结构设计原理论文

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传统材料材料性能和受力特性分析

摘要： 建筑材料作为建筑的基本物质，它承担着建筑的样式、特征、效果等。传统的建筑材料主要有粘土砖瓦、木材、石材等。本文针对传统建筑材料材料性能和受力特性方面进行分析，并列举赵州桥传统材料石材加以说明。

关键词：传统建筑材料 材料性能 受力特性

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

砖、石、木等传统材料都在建筑历史中的不同的时期和地域内扮演着重要主角。但是工业革命以来，新技术、新材料如雨后春笋般层出不穷，导致人们对传统材料的重视度不断的降低，传统材料也就逐渐失去了用武之地。然而，这些新材料、新工艺大都是在传统工艺、传统材料上发展创新起来的。传统材料在建筑中已经被人类使用了几千年，其自身有许多现代材料所没有的优越性，以及古代建筑精湛的技术值得我们去更多的研究和参照，具有重要的意义。

第二章 传统材料的分析

2.1传统材料

中国传统建筑在材料的运用上注重“五材并举”，“五材”指“金、木、水、火、土”。中国传统建筑主要以土、木、石、砖以及瓦为建筑材料。下面针对这几种材料的性能进行简要分析： 2.1.1土材料的性能分析

土在我国建筑文化中具有重要历史，从早期的穴居到今天仍在使用的窑洞、客家土楼等，土材料贯穿了我们的建造历史。土的可塑性强，而且按照人的意愿形成各种形态。更重要的是土在任何时候都是可循环利用的。当然土也有自身的缺点，抗剪、抗拉性能差，受温度，气候影响比较大，特别是受水影响最大。 2.1.2木材的性能分析

木材具有质量轻、加工性能好、美观、可再生、可循环利用、绿色无公害等特点。木材具有较强的力学性能韧性比较强木材，它的抗拉、抗弯、抗压、抗剪性能在传统建筑材料中相对都比较高，比如应县木塔。但木材在建筑应用上也具有缺陷，木材容易变形和开裂、易腐、易燃，这都会影响到木材的实用性能。 2.1.3石材的性能分析

石材是最古老的建筑材料之一，在传统建筑中具有广泛的应用。石材具有抗压强度较高、耐久性好、耐水性好、耐磨性好的特点，因此古代各种大型建筑均以石材作为主要建筑材料。如伟大的建筑英国国国会大厦、法国凡赛尔宫、长城、赵州桥、埃及的金字塔。但是天然石材自重大，施工过程比较困难。石材抗压强度的大小主要有岩石的结晶粗细、矿区成分、胶结物质的种类及均匀性，以及荷载和解理方向决定。 2.1.4砖的性能分析

由黏土烧制而成的砖中国建筑史上最重要的建筑材料之一。砖瓦的实用，提高了传统建筑的耐久性，延长了建筑的使用寿命。其中最著名的建筑物有故宫，长城，开封铁塔。根据人们的需要可以生产出在耐候性、耐火性、抗压强度、保温隔热性、可加工性等方面不同的砖。砖的受力性能与石材相似，抗压强度较高而抗拉抗剪强度低，其强度还与粘结料有关。

第三章 典型传统建筑分析

3.1 赵州桥


3.1.1赵州桥概况

赵州桥坐落在河北省赵县城郊河上，它是当今世界上现存最早、保存最好、跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥距，今已有1400多年历史，被誉为“华北四宝之一”。 在赵州桥1400多年的历程中，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，赵州桥都没有被破坏。著名桥梁专家茅以升曾这样评价“先不管桥的内部结构，仅就它能够存在1300多年就说明了一切”。 3.1.2结构受力特点

（1）、采用圆弧拱形式。赵州桥的主孔净跨度37.02米，而拱高只有7.23米，拱跨比1：5左右，使得石拱高度大大降低，从而保证了低桥面和大跨度的双重效果。（2）、采用敝肩。 这种大拱加小拱的敝肩拱具有绝妙的技术性能，奇艺可以增强泄洪能力，减轻洪水对桥的冲击力。其二敝肩拱可节省大量土石材料，减小桥身的自重，增强桥梁的稳固。其三增加了造型的优美性，均衡对称的小拱与大拱构成一幅完美的图画，显得更加轻巧秀丽。第四符合结构力学理论，敝肩拱式结构在受力状态下使桥梁处于有利的状况，从而减少主拱圈的变形，增强了桥梁的承载力和稳定性。（3）、砌置方法。在两侧外券相邻拱石之间都穿有起连接作用的“腰铁”从而保证相邻拱石之间紧密相贴，把拱石连锁起来。而且在每块拱石的侧面都凿有细密斜纹，以此增大摩擦力，增强各券横向联系。这些措施的使用保证整个大桥连成一个紧密整体，强化了整个大桥的稳定性和可靠性。

在桥台边打入木桩的措施，减小桥台的垂直位移，从而加强了桥台的基础，这种方法在今天的厂房、桥梁的建造上也经常见到；采用了延伸桥台后座的方法，减小了桥台的水平移动，更大程度地抵消水平推力。这些措施的实施保证了大桥桥台的坚固，提高了大桥的坚实程度。

第四章 结语

本文通过对土、木材、石材、砖等传统材料的分析，从材料性能与结构受力特点得出结论：

(1)传统建筑材料具有其独特的优越性，土、木材、砖、石材所建造的建筑物在抗压、抗震性能在历史的长河中的得到了充分的验证。赵州桥、故宫建筑群、长城等建筑是中国传统材料和古代建造术的完美融合，值得我们深入研究，为现代建筑寻找更好的经验。

（2）传统建筑材料经过不断改革创新发展到现代建筑材料，随着人们不断地对传统材料的深入研究，最终将传统材料与现代材料完美结合，从而提高建筑物的整体性能。 参考文献： 〔1〕李浈中国传统建筑形制与工艺 第二版〔M〕.上海：同济大学出版社，2010 〔2〕刘致平。中国建筑类型及结构〔M〕.北京：建筑工程出版社1957 〔4〕叶见曙.结构设计原理〔M〕.北京：人民交通出版社.1997.

〔5〕张驭寰.古建筑勘察与探究〔M〕。杭州：江苏古籍出版社，1988 〔6〕赵州桥百度资料

第一作者陈陆杰(1990-)，男，汉族，河南漯河人，郑州大学交通工程2011本科生，邮寄地址郑州大学，联系电话。第二作者陈新 发送邮件时表明所发期刊

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