建筑技術(shù)和結(jié)構(gòu)發(fā)展概述

張立華，楊 震

（赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

建筑技術(shù)和結(jié)構(gòu)發(fā)展概述

張立華，楊 震

（赤峰學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

建筑技術(shù)的發(fā)展對于建筑結(jié)構(gòu)的變化，有著不可替代的影響和作用。文章介紹了從古代到近代、從現(xiàn)代到當(dāng)代，建筑技術(shù)的發(fā)展變遷，闡述了建筑材料的發(fā)展對建筑結(jié)構(gòu)的影響。列舉了鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用，并對基于數(shù)字化技術(shù)的智能建筑進(jìn)行了展望。

建筑結(jié)構(gòu)；材料技術(shù)；鋼筋混凝土；鋼結(jié)構(gòu)

1 建筑技術(shù)發(fā)展概述

1.1 古代建筑技術(shù)發(fā)展歷程

由于古代工業(yè)文明發(fā)展速度較為緩慢，建筑只能滿足人們簡單的生產(chǎn)和生活需求，建筑技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了比較長的時間跨度。從原始社會開始，人們修建簡陋的房屋、道路，以滿足基本的居住和出行。進(jìn)入奴隸制社會之后，生產(chǎn)和生活條件有了進(jìn)一步的提高和改善，宗教傳播、戰(zhàn)爭需求等因素也逐步被考慮到建筑之中。城市建設(shè)的雛形已經(jīng)出現(xiàn)，宮殿、寺廟的修建更是屢見不鮮，水利設(shè)施也開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉。建筑材料主要來自于大自然，經(jīng)過簡單的處理加工后用于建筑物，其工藝技術(shù)也從石器時代逐步過渡到了青銅器和鐵器時代。一些有關(guān)建筑的科學(xué)原理和定律不斷被總結(jié)出來，從建筑的設(shè)計、工料的計算到施工的工序和工藝的選取，都形成了較為完善的理論體系。

1.2 近代建筑技術(shù)的變遷

工業(yè)革命的到來，極大的推動了生產(chǎn)力的發(fā)展，也對建筑技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。鋼筋、混凝土、玻璃等建筑材料，逐步取代了磚瓦木材等傳統(tǒng)材料。尤其鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)化的實現(xiàn)，為大規(guī)模的建設(shè)提供了重要保障?；诠I(yè)革命所帶來的生產(chǎn)力狂飆式的發(fā)展，高層建筑、大跨度建筑等新的結(jié)構(gòu)體系開始出現(xiàn)。建筑技術(shù)不再局限于追求材料的更新和質(zhì)量的保障，對于建筑的速度也不斷提出了新的挑戰(zhàn)。這一時期的建筑理論取得了長足的進(jìn)展，數(shù)學(xué)與力學(xué)形成了較好的結(jié)合與發(fā)展，有關(guān)結(jié)構(gòu)與力學(xué)的理論逐漸開始用于指導(dǎo)建筑技術(shù)和工藝。

1.3 現(xiàn)代建筑技術(shù)的起源

現(xiàn)代建筑技術(shù)起源于第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，隨著信息能源、材料空間等技術(shù)發(fā)展的日新月異，給建筑技術(shù)的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。人們逐漸將關(guān)注點集中到了建筑物的使用性能和舒適度方面，不僅要求具備良好的水電和供暖供熱系統(tǒng)，還提出了通訊、防火、安全等智能化要求。新的建筑理論不斷涌現(xiàn)，動態(tài)規(guī)劃、力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)抗震等理論發(fā)展完善［1］。

1.4 當(dāng)代建筑技術(shù)概況

隨著人口的持續(xù)增長、城市化進(jìn)程的加速、環(huán)境污染問題的日益突出，給現(xiàn)有的資源和環(huán)境帶來了巨大的壓力。隨著近年來環(huán)保節(jié)能要求的不斷增強(qiáng)，綠色建筑的發(fā)展也逐步被提上日程，低成本、低消耗、低污染的建筑理念逐漸成為建筑業(yè)發(fā)展的主流。

2 建筑材料的發(fā)展對建筑結(jié)構(gòu)的影響

建筑結(jié)構(gòu)是指在建筑物中，由建筑材料做成用來承受各種載荷或者作用，以起到骨架作用的空間受力體系。根據(jù)建筑材料的不同，可以分為混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)等［2］。建筑材料的更新與發(fā)展，對建筑結(jié)構(gòu)的變化有著密不可分的關(guān)系和作用。在遠(yuǎn)古時期，人們只能利用泥土、木材和其他簡單的天然材料進(jìn)行建筑活動，長期停留在鑿穴而居的石器時代。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，隨之而來的，是大量的木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)為主的道路橋梁、廟堂殿宇。

