建筑材料的发展历史及趋势
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二〇一四年六月二十四日
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一. 摘要 (3)
二.建筑材料概述 (4)
四. 建筑材料的发展历史 (5)
1.建筑材料的三个发展阶段........................................................................................................ .5
1.1 天然材料发展原始雏期 (5)
1.2 人工材料成形期 (7)
1.3 人工合成材料繁荣期 (9)
2.砖、木建筑结构的优良性能 (13)
3.现代建筑材料 (12)
3.1建筑材料的分类 (12)
3.2建筑材料在建筑工程中的地位和作用 (13)
五. 建筑材料的发展趋势 (14)
本篇论文，着重解说了建筑材料从石器时代到现代社会的建筑材料发展历史，以及，建筑材料对建筑结构发展的正面推动作用，绿色、可再生、环保、节能建筑材料的发展是现今时代对建筑材料发展的需求和趋势。
中国建筑材料概述建筑材料是指构成建筑物本体的各种材料。建筑材料是建筑工程的物质基础。建筑材料的发展与创新与建筑技术的进步有着不分割的联系，许多建筑工程技术问题的解决往往是新建筑材料产生的结果，而新的建筑材料又促进了建筑设计、结构设计和施工技术的发展，也使建筑物各种性能得到进一步的改善。因而建筑材料的发展创新对经济建设起着重要的作用。
古代建筑材料：
我国古代建筑一土木建筑为主，经过石器时代、奴隶社会时代——雏形期、秦汉时期——成形期、成熟封建社会时代——融合、繁荣，三大建筑文明发展时期的发展，到唐代时已形成了集合烧土材料（砖、瓦）、天然材料（木材料）为主，以金属材料、砂石材料、胶凝材料为辅的建筑建造材料使用体系，并一直沿用至近代大规模建筑建造工程。直到新中国建立，城市规模日益扩大，砖混结构开始在在中国广泛应用。
现代建筑材料：
砖混结构的应用，进一步推动了现代建筑材料的发展，水泥、混凝土、钢筋开始在民用建筑中大规模应用，炼钢业开始兴起，钢结构、钢筋混凝土结构也应运而生。近年来随着社会生产力的发展，我国的建筑材料品种齐全、质量稳定、产量充足、各种新型材料品出的繁荣局面。
建筑材料的发展历史
1.建筑材料的三个发展阶段
1.1 天然材料发展原始雏期
早在五十万年前的旧石器时代，中国原始人就已经知道利用天然的洞穴作为栖身之所，北京、辽宁、贵州、广东、湖北、浙江等地均发现有原始人居住过的崖洞，但这是受生产资料的匮乏和生活条件限制人们并不对原始洞穴进行改造，天然洞穴就是唯一的建筑材料。
到了新石器时代，黄河中游的氏族部落，利用黄土层为墙壁，用木构架、草泥建造半穴居住所，进而发展为地面上的建筑，并形成聚落。长江流域，因潮湿多雨，常有水患兽害，因而发展为杆栏式建筑。对此，古代文献中也多有「构木为巢，以避群害」、「上者为巢，下者营窟」的记载。据考古发掘，约在距今六、七千年前，中国古代人已知使用榫卯构筑木架房屋（如浙江余姚河姆渡遗址），黄河流域也发现有不少原始聚落（如西安半坡遗址、临潼姜寨遗址）。这些聚落，居住区、墓葬区、制陶场，分区明确，布局有致。木构架的形制已经出现，木构架的出现是中国最早的非天生材料建筑材料，黄土层和草泥已经可以称之为初步人工建筑材料。
