天然石材在建筑中的运用及其构造原理及实例分析

1、-. z.天然石材在建筑中的运用以及其构造原理与实例分析摘要: 石材技术在建筑历史的长河中有着广泛的应用,天然石材构造原理，天然石材实例分析。天然石材是指从天然岩体中开采出来的，并经加工成块状或 板状材料的总称。建筑装饰用的天然石材主要有花岗岩和石两大种。 所谓石是指沉积的或变质的碳酸盐岩类的岩石，有岩、白云岩、灰岩、砂岩、页岩和板岩等。如我国著名的汉白玉就是房山产的白云岩，石则是产于县的岩，著名的绿则为蛇纹石化硅卡岩。同样，作为石材开采的各类岩浆岩，如花岗岩、安山岩、辉绿岩、绿长岩、片麻岩等称之为花岗石。如白虎涧的白色花岗石是花岗岩，青是辉长岩，而的黑色花岗石则是辉绿岩。天然石材的放射性水平

2、可分为A、B、C三类。 A类产品可以在写字楼和家庭居室中使用，B类产品放射性程度高于A类，不可用于居室的饰面，但可用于建筑物的外饰面；C类产品放射性更高，只可用于建筑物的外饰面。 天然石材中，放射性属A类的包括樱花红、将军红、红、*红、石岛红、安溪红、枫叶红、西丽红、天山白麻、天山红和红等；属于B类的包括印度红和 红等；属于C类的商品为永定红，而一些地方的杜鹃红，放射性水平就大于C类标准。 曾有传言称，可以通过石材的颜色来分辨其放射性的上下。事实上，根据国家有关部门的测试，颜色并不能作为判断其放射性的依据。如红色的石材放射性就有高有低，杜鹃红、南非红、印度红等较高，有的是B类、C类，而大量的红

3、色石材，如安溪红、枫叶红就是A类产品。总之，石材的放射性需要以有关单位检测的数据为准。1石材的传统与现代运用1. 1传统建筑中的石材运用也许人类自从有了建造的欲望,就开场和石材有了不解之缘,同时开展了自己独有的加工工具.在现代建筑之前,一部西方建筑史可以说就是一部石头建筑的历史.古埃及人在没有机械设施的前提下,利用跨度78m、36 t重的石板形成拱构造,创造了胡夫金字塔的精准(金字塔底边方形的南北2条边长度仅相差009%,东西2条边仅相差003%,地面对角线两端在平面高度上仅差0004% ),他们是如何开采、运输、精细安装呢到现在仍然是一个谜;古希腊人利用泰列孔山上的石建造了雅典卫城,柱式建筑

4、从此影响了整个欧洲的建筑历史;而哥特式建筑突破构造常规,骨架券和飞扶壁的运用使建筑构造近似框架,不但节省了石料,而且满足了各种建筑平面形式的需求,建筑理性和感性到达了有机的交织与融合.中国传统建筑虽以木框架构造闻名天下,其石工水平也堪称一绝,并被大量应用在塔、桥、亭等单体建筑以及台阶、柱础、栏杆等局部构件上.故宫(公元1406-1420年)保和殿后的丹陛桥, 是用一整块石料在现场雕刻而成,而在其原材料运输过程中,不但消耗了大量的人力和马车,而且还要借助冬季向地面泼水形成的冰道才运到京城的;而对于那些大量盛产石材的地区,采用本地的建筑材料建造房屋是十分自然的事,因此也诞生了许多精巧的民间石建筑,

5、像明清时期建造的民居石板房、的石构造民居、栖霞牟氏庄园(建于清雍正年间)(见图1)等.1. 2现代建筑中的石材运用现代建筑中,虽说几乎是钢筋混凝土一统天下,但也不乏石材运用的佳作出现,而且随着世界建筑多元化局面的出现,一些建筑师突破现代建筑的常规,重视建筑技术及其材料的表现,并将其与建筑艺术有机的融合,使石材呈现出现代性的特征.例如,日本青年建筑师隈岩吾(KengoKuma)在其一系列的作品中,不断尝试对于木材、纸、竹子、石材甚至塑料的创新运用,通过对这些并不多见的技术的不断实验和尝试,建筑师成功地塑造了其在建筑材料使用上的国际声誉,技术效劳于艺术并且表达着艺术.在其石材美术馆(见图2)作品中

6、,通过和白井石材这一石材业主的沟通,得知了石材可以比拟轻松地加工成格栅,建筑最后采用组长1500 mm,截面是40 mm150 mm的芦野石做格栅,并通过间距1500 mm的带锯齿形沟槽的石柱固定,形成了独特的外墙肌理和遮阳效果.而且,该建筑还采用了厚度仅6 mm的透光石,产生了独特的光影和空间效果.2构造原理及实例分析由于石材加工和运用的传统手工特征,造成了石材技术外表上的低技现象,加上钢筋混凝土、钢材、玻璃等新技术的冲击,似乎只有钢和玻璃的构造和表现才能称得上高技术,也只有像蓬皮杜中心这样标新立异的建筑才能成为高技派的代表.实际上,随着工业化和信息化技术的开展, 技术对于建筑设计领域的介入

7、是全方位的,自然也影响到对于石材技术的加工和运用,尤其是数控技术的出现,使石材的加工趋向精致,施工更加准确.因此就使现代石材呈现出*种高技的特征.首先,随着诸如多刃锯、单刃锯、金属线锯、圆锯等切割以及打磨工具的改良,石材现在能被加工成几毫米厚的超薄板,直至演变成透明板材.而利用超薄板材做外表材料,反面可以粘上诸如铝制蜂窝状构造等材料,又能形成复合板材,这样就可以减轻石材本身的重量、改善石材本身所具有的劣势,施工也更加方便、平安,也更符合石材作为外表材料的特性.在瑞士St pius(1996)教堂1(见图3)设计中,建筑师Franz Fueg就尝试着用透明石材创造教堂部神秘的空间效果,教堂外墙由

