天然石材在建筑中的運用及其構造原理及實例分析

1、-. z.天然石材在建筑中的運用以及其構造原理與實例分析摘要: 石材技術在建筑歷史的長河中有著廣泛的應用,天然石材構造原理，天然石材實例分析。天然石材是指從天然巖體中開采出來的，并經加工成塊狀或 板狀材料的總稱。建筑裝飾用的天然石材主要有花崗巖和石兩大種。 所謂石是指沉積的或變質的碳酸鹽巖類的巖石，有巖、白云巖、灰?guī)r、砂巖、頁巖和板巖等。如我國著名的漢白玉就是房山產的白云巖，石則是產于縣的巖，著名的綠則為蛇紋石化硅卡巖。同樣，作為石材開采的各類巖漿巖，如花崗巖、安山巖、輝綠巖、綠長巖、片麻巖等稱之為花崗石。如白虎澗的白色花崗石是花崗巖，青是輝長巖，而的黑色花崗石則是輝綠巖。天然石材的放射性水平

2、可分為A、B、C三類。 A類產品可以在寫字樓和家庭居室中使用，B類產品放射性程度高于A類，不可用于居室的飾面，但可用于建筑物的外飾面；C類產品放射性更高，只可用于建筑物的外飾面。 天然石材中，放射性屬A類的包括櫻花紅、將軍紅、紅、*紅、石島紅、安溪紅、楓葉紅、西麗紅、天山白麻、天山紅和紅等；屬于B類的包括印度紅和 紅等；屬于C類的商品為永定紅，而一些地方的杜鵑紅，放射性水平就大于C類標準。 曾有傳言稱，可以通過石材的顏色來分辨其放射性的上下。事實上，根據國家有關部門的測試，顏色并不能作為判斷其放射性的依據。如紅色的石材放射性就有高有低，杜鵑紅、南非紅、印度紅等較高，有的是B類、C類，而大量的紅

3、色石材，如安溪紅、楓葉紅就是A類產品?？傊?，石材的放射性需要以有關單位檢測的數據為準。1石材的傳統(tǒng)與現代運用1. 1傳統(tǒng)建筑中的石材運用也許人類自從有了建造的欲望,就開場和石材有了不解之緣,同時開展了自己獨有的加工工具.在現代建筑之前,一部西方建筑史可以說就是一部石頭建筑的歷史.古埃及人在沒有機械設施的前提下,利用跨度78m、36 t重的石板形成拱構造,創(chuàng)造了胡夫金字塔的精準(金字塔底邊方形的南北2條邊長度僅相差009%,東西2條邊僅相差003%,地面對角線兩端在平面高度上僅差0004% ),他們是如何開采、運輸、精細安裝呢到現在仍然是一個謎;古希臘人利用泰列孔山上的石建造了雅典衛(wèi)城,柱式建筑

4、從此影響了整個歐洲的建筑歷史;而哥特式建筑突破構造常規(guī),骨架券和飛扶壁的運用使建筑構造近似框架,不但節(jié)省了石料,而且滿足了各種建筑平面形式的需求,建筑理性和感性到達了有機的交織與融合.中國傳統(tǒng)建筑雖以木框架構造聞名天下,其石工水平也堪稱一絕,并被大量應用在塔、橋、亭等單體建筑以及臺階、柱礎、欄桿等局部構件上.故宮(公元1406-1420年)保和殿后的丹陛橋, 是用一整塊石料在現場雕刻而成,而在其原材料運輸過程中,不但消耗了大量的人力和馬車,而且還要借助冬季向地面潑水形成的冰道才運到京城的;而對于那些大量盛產石材的地區(qū),采用本地的建筑材料建造房屋是十分自然的事,因此也誕生了許多精巧的民間石建筑,

