建筑材料选用原则及其应用苇14Vo114,No4举挂花太掌1997年l2理工科研究?e{～]建筑材料选用原则及其应用王重生攀技花大学土术系摘要本文阐述了建筑材料的选用原则即使用性能,施工性能,经济性等三原刚及其在工程中的应用正确应用建筑材料选用原则,可以使所选用的建筑材料最大限度地发挥其技能,井经济舍理地带足建筑功能上的各种要求关键词建筑材匏;选用原刑捷用性能煎工性自经济性引言建筑材料和建筑设计,建筑结构,建筑施工及建筑经济等学科分支一样,是建筑工程学科的部分而且是极为重要的部分一个优秀的建筑师总是把建筑功能及艺术和最佳方式选用材料融合在一起,层出不舅地新型建筑材料使建筑师有更大的用武之地结构工程师只有在很好地了解建筑材料的性能后,才能根据力学计算准确地确定建筑构件的尺寸和创造出先进的结构型式例如予应力锕筋混凝土结构和薄壳结构等都是在结构上把受力特性和材料特性统一的产物施工技术人员则是应用现代科学的施工技术和组织计划将建筑材料按照设计图纸变成建筑物,建筑材料的施工性能和经济有效在其中起着重要的作用建筑经济学家为了降低造价,节省,在建筑工程中,特别是在住宅商品化的事业中要做的事很多,但首先要考虑的是节约和合理地使用建筑材料,因为目前在我国,房屋建筑工程建筑材料所占的比例高达60左右总之,从事建筑工程的技术人员和专家都必须了解和懂得建筑材料并且会选趴根本上说,材料是基础,材料决定建筑形式和施工方法,新材料的出现,可促进建筑形式的变化,结构设计的改进和施工技术的革新理想的建筑应该是使所用材料都能最大限度她发挥其效能并经济合理地满足建筑功能上的各种要求为此,正确合理的选材应保证选用建筑材料具有良好的使用性能,施工性能和经建筑材料的使用性能及选材建筑物的型体千姿百态其瞳用功能多种多样但万变不离其宗一般房屋建筑是由基础,墙或拄,楼地面,楼梯,屋顶,门窗这六大构件组成的,只有分别了解这些构件的使用功能,才能按需选材11房屋构件的作用和要求111基础基础是建筑物埋在地面以下的最下部分它承受着建筑物的全都荷载,并把这些荷载传给地基故要求基础坚固稳定,耐水,耐冰冻,耐腐蚀,防止不均匀沉降和延长使用寿命112墙或往有些建筑由墙承重,有些建筑由住承重墙或拄承受屋顶,楼层传来的各种荷载t再传给基础外墙同时也是建筑物的围护构件,抵御风雨雪及寒暑对室内的影啊;内墙同时起分?66?第14卷王重生:建筑材料选用啄刊及其应用第4隔作用作为承重的墙或柱要求坚固,稳定即强度与刚度应满足要求;作为围护和分隔的非承重墙,宜尽量采用轻质,保温,隔声,壁薄的材料113楼地面在楼房建筑中楼面是水平的承重和分隔构件,它将楼层的荷载通过楼板传给墙或柱偻面对墙体还有水平支撑的作用层高愈小的建筑刚度愈好楼面由楼板,面成搂面要求坚固,刚度大,隔声奸,防渗漏地面是指首层室内地坪地面仅承受首层室内的活荷载和本身自重通过垫层传到土层上114楼梯楼梯是楼房中联系上下层的垂直交通设施,也是火灾,地震时的紧急疏散要道故应使楼梯有足够的通行能力和坚固,稳定,防火,防滑等保证115屋顶屋顶是建筑物顶部的承重和围护结构,由承重结构和屋面组成承重结构要承受自重,雪,风和检修荷载;屋面要承担保温,隔热,防水,隔气等任务116门窗门是供人们出入和搬运家具设备的出人口,也是紧急疏散El,兼有采光通风作用窗是采光,通风,眺望等功能的设施要求门窗隔亩,保温,防风沙其它如通风道,垃圾道,烟道,电梯,阳台,壁橱等配件和设施,可恨据建筑的使用要求设置12影响建筑构件的因素建筑构件的作法和选用材料都有其根据,这些报据就是影啊建筑构件的因素12L结构上的作用对建筑构件的影响施加在结掏上的集中荷载和均布荷载以及能引起结构变形的因素叫结构上的作用如按时间变异分类可分为永久作用如结构自垂,土压力等,可变作用如人,家具,设备风,雪,温度变化,吊车等和偶然作用如僮击,爆炸,地震等设计时应将可能同时发生的作用进行科