北方建筑材料特点范文篇1

关键词：北方地区；建筑节能技术；特征

前言

现如今，伴随着我国社会经济的快速增长，城镇化进程的不断加快，建筑能耗在全社会总能耗所占比例不断增大，近年来，已约占全社会总能耗的百分之三十左右。而在传统建筑中，由于门窗保温效果不好而流失的热量，甚至可以达到建筑总能耗的50%。可见，节能技术的发展及应用至关重要。

一、北方地区气候特征

我国北方地区气候特征具有鲜明的特点：冬季严寒干燥，室内外温差较大，降水量充沛，供暖时间长；夏季炎热，降水量大而集中，日照长，多雷雨大风；春秋季节短暂，气候变换不明显，春季少雨多风沙。总体来说，我国北方地区气候条件恶劣，冬季冷夏季热，对于建筑物的保温隔热总体要求较高。

且北方地区经济不发达，大多数居民居住的房屋条件落后，虽然北方率先开展了集体供热，但仅限于城镇居民，大部分农村人口仍然依靠自供暖的采暖手段。长期以来，这些经济落后地区片面追求降低建筑造价，造成建筑物围护结构单薄，门、窗的缝隙过大且材料原始，屋内供暖设备效率低下，保温隔热效果不佳。通常我们说为建筑节能的基本措施就是给建筑“穿衣戴帽戴口罩”。

二、北方地区建筑节能应用技术发展

1.充分利用日照条件，合理安排建筑物朝向中国绝大部分的领土都在北回归线以北，北部地区朝南房屋向阳，光照时间和强度也是南偏西方向较大，采光日照系数最多，冬天南向房屋能充分接受太阳辐射热量，减少空气渗透消耗热量。因此，要综合考虑影响建筑物朝向的因素，如地理纬度、地段环境、局部气候特征及拟建建筑物用地条件等，得出建筑物最佳朝向和范围，争取冬日更多的太阳能辐射热量，炎热季节尽量减少太阳直射室内和建筑物外墙，并保障良好通风，减少空调使用率。

2.合理设计建筑物形态，减少寒风影响

我国北方地区冬季吹东北风，要合理设计建筑物形态，减少寒风影响，达到节能效果。L型建筑布局对防风有力，u型建筑的半封闭空间能有效防风，南向开口全封闭建筑布局更能减少北风侵袭。

3.采用节能围护结构，提高保温隔热性能

1）墙体节能材料。我国建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大，一般为高效保温材料的20倍以上。新型建筑节能复合墙体在主体结构基础上，增加一层或几层复合绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能，保温效果好，发达国家新建建筑已基本采用这种墙体材料。我国要达到节能50%的要求，除部分采用加厚加气混凝土单一墙体外，使用复合墙体将是大势所趋。外墙墙体采用加气混凝土砌块、轻集料空心砌块、粉煤灰空心砌块等和各种新型保温节能墙板。单砌筑的墙体结构采用外墙内保温、夹心保温和外墙外保温等复合节能墙体。这类墙体主要是以砌块或现浇混凝土墙板为承重材料与高效保温的聚苯板、玻璃棉板或岩棉板组成复合墙体。

2）门窗节能技术。我国北方地区采暖建筑由于采用普通钢门窗，冬季通过外窗的传热与空气渗透耗热量之和，可达全部建筑能耗的50%以上；夏季通过向阳门窗的太阳辐射所得热量，成为空气负荷的主体。门窗是围护结构中节能的重点部位，建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成，门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射3个方面进行。（1）推广应用节能型窗框。使用新型的、密封性能良好的门窗材料。目前我国市场主要的节能门窗有：塑钢复合门窗、铝塑复合门窗、铝木复合门窗、PVC门窗、玻璃钢门窗等。最好采用钢塑复合窗和塑料窗，避免金属窗产生的冷桥。以塑钢复合门窗为例，塑钢门窗不仅防噪隔声功能显著，防雨水渗漏能力强，空气渗透量小，更主要的是塑钢门窗的导热系数极低，隔热效果优于铝材125倍，采暖和制冷能耗低30%～50%，室内空调的启动次数明显减少，耗电量也显著减少。（2）改善门窗保温性能。窗户节能玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。可设置双玻璃或三玻璃，积极采用中空玻璃、镀膜玻璃及低辐射玻璃；缩短窗扇缝隙长度，缝隙设置泡沫塑料密封条；采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积；减少窗芯，合理减少可开启窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积；户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加绝热性能。

（3）使用纳米透明隔热涂料。纳米透明隔热涂料是新问世的高科技产品，可让玻璃既保持高透光性又有较好的隔热效果，可采用喷涂或刷涂技术涂与各类建筑物玻璃上。

3）屋面节能。屋面节能措施要点：其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料，以防因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层，代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法，这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境；芯板为柔性制品，不仅适用于平面屋面，也可用于曲面屋面，保温工程效果更显示出优越性。