西元前二十一世纪夏朝建立，标志着原始社会结束，经过夏、商、周三代，而春秋、战国，随着生产资料的增加、生产技术以及建筑材料的人工合成效率的提高，在中国的大地上先后营建了许多都邑，夯土技术已广泛使用于筑墙造台。如河南偃师二里头早商都城遗址，有长、宽均为百米的夯土台，台上建有八开间的殿堂，周围以廊。此时木构技术较之原始社会已有很大提高，已有斧、刀、锯、凿、钻、铲等加工木构件的专用工具。木构架和夯土技术均已经形成，
并取得了一定的进步。西周兴建了丰京、镐京和洛阳的王城、成周；春秋、战国的各诸侯国均各自营造了以宫室为中心的都城。这些都城均为夯土版筑，墙外周以城濠，辟有高大的城门。宫殿布置在城内，建在夯土台之上，木构架已成为主要的结构方式，屋顶已开始使用陶瓦，而且木构架上饰用彩绘。这标志着中国古代建筑已经具备了雏形。
在这一阶段出现的建筑材料的还较为原始，建筑主要材料依然只是土、木材，但是陶瓦的出现已经是建筑材料的一大进步，人们摆脱了建筑材料完全依赖于天然产生。建筑材料的制造与运用，色彩、装饰的使用，都达到了雏形阶段。这是中国古代建筑以后历代发展的基础。也就奠定了中国建筑材料的使用基础，在此之后，夯土、木材、烧陶在很长一段时间里一直是中国建筑材料的主流。
1.2 人工材料成形期
西元前221年，秦始皇吞并了韩、赵、魏、楚、燕、齐六国之后，建立起中央集权的大帝国，并且动用全国的人力、物力在咸阳修筑都城、宫殿、陵墓。今人从阿房宫遗址（有待考证）和始皇陵东侧大规模的兵马俑列队埋坑，可以想见当时建筑之宏大雄伟。此外，又修筑通达全国的驰道，筑长城以防匈奴南下，凿灵渠以通水运。但是由于生产资料的不成熟、建筑材料的单一性，这些巨大工程，动辄调用民力几十万，几乎全部是以人力和黄土、原始、原木堆积而成，建筑规模和建筑材料发展不成正比例导致人力资源的极不合理调配，几乎都是同时并进，秦帝国终以奢欲过甚，穷用民力，二世而亡。
汉代继秦，经过约半个多世纪的休养生息之后，又进入大规模营造建筑时期。汉武帝刘彻先后五次大规模修筑长城，开拓通往西亚的丝绸之路；又兴建长安城内的桂宫、光明宫和西南郊的建章宫、上林苑。西汉末年还在长安南郊建造明堂、辟雍。东汉光武帝刘秀依东周都城故址营建了洛阳城及其宫殿。
总秦、汉五百年间，由于国家统一，国力富强，中国古建筑在自己的历史上出现了第一次发展高潮。其结构主体的木构架已趋于成熟，重要建筑物上普遍使用斗栱。屋顶形式多样化，庑殿、歇山、悬山、攒尖、囤顶均已出现，有的被广泛采用。制砖及砖石结构和拱券结构有了新的发展。
木梁、烧土砖、条石已成为建筑主要架构材料。
两晋、南北朝是中国历史上一次民族大融合时期，此期间，传统建筑持续发展，并有佛教建筑传入。东汉时传入中国的佛教此时发展起来，南北政权广建佛寺，一时间佛教寺塔盛行。据记载，北魏建有佛寺三万多所，仅洛阳就建有一千三百六十七寺。南朝都城建康也建有佛寺五百多所。在不少地区还开凿
石窟寺，雕造佛像。重要石窟寺有大同云冈石窟、敦煌莫高窟、天水麦积山石窟、洛阳龙门石窟、太原天龙山石窟、峰峰南响堂山和北响堂山石窟等。这就使这一时期的中国建筑，融进了许多传自印度（天竺）、西亚的建筑形制与风格。炀帝大业年间（605～618年），名匠李春在现今河北赵县修建了一座世界上最早的敞肩券大石桥安济桥。石质建筑材料成为这一时代中国建筑材料的发展主流。
这一时期，由于各式宫殿、寺庙的建造，建筑材料的使用已经趋于稳定，以夯土、烧土砖、陶瓦、木梁、条石为主建筑材料的建筑材料体系已经形成。