学的组合,作为结构计算和建筑构件的重要依据122自然界的其它因素对建筑构件的影响建筑物要经受日晒,雨淋,冰冻,振动,地下水以及空气中微生物的侵蚀等作用,因而在构件设计时应对建筑物的相应部分采用隔热,防水,防冰冻,保温,防变形隔气,隔声等措施,以保证建筑物正常使用和延长耐久年限123各种人为因素对建筑构件的影啊人在建筑中和建筑周围从事生产和生活所造成的对建筑物的影啊如机械振动冲击,化学腐蚀,拥挤超载,跑冒滴漏,噪亩,爆炸,火灾,维修改建等设计时均应在相应部位采取防振,防腐,防漏,隔吉,防爆,防火等构造惜施13建筑构件的功能及材料的使用性能建筑构件是组成建筑物的基本构件我国的建筑方针是适用,安全,经济,美观故建筑构件也应遵循这个八字方针建筑构件在正常的使甩条件下应完成设计规定的功能并达到预期的寿命材料的使用性能是指材料所能提供的使用性能指标对建筑构件的功能和寿命的满足程度当材料的使用性能不能满足建筑构件的使用条件的要求时建筑构件就不能正常使用或者来达到预期的寿命就丧失其功能这就称为破坏或失效,因而材料的使用性能是选材的首要条件般建筑构件所要求的使用性能主要是材料的力学性能材料的力学性能指标与建筑构件的尺寸大小相配台构成建筑构件的承载能力,因而按使用性能原则选材的主要依据是材料的力与性能指标建筑构件的使用条件不同破坏和戋效的形式不同所要求的力学性能指标也不同由于许多使用性能常规的力学性能指标之间尚无简单的数学关系,故全面地定量确定力学性能的指标是选材的关键环节如强度,硬度,塑性和韧性指标的确定是必不可少的,由于建筑构件的功能多样化,使用条件复杂多变故力学性能指_际就不永远都是主要的如防水材料,保温隔热材料,装饰材料等,选材的主要依据就分别是防水性能,保温隔热性能,装肺性能,以及相关的物理I生质如耐久陛f化学性质如抗老化性等?67?第14卷攀枝花大学第4建筑构件的破坏形式及选材,如表l所示主要建筑掏件的破环形式及选材建筑构造主要功能使用环境使用要求破坏或失散形式选材要求选用材革斗强度,酎A性坚固抗承石材基咄承受荷载地下开裂,腐蚀变形耐腐蚀t刚度不易老化牯土砖承受荷载强度稳定性满足使用要求钢拐混凝土住,板围护室外外墙保温隔热尽量-臧轻墙体自重墒或住开裂腐蚀变形桔土砖,谋渣砖,分隔室内内墙隔声防火保护土地贤谭,尽量吾种砌块,板材装饰防水防嘲不用或少用牯土砖承受荷载强度,刚度钢筋混凝土面层分隔搂面稳定性,防水坚固,耐磨搂地面开裂盾浊变形钢材}+耐磨水平支撑地面保温隔热隔声耐腐浊,美观术材』美观装饰耐膺,导清洁垂直交通室内一般情况结恂可靠坚固,耐A搂梯紧急晚散室汁少用防火安垒断裂倒塌腐蚀防火防震 装饰方便美观防腐浊 坚圃耐久,美观防术坚固承受荷载 室外t 屋面排水通畅防水层开裂漏雨保温隔热屋丁贾围护 室内t 顶棚防漏可靠变形j 茼蚀开裂装饰抗老化 保温隔热达标 牢固耐用耐腐浊木材出 ^口室外 外墙上开启方便开裂变形腐浊坚固耐用钢材门窗采光通风 室内由墙上防火,安全尽量采用新型材料PV政性塑料装饰 封闭性好ft 替木材和钢材铝旨盒 可以看出建筑构件满足使用性能的建筑材抖主要是具有优良力学性能的材科,或者 是在力学性能满足使用要求的前提下再加上各胂必需功能的材料 建筑材料的施工性能及选材建筑材料的施工性能系指建筑材料建成建筑物的难易程度建筑物是由建筑构件 组合而成, 建筑材料的施工性能实际上也就是加工制造建筑构件的难易程度建筑材料具有 良好的施工性 能可保证在一定的施工条件下,按一定的施工方案,方便,经济地制造出台格的建 筑构件,并满足 其使用要求在某些情况下,施工性能可能成为选材的关键囤紊如世界着名建筑 悉尼歌刚院, 在完成建筑设计若干年后才建成,其中重要的原因之一就是建筑材料的施工性能 难以制得满足 其使用性能的建筑构件 对建筑材料施工性能的具体要求,与施工方法,施工机械,施工拄术及施工组织有 个建筑物或一个建筑群的施工是由许多工种工程土石方工程,砌筑工程,钢筋混凝土工 程,结构安装工程,装昨工程等组成的而每一工种工程的睫工,都可以采用不同的 施工方案,不 同的施工技术和机械设备,不同的劳动组织和施工组织方法来完成概括起来要 最有效地建造 建筑物,以求用最少的消耗取得最大的成果,全面而高教能地完成建筑安装工程 21 满足基础使用要求的可选用的建筑材抖一般为混凝土,石村,粘土砖等这些材 料的施工性 6S?