古今结构艺术及技术发展概述

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

摘要：古代经典的建筑，深深感慨建筑艺术的宏伟美丽的同时有没有想过为何这些庞然大物屹立数百年乃至千年不倒——这就是结构的力量。而现代建筑最主要的两种建筑结构——钢结构和钢筋混凝土结构，更因其广泛的应用范围和结构优点，创造着新时代的建筑巨作。
关键词：结构 混凝土 钢结构

　　一.古代建筑——人类建筑艺术的瑰宝

　　1.古希腊雅典卫城

　　雅典是希腊突出地中海的阿提卡半岛的中心，三面环山，一面通海，公元前5世纪，在击退进犯的波斯人后，雅典取得了众邦中的领导地位。并开始重建毁于战火的卫城。用辉煌宏伟的神庙建筑群庆祝胜利和荣耀城邦的霸主地位。重建后的卫城建筑包括帕提农神庙，伊瑞克提翁神庙和稍候建造的胜利女神神庙等。

　　雅典卫城建在一座石灰岩的小山上，高出四周平地70多米，四周陡峭，顶部是一块平整的台地。雅典人在山上建造城邦保护神雅典娜女神的神庙，雅典由此而得名。由卫城西边拾级而上，迎面是朴素的多立克山门，山门之后高11米的雅典娜神像执矛而立。绕过女神像，左边是纤巧的伊瑞克神庙，右边是庄严的帕提农神庙。帕提农神庙用的是多立克柱子，柱高是底面直径的5.47倍，饱满而有弹力，这是古希腊建筑的一大特点。伊瑞克提翁神庙内最奇特的是柱廊的柱子，竟是6尊少女的雕像。

　　2.古罗马建筑大角斗场

　　古罗马建筑是个奇迹，公元前620年罗马还是个意大利不被人注意的小城邦，到公元前30年，罗马人的战旗像汹涌的洪水席卷了北非，西亚和大半个欧洲。空前的社会繁荣加上建造艺术的大飞跃，罗马人于是大干特干起来了。

　　罗马大角斗场，又叫圆剧场，坐落在罗马城的中央。它是个巨大椭圆形，长轴188米，短轴156米。中央是表演区，看台从表演区的椭圆形外沿层层升起，约有60排，又低到高分为5区。最前一区为荣誉区给长官，元老，外国使节等贵宾坐，第二区给骑士，第三区给富人。

　　大角斗场以混凝土筒形拱建构，从外面看混凝土拱有4层，每层80个。底层是敞廊，每隔一段距离设楼梯和通道，分别通向不同看台区域。蜘蛛网般的放射的通道和楼梯，方便观众快速就座和离场。与现代剧场如出一辙，如此一来，就算发生大火灾也不怕了。这个巨大的角斗场可同时容纳55000人观看表演。

　　大角斗场的外墙以灰白色的凝灰岩砌筑。高50米，气势非凡。下面三层用券柱式装饰，顶层实墙。阳光下，椭圆形体和规则变化的券柱令大角斗场产生丰富的光影效果。

　　3.哥特建筑巴黎圣母院

　　中世纪文化被称为“哥特式”，这词有***的意思，因为中世纪是***的。但后来只把“哥特式”指中世纪晚期城市重新兴起的文化。而这时的教堂就被唤作“哥特式教堂”。

　　哥特教堂平面是十字形的，很容易让人想起耶稣受难的十字架，有强烈的***意义，它们大都有钟塔，其中最著名的是法国巴黎圣母院也有两个平顶的钟塔，高66米，雨果笔下的卡西莫多就在那儿敲钟。不得不提的是教堂内的雕像，有历代的国王，圣母，基督等。满布细密优美的石刻雕饰，其中有一只怪兽，在圣母院顶上望着不远处的巴黎大法院。

　　以上是世界上古代经典的建筑，深深感慨建筑艺术的宏伟美丽的同时有没有想过为何这些庞然大物屹立数百年乃至千年不倒——这就是结构的力量。现在我们来看看现代建筑最主要的两种建筑结构——钢结构和钢筋混凝土结构。

　　二.钢结构和钢筋混凝土结构

　　1.钢结构

　　钢结构是由钢筋构件制成的工程结构。构件之间用焊接，螺栓或铆钉连接，与其他结构形式诸如钢筋混凝土结构，木结构和砖石结构相比，钢结构在结构形式，构件的计算方法，连接的计算与构件处理等方面都有显著的特点。钢结构内在的特性是由其原材料及加工过程决定的。钢结构的特点有：