4.有效利用再生能源，实现可持续发展

1）利用太阳能。太阳能利用是实现可持续发展的重要环节，可以为建筑供暖、供热水、供电，甚至能够提供建筑物的全部能量。我国北方被动太阳房采暖节能60%～70%，平均每平方米建筑面积每年可节约20kg～40kg标准煤，有着良好的经济和社会效益。

2）充分利用地热。热泵（制冷机）是通过作功使热量从温度低介质流向温度高介质的装置。在建筑供热空调中采用热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体CO2和其他大气污染物的排放。如果在建筑供热中热泵所占的比例能增加到30%，在采用现有先进技术的条件下可以使全世界每年CO2排放量减少l3.2亿吨，占全世界CO2排放量的6%。随着热泵技术进一步改进和发电效率进一步提高，采用热泵技术供热可使全世界CO2排放量减少16%。

3）提高建筑垃圾综合利用效率。建筑垃圾已成为我们生产、生活环境的负担，约占垃圾总量的30%～40%，造成了严重的环境污染。加强对建筑垃圾的管理，对建筑垃圾产出源头做好减量化工作，在建筑垃圾下游做好资源化管理，对于建筑业可持续发展有着重要的意义。

结语

总之，我国北方地区气候特征明显，冬季严寒，夏季干热，对建筑物的保温隔热要求更高，因此，研究我国北方地区建筑节能技术，对于提高居民生活质量、降低住宅能耗具有重要意义。

北方建筑材料特点范文篇2

关键词：古代建筑土木文脉历史背景

一.引言

华夏“土木”历史纵贯古今，流播域外。从上古人类的穴居、巢居，经各个历史阶段，土工建筑和木结构建筑由产生、演化、发展、传承，形成了清晰的“土木”文脉，凝结了灿烂的中华文化，饱含了系统的科技内容，产生了深远的传播影响。时至今日，虽然建筑材料按其组成分为金属材料、硅酸盐材料、高分子材料三大主要系列，建筑结构按其构成划分为钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构三大主要类型，然而建筑类专业及其学科尚明确冠以“土木”二字。如以大兴土木、土木工程等。这说明，“土木”具有传统的深远意义和现代的科学意义。

国内外一些学者，对中国“土木”文脉虽有研究，但对其渊源的分析还不甚系统、不够深入。人们对中国古代建筑的土木为材、土木结构的鲜明特征，对其成因各有一些不同的看法，有人认为是由于“多木材而少佳石”属自然资源问题；有人认为“缺乏大量的奴隶”是人力资源问题；有人认为中国“在技术上突破了木结构不足以构成重大建筑物要求的局限”是结构技术问题；另有人认为是地理环境问题；更有人认为是经济发展问题等等不一而足。

本文对中国“土木”文脉和流变，进行了多角度、多层面、多学科的深入探索和系统研究，提出了一些新的见解。

二.“土木”的历史渊源

中国建筑从起步就与“土木”结下不解之缘，且源远流长。“天生五材”（《左传·襄公二十七年》），五材即“金、木、水、火、土。”其中“土”、“木”是建筑的基本材料和主要材料，而其它三材料是建筑的辅助材料和次要材料。“土”、“木”是人类使用最早的天然建筑材料，也是中国古代使用最多的建筑材料。与西方古代的石材建筑传统相比，中国古代建筑的鲜明特点是土木为材、土木结构，以土木为始，而后一脉相承，成为中国建筑用材之历史主流。中国“土木”的历史渊源有着多方面的背景因素，是由一系列历史条件所决定的。

1.地理背景

“广谷大川异制，民生其间者异俗”（《礼记·王制》），中国“土木”文脉的形成与华夏大地特定的地理背景密切相关，是依照具体的地貌、地势、地质等因素，因地制宜而产生和发展的。

1.1地貌方面

“上古穴居而野处”（《易·系辞传》），原始初民在自然形成的山洞里居住。后来基于居住天然洞穴的经验，开始探索利用合适地貌挖掘人工洞穴。在黄土地带的台地断崖上掏挖横穴，以及“因陵丘挖穴而处”（《墨子·节用中》），在山坡横向挖穴。

1.2地势方面

始初，人类依地势高低而“下者为巢，上者为营窟”（《孟子·滕文公下》）。在南方多居橧巢，于低洼潮湿地带巢居；在北方多居营窟，于高亢黄土地带穴居。

1.3地质方面

黄土是由砂粒、粘土和一定量的石灰质颗粒组成的混合物。黄土质地细密，粘度较高，有很好的可塑性和很高的粘结性，能将砂等颗粒很好地固结，形成较好的整体性和稳定性。黄土的土壤结构呈垂直解理，抗剪切强度较高，易于壁立而不易坍塌。这些都便于洞穴的挖作。