第14 卷王重生:建筑材料选用原则及其直用第4 能是良好的因为在采用土石方工程后对混凝土基础应用钢筋混凝土工程的施工能顺利完成? 而对石材及枯土砖基础应用砌筑工程的施工也是不难解决的 22 墙或柱是受力结构它的选村应删莺于力学性能锕筋混凝土是当前的首选材 料应用钢筋 混凝土工程施工性能好可以制成各种墙或柱竹件再应用结构安装工程的施工 就能够以各种 钢筋混凝土墙或柱组成子神建筑物枯土砖的墙或柱将会越来越少,因为宝贵的土 地资源要求人 们尽量不用枯土砖 23 楼地面也将由钢筋混凝土工程来完成承重结构部分,因为钢筋混凝土楼地面 能方便经济地 满足使用要求 24 搂梯也越来越多地采用钢筋混凝土工程施工,尤其现浇钢筋混凝土结构几乎 能随心所欲地 制造出各种造型美观,并满足全部使用要求的楼梯 25 屋顶,尤其是平屋顶的结构层几乎就是把楼板铺到顶层于是,仍然是首选钢筋 混凝土工 程施工,不同的是还要采用防水工程技术来解史屋面防水的问题 26f-j 窗构件已是按规范进行工业化生产的产品完全可以按使用要求选用木材, 钢材,塑料 pvC或铝台金制品 把上述建筑构件组台在一起,就完成丁建筑物的拖工当然,逸仅是我国现阶段积 投推行的 空壳建筑,只颓再根据用户的要求进行装修即可使用无论用户的装修要求如何, 应用装晦工 程的施工技术部是可以满足的而装饰材料的选用完全可以按用户的意愿行事 通过对各种建筑构造施工性能的分析看出,钢筋混凝土是独占鳌头的建筑材料钢 土是两种物理一力学性能很不相同的材料这两种材料组合成整体,共同发挥作用即为钢筋混凝 土钢筋混凝土除了充分利用钢筋和混凝土两种材料的受力性能之外,尚具有如下 优点: a,耐久性好在钢筋混凝土结掏中,混凝土的强度随着时间的增加而增长而钢筋由 土的保护不易生锈,所以钢筋混凝土的耐久性很好,在使用过程中几乎不需要保养和维修b,耐 火性好混凝土是热的不良导体,在遇到火灾时,包在混凝土内的钢筋温度不会很 快上升到使其 失去承载能力的程度日此与钢,木结构相比,锕晒混凝土结构具有较好的耐火 根据实际需要,钢筋混凝土可以浇制成各种形状和尺寸的构件这就为选择经济,合理的结构形 式和美观的建筑造型提供了有利条件d,整体性好钢筋混凝土特别是现浇的钢筋 疑土结构其整体性较之砖混结构要好得多由于整体性好,钢筋混凝土结构具有较好的抗震 性能如高层 房屋桥梁,烟囱,水塔等,多采用锕l 觞混凝土结构e,可就地取柑锕赫混凝土结构所 用的丈量的 砂,石,产地较广一般可以就地找到这为减轻材料运输降低工程造价提供了有利 条件且在 工业废料如矿渣,粉煤灰等比较多的地区可将工业废料制成水泥或人造骨料用 于钢筋混凝土 中,同时也可解决工业废料处理和环境污染问题f,节约钢材钢筋混凝土结构在一 定范围内可 代替钢结陶,可以节约锕材降低工程造价 由于钢筋混凝土具有这许多优点,尤其是具有良好的施工性能,目而在基本建设中 得到了广 泛的应用世界各国的城市建设几乎普遍采用锕耪混凝土结构,使城市变成了钢筋 混凝土的森 建筑材料的经济性及选材建筑材料及其施工的经济性是选材的重要条件它要求在保证建筑的使用性能的 前提下,尽 可能比化建筑设计,结构设计,施工设计和组织管理方案从价值分析角度选 ffj 价材料并降低施工和使 f}{过程中的一切费用,如材料损耗,能量损耗,劳务费用,管理费用和维修 赞用等为此, 应考虑以下几个方面问题: 69?