　　一.强度高，重量轻

　　与其它材料相比强度要高得多。在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，自重轻，构件重量轻也利于运输和安装。

　　二.材质均匀，可靠性高

　　钢结构在冶炼和轧制过程中，质量得到严格控制，材质波动范围很小。钢材组织均匀，接近于各向同性，其实际工作性能与构件计算理论符合较好，所以其可靠性较高。

　　三.塑性韧性好

　　建筑工程中钢结构所选用的钢材都是有很好的塑性，在拉力作用下，应力—应变曲线有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。结构在一般工作条件下，不会因为超载而突然断裂。

　　四.工业化程度高

　　构件采用工厂制造，采用机械化程度高的专业化生产有严格的工艺要求，制造精确度高，周期短。

　　五.安装方便，施工期短

　　构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓，然后进行焊接或用高强螺栓连接。还可以在地面先拼装或焊接成较大的吊装单元再进行吊装，施工速度快，工期短。建筑物提前投入使用，能尽快发挥投资利益。

　　六.密闭性好

　　七.耐热性好，耐火性差

　　八.耐腐蚀性差

　　目前在工业与民用建筑方面，钢结构应用范围如下：

　　一.大跨度结构

　　比较其它建筑材料的结构，钢结构轻质高强，结构形式灵活多变。

　　二.高层建筑的骨架

　　钢结构以其优越的性能在高层超高层建筑中担当着重要的角色，至1998年，我国已建成的300米以上的建筑有3座，其中2座为钢架加钢筋混凝土或劲性混凝土核心的筒结构。

　　三.重型厂房结构

　　四.轻型钢结构

　　五.塔桅结构

　　三.钢筋混凝土结构

　　利用水泥掺以级配合理的粗细骨料，加水拌合并浇筑在模型之中，经硬化后就可以得到人们所需要的各种形状的人工石料——混凝土。它的抗压能力较强但抗拉能力较弱，为了克服这个缺陷，人们就自然地想到利用抗拉强度很高的钢筋来弥补。

　　加入钢筋的混凝土即叫做钢筋混凝土，当受拉区出现裂缝时钢筋混凝土不会象纯混凝土那样立即折断，它还能继续承受相当大的荷载。不难看出，配置在受拉区的钢筋显著的增强了抗拉性能，大大提高了承载能力。钢筋和混凝土这两种材料扬长避短，共同工作。

　　1.钢筋混凝土结构的优点

　　一.可以就地取材

　　砂石在钢筋混凝土的体积中所占的比重大，一般可以就地取材，可以减少材料的运输费用，降低建筑造价。

　　二.耐久性好

　　钢筋混凝土结构中，混凝土抗大气侵蚀性能好，且钢筋又为混凝土包裹而不致锈蚀。所以钢筋混凝土耐久性好不像钢结构那样要经常保养和维修。

　　三.耐火性好

　　由于混凝土导热性较差，钢筋为其所包裹且有足够的保护层厚度，在火灾中不致很快降低其强度而造成结构的整体破坏，火灾造成的损伤一般限于混凝土表面，所以与钢结构相比，钢筋混凝土结构耐火性能较好。

　　四.整体性强

　　钢筋混凝土结构特别是现浇钢筋混凝土结构有良好的整体性，故抗震能力好。这对于地震，风浪等作用的建筑物有重要意义。

　　五.可模性好

　　钢筋混凝土可根据设计要求，浇筑成各种形状和尺寸的结构。特别运用于建造外形复杂新颖的大体积结构和空间薄壳结构等。这一点是钢结构，木结构没有的。

　　2.钢筋混凝土结构的缺点

　　一.自重大

　　二.抗震性差

　　三.施工费工且受季节性影响

　　四.耗费木料多

　　现浇钢筋混凝土结构要耗费大量模板用木材，此外其保温隔热与隔声性能也较差。

　　五.地基及基础

　　任何建筑物都建造在地层上，谈到建筑就离不开地基。通常把直接承受建筑物荷载影响的那一部分称为地基。如果地基软弱，其承载能力不能满足设计要求时，则需对地基进行加固处理，称为人工地基。

　　基础是将建筑物承受的各种荷载传递到地基上的下部结构。一般应埋入下一定深度，进入较好地层。

　　地基与基础是建筑物的根本，统称基础工程。

　　世界著名的比萨斜塔，因地基缩层不均，排水缓慢，北侧下沉1米多，南侧下沉近3米。可见地基与基础对于建筑物的重要性。