建筑材料正式從天然取材階段進(jìn)入了人工生產(chǎn)為主的階段，為實現(xiàn)較大規(guī)模的建筑活動奠定了必要基礎(chǔ)條件。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計、力學(xué)理論等的不斷提升，基于混凝土材料的高層建筑在強(qiáng)度和抗裂性能方便有了較大的提高，以鐵路建設(shè)為代表的地下建筑，悄然并逐步興起。隨著各種高強(qiáng)輕質(zhì)的新材料持續(xù)不斷涌現(xiàn)，建筑的結(jié)構(gòu)和性能還將贏得更大的發(fā)展和飛躍。

3 基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層和大跨度建筑

混凝土材料的誕生，再一次掀起了建筑結(jié)構(gòu)變革的高潮。尤其是鋼筋與混凝土混合而成的新型復(fù)合建筑材料，在利用鋼筋耐承受拉應(yīng)力優(yōu)點的同時，更加充分發(fā)揮了混凝土的耐壓優(yōu)勢。不僅提高了其剛度和抗裂性能，承載能力也有了較大的提升。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了房屋支撐結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的分離，高新技術(shù)和材料的應(yīng)用，加速了高層建筑和大跨度建筑的發(fā)展。高層建筑起源于19世紀(jì)初英國的多層建筑，依賴鍛鐵和磚石作為承重結(jié)構(gòu)，并逐步發(fā)展過渡到更為優(yōu)質(zhì)的框架式結(jié)構(gòu)。在廣泛應(yīng)用于辦公和住宅的建筑的同時，逐步朝著信息化和智能化的方向不斷邁進(jìn)。

4 鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展與應(yīng)用

近年來，鋼結(jié)構(gòu)建筑取得了迅速的發(fā)展，不僅具有重量輕、強(qiáng)度高、密封性強(qiáng)等優(yōu)點，且具有較高的承載、抗震和安全性能。同時，鋼結(jié)構(gòu)還具有機(jī)械化程度高、工期短、環(huán)境污染小，以及用料省、易拆除、回收利用率高等先天性優(yōu)勢，有著不可替代的地位和作用。衡量一個建筑的綜合效益，不僅僅關(guān)注其造價成本所涉及的經(jīng)濟(jì)效益，而是要綜合考慮如何增加有效面積、在減輕結(jié)構(gòu)重量的同時提高質(zhì)量和抗震性能，以及施工的周期長短和對周圍環(huán)境的影響。以高層建筑為例，盡管對其上部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)的造價，與混凝土結(jié)構(gòu)相比增加了近一倍。但綜合考慮到征地設(shè)計、地基造價、裝修維護(hù)等綜合因素之后，采用鋼結(jié)構(gòu)的造價占工程總投資的比重反而有了下降。且結(jié)構(gòu)受力更為合理，維護(hù)結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度高，便于成品件的組裝，大大提高了建筑施工的速度和效率。

5 數(shù)字化背景下的智能建筑結(jié)構(gòu)

基于數(shù)字化的信息技術(shù)，為我們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活帶來了極大的便利。計算機(jī)輔助設(shè)計與處理、自動化辦公與控制，也為智能建筑的發(fā)展提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。建筑師能夠通過虛擬的計算和模擬，綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)所涉及的諸多細(xì)節(jié)和因素，在設(shè)計理念、意識形態(tài)等方面產(chǎn)生了較大的突破和轉(zhuǎn)變。智能建筑是一個集多個子系統(tǒng)為一體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)構(gòu)成要素的不同，導(dǎo)致了綜合性能方面的千差萬別。以智能化的辦公大廈為例，包含了建筑、辦公和通訊三個自動化子系統(tǒng)，涵蓋了電梯、停車、照明、水電、供暖、網(wǎng)絡(luò)、電話等一系列工程。同時，還要綜合考慮人的感官和心理等需求，如陽光、視覺、聲音、電磁輻射等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分予以分類考慮，以滿足人們對于辦公條件舒適度的要求。我們相信，隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展完善，智能建筑的水平必將不斷邁上新的臺階。

［1］王征.結(jié)構(gòu)技術(shù)影響下的當(dāng)代建筑形態(tài)創(chuàng)新研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

［2］謝毅.鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件連接構(gòu)造技術(shù)研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2008.

On the influence of architectural technology development on architectural structure

ZHANG Li-hua，YANG Zhen
（Chifeng University，Chifeng Neimenggu 024000）

The development of architectural technology for the change of the structure of the building，has irreplaceable influence and role.This paper introduces the development of architectural technology from ancient times to modern times，from modern to contemporary，to the development of architectural technology，and expounds the influence of the development of building materials on the building structure.The development and application of reinforced concrete and steel structures are listed，and the prospect of intelligent building based on digital technology is presented.

Building structure；material technology；reinforced concrete；steel structure

TU-098.6

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.021

1672-7304（2015）04-0042-02

（責(zé)任編輯：黃 密）

張立華（1980-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，講師，研究方向：建筑設(shè)計。