5、像明清時期建造的民居石板房、的石構造民居、棲霞牟氏莊園(建于清雍正年間)(見圖1)等.1. 2現代建筑中的石材運用現代建筑中,雖說幾乎是鋼筋混凝土一統(tǒng)天下,但也不乏石材運用的佳作出現,而且隨著世界建筑多元化局面的出現,一些建筑師突破現代建筑的常規(guī),重視建筑技術及其材料的表現,并將其與建筑藝術有機的融合,使石材呈現出現代性的特征.例如,日本青年建筑師隈巖吾(KengoKuma)在其一系列的作品中,不斷嘗試對于木材、紙、竹子、石材甚至塑料的創(chuàng)新運用,通過對這些并不多見的技術的不斷實驗和嘗試,建筑師成功地塑造了其在建筑材料使用上的國際聲譽,技術效勞于藝術并且表達著藝術.在其石材美術館(見圖2)作品中

6、,通過和白井石材這一石材業(yè)主的溝通,得知了石材可以比擬輕松地加工成格柵,建筑最后采用組長1500 mm,截面是40 mm150 mm的蘆野石做格柵,并通過間距1500 mm的帶鋸齒形溝槽的石柱固定,形成了獨特的外墻肌理和遮陽效果.而且,該建筑還采用了厚度僅6 mm的透光石,產生了獨特的光影和空間效果.2構造原理及實例分析由于石材加工和運用的傳統(tǒng)手工特征,造成了石材技術外表上的低技現象,加上鋼筋混凝土、鋼材、玻璃等新技術的沖擊,似乎只有鋼和玻璃的構造和表現才能稱得上高技術,也只有像蓬皮杜中心這樣標新立異的建筑才能成為高技派的代表.實際上,隨著工業(yè)化和信息化技術的開展, 技術對于建筑設計領域的介入

7、是全方位的,自然也影響到對于石材技術的加工和運用,尤其是數控技術的出現,使石材的加工趨向精致,施工更加準確.因此就使現代石材呈現出*種高技的特征.首先,隨著諸如多刃鋸、單刃鋸、金屬線鋸、圓鋸等切割以及打磨工具的改良,石材現在能被加工成幾毫米厚的超薄板,直至演變成透明板材.而利用超薄板材做外表材料,反面可以粘上諸如鋁制蜂窩狀構造等材料,又能形成復合板材,這樣就可以減輕石材本身的重量、改善石材本身所具有的劣勢,施工也更加方便、平安,也更符合石材作為外表材料的特性.在瑞士St pius(1996)教堂1(見圖3)設計中,建筑師Franz Fueg就嘗試著用透明石材創(chuàng)造教堂部神秘的空間效果,教堂外墻由

8、灰色的尺寸1. 5 m和1 m,厚度是28 mm的石板構成,板材自身由鋼柱支撐,光線可以穿過石落到室,形成朦朧而又有石材紋理的特殊光影效果,同時反映著四季和周邊風光的不斷變化.其次,作為承重構造,新技術創(chuàng)造也使石構造的跨度不斷突破.建筑師倫佐皮亞諾和工程師彼得懷斯合作設計的意大利教士朝圣教堂(Padre Pio Pilgrim-age)(見圖4),利用了當地的石材并采用了后承重這一石材運用的新技術,形成了45m跨度的石拱構造,創(chuàng)造了石材跨度的歷史之最.而整個建造過程也是石材開采、工廠加工、施工過程一系列的高新技術的運用成果,將石材的性能發(fā)揮到了極致.在所有的藝術門類中,也許建筑藝術是最需要技術

9、支撐的,和技術的關系也是最密切最直接的.密斯在關于建筑與技術的論述中,就曾有過這樣的描述它是如此強有力,以至于難以給它取個名字.還能說這是技術,那是建筑藝術嗎當技術實現了它的真正使命,它就升華為建筑藝術,2,新技術、新材料、新設備、新觀念為建筑創(chuàng)作開辟了更加廣闊的天地,在滿足人們不斷變化的物質需求根底上,改變著建筑的外觀和核,并最終成為一種新的技術審美和社會文化現象.從石材建筑開展的歷史脈絡中,我們可以清晰地感受到技術開展給建筑帶來的巨大影響.在傳統(tǒng)工藝條件下,大多石材通過簡單的工具進展加工,加上大量的人工作業(yè),使建筑反映出鄉(xiāng)土化和人性化的尺度.而現代工業(yè)技術和數字技術對于石材開采、加工、運輸

