建筑材料与建筑结构形式的相关研究

建筑材料与建筑结构形式的相关研究

摘 要：土木工程结构要解决的根本问题是工程安全，使结构能

够抵抗各种自然或人为的作用。材料是土木工程的物质基础。而材

料的选择和数量的确定是结构设计最重要的内容。

关键词：工程材料；工程结构；发展 ；古代土木工程；近代土木

工程；现代土木工程

工程材料与土木工程一样，是一门古老的学科，伴随着人类历史

的发展，绵延千年至今，大致经历了古代、近代和现代三个阶段。

而工程结构的发展与人类科学技术的进步，特别是与建筑技术和工

程材料有密切关系。

古代，物质匮乏，技术落后，人类茹毛饮血；在旧石器时代（约

170万年前至公元前8000年），人类居于天然洞穴；中石器时代（约

公元前8000年至公元前6000年），地穴建筑出现；新石器时代（约

公元前6000年），半地穴建筑出现；公元前5000年，地面建筑，

干栏式建筑出现。古代土木工程的发展缓慢，究其主要原因没有理

论基础，材料一般采用天然材料，尤其是当地的天然材料，如泥土、

砾石、树干、树枝、竹、茅草、芦苇等，后来发展到土坯、石材、

砖、瓦、木、青铜、铁及混合材料如草筋泥、混合土等。在古代的

一些文化遗址中发现，其房屋采用木骨泥墙结构——如从西安半坡

遗址中，可以看出，原始社会的地面建筑由墙体、屋顶两部分组成，

墙体为木骨泥墙结构，屋顶由构架和木柱支撑。

约公元前2000年，相当于夏代时期，出现了夯土的城墙。两周时

期开始有了烧制的瓦，战国时期的墓葬中发现了大尺寸的空心砖。

在欧洲，大约8000年前已开始采用晒干的砖（土坯）；大约5000

年到6000年前开始开凿自然石砌筑房屋；采用烧制的砖亦有3000

年的历史。

在漫长的人类历史长河中，我们中华民族的建筑体系是木构架制，

即用木梁、木柱做成承重骨架，用木制斗拱做成大挑檐，回壁墙体

都是自承重的隔断墙——类似于我们今天的钢筋砼框架结构。由

此，在古代乃至近现代，在我国大部分地区的农村、城镇，受工程

材料的限制，数千年我们的老百姓，一直居于土——木结构，砖木

结构的房屋中。在青海玉树大地震中，那些土木、砖木结构的房屋

基础都倒塌了，说明其强度、刚度、稳定性相对较差。但于我，从

小生于土坯房中的我，对其有着深厚的情谊和深深的眷恋，虽然条

件差，但其冬暖夏凉，类似于陕北的窑洞——我想这也是毛泽东主

席喜欢它的主要原因。而对于古代的桥——木桥，石板桥、石拱桥

等。尤其是石拱桥——如赵州桥，其用材简单，石条、竹筋等，受

力合理，充分发挥石材抗压的特性，让人叹为观止，让世界都为之

惊奇。充分体现了我国古代劳动人民的勤劳和智慧。

在国外，建筑于公元前2700年至公元前2600年的埃及帝王陵墓

建筑群——吉萨金字塔群，其中以古国王第四朝法老胡夫的金字塔

最大。该塔塔基正方形，每边长230.5米，高约146米，用230万

余块巨石砌成。经历了5000年风雨仍屹立于泥罗河畔；其主材是

石材。故在阿拉伯世界里流传着这样的话语：“人是怕时间的，时

间却怕金字塔”。而在公元532年至公元537年间建造的今土耳其、

伊斯坦布尔的索菲亚大教堂为砖砌穹顶（圆形球壳），直径30余米，

穹顶高50多米，穹顶支撑在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱上（7m

×10m），——砖石拱券结构。西欧各国以意大利比萨大教堂和法国

巴黎圣母院为代表的教堂建筑，都采用了砖石拱券结构。

由此不论中国或是外国，在古代虽无理论指导工程实践，凭经验

建造，但古代不乏伟大的土木工程，而这跟古人的聪明和智慧有关，

让人不禁浮想联翩，——如都江堰水利枢纽工程，它是世界上最长

的无坝引水枢纽工程，。从公元前256年至公元前251年修完，一

直沿用至今，灌溉着一千多万亩土地，使成都平原成为“天府之国”，

这不能说不是奇迹啊！

近代的土木工程的时间跨度为17世纪中叶至20世纪中叶的300

年间。西方文明的兴起，土木工程从设计理论，材料科学和工程实

践都经历了飞速发展。设计理论的建立，发展也促进材料科学的发

展。1824年，英国人阿斯普丁利用波特兰的火山灰发明了水泥——

波特兰水泥，并注册专利。1850年开始生产，水泥的发明使土木工

程进入混凝土材料时代。1859年，冶金学家贝塞麦发明了转炉炼钢

法，使钢材得以大量生产，并用于土木工程。1867年，法国人莫尼

埃用铁丝加固砼制成花盆，并把这种方法推广到工程中，从此钢筋

砼材料形成并广泛应用于土木工程。成为土木工程中最为重要的材

料之一。1886年美国人杰克逊首先应用预应力砼制作建筑配件，后

又用它制楼板。1930年法国工程师弗涅希内将高强钢丝用预应力

砼，解决了砼因徐变造成预应力完全丧失的问题。从此，预应力砼

在土木工程中得到广泛应用。由于材料技术的不断发展和进步，我

们建筑工程的结构也不断发展和前行。根据我们 …… 此处隐藏：2184字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……