8、灰色的尺寸1. 5 m和1 m,厚度是28 mm的石板构成,板材自身由钢柱支撑,光线可以穿过石落到室,形成朦胧而又有石材纹理的特殊光影效果,同时反映着四季和周边风光的不断变化.其次,作为承重构造,新技术创造也使石构造的跨度不断突破.建筑师伦佐皮亚诺和工程师彼得怀斯合作设计的意大利教士朝圣教堂(Padre Pio Pilgrim-age)(见图4),利用了当地的石材并采用了后承重这一石材运用的新技术,形成了45m跨度的石拱构造,创造了石材跨度的历史之最.而整个建造过程也是石材开采、工厂加工、施工过程一系列的高新技术的运用成果,将石材的性能发挥到了极致.在所有的艺术门类中,也许建筑艺术是最需要技术

9、支撑的,和技术的关系也是最密切最直接的.密斯在关于建筑与技术的论述中,就曾有过这样的描述它是如此强有力,以至于难以给它取个名字.还能说这是技术,那是建筑艺术吗当技术实现了它的真正使命,它就升华为建筑艺术,2,新技术、新材料、新设备、新观念为建筑创作开辟了更加广阔的天地,在满足人们不断变化的物质需求根底上,改变着建筑的外观和核,并最终成为一种新的技术审美和社会文化现象.从石材建筑开展的历史脉络中,我们可以清晰地感受到技术开展给建筑带来的巨大影响.在传统工艺条件下,大多石材通过简单的工具进展加工,加上大量的人工作业,使建筑反映出乡土化和人性化的尺度.而现代工业技术和数字技术对于石材开采、加工、运输

10、的介入决定了石材的当代性,平直、精准,反映着标准化、机械化、精致化等机器时代的美学特征.技术开展成为石材建筑演变的主导因素.中国建筑目前仍面临着建筑技术水平较低的问题,就像佑国先生所论述的一样,当今中国,我们在建筑上已经丧失了传统的手工技艺,却还停留在手工操作的技术水平,没有进入工业制造的现代工艺阶段,粗糙,没有细部,不耐看,不能近看,不能细看是普遍的现象.3这给中国建筑师的创作造成很大的技术难度,当前的石材技术水平正处于如此状态,如何尽快提高建筑技术包括材料加工技术的水平,是提高石材建筑设计整体实力的关键.历史证明,一个经典建筑艺术作品的形成,除了技术对其提供支撑之外,往往还要通过建筑师对于

11、材料性能的敏锐把握和运用才能实现技术和建筑艺术的完美平衡.像安藤忠雄的清水混凝土、阿尔托的砖、盖里的钛锌板等等,各种不同的材料被建筑师在不同类型的建筑中以不同方式完美地演绎着.对于石材来讲,在建筑师的巧妙安排下,石材的自然属性被从各个侧面予以诠释,或重或轻、或精致或粗糙,建筑不再只是人们心目中单一的重量感,似乎一切变得皆有可能.于是我们就看到了巴塞罗那德国馆中石材令人赏心悦目的天然色彩和图案、疯狂的西班牙建筑师高迪使米拉公寓中坚硬的石材具有了流动性、而在威尼斯总督府的墙面上,菱形的图案和打磨的平整又使石材失去了往日的重量感.反观中国建筑,虽然其艺术质量在改革开放之后获得了很大的提升,尤其是装饰

12、化的浪潮极大改善了中国建筑师处理外部造型的能力.但建筑外表化的趋势依然十分严重,缺乏对于功能、技术、环境等根本问题的深入思考和探索.对于石材来讲,大多数建筑师还是只能被动地承受工业技术提供的标准化材料,程式化地加以运用,不能深入地挖掘材料特有的表现潜能去表达自己的设计思想,以至石材建筑精品少之又少.在这种情况下, 20世纪90年代落成的首都博物馆给中国当代石材建筑带来了一丝曙光,建筑师精挑细选了粗磨的蒙黑花岗岩作为幕墙材料,是希望在外观设计中融入古代城墙砖的意念,因此采用了规格仅为440 mm220 mm的石材,石材拼缝为竖向密缝、横向开缝(无嵌缝胶),与常规的石材幕墙截然不同,整个系统通过预

13、埋件悬挂于建筑构造上,板块与立柱的连接采用柔性连接,可满足横框因温差作用而产生的伸缩效应,消除了幕墙的热变形噪音,提高了幕墙系统的抗震变形能力.幕墙还具有可拆卸功能,任意一块石材均可单独拆卸和安装,便于幕墙的维护和板块的安装.一系列的技术突破使石材幕墙工程获2006年全国建筑工程装饰奖,实现了建筑师创意和现代石材技术的完美表演.3结语就像阿特金斯(Atkins)和巴格纳尔(Bage-nal)指出的那样:伟大的建筑流派总是与精良的材料一起诞生,而每一栋较重要的建筑都对应着一采石场(制砖厂)或一片缺失的森林4.经典的石材建筑也有这种唇齿相依的依赖关系,帕提侬对应的是泰列孔山,而故宫量的优质汉白玉来源于西郊房山的大石窝和门头沟的清白口.随着全球对于生态和可持续开展的追求,倡导绿色建材成