现代建筑科学技术的特征与走向

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1、现代建筑科学技术的特征与走向摘要：现代建筑科学技术是在近现代建筑营造实践中诞生、发展的一系列经验理论、技术手 段及行为规范的总和。其具有明显的物质性、实践性、综合性和导向性特征，并且正快速向 多元化、可持续化、信息化及工业化发展。本文首先阐述了建筑科学技术的概念及内容；接 着简要概述了现代建筑科技的发展史，以及其与三次产业革命之间的关系；在此基础上，试 图概括描述出现代建筑科学技术的几个主要特征；最后对其未来的发展趋势与走向作了分析 和预测。关键词：现代建筑 科学技术 特征 走向1 引言1.1 现代建筑科技的概念建筑科学是在不断的建筑营造中发展而成一系列的知识体系，是物质实践的理论产物， 其作

2、为一种知识体系，涵盖了自然科学、哲学、美学、经济学，社会学、历史学等有关知识， 具有规范化、体系化的特征。建筑技术则泛指根据建筑施工实践经验和科学原理而发展的工 具、技能、知识、工艺过程构成的行为规范和行为方式。狭义上讲，是指物质技术，包括结 构技术、材料技术、施工管理技术等；广义上讲，还包括有社会协作、设计规范和发展策划 等。在工业革命之前，建筑科学与建筑技术基本上是两个独立的体系，当时建筑的发展基本 都只和技术有关。而自十九世纪以来，由于社会生产力的提高和经济制度的演变，也由于两 者自身发展的逻辑，两者之间的联系日益密切，形成了以建筑科学为先导的相互促进、共同 发展的良性循环。现代的建筑科

3、学更加技术化，现代的建筑技术更加科学化，科学与技术逐 渐融为一体，于是产生了建筑科学技术这个连续体，也构成了一个联合名词。同时建筑科学 技术的发展也不断推动影响着建筑营造活动的发展。现代建筑科技本质问题包括了当代建筑技术的知识形态、认识过程、判断标准、限定条 件、生态环境、建筑技术体系、基础科学与建筑技术的有机联系与互动机制等。作为现代社 会科技总体中一个重要而独特的组成部分，其实质就是人类在实践的基础上对自然环境进行 改造和加工的理论、手段及方法的总和。1.2 现代建筑科技的内容秦佑国1在建筑技术概论中将建筑技术分类为建筑设计媒介技术、建筑材料、建筑 结构、建筑构造和工艺、建筑物理环境、建筑

4、设备系统和建筑节能等。陈衍庆等2在建筑 新技术一书中将建筑新技术所涉及的内容归纳为建筑设计、建筑材料、建筑构配件、建筑1 秦佑国建筑技术概论J.建筑学报，2002, (7)： 482 陈衍庆，王玉容建筑新技术(1)M 北京：中国建筑工业出版社，2002： 2 施工、建筑物理、建筑设备、建筑构造以及建筑技术科学教学等方面。本文所述及的建筑技 术是指广义的建筑技术，主要讨论的建筑技术内容包括建筑构造形式、建设设计理论、建筑 结构、施工工艺和建筑材料设备等。综上所述，现代建筑科学技术可主要分为三大部分内容：一是基础设施建造，如建筑结 构、建筑力学、建筑材料、建筑施工工艺、建筑装饰等；二是设备及环境控

5、制技术，包括噪 音控制、采光照明、暖通空调、保温防湿、建筑节能、太阳能利用及建筑防火技术等；三是 计算机在建筑技术研究开发中的应用，如力学计算、CAD辅助设计等等。此外，近年来又增 加了智能科学、信息科学、行为科学和人体工程学、生态学等综合门类，这些均在建筑科学 中存在着越来越多的交叉和应用。1.3 现代建筑科技的发展阶段从宏观上讲，现代建筑科学技术自19 世纪出现以来，主要经历了三个发展和变革的阶 段，其时间上与历史上的三次产业革命基本对应。现代建筑科技的发展与变革史对应着现代 建筑从诞生到发展到成熟的过程。1.3.1 19 世纪建筑材料与结构技术的变革一般认为，现代建筑起始于1851 年建

