、历史的视角,第二节：罗马帝
4、国建筑 罗马时期的建造技术，与希腊时期的已经明显不同，这使得罗马人可以自由运用过街楼、大型公共浴室以及平民住房来控制城市景观。,古罗马卡瑞卡拉浴场,希腊建筑广泛采用梁柱结构，而罗马建筑则擅用墙体和拱券。由砖和小石块砌筑成的墙可以达到更大的高度，通过半圆拱的连接，房屋的开间几乎没有任何尺度上的限制。,罗马万神庙是古罗马穹顶技术的最高代表。穹顶直径达43.3米，顶端高度也是43.3米。,由于开始使用混凝土材料，庞大的结构可以很轻易的实现。此时经典的柱式经过变化，仅仅成为石质墙体表面的一种装饰。,拱式结构是受轴向力为主的结构，这对于混凝土、砖、石等抗压强度较高的材料是十分适宜的。我们知道，当构件截面
5、上承受均匀的应力作用（轴向拉力或压力作用），材料的利用效率最高，往往形成性能良好的结构体系。 拱结构是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展，它为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构形式。 一般条件下，拱截面上的弯矩小于相同条件下简支梁截面上的弯矩，拱截面上的剪力也小于相同条件下简支梁上的剪力，这是拱式结构比梁式结构受力合理的地方。 但是我们也必须注意到，拱式结构中有较大的支座水平推力。,上两图所示，在以石头作为建筑材料的时代，哪怕是最简单的拱形结构三角拱也要比梁可以跨越更大的空间。,圆碹、筒形拱无疑比三角拱又优越得多，但这种结构有较大的水平推力，反映在平面上相应的要有两条相互平行的厚墙来承担拱的
6、重力和水平推力。,第一章、历史的视角,第三节：与上帝沟通（Gothic） 哥特式建筑由于运用复合飞券（flying buttress）达到了很高的高度，哥特式教堂从周围环境中脱颖而出，在天空构成了复杂优美的轮廓线。 飞券结构产生，它支撑结构的重量，使墙变薄，窗可以在墙上任意设置。教堂内部修长的柱子一直通上不可思议的高度，朦胧的日光透过饰有彩色花纹的天窗玻璃照射进来，这一切使人感到恍如远离尘世。,哥特式建筑的基本特征，是结构上使用飞券、尖拱与加勒穹顶。,拱门和加勒穹顶将每一跨度内的垂直荷载都集中于简单的几个点上，这样就可以用柱子作为主要的承重结构。 与主结构分离的飞券，支撑着结构的侧向荷载。承担
7、荷载的厚重墙体变得多余，柱子之间可以自由的设计成窗户。,巴黎圣母院（11631345）,在哥特式教堂建筑中，尺度是决定性的特征。 埃米大教堂（Amiens,12201270）有7000多平方米，足以容下当时全城的人口。 斯特拉斯堡大教堂（Strasbourg,12451275）有40层楼高。,Strasbourg,12451275,从罗马建筑到哥特建筑，经历着一个漫长的历史时期，在这期间拱形结构也有很大的变化和发展，这主要表现为由罗马时期盛行的筒形拱逐渐演变为交叉拱，直至最后发展成为哥特式的尖拱拱勒结构。 这种结构不仅本身轻巧，而且全部荷重又集中于四角，这就给空间组合创造了许多有利条件。,哥特
8、教堂的内部空间就是由许多个拱勒结构连接在一起组成的，共三跨，中央高两侧低，由于是柱墩承重，因而三跨之间的空间可以相互连通成一体。,拱顶部分的荷重经柱墩传至地面，其水平向外的推力则由飞券和飞扶壁来平衡。,第一章、历史的视角,第四节：德国的木桁架建筑 在德国的小城镇和乡村，经常可以看到墙壁为格子状的老房子。粗粗一看，会误以为那些木格子只是一种装饰图案，其实不然。这些裸露于外墙的木架构成或简洁或繁复的几何图案，看起来赏心悦目，但是木架的更重要的作用在于构成整座房屋的框架。这种房屋叫做木桁架建筑。,所谓桁架，就是以特定的方式构成方形或者三角形的一组构件(如梁、杆、条)，用以构成一个刚性构架，可以在大面
9、积上支承荷载，当桁架受到外力时，如果没有一个或更多的构件变形，整个结构就不会变形。由于建筑方法和材料的限制，桁架建筑一般不会很高大，多见于普通民居。,早在十二世纪德国人就已经开始建造木桁架建筑 ，直到今天德国境内还有两百五十多万座木桁架建筑保存完好。,什罗郡（Shropshire）的皮奇福德宅邸（Pitchford,1560）是保存的最好的伊丽莎白时期“黑白”风格的建筑之一。 当时的城镇建筑通常是木结构的房屋，带防潮结构（第一层高出地坪）。,桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。在古代，已有用木材做成各种形式的构架作为屋顶及房屋结构的，但是符合力学原理的新型桁架的出现却是近代的事。
10、 桁架结构的最大特点是：把整体受弯转化为局部构件的受压或受拉，从而有效的发挥出材料的潜力并增大结构的跨度。 桁架结构虽然可以跨越较大的空间，但是由于它本身具有一定的高度，而且上弦一般又呈两坡或曲线的形式，所以一般适合于当作屋顶结构。,下图所示为各种形式的桁架结构，在这些桁架中所有的杆件均不受弯，而只受压或受拉。 另外，不论是何种形式的桁架，均由各种形式的小三角形所组成，因而从理论上讲都具有刚性而不会变形。,第一章、历史的视角,第五节：钢铁时代 甚为关注建筑风格的建筑师，不会急于接受新建筑技术带来的各种可能性。首先发展新材料的结构用途并为钢铁的潜力所激动的是工程师。 帕克斯顿（Paxton）18
