建筑研究论文范文

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第1篇

2红砖简介

红砖是以粘土，页岩，煤矸石等为原料，经粉碎，混合捏练后以人工或机械压制成型，经干燥后在900摄氏左右的温度下以氧化焰烧制而成的烧结型建筑砖块。烧结普通砖的外形为直角六面体，其公称尺寸为：长240mm、宽115mm、高53mm。我国传统的青砖制作工艺是在烧成高温阶段后期将全窑封闭从而使窑内供氧不足，砖坯内的铁离子被从呈红色的三价铁还原成青色的低价铁而成青砖。据有关专家的研究，青砖在抗氧化，水化，大气侵蚀等方面性能明显优于红砖，中国古代的“秦砖汉瓦”，能历经上千年仍保存完好可见青砖性能优良。但是因为青砖的烧成工艺复杂，能耗高，产量小，成本高，难以实现自动化和机械化生产，所以轮窑及挤砖机械等大规模工业化制砖设备问世后，红砖得到了突飞猛进的发展，而青砖除个别仿古建筑仍使用外，已基本退出历史的舞台，随着科学技术的发展和人们环保意识的加强，不断有新的各种免烧砖问世，但是专家们认为，迄今为止红砖依然是性能最优良，舒适感最好的建筑墙材。在农村和中小城市，由于其经济性，方便性以及诸如透气性等建筑性能，在今后相当长的时间红砖的地位，其他产品仍难以取代。

3粉化原理

红砖成分主要为硅酸盐，铁的氧化物和有机酸盐和无机酸盐，其中有机酸盐是红砖原料中的有机物经过不完全燃烧和其他物质发生复杂的化学反应生成。有两个原因导致红砖的粉化失效，共同的条件是红砖中要有水分：红砖中有很多弱酸盐，可以析出，而有机酸盐呈弱酸性，容易与发生反应，导致红砖本身结构成分发生变化，砖体体积发生变化，从而崩碎粉化，这属于化学腐蚀；溶解在水分中的部分可以结晶的盐类，如，等，在水分充足的时候，完全以离子的形式存在于溶液中，当水分从红砖体表蒸发，这些盐类先生成结晶水合物，如，，，，结晶的过程中，体积会膨胀，将红砖破坏，这属于物理腐蚀，其效果比化学腐蚀更为严重。这就是红砖容易被碱性物质腐蚀的原因。讲到这里我们就明白了为什么制造红砖用的泥土要在露天堆放很久了。红砖原料粘土堆在露天，经由日晒、雨淋，经过长久的时间才能使用，因为粘土中含有水溶性的碱、盐类或有机物及杂物等，这些成分在红砖的制造过程和使用过程中所发生的化学反应，不利用红砖的寿命，因此粘土最好经由日晒、雨淋。雨水可溶解粘土中之碱、盐类，日晒可风化、分解有机物及其他杂物，经长期之作用才可以供制造红砖之用。但是由于红砖制造周期短，生产粗放，量大占地多，故堆放过程只有几个月到几年的时间，相对于一些极品陶瓷的原料需要堆放几十年的时间来说，前者只是很短的时间，所以能起到一定程度上的作用，并不能解决红砖的弱酸怕碱特点，换一种说法就是，原料堆放过的红砖，只是比原料没有堆放过的红砖，质量好些而已。

4粉化带现象

这时候有人就说了，红砖容易粉化失效的原因都弄明白了，大不了在使用过程中注意就是了，给所有的红砖加上防护措施。这样认为的话，难免有些鲁莽，要想延长红砖的使用寿命，不仅要明白红砖本身的性能和缺陷，还要熟悉红砖的具体使用情况，否则，会造成浪费，因为并非给所有的红砖加上防护措施，才有最大的经济价值。

