建筑構(gòu)造天然石材在建筑運(yùn)用及其構(gòu)造原理實(shí)例分析

1、山東建筑大學(xué)天然石材在建筑運(yùn)用及其構(gòu)造原理實(shí)例分析建筑裝修是指對(duì)住宅、橋梁、體育館、寺廟等等用石材，木材等建筑材料搭建的一種供人居住和使用的物體用各種材料對(duì)其進(jìn)行外部面貌或者內(nèi)部環(huán)境的美化和改進(jìn)，使其更具有情調(diào)，更同時(shí)具有居住和商業(yè)價(jià)值。根據(jù)裝修使用材料的不同可分為無機(jī)裝修材料有機(jī)裝修材料兩大類。也許人類自從有了建造的欲望,就開始和石材有了不解之緣,石材裝飾材料很早就被應(yīng)用于建筑空間中，因?yàn)槠淙菀撰@得，堅(jiān)固耐用、美觀、華麗和高貴，在建筑中應(yīng)用日趨廣泛。1.1天然石材的定義及分類天然石材是指從天然巖體中開采出來的，并經(jīng)加工成塊狀或 板狀材料的總稱。天然石材按照其生成的因素而衍生眾多種類，最通常的

2、分類是將石材分為砂巖、板巖、大理石和花崗石四大類。 砂巖。砂巖實(shí)為沉積巖，石質(zhì)較粗松，受潮時(shí)有可能松散變形；但因具有獨(dú)特的凹陷粗糙質(zhì)感，較接近山林間粗獷自然的感覺，故較常運(yùn)用于墻面裝修。板巖。板巖是具有板狀結(jié)構(gòu)，基本沒有重結(jié)晶的巖石，是一種變質(zhì)巖，原巖為泥質(zhì)、粉質(zhì)或中性凝灰?guī)r，沿板理方向可以剝成薄片。板巖的顏色隨其所含有的雜質(zhì)不同而變化，含鐵的為紅色或黃色；含碳質(zhì)的為黑色或灰色；含鈣的遇鹽酸會(huì)起泡，因此一般以其顏色命名分類，如會(huì)綠色板巖、黑色板巖、鈣質(zhì)板巖等。板巖可以作為建筑材料和裝飾材料，古代在盛產(chǎn)板巖的地區(qū)常用做瓦片。板巖中一般不含有礦物 圖片1砂巖磚 圖片2黑色板巖大理石。大理石屬于碳酸

3、鹽類變質(zhì)巖，原是海底的石灰泥慢慢沉積、結(jié)晶而成為石灰石；遇地層的震動(dòng)而遭高壓及高溫產(chǎn)生變化，最顯著的便是結(jié)晶體的變大變硬，形成所謂大理石。其紋理因生成時(shí)所含的雜質(zhì)不平均，且經(jīng)地層運(yùn)動(dòng)形成較活潑的大型圖騰變化感覺，形成仿佛山水的天然大理石紋路。普通耐用年限為150年. 圖片3云灰大理石 圖片4黑色大理石 圖片5紅色大理石圖片6白色大理石 圖片7彩色大理石 圖片8綠色大理石花崗石。花崗石是一種火成巖漿巖，是由于地層表面的巖石、砂石經(jīng)風(fēng)化，慢慢移向海底的深溝，一次次的地殼移動(dòng)，又慢慢將它們吞食到地心并被超高溫熔化。因?yàn)閹r漿的密度低于周遭的巖石，故又被逐漸地向上推動(dòng)，冷卻后就形成了新的3-D結(jié)晶體(火

4、成巖)。也因?yàn)槭?-D結(jié)晶體，故其紋理較小，花紋有立體和結(jié)晶的感覺，甚至有些花崗石在光線照射下，會(huì)散發(fā)出閃爍耀眼的光澤。其主要成分為長石、石英和云母等，普通耐用年限為200年。就其他特性而言，大理石屬于石灰石，硬度比花崗石低，亦不耐酸性侵蝕，故不適合用于戶外，在久經(jīng)日照及雨水的沖刷下容易變形、腐蝕；而花崗石硬度較高，并耐酸堿，所以大多數(shù)鋪設(shè)于室外或者往來頻繁的公共空間。 圖片9花崗巖形態(tài) 圖片10花崗巖形態(tài) 圖片11花崗巖形態(tài) 圖片12花崗巖形態(tài)綜上所述，一般居家室內(nèi)的石材選擇上多以大理石為主，除價(jià)格比花崗石便宜外，其組織細(xì)密，可磨光、品種繁多，有更多的花樣、色澤選擇空間等特點(diǎn)是消費(fèi)者及室內(nèi)設(shè)