1.3 人工合成材料繁荣期
唐代在都城和地方城镇兴建了大量寺塔、道观，并继承前代续凿石窟佛寺，遗留至今的有着名的五台山佛光寺大殿、南禅寺佛殿、西安慈恩寺大雁塔、荐福寺小雁塔、兴教寺玄奘塔、大理千寻塔，以及一些石窟寺等。此期间，建筑技术更有新的发展，木构架已能正确地运用材料性能，建筑设计中已知运用以「材」为木构架设计的标准，朝廷制定了营缮的法令，设置有掌握绳墨、绘制图样和管理材料营造的官员，在此之前出现的优秀建筑材料更加合理的事由，大大提高了建筑建造水平。
从晚唐开始，中国又进入三百多年分裂战乱时期，先是梁、唐、晋、汉、周五个朝代的更替和十个地方政权的割据，接着又是宋与辽、金南北对峙，因而中国社会经济遭到巨大的破坏，建筑也从唐代的高峰上跌落下来，再没有长安那么大规模的都城与宫殿了。由于商业、手工业的发展，城市布局、建筑技术与艺术，都有不少提高与突破。譬如城市渐由前代的里坊制演变为临街设店、按行成街的布局。在建筑技术方面，前期的辽代较多的继承了唐代的特点，而后期的金代，建筑上则继承辽、宋两朝的特点而有所发展。在建筑艺术方面，自北宋起，就一变唐代宏大雄浑的气势，而向细腻、纤巧方面发展，建筑装饰也更加细致建筑材料也更加的讲究。
北宋崇宁二年（1103年），朝廷颁布并刊行了《营造法式》。这是一部有关建筑设计、施工和建筑材料使用等级、规格的规范书，是一部完善的建筑技术专书。颁刊的目的是为了加强对宫殿、寺庙、官署、府第等官式建筑的管理。书中总结历代以来建筑技术的经验，制定了「以材为祖」的建筑模数制。对建筑的功限、料例作了严密的限定，以作为编制预算和施工组织的准绳。这部书的颁行，反映出中国古代建筑到了宋代，各种新的建筑材料——琉璃瓦、琉璃、石刻、
陶瓷、金属构件、金属饰品的制造和使用已达到了一个新的历史水平。
2.砖、木建筑结构的优良性能
中国古代建筑惯用木构架作房屋的承重结构。木构结构大体可分为抬梁式、穿斗式、井干式，以抬梁式采用最为普遍。抬梁式结构是沿房屋进深在柱础上立柱，柱上架梁，梁上重叠数层瓜柱和梁，再于最上层梁上立脊瓜柱，组成一组屋架。平行的两组构架之间用横向的枋联结于柱的上端，在各层梁头与脊瓜柱上安置檩，以联系构架与承载屋面。檩间架椽子，构成屋顶的骨架。这样，由两组构架可以构成一间，一座房子可以是一间，也可以是多间。
斗栱是中国木构架建筑中最特殊的构件。斗是斗形垫木块，栱是弓形短木，它们逐层纵横交错叠加成一组上大下小的托架，安置在柱头上用以承托梁架的荷载和向外挑出的屋檐。到了唐、宋，斗栱发展到高峰，从简单的垫托和挑檐构件发展成为联系梁枋置于柱网之上的一圈「井」字格形复合梁。它除了向外挑檐，向内承托天花板以外，主要功能是保持木构架的整体性，成为大型建筑不可缺的部份。宋以后木构架开间加大，柱身加高，木构架结点上所用的斗栱逐渐减少。到了元、明、清，柱头间使用了额枋和随梁枋等，构架整体性加强，斗栱的形体变小，不再起结构作用了，排列也较唐宋更为丛密，装饰性作用越发加强了，形成为显示等级差别的饰物。
木构架的优点是：第一、承重结构与维护结构分开，建筑物的重量全由木构架承托，墙壁只起维护和分隔空间的作用。第二、便于适应不同的气候条件，可以因地区寒暖之不同，随宜处理房屋的高度、墙壁的厚薄、选取何种材料，以及确定门窗的位置和大小。第三、由于木材的特有性质与构造节点有伸缩余地，即使墙倒而屋不塌，有利于减少地震损害。第四、便于就地取材和加工制做。古代黄河中游森林茂密，木材较之砖石便于加工制做。