我们不妨在农村做一个观察，不难发现，年久的红砖建筑，确实出现了红砖粉化现象，以碱性土壤为地基的红砖建筑发生粉化现象相对更早更严重。而且，细心观察会发现一个有趣的现象，红砖粉化带既不位于环境最为复杂的地表，也不位于接受日光暴晒，风吹雨打最为严重的房檐附近，而是位于距离地表0.5m-1.5m的范围内（如图1）。任何一个整体的失效，取决于关键部分的最先失效。在红砖建筑其他部位，甚至木质房梁，檩条等尚且完好的情况下，粉化带的失效严重缩短了整个建筑的使用寿命，造成了建筑材料的浪费，甚至在某些特定条件下，红砖粉化带过早形成且粉化严重，极易在还未引起人们注意的时候引发事故，造成人员伤亡。所以说，粉化带的红砖，要给与特别处理，而其他部位的红砖若要同等待遇的话，显然会造成不必要的浪费。因此研究红砖粉化失效现象，对合理利用建筑材料，提升建筑质量，以及保障人民生命财产安全，有着十分重要的意义。

（图1）

接下来解释一下，为什么粉化带处于一个距离地表0.5m-1.5m左右的范围内以及其具体的粉化过程。

假如一个红砖建筑是空中楼阁，因为雨水的冲刷作用，其体内的可以导致粉化的成分只会越来越少，并不会出现明显的粉化带，红砖普遍有较长的使用寿命。出现粉化带很关键的一点就是，红砖建筑建在了地面上。因为红砖的毛细作用，水分沿着红砖的气孔上升，一直达到毛管力（一种牵引水分在毛细管道内上升的力）与水分本身重力平衡的高度，即毛细上升高度。我们可以通过一些学者研究的成果粗略计算下这个高度。

4.1计算法

H＝2σcosθ/rρg

式中：r——毛管半径，m。

ρ----液体的密度，kg/m

g-----重力加速度m/s

σ----液体的表面张力牛顿/m

θ――为弯月面与毛管之间的夹角

当毛管完全湿润时，θ=0o,常温下σ=72.8×10－牛顿/m,ρ＝1，g=9.8m/s

则H＝15×10-/r(m)

其中，H为毛细上升高度，r为毛细管道半径，参考粘土颗粒大小为0.5mm-0.005mm,取红砖毛细管道直径0.05mm，即半径r=0.025mm，计算得H=0.6m。

4.2实验法

砂土的毛细上升高度的测定

（卡明斯基管观测法）

粒粗（毫米）

毛细上升高度（厘米）

达到最大高度的时间（昼夜）

5—2

3.5

3

2—1

6.5

4

1—0.5

13

6

0.5—0.1

25

8

0.1—0.05

105

72

0.05—0.025

266

300

这两种方法的计算成果，大体符合0.5m-2.0m的范围，当然，由于红砖实际微小结构的复杂性，红砖建筑周围环境的复杂性，以及水分的蒸发等原因，现有的计算理论部足以得出一个精确的高度。

通过毛细作用到达粉化带的水分，有两个作用，一是溶解了各种可溶性的盐类，产生了各种离子，发生化学反应，加快化学腐蚀，二是这些水分中本身就有各种可溶性盐类，其中不乏能发生结晶反应的盐类，这些外来的盐类和红砖砖体本身含有（相对少量）盐类，被因为水分在红砖体表的蒸发形成的微小水流运至表面，随着水分的减少，先发生结晶反应，结晶水合物膨胀，使红砖体表粉化，此时物理腐蚀完毕。水分继续蒸发，结晶水和盐类分离，即风化，当结晶水也风化完毕的时候，红砖墙体上会留下一层白色的粉末，俗称“泛碱”，单纯的“泛碱”过程对红砖没有腐蚀作用。当然，在粉化失效的过程中，水分结冰膨胀，风吹，雨淋等作用，会起到加速红砖粉化的效果。

5.实验模拟

下面通过一个简单的实验来模拟一下红砖的粉化过程：

1.取一干净的矿泉水瓶A，按照一勺碱面兑一碗水的比例，配置溶液，然后倒入矿泉水瓶，溶液深度约为2cm。取两块红砖碎块，体积约为1cm，洗净，放入矿泉水瓶中，拧上盖子，密封，然后使碎块完全浸湿。此时溶液呈清澈状（如图2）。取一干净的矿泉水瓶B，然后倒入纯净水，深度约为2cm。取两块红砖碎块，体积约为1cm，洗净，放入矿泉水瓶中，拧上盖子，密封，然后使碎块完全浸湿。此时溶液呈清澈状。