5、計(jì)師所喜愛的重要因素。2.1天然石材在建筑中的應(yīng)用 現(xiàn)代建筑中,雖說幾乎是鋼筋混凝土一統(tǒng)天下,但也不乏石材運(yùn)用的佳作出現(xiàn),而且隨著世界建筑多元化局面的出現(xiàn),一些建筑師突破現(xiàn)代建筑的常規(guī),重視建筑技術(shù)及其材料的表現(xiàn),并將其與建筑藝術(shù)有機(jī)的融合,使石材呈現(xiàn)出現(xiàn)代性的特征。石材不僅作為建筑基石用材。而且以其特有的色澤和紋理在建筑物內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用，特別是在建筑裝飾環(huán)境中扮演了極其重要的角色。從地面、柱面、臺(tái)階等到石材藝術(shù)裝飾品、壁畫、石雕、石桌、石凳等，或全部或局部由石材裝飾。有的取其自然粗糙，有的取其人工磨制的精細(xì)光潔，都把石材的天然美表現(xiàn)得淋漓盡致，妙不可言。2.1.1天然石材在古代建筑中的應(yīng)

6、用國內(nèi)著名的有秦漢時(shí)期的古長城、敦煌石窟、清朝的圓明園，國外著名的有古埃及的金字塔、希臘雅典衛(wèi)城神廟等古代石材建筑。天然石材作為結(jié)構(gòu)材料來說，具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨、耐久等優(yōu)良性能；以結(jié)構(gòu)與裝飾兩方面相比，天然石材作為裝飾材料的發(fā)展前景更好。作為一種傳統(tǒng)的建材，石材在現(xiàn)代建筑中廣泛應(yīng)用。已經(jīng)成為了室內(nèi)裝飾的一個(gè)重要組成部分。而石材的特性也決定了這種材料必然會(huì)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中備受青睞。而且室內(nèi)裝飾裝修的整體感官會(huì)因?yàn)槭牡倪\(yùn)用而更顯精致和華麗。 圖片13敦煌石窟 圖片14埃及金字塔 人類自從有了建造的欲望,就開始和石材有了不解之緣,同時(shí)發(fā)展了自己獨(dú)有的加工工具.在現(xiàn)代建筑之前,一部西方建筑史可以

7、說就是一部石頭建筑的歷史.古埃及人在沒有機(jī)械設(shè)施的前提下,利用跨度78m、36 t重的石板形成拱結(jié)構(gòu),創(chuàng)造了胡夫金字塔的精準(zhǔn)(金字塔底邊方形的南北2條邊長度僅相差0·09%,東西2條邊僅相差0·03%,地面對(duì)角線兩端在平面高度上僅差0·004% ),他們是如何開采、運(yùn)輸、精密安裝呢?到現(xiàn)在仍然是一個(gè)謎;古希臘人利用潘泰列孔山上的大理石建造了雅典衛(wèi)城,柱式建筑從此影響了整個(gè)歐洲的建筑歷史;而哥特式建筑突破結(jié)構(gòu)常規(guī),骨架券和飛扶壁的運(yùn)用使建筑結(jié)構(gòu)近似框架,不但節(jié)省了石料,而且滿足了各種建筑平面形式的需求,建筑理性和感性達(dá)到了有機(jī)的交織與融合。2.1.2天然石材在現(xiàn)代建

8、筑中的應(yīng)用現(xiàn)代建筑上使用的天然石材常加工為散粒狀、塊狀，形狀規(guī)則的石塊、石板，形狀特殊的石制品等。天然石材的技術(shù)性質(zhì)包括物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)。天然石材的技術(shù)性質(zhì)決定于其組成的礦物的種類、特征以及結(jié)合狀態(tài)。天然石材因生成條件各異，常含有不同種類的雜質(zhì)，礦物組成有所變化，所以，即使是同一類巖石，其性質(zhì)也可能有很大差別。因此，使用前都必須進(jìn)行檢驗(yàn)和鑒定。工藝性質(zhì)指開采及加工的適應(yīng)性包括加工性、磨光性和抗鉆性。加工性指對(duì)巖石進(jìn)行劈解、破碎與鑿琢等加工時(shí)的難易程度。強(qiáng)度、硬度較高的石材，不易加工；質(zhì)脆而粗糙，顆粒交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，含層狀或片狀構(gòu)造以及業(yè)已風(fēng)化的巖石，都難以滿足加工要求。磨光性指巖石能否磨

