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建筑技术与材料的发展从水泥和混凝土到钢材科学技术不断发展

时间:2019-11-08 15:36 作者:admin 分享到:

  大家好,今天小编给大家介绍的是关于建筑技术与材料的知识。下面就跟着小编一起来看看吧!十九世纪以前,建筑技术的进步是相当缓慢的。建筑材料不外乎几千年来沿用下来的土、木、砖、瓦、灰、砂、石,设计也一直仅凭经验。由于建筑材料性能和科学技术水平的限制,房屋的层数很少,房屋的静空跨度很有限,而且适用性能◇•■★▼很差。十九世纪,钢铁工业和水泥工业的出现,促进了建筑业的发展。二十世纪以来,尤共是第二次世界大战以来,建筑业获得迅速发展。其原因可大致归纳为四个方面。首先,生产的大发展和生活水平的提高需要大量的以及复杂多样的各种建筑。

  建造量飞速增长,建筑类型不断增多,比如住宅、厂房、火车站、影剧院、体育馆、航空港等等。第二,十九世纪后期重工业大发展,为建筑★△◁◁▽▼业提供了性能越来越好的钢材和水泥,以及各种新型建筑材料,如玻璃、塑料、铝材等,建筑材料由原来的几种发展到几百种,这对建筑物的设计施工以及建筑面貌产生了决定性的影响。第三,随着力学、物理学、材料▼▼▽●▽●科学、数学和计算技术以△▪▲□△及测试手段的发展,建筑科学技术得到迅速发展。同时建筑机械也从手工操作,半机械化,机械化,到自▪…□▷▷•动化和计算机控制,使建筑业生产从手工业向工业化过渡。第四,建筑业在国民经济中的重要性明显增长,如在美国已成为经济的三大支桂之建筑材料和建筑技术的发展,大大改变了建筑物的面貌,用机械化施工代替手工劳动,大大提高了生产效率,建造一座楼房只婴十几个或者几十个人就够了。

  建筑物从几层发展到一百多层。建筑物的净空跨度从几米、几十米,发展到200多米。高层△▪▲□△建筑的墙验从一、二米厚减少到二十厘米。近年来,还出现了位于几十米深的地下、水下★-●=•▽建筑。因此,建筑中出现的问题越来越复杂,对技术的要求越来越高。十九世纪以前,建筑使用的是天然材料或初级的人工材料,如土、木、砖、瓦等。十九世纪二十年代出现了水泥,以后又出现了钢材。二十世纪三十年代以后,出现了以塑料为主体的合成高分子建筑材料,目前塑料已和水泥、钢材、木材并列为四大建筑材料。第二次大战以后,大量轻质高强度金属材料和胶木也用于建筑。为了把砖或石块连结在一起,最早使用的胶结材料是天然粘土。后来人们发现石灰石经火概烧而成的石灰,具有比粘土更好的胶凝性。古代罗马人,用一种火山喷射物生成的胶结材料把石块连结成坚▪•★固的整体。火山灰是天然水泥,他们◆◁•用这种材料建造斗兽场和其它宏伟建筑物。可是,火山灰☆△◆▲■很有限,而且运输不便。

  工业革命以后,要求大规模地建造水工结构,如港口,提坝、桥涵等,推动人们去寻找耐水的胶结材料。1774年,英国工程师斯密顿在建造海上灯塔时,试用石灰、粘土、砂和铁渣的混合物砌筑基础,效果良好。后来又发现了在石获浆中加进些验的粉末后能提高耐火性能,经过反复试验,人们逐渐认识到把粘土同石灰石适当地配合并加以燎烧,再磨成细粉,可以制造出性能良好的胶结材料。1824年,英国石匠营造者显斯普丁取得了制造这种材料的专利。他的严品硬化后的颜色和强度,同波特兰地方出产的石材很相近,因而取名为“波特兰水泥”。

  此后,人们逐◆●△▼●步掌握了对水泥的化学成分和性质,不断地改进生产工艺过程,出现了专门生产水泥的工厂。法国在1840年,德国在1855年分别建设了水泥制造厂。进入二十世纪,特别是第二次大战后,水泥的标号不断提高,水泥产量迅速增加。1960年全世界水泥总产量为3.17亿吨,1970年为5.68亿吨,1960年全世界每人每年消耗水记104公斤,1970年为156公斤。水泥制造业已经成为国民经济中一个重要部门。水泥出现以后,用水泥、砂、石和◁☆●•○△水制作的混凝土,在建筑工程中广泛得到应用。混凝土凝固以前具有很好的可塑性,能用模子浇注成各种形状,硬化以后有很高的抗压强度,而且比较耐火。可是,混凝土在拉力作用下很容易破裂,因此在建筑中的使用范围有很大的局限性。

  工业革命以后,传统的建筑材料难以满足大规模建筑物的要求,因而迫切需要性能更好的结构材料,人们发现钢铁是比较适用的一种。将铁作为建筑材料,在古代建筑中已有应用,至于大量的应用,特别是以钢铁作为建筑结构的主要材料则始于近代。随着铸铁工业的兴起,1775-1779年在英国的塞文河上建造了跨度30米,高12米的生铁桥1793-1796年在伦敦用生铁建造了长72米的单跨拱桥——森德兰桥等构筑物。铁作为▲★-●房屋的主要材料,起初应用于屋顶。铁和玻璃这两种建筑材料配合应用,在十九世纪建筑中获得了新的成就。

  1829-1831年,在巴黎旧王宫的奥尔良廊顶上应用了这种铁构件与玻璃配合的建筑方法。1851年,伦敦第一届世界工商业博览会用铁和玻璃建成了一座大型展览馆。这是一座长563米,面积为7.4万平方米的三层建筑,外墙厚度只有20厘米,它用3300根铁柱和2224根铁梁组成框架,再安上玻璃墙和屋面。在整座建筑中,只应用了铁、木、玻璃三种材料,从构件制作到建成◇=△▲共花了9个月的时间。它通体透明,空间开阔,人们把它叫做“水晶官”“水晶宫”是近代建筑史上第一个里程碑,标志着近、现代预制装配建筑的开始。

  十九世纪六十年代,出现了新的炼钢方法,钢产量大幅度增加,从此钢成为近现代建筑中不可缺少的重要结构材料。十九世纪末出现了大型钢轧机,为制造大型钢结构件创造了条件。然而,一般工字钢不宜用来做柱子构件,因为在腹翼两个方向上容易发生挠曲。为了弥补这一缺陷,采用了组合断面铆接结构。后来,为了避免复杂的★◇▽▼•铆接结构,采用了宽翼架,并于1901年首先在卢森堡轧制成功,1907年在美国也开始使用。宽翼梁的问世,有力地推动了钢梁和钢柱构件的发展。到了二十世纪二十年代,焊接技术广泛应用于建筑,因而可以很方便地制造各种焊接组合型钢材,大大提高了钢构件的刚度和强度。

  同时,近代结构力学的迅速发展,各种钢结构件的出现,有力地推动了铁路桥梁、铁路车站和高层建筑的建设。1846年,英国建造了不列颤尼亚大桥,管形桥身长400多米,这是桥梁史上的新起点。由法国工程师埃斐尔设计的,1889年在巴黎建成铁塔,高达328米,至今仍为世界○▲-•■□各地游客所赞叹。钢铁作为建筑材料也有它的◆■弱点,它虽然具有很高的抗拉强度,但在高温下容易丧失强度。到二十世纪,广泛采用钢筋混凝土。好了,今天小编就给大家▪▲□◁介绍到这里,如果你也有好的想法,不妨在下方评论区内给我留言吧!

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