（图2）

2将矿泉水瓶A和B平放，盖子一端稍微向下倾斜，使底部的碎块完全与溶液分离，置于阳光下，从8：10维持至20：00，这样做的作用是促进结晶膨胀。将矿泉水瓶A和B正放，使碎块完全浸湿，置于冰箱中，温度为零下10摄氏度，从20：10维持至8：00，这样做的作用是通过结冰膨胀使效果更明显，迅速。观察。

3.重复第2步骤，维持20天。如图3所示，从左到右分别为第5天和第15天的情况。

(图3)

4.对比矿泉水瓶A和B，得出观察结论。如图4所示，为第20天的情况。（其中左边为矿泉水瓶A，右边为矿泉水瓶B）

(图4)

结果很明显，矿泉水瓶A中红砖碎块的粉化情况比矿泉水瓶B中红砖碎块的粉化情况严重。这说明了化学腐蚀和物理腐蚀导致红砖粉化的结论，是正确的。当然，粉化现象并不是在浸没的时候发生的，让碎块浸没在溶液中拍照，是为了让红砖粉末悬浮在溶液中，能更清楚的看到两者粉化程度的对比。

6.总结及防护措施

明白了红砖粉化现象的原理，要防止这一现象的发生，关键是阻止毛细作用和结晶膨胀，可以从材料和建筑结构下手。广大的农民群众和土木工程师，在实践生产的过程中，总结出了几套比较有效的防护措施。

1.粉化带以及以下的墙体，使用抗粉化性能好的建材，如石材。石材，本身也具有孔隙，因此也会发生毛细现象，但是其抗粉化性能比红砖强很多，因此，尽管一系列的腐蚀作用也会发生，但是粉化现象比红砖墙体轻很多。这一措施没有彻底解决该问题的原因在于石材等的成本比红砖高很多，而且石材不能就地取材，尤其影响了其在平原地区的应用。

2.利用水泥，石灰等建材，做红砖墙体的墙裙，高度至少覆盖粉化带，这一措施的优点是可以避免风吹雨淋对红砖墙体的冲击，减缓风化作用，进而减缓粉化作用，缺点是不能避免粉化现象，只不过看不到罢了，日积月累，红砖粉末在夹层中积累，导致红砖墙体和墙裙之间断开粘结，墙裙脱落，这个时候观察红砖墙体，可以发现仍然会有粉化带存在，粉化带的失效依然早于墙体的其他部分。

3.地基注浆法。地基注浆是用液压，气压或者或者电化学原理，通过注浆管把浆液（如净水泥浆）均匀的注入土层中，填充，渗透和挤密土层，驱走土颗粒间的水分和气体，硬化后将土颗粒粘结成一个强度大，压缩性低，抗渗透性高和稳定性良好的整体。这种方法可以在很大程度上阻止毛细现象的发生，还可以使地基得到加固，防止沉降。但是对技术和设备要求较高，成本也较高，目前在农村没有推广开。

4.红砖建筑物开始建造的时候，在墙体与地表之间，铺一层防水材料，如塑料薄膜，油毡等，可以再一定程度上隔绝水分，但是由于防水材料不可能恰好位于地表与墙体的交界处，因此日久仍会有毛细现象，继而引发粉化现象。

由此可见，迄今为止并没有任何一种完全有效的防护措施被广泛应用，因此，对成本低，易操作，可以普遍采用并且切实有效的红砖建筑防粉化措施的探索，仍旧任重而道远。

参考文献

[1]李泉.水文地质学基础实验ppt.2008.7.7

[2]赵柱刚.地基注浆加固.春报./zhaozhuagang/blog/item/d2aec244db84184b500ffe45.html，2008.10.30