第14 卷摹杖花大学第4 31设计要求 经济性是设计工作的主要目标之一建筑物的造型和结构设计在很大程度上取决 于建筑物 的使用功能和耐久年限设计时要全面考虑,不能片面追求使用功能的多样和耐久 年限的长久, 应有一个合理的限度;也不能设想过于苛剂的荷载条件,如百年难遇的大地震;更 不能选用过大 的安全系数,如造成肥梁大住 我国现行规范规定+建筑物以主体结构的耐久年跟共分为四级I 级耐久年限为 100 上,如重要的公共建筑和高层建筑l级耐久年限为 50～lO0 年如多层住宅搂等I 级,耐久 年限为 25～50 年,次要建筑如车库,加油站等IV 级,耐久年限为 l5 年以下,临时性 建筑如工栅, 商亭等耐久年限等级越低,对耐久性,耐火等级的要求越低即对材料的相应要求 也越低设计 时也应考虑建筑构件的台理性使之便于独立维修 建筑设计应该满足使用功能要求+但必须兼颐经济性,即在设法提高功能性时不 应丧失其经 济性在追求节约时不应危及其功能 32 材料价格 建筑工程中建筑材料所占的比例高迭60 左右目前,主要建筑材料的价格不断 上升 因而节约材料,选用廉价材料对降低建筑物成本也有十分重要的意义常用建筑材 料的价格以成 都市为倒,如表2 所列 常用建筑材料95年参议价格成都市 序号材料计量单位价格 元钢2900O0螺纹锕2900O0 31 多木锯材内材】m3110O0 标准红砖:011553万匹170009 砂『rL340O0 平板玻璃3『rLmmzl2O010 平板玻璃5ramm2290 1L 铝台盒平开,推拉I1mz200O0 11 铝音金平开,推拉甯1j0O0 13 空唆平开锕商r1Z7000 14 双层钠顿防蛊I1111z350O0 15 半制板『]113O0 16 全氍单崩塑料门183O0 176O 石油沥青19O0O0 18350g 石油沥青油毡m?230 在满足使用要求的前提下尽量选用大量生产价格便宜的建筑材料尤其是地方 70?第14 卷王重生:建筑材料选用原则及其应用第4 恪昂贵的材料只用于一般材料不能满足要求的建筑在有多种材料可供选择时应比较各种材料 获得同佯效果所花费的总成本 33 施工费用 建筑物的施工费用平均约占比例 3o 左右不同的施工设计,施工工艺,施工组 工管理差异很大施工的现代化将大幅度地降低施工费用为此,建筑工程的招标,投标是降低 施工费用的重要手段当然不同建筑材料的施工费用也是不同的如砌体工程和 钢筋混凝土工 程施工费用就相差不少 34 资源状况 建筑材料的选用应考虑我国乃至世界的资源状况世界森林资源普遍短缺尤其是 中国更为 严重森林具有涵养水源,保持水土,调节气候,防风固沙,防旱防涝,净化空气,减少 噪音,保护和 美化环境,在自然界起着维持生态平衡的作用保护森林资源是世界潮流建筑工 程用木材必然 减少以塑代木,以钢代木及木材的综合利用是我国的长期方针土地是更为宝贵 的资源枯 土砖与人争地,建设部在减少牯土砖的使用上有明确规定并要求强制推行故建 筑工程使用牯 土砖会逐步减少,井在不远的将来必然会禁止使用为此,钢筋混凝土框架结构建 筑也会逐步替 代砖混结构建筑 35 供应管理 建筑材料选用时应尽量减少品种规格,以便于采购和储备,提高供应管理效率降 低建筑工 程成本 必须指出,建筑材料选用的三条原则:使用性能,施工性能和经济性,是彼此相关的 有机整 体在选材时应综合考虑几个方案,经反复分析对比后确定最佳方案选材是否合理 往往还要通 过实践验证,一旦出现问题还要进一步分析其原因并从建筑设计,结构设计,建筑 材料,建筑施 工与使用环境条件等角度提出改进措施,进一步优化建筑设计和选材方案 参考文献 王运畿机槭工程材料机槭工业出版社,1992 黄仕诚建筑工程经济与企业管理武汉工业大学出版社,1993 刘同书住宅工程造价桃速计算法中国审计出版杜,1995 沈阳建筑工程学院二缀注册建筑师考试必读中国建筑工业出皈杜,1996