6、成的世界著名建筑一一伦敦“水晶宫”：作为专 为伦敦第一届世界工业产品大博览会设计建造的展览馆，在不到9个月的限期内建造而成的 庞大玻璃铁构架外壳，“开辟了建筑形式与预制装配技术的新纪元”3，成为大规模工业生 产技术的开端，同时也体现了铁与玻璃两种建筑材料配合应用的新成就。它的产生可以追溯 至第一次产业革命以及由此而引起的社会生产和社会生活的大变革。这些变革表现如下：1）建筑类型的增多与建筑功能要求的变化。出现了大批的工厂、仓库、办公楼、商场 等生产性和实用性为主的建筑。同时新的功能对建筑也提出了大跨度、多层数、复杂空间等 新要求。2）工业的发展为带来了新型的建筑材料。产业革命以后，建筑行业的第

7、一个变化是钢 铁材料用于房屋结构上。另一个重要变化是水泥材料在房屋建筑中的逐渐运用。钢筋混凝土 这种新型的复合建筑材料的应用使建筑结构体系出现了飞跃性的变化。3）随着数学和力学的发展，在 19世纪后期建立了为实际工程所需要的计算理论和方法， 形成系统的结构科学。结构科学的形成和发展使人在建筑工程开始之前就可预先计算出结构 的受力状态，作出合理、经济而坚固的房屋结构设计。4）在建筑设备方面，随着工厂与高层建筑的出现，为解决内部垂直运输，从 19 世纪 50 年代到 80 年代末先后出现了蒸汽动力升降机、水力升降机及电梯等现代建筑中垂直交通 设备的雏形。总的说来， 19 世纪主要是建筑材料技术和结

8、构技术变革的阶段，自工业革命以后，随 着钢铁、玻璃和混凝土等人工材料替代传统的砖石、木材等自然材料的大量应用，使得建筑3 罗小未主编外国近现代建筑史M.北京：中国建筑工业出版社，2004： 18 在高度、跨度和空间组织的灵活性等方面获得了解放，造型不再受限制，直接促成了现代建 筑的产生与早期发展。1.3.2 19 世纪末到 20世纪初的建筑设备技术革新在第二次产业革命19世纪末到20世纪初的几十年间，世界先后经历了第一次世界大战、 资本主义危机和经济复原阶段。在这段时期中，现代建筑技术的发展主要体现在以下几方面：1）住宅建造中材料和装配技术的革新。2）钢筋混凝土结构的普遍运用，以及建筑施工技术

9、的相应提高。建筑土木工程进入了 钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。许多大跨度、超高度的建筑成为可能， 一战后出现了摩天大厦、壳体结构和悬索结构等建筑。3）新材料在建筑室内外装饰施工中的陆续应用。如铝材、不锈钢和搪瓷板、塑料、橡 胶和沥青、合成木材制品、多种吸音抹灰和玻璃纤维、矿渣棉等隔声吸音材料，以及隔热、 隔音玻璃等。4）建筑设备的飞跃性发展。第一次世界大战后，随着科学与技术应用的日益紧密结合， 各种发明不断涌现并改进完，电梯、自动扶梯、人工照明、水处理、人工通风、空调等新技 术相继出现。建筑的空间构成模式也与传统的“功能空间”不同，被划分成“目的空间”和 “设备空间”两大部分。

10、建筑师不但要同结构工程师、还要和各种设备工程师共同配合。19 世纪末到 20世纪初主要是建筑设备技术的革新阶段，在第二次工业革命中得到发展 的建筑设备技术，使建筑不再受自然环境的限制，交通、朝向、采光、通风、温湿度调节等 等都可由人工来处理，建筑的功能组织关系发生了重大的变化。这种变革对建筑的影响由空 间造型形态方面转向了功能组织，建筑使用功能与建筑空间的构成模式随之改变。1.3.3 20 世纪 50年代至今的建筑高技化与信息化变革第二次世界大战以来，随着资本主义工业生产的发展和科学技术的进步，迎来了第三次 产业革命。其中，建筑科学技术领域也出现了新一轮变革。主要体现在：1）建筑类型方面，20

11、 世纪中叶特别是60 年代以后，高层建筑的结构体系在20世纪后 期有了很大的发展，主要表现在研究解决抗风力与地震力影响的方面取得了显著成就。另外， 在二战后的几十年中，以展览馆、体育馆、飞机库及一些公共建筑为代表的大跨度建筑又有 突出的进展，越来越紧密地与新材料、新结构、新施工技术相结合。2）建筑技术方面，20 世纪 70 年代以后计算机、光纤通讯、电子技术和节能技术等等 高新技术进入建筑领域，自动化的楼宇治理系统、防灾报警系统、保安监控系统的发展，以 及可持续发展的建筑观和环境意识的确立，使得当今的建筑朝着智能化和生态化的方向发 展。综上所述，从 20 世纪 50 年代起，建筑科技进入了由机