[3]佚名./ebook/2007/B10014391/4.html，2009.8.6

[4]佚名.红砖./view/1312274.htm，2009.8.5

[5]佚名.随说陶土./blog/static/2568521520071029115220423/.2009.8.7

[6]佚名.毛细水的运动./jpkch/2006/swyszyx/433.html.2008.8.7

第2篇

(1)石屋建筑符号———石。

长期以来，石是石塘的符号，石是石塘的精神，在石塘，石是可以与海洋相媲美的符号。所以，我们把“石”定义为了第一设计要素，只要石头还在，似乎一切关于石塘的美都不会消失。它是存在着的，实际上它却是死的，因为在东海渔村随处可见的现象是，这些石构建筑不是像欧洲一些国家那样被作为居住载体而存在，而仅仅是因为石头的本质，一种几乎回归了自然的状态，把它作为符号的前途是令人担忧的。对于石材，我们有我们的态度。首先，妥善利用已被开采的，将其还原到场地设计中;其次，在新建项目上还应用新型石材和石构技术来提高建筑的整体性能，使之变得好用。最后，邀请传统石匠作现场指导，是对传统技艺传承最好的办法之一，并且加以文字和图像记录，以便今后利用。当然，我想石材的好处还仅限于此，随着研究的展开，将有更多的与石有关的词条可以被纳入其中。随着全球化的到来，石材俨然已超越木材占据我国建筑主流市场。关于如何运用新型石构技术来改造和完善这片原本属于石头的世界显得是那么的必要。以石作为符号，将在沿海渔村被沿袭。

(2)石屋空间特征———外向性。

海洋性气候，住宅内部空间的封闭性等等原因，使得石塘整体呈现一种外向性的空间特征。我们把“外向性”定义为第二设计要素。游走在山石之间，不难发现，人们喜欢坐在房屋门口的石凳上，或是路边的矮墙上，有或干脆是石阶踏步上。产生这种外向性除却物理原因，我们认为还应纳入心理因素。海洋作业是一种互助型的人际互动，这使得渔民的交往变得密切，这种交往型的社会结构同样应该被纳入设计改造要素中，并且可以给予强化。

(3)时间和空间———时空交叠的多样性和差异性。

事实上，眼前聚落所呈现的一切都具有时空性，于是，由时间引起的异化是不可避免的。近一、二十年经济型带来的无序发展和石匠工艺失传等因素，使石塘的建筑群呈现出时空交叠作用下的多元现象，一二十年、三五十年、百年以上的建筑被一并编织入同一时空里。在一定程度上应该接受这样的异化，就如同将来新建的建筑并未一定完全标准化。但，还是要回到第一点上，“石”是永恒不变的主题，但允许有出派生出来的变异。那么设计师应该着力于石构建筑的地域性和创新性结合到场地中。此外，对于时空性引起的异化对整体性产生副作用是设计师值得注意的。

(4)人文精神———一代一代思想变迁。

提到物理意义上的异化时，不得不再去了解精神异化，三十年的变迁，三代人对本土的建筑有着不同的理解，父辈对石构家园是牵伴，他们亲手参与建造，并且他们的精神传播始终依赖于海洋，与山与石与海组成不可或缺的一体;子辈对石构家园是记忆，他们渐渐脱离海洋，也脱离家园，这一切变得可有可无;到孙辈之时，许多都已只有传说。就如同现今我们面对的石塘，人们一步一步与之脱离，将他变为空壳。我猜想，脱离的原因有许多，但如果是建筑本身使用性上的问题，这是建筑师可以且应该解决的问题，确实，传统的石构民居在居住上存在缺陷，这也是最终遭淘汰的原因。但实际上，应用现代建筑学和美学手段将石构建筑发挥极致的案例不在少数，所以，石构建筑本身的缺陷将不再是被淘汰的原因。