9、成光滑表面的性質(zhì)。致密、均勻、細(xì)粒的巖石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮潔的表面。疏松多孔、鱗片狀結(jié)構(gòu)的巖石，磨光性均較差。抗鉆性指巖石鉆孔的難易程度。影響抗鉆性的因素很復(fù)雜，一般與巖石的強(qiáng)度、硬度等性質(zhì)有關(guān)?，F(xiàn)代建筑中常用天然石材常加工成塊狀和板狀。塊狀石材包括毛石和料石，毛石指形狀不規(guī)則的塊石。根據(jù)其外形又分為亂毛石和平毛石兩種。亂毛石指各個(gè)面的形狀均不規(guī)則的塊石；平毛石指對(duì)亂毛石略經(jīng)加工，形狀較整齊，但表面粗糙的塊石。毛石主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒腳、墻身、擋土墻、堤壩等。料石指經(jīng)人工鑿琢或機(jī)械加工而成的規(guī)則六面體塊石。按表面加工的平整度可分為表面不經(jīng)加工或稍加修整的毛料石；表面加工成凹

10、凸深度不大于20mm的粗料石；表面加工成凹凸深度不大于10mm的半細(xì)料石和表面加工成凹凸深度不大于2mm的細(xì)料石。料石常用致密的砂巖、石灰?guī)r、花崗巖等開鑿而成。料石常用于砌筑墻身、地坪、踏步、柱、拱和紀(jì)念碑等；形狀復(fù)雜的料石制品也可用于柱頭，柱基、窗臺(tái)板、欄桿和其他裝飾等。建筑工程上通常所說的大理石是指具有裝飾功能，可鋸切、研磨、拋光的各種沉積巖和變質(zhì)巖，屬沉積巖的大致有：致密石灰?guī)r、砂巖、白云巖等；屬變質(zhì)巖的大致有：大理巖、石英巖、蛇紋巖等。建筑工程上通常所說的花崗石是指具有裝飾功能，可鋸切、研磨、拋光的各種巖漿巖及少數(shù)其他類巖石，主要是巖漿巖中的深成巖和部分噴出巖及變質(zhì)巖。屬深成巖的有：花

11、崗巖、閃長巖、正長巖、輝長巖；屬噴出巖的有：輝綠巖、玄武巖、安山巖；屬變質(zhì)巖的有片麻巖。這類巖石的構(gòu)造非常致密，礦物全部結(jié)晶且晶粒粗大，塊狀構(gòu)造或粗晶嵌入玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)中呈斑狀構(gòu)造。建筑工程選用天然石料時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物的類型、使用要求和環(huán)境條件等，綜合考慮適用、經(jīng)濟(jì)和美觀等方面的要求。我們住宅的室內(nèi)裝飾裝修未來究竟將是什么樣的呢？中國石材的家裝化進(jìn)程應(yīng)如何前行呢？英國首相丘吉爾曾說：我們建造建筑，而建筑又塑造我們?；殉墒覂?nèi)裝飾裝修的一種主旋律，希望天然石材在我們的室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域大放異彩。圖片15大理石柱 圖片16白色大理石雕塑3.1天然石材應(yīng)用構(gòu)造原理 天然石材在安裝前必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求核對(duì)石材品種

12、、規(guī)格、顏色，并進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，然后用電鉆打好安裝孔，較厚的板材應(yīng)在背面鑿兩條2-3mm深的砂漿槽。板材的陽角交接處，應(yīng)做好45度的倒角。最后，根據(jù)石材的種類及厚度，選擇不易脫落的連接方法。 天然石材的安裝必須牢固，常見的有栓掛法、干掛法和粘貼法。 3.1.1栓掛法 栓掛法即濕掛法，是石材外飾面的安裝做法：先在墻內(nèi)或柱內(nèi)預(yù)埋6鐵箍，間距依石材規(guī)格而定，而鐵箍內(nèi)立610豎筋，在豎筋上綁扎橫筋，形成鋼筋網(wǎng)。在石板上下邊鉆小孔，用雙股16號(hào)鋼絲綁扎固定在鋼筋網(wǎng)上。上下兩塊石板用不銹鋼卡銷固定。板與墻面之間預(yù)留2030mm縫隙，上部用定位活動(dòng)木楔做臨時(shí)固定，校正無誤后，在板與墻之間澆筑水泥砂漿，待砂漿初