10、的介入決定了石材的當代性,平直、精準,反映著標準化、機械化、精致化等機器時代的美學特征.技術開展成為石材建筑演變的主導因素.中國建筑目前仍面臨著建筑技術水平較低的問題,就像佑國先生所論述的一樣,當今中國,我們在建筑上已經喪失了傳統(tǒng)的手工技藝,卻還停留在手工操作的技術水平,沒有進入工業(yè)制造的現代工藝階段,粗糙,沒有細部,不耐看,不能近看,不能細看是普遍的現象.3這給中國建筑師的創(chuàng)作造成很大的技術難度,當前的石材技術水平正處于如此狀態(tài),如何盡快提高建筑技術包括材料加工技術的水平,是提高石材建筑設計整體實力的關鍵.歷史證明,一個經典建筑藝術作品的形成,除了技術對其提供支撐之外,往往還要通過建筑師對于

11、材料性能的敏銳把握和運用才能實現技術和建筑藝術的完美平衡.像安藤忠雄的清水混凝土、阿爾托的磚、蓋里的鈦鋅板等等,各種不同的材料被建筑師在不同類型的建筑中以不同方式完美地演繹著.對于石材來講,在建筑師的巧妙安排下,石材的自然屬性被從各個側面予以詮釋,或重或輕、或精致或粗糙,建筑不再只是人們心目中單一的重量感,似乎一切變得皆有可能.于是我們就看到了巴塞羅那德國館中石材令人賞心悅目的天然色彩和圖案、瘋狂的西班牙建筑師高迪使米拉公寓中堅硬的石材具有了流動性、而在威尼斯總督府的墻面上,菱形的圖案和打磨的平整又使石材失去了往日的重量感.反觀中國建筑,雖然其藝術質量在改革開放之后獲得了很大的提升,尤其是裝飾

12、化的浪潮極大改善了中國建筑師處理外部造型的能力.但建筑外表化的趨勢依然十分嚴重,缺乏對于功能、技術、環(huán)境等根本問題的深入思考和探索.對于石材來講,大多數建筑師還是只能被動地承受工業(yè)技術提供的標準化材料,程式化地加以運用,不能深入地挖掘材料特有的表現潛能去表達自己的設計思想,以至石材建筑精品少之又少.在這種情況下, 20世紀90年代落成的首都博物館給中國當代石材建筑帶來了一絲曙光,建筑師精挑細選了粗磨的蒙黑花崗巖作為幕墻材料,是希望在外觀設計中融入古代城墻磚的意念,因此采用了規(guī)格僅為440 mm220 mm的石材,石材拼縫為豎向密縫、橫向開縫(無嵌縫膠),與常規(guī)的石材幕墻截然不同,整個系統(tǒng)通過預

13、埋件懸掛于建筑構造上,板塊與立柱的連接采用柔性連接,可滿足橫框因溫差作用而產生的伸縮效應,消除了幕墻的熱變形噪音,提高了幕墻系統(tǒng)的抗震變形能力.幕墻還具有可拆卸功能,任意一塊石材均可單獨拆卸和安裝,便于幕墻的維護和板塊的安裝.一系列的技術突破使石材幕墻工程獲2006年全國建筑工程裝飾獎,實現了建筑師創(chuàng)意和現代石材技術的完美表演.3結語就像阿特金斯(Atkins)和巴格納爾(Bage-nal)指出的那樣:偉大的建筑流派總是與精良的材料一起誕生,而每一棟較重要的建筑都對應著一采石場(制磚廠)或一片缺失的森林4.經典的石材建筑也有這種唇齒相依的依賴關系,帕提儂對應的是泰列孔山,而故宮量的優(yōu)質漢白玉來源于西郊房山的大石窩和門頭溝的清白口.隨著全球對于生態(tài)和可持續(xù)開展的追求,倡導綠色建材成