(5)石屋建筑传统和美学。

东部沿海地区的石屋群是一种将自然与工艺完美结合的产物，兼具“道法自然”的传统思想，是海洋渔民智慧的结晶。是在过去长期闭塞的条件下萌动着的人类的原始智慧，石构的民居的出现，与山与海不无关系，而又由于天然石材的自然属性(坚固性)，使其群体整体形态得以流传至今，并成为我国传统民居建筑的重要组成部分之一。墙是石头的，地面是石头的，阶梯是石头的，远远望去，那种延绵不尽之意仿佛把人拉到了遥远的异域国度。其形态特征表现为对自然的直观感悟，并且通过材料和工艺的准确应用，显现着一种极强的生命力，有着极高的美学和应用价值。单从这两点，就不得不叫人为之倾倒，且付诸全力去解读和结构它。

2结语

第3篇

作为城市人工环境的主体——建筑，其内外部的物流、能流、信息流的利用效率和程度关系到城市代谢质量水平。建筑从建设到使用需要不断与外部进行物质、能量的交换，消耗地球资源，同时又对环境造成不同程度的影响。在欧洲，约有半数的能源消费被用于房屋的建造和维护。可以说建筑对资源耗竭，环境恶化等问题有直接的影响。而因势利导-合理利用生态因素建造房屋。既可以有效的减少建筑运营时所需的能量损耗，节约资源，又可以减少废弃物的排放量，避免污染环境。下面就从节能、环保两个方面分析建筑对自然环境造成的影响。

1.1建筑节能：针对不可再生资源

建筑节能是指：建筑全过程(从建设筹划、建设、维持到建筑拆毁全过程)能量及相关能量链的相对减少，它的根本是不可再生能源、资源消耗的减少。

1.2建筑环保：资源可持续性，再生性利用

建筑环保是指：建筑全过程对社会环境及自然环境相对小的影响，它的根本在于自然资源可恢复性和再生性地利用。

环保比起节能的分析要复杂得多。环保更像是平衡，一种对于自然大系统的平衡。我们不能只建立在一个房间、一个房子、一群建筑的范围来分析是否环保，很多所谓环保房子是对大环境平衡的破坏。比如大面积推广雨水回用和过度抽取地热(且不说热水是否得到100％的回灌)，都会使得地表生态环境和地质环发生改变，都是对自然平衡的破坏。一种建材是否环保，也不能进行绝对的判断，比如木头、石头是环保的，塑料是不环保的。同是取自天然的木材，过度砍伐和森林自然代谢，或是可恢复性砍伐，意义和性质将是完全不同的。

请看下例：“石材向来被认为是取之不尽的资源，不可再生性资源的列表里绝对没有它，因而只要无毒无害无放射性，石头在建筑中的使用一定是环保的。然而事实并非如此。根据调查得出如此数据；买下一座山，山体上可用矿带只是一部分，或是极小的一部分，20％以上的算是好矿山了。采矿的普遍办法先是从山下的石材加工厂修一条简易公路通到山上。然后炸山暴露矿带，通过进一步爆破形成作业面，最后可供真正开采的仅仅是矿带的30％～40％。开采通过火焰切割机进行(烧柴油形成喷射火焰)，切割下来的石块够得上荒料标准的，由大马力柴油卡车(多为进口)运下山，这样的荒料占矿带的1％～10％。荒料到了加工厂，要通过大砂轮锯的切割形成板材，砂锯片一般2至3公分厚，板材也是2至3公分厚，因此出材只是原有荒料的50％。这些石板还有根据建筑师的风格设计进一步加工，加上运输和施工的损耗，铺在地上、挂在墙上的也就60～70％。按照以上的步骤列成山体利用率的算式；20％×40％×5％×50％×70％=0.14％。

对于一座利用率仅为0.14％的山体，开采过程中山体表面植被几乎是100％地全部破坏：炸山后遗留下的岩床可达几平方公里，望去苍凉一片，碎石块、碎石渣漫山遍野，山体表面寸草不生。这些坚硬的岩石要经过几百年的风化和沉积泥土，才可能生长小型植被。而山下石材加工厂几乎成了粉尘加工中心，让方圆几里的植被得上了白化病(植物表面覆盖着厚厚的白色石粉)。在石材厂门前厚厚的石粉几乎没过了鞋子，环境破坏的程度触目惊心、不忍目睹”。