11、51年为伦敦世界博览会设计的水晶宫（Crystal Palace），施工共耗时九个月。它是钢铁建筑的先锋，同时开创了现场组装预制件施工方法的先河。,水晶宫气势恢弘，它有125米长、60米宽、高度也达到了22米。在整座建筑中，只用了铁、木、玻璃三种材料，施工从1850年8月开始，到1851年5月1日结束，总共花了不到9个月时间便全部装配完毕。“水晶宫”的出现曾轰动一时，人们惊奇地认为这是建筑工程的奇迹。,继水晶宫之后，1889年的巴黎世界博览会让人们领略到了当时最大的跨度与最高的高度。机械馆巨大的门形框架，铰接于基础和顶部，跨度达到了空前的120米。高度上的冠军当然是埃菲尔铁塔（Eiffel T
12、ower），达324.8米，迄今仍耸立在巴黎的中轴线上。,但是当时孔塔曼（Victor Contamin）与艾菲尔（Gustave Eiffel）却受到了严厉的批评，很多人认为他们所建造的钢铁怪物只能用愚蠢来形容。 以项链而闻名的小说家Guy de Maupassant（莫泊桑），据说就时常在铁塔的二楼吃饭，他的理由是：在这里是唯一看不到铁塔的地方。而且在莫泊桑的小说中，很多人物也不喜欢铁塔。 只是由于铁塔在第一次世界大战中在无线电通讯联络方面做出了重大贡献，才使反对呼声逐渐平息。,钢架结构通常是指由直线形杆件（梁和柱）通过刚性节点连接起来的结构。因单层单跨钢架字形的外形之故，习惯上称为门式钢
13、架。 钢架结构的受力优于排架结构，因钢架梁柱节点处为刚接，在竖向荷载作用下，由于柱对梁的约束作用而减小了梁跨中的弯矩和挠度。在水平荷载作用下，由于梁对柱的约束作用减少了柱内的弯矩和侧向变形。因此，钢架结构的承载力和刚度都大于排架结构。,第一章、历史的视角,第六节：硬汉子混凝土结构 法国从18世纪晚期开始重新使用混凝土，至19世纪中叶，已经普遍用于基础与楼板结构。混凝土是砂、碎石与水泥的混合物，它的受压性能良好，可以承担很大的垂直荷载。通过实验证明，混凝土加入铸铁（以后又使用钢筋），可以使材料的抗压与抗拉性能大大的改善，而且防火效果也不错。 真正的突破，产生于另一位法国人埃内比克解决了梁柱的连接
14、问题。他使用可以弯曲成各种角度的圆钢筋，使构件形成整体交接，这种构造是建造大型框架结构的基础。埃内比克的名字很快在全欧洲成为钢筋混凝土的代名词。,佩雷（Perret,1874-1954）是第一批建造全钢筋混凝土结构的建筑师之一。他在巴黎富兰克林路建造的公寓可以在立面上看出框架结构，框架之间填窗户或镶嵌瓷砖。,如果说西方古典建筑的辉煌成就是建立在砖石结构的基础之上；中国古典建筑的辉煌成就是建立在木构架的基础之上，那么钢筋混凝土框架结构的出现与运用，对于西方近现代建筑的发展，则起着巨大的推动作用。 到了20世纪初期，钢筋混凝土框架已成为标准结构。进一步的发展集中在改善体型与表面纹理以及不断创造其他
15、新的结构形式，如弗雷西内设计的抛物线曲面飞机库，内尔维设计的薄壳结构。,钢筋混凝土框架结构把承重结构和围护结构完全分开，根本不用墙来承重，而是把楼板的荷重分别集中在整齐排列的柱子上，这样无论是内墙或外墙，除自重外均不承担任何结构传递给它的荷重。这就给空间的组合，分隔带来了极大的灵活性。,第一章、历史的视角,第七节：麦金托什 庄严、方正、严肃与简朴，凸出墙外的窗户，高耸的烟囱，以及饱经风霜的墙面；麦金托什（Charles Rennie Mackintosh）的作品具有和奥地利“分离派”艺术家的作品相似的性格。,格拉斯哥柳树茶室（1904）室内的曲线玻璃和金属工艺是典型的麦金托什风格,麦金托什构思
16、了带有纯正苏格兰风味的角塔式建筑，并以此为题向格拉斯哥建筑协会提交了论文。在论文中，他提倡理性化设计：石材墙面具有承重、隔热和防风的作用，开口较小的窗户防止过度的热量损失，尖塔式的坡屋顶和飞檐在雨雪天气则可以发挥各自的功能。,麦金托什对建筑内部空间和外部形式复杂关系的处理、对日光的控制以及对建筑与周围环境关系的处理，都是同时代其他建筑所无法比拟的。,无论是传统建筑还是现代建筑，就建筑物本身而言，都是要依靠自身的围护结构（墙体、门窗、屋顶等）去防御各种气候的不利影响。围护结构所具备的保温、隔热、防潮等一系列的防护性能，保证了建筑物能够形成一个良好的室内环境。,第一章、历史的视角,第八节：玻璃博览会摩天楼 高层建筑向传统建筑风格分类发起了挑战。这种类型通常具有玻璃外墙和空调设备，冷漠的站在世界各大城市里，能够引起人们短暂注意力的，就是“世界最高建筑”的头衔。,超高层建筑的到来不可避免。“世界最高建筑”的头衔不断变化，高达300米的艾菲尔铁塔同帝国大厦相比真是微不足道，帝国大厦也不是第一座达到381米的建筑。上海的金茂大厦（420米）也已被远