2.生态背景

物竞天择，适者生存。自然界中，生存的人类和生长的树木必然服从优胜劣态的生态规律。中国土木结构建筑体系的形成与发展，存在着深刻的生态背景。

原始的居住形式—穴居和巢居中，就饱含了“土木”生态元素。挖土穴，曾考虑到近水、免淹、防暑、御寒等生态环境；构木巢，也考虑到防毒蛇、拒猛兽、避潮湿等生态条件。

中国古代建筑，在其发展过程中始终融合生态元素，以创造良好的适居生态条件。例如大屋顶，具有“上栋下宇，以蔽风雨”（《易经·系辞》）及“上反以盖载，激景而纳光”（固班《西都赋》）的生态功效；木构建筑的框架体系，门窗开设灵活，能最大限度增加窗地比，为采光、通风、瞭望创造了良好的生态条件；古代窑洞，至今在陇东、豫西、陕北、晋中等地仍然可见，其中包含有冬暖夏凉的生态因素。

中国古代建筑的特点之一是木构体系，木构建筑是中国封建社会的主流。木构建筑需要大量的木材，而广茂的森林资源，正是中国大地慷慨的生态馈赠。中国位于亚洲东部，处于北纬4°至53°之间，跨越五个气候带，具备良好的树木生长的生态环境，为华夏建筑提供了充足的资源保证。

此外，“土”与“木”也存在亲密的生态关系，它们相依共存。土为木之母，木为土之华。

3.文化背景

建筑是文化的重要载体，是文化的物质表现形式。任何民族都有其特点的文化，华夏土木建筑映射着居住在中国大地之上的中华民族深刻的文化背景。重要表现在：

3.1亲恋土木的情结

中华先民很早就在自己华夏大地上，发展了无与伦比的农业文化，将大自然认作自己的母亲与故乡，构架了与自然血肉相连，同构对应的亲和关系，建立了与自然和谐共生、天人合一的时空意识，形成了以“土木为居的大地文化”[6]，产生了浓郁的“亲土”情怀和“恋木”情结。

3.2崇拜祖宗的观念

生息在华夏大地上的炎黄子孙，对以黄帝为代表的祖先怀有深情的崇拜。东、南、西、北、中，木、火、金、水、土。东方，木也，其帝太皞；南方，火也，其帝炎帝；西方，金也，其帝少皞；北方，水也，其帝颛顼；中央，土也，其帝黄帝。黄帝居中，属土。土者，木之母；木者，土之华。土木之制为祖宗创造，是千古成法，土木不可分离，土木遗制不容更改。因此，中国古代建筑的一个鲜明特点便是以土木为材。

3.3表征形象的文字

象形会意的汉字，揭示了中国建筑一定的文化内涵。象形是描摹实物形状的造字方法，属六书之一。例如，反映建筑形貌的“宫”、“室”、“宅”，其甲骨文的字形就是将建筑形状以最简化的图示而表达出来的“字体”[3]，它们分别刻画了建筑的平面、立面、剖面的形貌特征。至今的建筑图纸就是用平面图、立面图和剖图来全面表达建筑设计的。象意也叫会意，也属六书之一。它是利用已有的字，依据事由加以组合，表示出一个新的意义的造字方法。例如，反映以土为材的建筑方面的汉字：墙、垣、壁、壕、壩（坝）、堰、坯、坊、墰（坛）等；又如，反映以木为材的建筑方面的汉字：材、板、梁、栋、枋、栿、檩、柱、楹、栱、栌、架、檐等。再如，从穴居的“穴”字派生的建筑方面的汉字，穹、窑、窠、窟、窗等。

“土木”的文化背景影响深远，形成有“唯土木是尊”的仿木文化现象。无梁殿、石牌坊、砖塔等砖石建筑，都因袭了大量的仿木成分。北京明十三陵石牌坊就是一个范例，可视为“五间六柱十一楼”的木牌楼的翻版。

4.技术背景

建筑的形成和发展总是与一定的建筑技术水平相适应的。建筑本身的功能要求是促进建筑技术发展的重要因素，而一定水平的建筑技术又是促使建筑功能提高的重要手段。中国“土木”文脉的形成，与“土”、“木”的材质性能、加工手段、建造方法、结构形式、构造特点等技术背景因素息息相关。