3现代建筑材料
3.1建筑材料的分类
0-1按化学成分分类
分类实例
无机材料金属材料
黑色金属生铁、钢材、不锈钢
有色金属铝、铜、金、银
非金属材
料
天然石材花岗岩、大理石、石灰石玻璃及熔融制品玻璃、矿棉、铸石
烧土制品瓦、砖、陶瓷
胶凝制品石灰、石膏、水玻璃
混凝土类砂浆、混凝土
有机材料
植物质材料木材、竹材
沥青材料石油沥青、煤沥青
合成高分子材料建筑塑料、合成橡胶、有机涂料
复合材老
非金属材料复合钢筋混凝土、夹丝玻璃有机材料复合涂层钢板、彩色压型钢板非金属有机材料复合沥青混凝土、玻纤增强塑料
3.2建筑材料在建筑工程中的地位和作用
一.保证建筑工程质量
建筑材料是保证建筑工程质量的重要因素，事实表明，国内外建筑工程上的重大安全事故，90％以上与建筑材料的质量不合格和使用不当有关，在工程项目中，材料的正确选择和恰当使用是保证建筑物安全的基础保障。
二.影响工程造价
在一般工程总造价中，建筑材料的费用占工程总造价的50％以上，某些工程甚至高达70％。因此，材料的选择、管理、使用合理与否直接影响工程造价。正确选择、合理使用建筑材料，充分利用材料的各种性能，提高材料利用率，在满足工程要求的前提下，能显著节约建筑材料，降低建筑造价。
三.促进建筑工程技术进步和建筑业发展
在建筑工程建设过程中，建筑物的结构设计方案施工方式都与材料密切相关，建筑材料是决定建筑建筑构成形式和和施工方法的主要因素。建筑材料的改进和发展，将直接促进建筑技术进步和建筑业发展。
三.建筑材料的发展趋势
建筑材料是随着人类社会的生产力的发展和科学技术水平的提高逐步发展起来的。远古时期的穴居，后来的烧制砖瓦，有天然建筑材料进入人工生产阶段，为大规模建造房屋创造了基本条件。18世纪以后出现的钢筋、水泥相继问世，为现代建筑工程奠定了坚实的基础，进入二十世纪以后，社会生产力的发展和材料科学的形成，材料在性能上不断取得改善和提高，品种大大增加。已有机材料为主的化学建材异军突起，一些有特殊功能的新材料不断涌现，绝缘材料、吸声材料、抗腐蚀材料、防火材料层出不穷。
另一方面，建筑工程对建筑材料消耗极大，为生产建筑材料以使自然环境遭到极大的破坏。自然资源源源不断成为流向生产建筑材料的生产线，但目前各种自然资源和能源以面临枯竭，发展新材料适应需求量越来越大的建筑材料市场，减少材料生产和发展对环境造成的破坏，建筑材料的发展必须遵循可持续发展的战略方针，发展绿色——无毒、无污染、对人体无害的建筑材料。
展望未来建筑材料的发展，将有以下发展趋势：
1.开发研制高性能材料。包括轻质高强、多功能、高保温性、高耐久性和优异装饰性的材料，充分利用和发挥材料的各种性能，采取先进技术制造具有特殊功能的复合材料。
2.充分利用地方资源，减少使用天然资源，充分利用各种工业生产废弃资源，维护自然环境平衡。
3.节约能源，采用低能耗、无污染生产技术，开发低能耗材料。
4.绿色环保，材料生产中使用使用对人体无害、对环境无污染的添加剂。
5.再生化，开发可循环利用的建筑材料，保证建筑拆除后不会对环境造成二次污染。
建筑材料的发展是随着人类社会生产力的发展和人民生活水平的不断提高而向前发展。随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质量等方面的要求越来越高，这种要求对建筑材料的性能、数量、质量等有着相互依赖、相互矛盾的关系，建筑材料的生产与使用与科技大进步就是在不断解决解决这个矛盾的过程。