12、械技术向高技术转化，由无机体 向有机体方向变化的发展阶段。它对建筑的直接影响，也不再是空间造型和功能组织关系， 而是改变了建筑的内在中枢。然而，伴随着科学技术的进步，以及计算机技术在建筑设计领 域中的普及，人们的建筑观念也发生了变化。2 现代建筑科学技术的特征2.1 现代建筑科学技术具有客观物质性一般认为，科学技术一方面是人类认识、改造物质世界的手段，一种实用性的技术体系。 是人们获得发展的物质凭借:另一方面，又通过揭示自然的规律而改观人类对世界的认识， 形成有观念启示价值的知识体系。1）建筑技术发展的一般规律是以科学技术学为基础、以辩证唯物主义和历史唯物主义 的基本原理为指导，系统地揭示建筑

13、技术的本质特征、社会功能和发展规律。现代建筑科学 技术从建筑技术的物质要素（如建筑材料，设备、建筑结构、建筑设计构造等）方面，研究方 法和手段的变革过程和规律，寻求新的科学技术（如高分子材料、信息技术、仿生结构技术、 环境技术和生态技术等）在建筑中的应用路径，目的是再一次改变建筑功能，实现科学技术 发展所带来的人类的新的时空观和居住理念。这一切都建立在对自然界普遍规律的客观认识 上发展和创造出来的新技术形态，具有科学客观的真实性和逻辑性。2）从建筑技术发展的规律上来看，按科学技术学理论，建筑技术发展受到自然属性规 律和社会属性规律的作用。建筑技术的自然属性体现在建筑技术作为地理环境、经济资源、

14、 人口和生产方式等人类社会运动的基本物质要素的一个组成部分，其本质上是物质的。这一 点证明了其对人类社会的先在性，决定了它在某些方面的运行规律和发展趋势是不以人的意 志为转移的。建筑技术的社会属性则体现在建筑技术发展必须以满足整体社会利益和需要作 为自身发展的根本动力，它必须为不断推进的社会生产力的发展服务，同时建筑技术的研究 与应用受到政治、经济、环境、文化等社会条件的制约，诸多社会条件发展的不平衡性，从 而也导致了不同国家和地区之间在建筑技术发展水平上的差异存在。3.2 现代建筑科技具有较强的实践性奈比斯特在大趋势一书中指出，技术的发展有三个阶段：“第一阶段，新技术和新 发明是按照阻力最小

15、的路线发展的；第二阶段，新技术被用来改进过去的旧技术；第三阶段， 新技术本身将发展出新的使用方向和新用途。”从建筑技术发展的过程来看，建筑技术的发 展阶段可分为建筑技术研发、建筑技术创新、建筑技术扩散和建筑技术替代等阶段。而现代 建筑科学则是在19世纪以来随着现代建筑技术的不断发展而逐渐形成理论体系的。可以说， 现代建筑科技的发展与现代社会中的建筑实践是紧密联系在一起的。1）现代建筑科学技术作为现代科技体系中的一部分，已成为直接生产力，可快速投入 实践，在工程实践中得到检验、发展和完善，最终转化为物质财富。建筑科技发展的物质成 果会迅速转化为实用性的建筑结构技术、材料技术、设备技术及设计媒体技

16、术，以实现社会 不断增长的物质要求。从社会发展史来看，社会的变革与进步源于科学技术的发展，并在建 筑中得以直观的体现。混凝土、钢材、玻璃等人工建筑材料及框架结构等新的结构形式及电 梯等新设备的出现，大规划的工业建筑替代了以往的手工作坊。为许多产品的工业化大规模 生产提供了物质基础。当今的计算机技术和电子智能技术，彻底改变了设计方式、建筑形态、 设计观念和建筑性能。工业革命加速了社会城市化，而建筑技术使得城市化成为现实。从经 济发展史来看，建筑技术是经济发展的条件和一个重要方面。无论是近代的工业厂房、铁路、 电力网、码头等的建设，还是现代的公共建筑、机场、港口、桥梁、高速公路、水库和市政 工程等，这些经济发展的物质条件都来自于建筑技术的贡献。在西方发达国家，以建筑技术 为劳动手段的建筑业是国家的一个重要产业，我国则把建筑业列为国民经济的支柱产业之 一。2）社会变革实践