4.1土材技术

古人在长期实践中对土的性质有所掌握并加以利用，利用粘聚性，挖穴营窟；利用粘土水合后的流动性和可塑性制造了土坯（人类最早的人工免烧砌块），制成胶泥用作粘结和抹面，进行泥塑（如独乐寺观间阁、灵岩寺千佛殿）；利用土质材料的导热性差的特点，作为墙体材料，产生良好的隔热、保温、蓄热的功效；利用土不可燃烧的性能，在对建筑中一些部位的外露木构件实施涂泥防火；古代人们发现土质材料烧结后能显著提高强度、耐水性等改性的特点后，发展了一系列烧土材料，仰韶文化时期就有“烧土地面”，西周已有烧陶、制瓦技术，春秋后期已有铺地砖应用；古人在实践中发现土遇水成泥后具有粘结性能，制成了一些土质复合材料，仰韶文化时期的郑州大河村遗址的墙体就采用了草筋泥和细砂泥抹面，最迟在南北朝时期就有了以粘土、石灰、骨料（砂子、石渣、碎砖等）为原料的三合土，用作地面和地基材料，具有坚固密实、防潮抗碱的效能。

4.2土工技术

4.2.1开挖技术

长期以来，人们不断认识和利用粘土粘聚力强、整体性好、易于壁立的特点，并应用于不同时期、不同类型建筑的营建之中。原始氏族公社时期就挖穴营窟；战国时期筑城就采取了先挖基槽而后版筑的施工方法；宋代已有大型窑洞的开挖技术。

4.2.2夯打技术

原始社会人们就运用了夯打技术，而后不断发展进步。新时器时代出现了夯打工具石杵，在遗址中发现在经人工夯打过的居住面及分层夯实柱坑回填土的做法；商汤时期，都城亳已有上万平方米的大规模夯土台基；宋《营造法式》记载了筑基之制的施工方法；清《工程做法》记载有大夯灰土筑法和小夯灰土筑法。

4.2.3版筑技术

商代遗址中发现有房屋墙壁采用版筑的方法。西周时期，版筑技术有了新的进展，采用立柱、插竿、橛子等用草绑扎固定夹版（板），在其中填满泥土，以杵夯实的版筑墙体技术。

4.2.4砌筑技术

土坯的砌筑技术在原始社会就已经产生，奴隶社会应用更加广泛，而后不断提高。汉代采用了在坯内加筋（稻草、树枝等），以增强抗拉强度，提高抗弯能力。土坯砌筑技术也为砖砌体打下了一定技术基础。

4.3木构技术

4.3.1加工技术

木加工技术的先进性与时代性是相互对应的，其加工工具和加工工艺在不同的时期有着不同的发展，呈现不同的价值。原始社会的新石器时代，古人用石斧、石楔来横截木料，加工方木和板材；用石斧、石锛、石凿等加工榫卯；用石扁铲刨光木材。奴隶社会进入铜器时代，人们用青铜制作了钁、锛、斧、铲、臿、凿、钻、锯、刀等工具，使木构件的截取、平木、穿孔、削制、雕刻等加工工艺得以提高，质量更加精致。封建社会步入铁器时代，铁具的出现极大提高了木材的加工技术，使加工方法得以改进，加工速度得以加快，加工质量得以提高。尤其是尺寸更加精准，雕刻更加精湛。

4.3.2结构技术

人字屋架体现了三角形自由度为零的稳定性原理；由柱、枋、梁、檩、椽等主要承载构件组成框架结构体系，呈现出很好的整体性、稳定性和抗震性；木构建筑的柱网多采用均衡对称的布置格局，以保证整体建筑的受力合理性、结构稳定性和空间规整性。

4.3.3构造技术

结构中各联接构件均有承接和承载作用，以斗栱最具特色；木结构联结方式的突出特点是榫卯构造。它使各构件能易于装配、紧密联接、有效制约，使各节点实现紧而不固、刚柔相济、缓冲减震。在施工技术方面，人们很早已经开始利用预制装配技术与起吊搭建技术进行施工。

4.4土木混合结构技术

（1）结构明确分工

土木混合结构的承重部分与围护部分分工明确，其显著特点是“墙倒屋不塌”。木构框架承载屋顶和楼面等荷重；墙体（包括其上开设的门窗等）起着围合空间、保温隔热、防风蔽雨等作用。

（2）材料合理匹配

土木混合结构充分体现了因材致用，各取所长的匹配原则。古人曾根据土、木材料各自的特点，创造了以“木为骨架、土为肉躯”的“木骨泥肌”的墙体，犹似今天的钢筋混凝土结构。

三.结语

中国古代建筑是以土木为始，而后一脉相承，成为中国建筑用材之历史主流，充分体现了土木为材、土木结构的鲜明特点，中国“土木”的历史渊源有着地理、生态、文化、技术等多方面的背景因素，是由一系列历史条件所决定的。这些对于全面了解和深刻认识中国古代建筑史，对现存古代建筑的维护和修缮，以及对仿古旅游建筑的设计和建造，都具有一定的指导意义和参考价值。

参考文献

[1]刘致平中国建筑类型及结构北京：中国建筑工业出版社1987

[2]josephneedham.scienceandcicvlistationinchina.vol.1v：3cambridgeuniversitrpress.1971

[3]李允鉌华夏意匠香港：广角镜出版社1984

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