人类生存在地球上所建造的建筑物是一种对物质环境的营建。在大自然生物圈中，人最具有知识和认识的能力。大自然中有着生态的要求，即自然生态的循环。作为人类赖以生存的建筑，一样要遵循自然法则，否则就会被无情淘汰。生态环境是人类生存最基本的支撑，地区的生态要素就是建筑设计建造运营的基础。建筑诞生的几千年以来，生态因素是物质的，同时也是精神的。从单纯的关注建筑的外观形式，转而重视了建筑环境的生态命题，从单纯的强调用建筑学的知识处理狭义的环境，到自觉的利用综合交叉的学科去处理广义的人居环境的问题。绿色建筑、生态建筑、自然建筑也为建筑师关注的新的特点。

2从生态要素到建筑设计：对建筑形态与外观的影响

建筑出现伊始，无论“穴居”或“巢居”，都是与自然环境相对立的人类的庇护所，却时时刻刻体现着与自然的交流和对话。生态因素对于建筑的产生和发展起着不可估量的作用，甚至可以说是建筑发展的决定性因素之一。当地的太阳辐射、热、光、阴影、降雨、水文、风、植物、地形等自然条件参与了建筑生命周期的全过程，从方方面面影响着建筑的功能和外观。

建筑不是大地的“领主”，建筑的造型语汇是自然风景的直接反映，任何建筑最重要的关系是与自然的协调。建筑的形式、布局、室内外空间组合应与不同时(季节、时令)空(场地)充分联系起来，力求建筑自然采光，自然通风、自然控制温湿度。

气候是重要的自然环境要素。设计师在了解建筑所在地区的温湿度、风力风向、太阳辐射、降水等气候要素的时空分布变化规律后，因势利导，通过适当的建筑体量和空间组合，建筑朝向，建筑材料，表面色彩等选择来满足人体舒适感。对于炎热地区，遮阳、通风、隔热是提高建筑空间舒适程度的重要手段，形成了深檐、骑楼、敞廊、通透、架空等设计语汇。对于寒冷地区则以保温、纳阳为主，形成双层墙(窗)、日光廊道，围护结构蓄热，封闭等设计语汇。而对于温带地区，则需建筑空间具有可转换的灵活性，即空间有开与闭，内与外的双重性。中东地区传统的双院式住宅小而荫庇的庭院比大的庭院凉快，从而形成空气压力差，引起空气对流。即从小庭院(凉)到大庭院(热)的穿堂风，而两院间过道中的水槽又可以冷却微风。

土地是建筑的载体，建筑适应于土地成为其存在的条件。土地通过地质条件、地形地貌影响着城乡、建筑的布局和形态。地形地貌从形态上直观的影响着城市布局与建筑形态。在中国陕西、甘肃、山西等黄土高原地区，窑洞作为一种特有的建筑形式，既符合当地的自然气候条件，又体现了独特的地质特点。黄土高原的条条冲沟，块块坡地上挖掘而成的黄土窑洞，既不占耕地，还可防止水土流失，冬暖夏凉，适于人们的居住要求。对地形地貌的尊重可以说是对土地“文脉”的一种延续。地下空间的开发是对土地的创造性利用，不仅提高土地利用率，还意味着较低的运营费用和能源消耗。中国古老的“覆土建筑”——窑洞就是早期开发地下空间的居住地设计。

自然界为建筑的营造提供了丰富的材料。一般建筑通常采用当地资源：木材、石材、土等等。北京的紫禁城、雅典卫城、福建的客家土楼分别是由这三种材料建成的建筑中最具有代表性的一例。除此之外还有大量的植物材料可以利用。芦苇、麦秸以其柔韧的特性与黏土结合在一起制成土坯砖，可砌筑既坚固耐久又保温隔热的建筑材料，在许多地区。茅草是很理想的屋面材料。在非洲的有些地方，甚至用牛粪作为屋顶的覆面材料。竹子的应用就更为广泛了，既可以直接用作建筑的结构材料，也可以加工成各种构件。