13、凝后，取掉定位活動(dòng)木楔，繼續(xù)上層石板的安裝。傳統(tǒng)濕法作業(yè)操作程序：基層處理綁扎鋼筋網(wǎng)片彈飾面板看面基準(zhǔn)線預(yù)拼編號(hào)鉆孔、剔鑿、綁不銹鋼絲（或銅絲）安裝臨時(shí)固定分層灌漿嵌縫清潔板面拋光打蠟。 圖片17栓掛法墻面細(xì)部 圖片18栓掛法墻面細(xì)部 3.1.2干掛法 干法作業(yè)是石材墻央安裝的新工藝，較濕法作業(yè)具有搞震性能好，操作簡單，施工速度快，質(zhì)量易于保證且施工不受氣候條件影響等優(yōu)點(diǎn)。它是在石板材上打孔后直接用不銹鋼（或經(jīng)涂刷防腐防銹涂料的鋼）連結(jié)件與埋在鋼筋混凝土墻體內(nèi)的膨脹螺栓相連，石板與主體結(jié)構(gòu)面之間形成8090CM寬的空氣層。這種方法多用于30M以下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不適宜于磚墻和加氣混凝土墻。&

14、#160;內(nèi)墻石板材干法作業(yè)構(gòu)造：它先用膨脹螺栓和直徑4不銹鋼絲使板材與結(jié)構(gòu)連接起來的，最后用帶麻絲的快干水泥或石膏膠結(jié)劑裹纏在螺栓和鋼絲周圍，使連接點(diǎn)鋼化。 外墻花崗板安裝干法作業(yè)則是用膨脹螺栓和特制不銹鋼連結(jié)件使板材與結(jié)構(gòu)連接起來。 圖片19干掛石材有龍骨體系 圖片20干掛石材無龍骨體系3.1.3聚酯砂漿固定法 聚酯砂漿固定有凝結(jié)懺、粘結(jié)牢和不易在灌漿時(shí)松動(dòng)等特點(diǎn)。其施工方法為：在灌漿前先用聚酯砂漿固定板材四角和填滿板材之間的縫隙，待聚酯砂漿固化并能起到固定拉緊作用以后，再進(jìn)行一般 大理石施工。灌注砂漿也應(yīng)分三次灌注，其上口處留50mm余量。聚酯砂漿的膠與砂之比通常為1:4:5，固化劑的摻

15、量視使用要求而實(shí)。在用聚酸砂漿固定方柱或長方柱的板材時(shí)，板材需用木卡框來定位。木卡框要等灌注的水泥漿凝結(jié)后再取下，用于第二層板材安裝。3.1.4樹脂膠粘結(jié)法： 對(duì)一些小面積的鑲貼部位或木結(jié)構(gòu)相結(jié)合的部位，常采用樹脂膠結(jié)法，施工步驟如下： 1) 基層處理：基層的平整性對(duì)用粘結(jié)法施工來說尤為重要。其允許尺寸偏差為：表面平整偏差±2mm、陰陽角垂直偏差±2mm、立面垂直偏差±2mm?；鶎討?yīng)平整但不應(yīng)壓光?；鎽?yīng)用水泥砂漿抹平后再檢查尺寸的偏差值，對(duì)超出尺寸應(yīng)再進(jìn)一步修平整。2) 根據(jù)安裝設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行彈線作業(yè)。3) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，逐塊檢查材規(guī)格、編號(hào)等。多塊安裝時(shí)，應(yīng)注

16、意制品厚度不一，可能給安裝造成的影響，在可能的情況下，先安裝較厚的板材，并按施工順序碼放好產(chǎn)品備用。4) 板材粘結(jié)劑用量應(yīng)針對(duì)使用部位的受力情況，以粘牢為原則。先將膠液分別刷抹在墻柱面和板塊背面上，尤其是一些懸空板材膠量必須飽滿。將帶粘結(jié)劑的板材就位時(shí)要準(zhǔn)確，就位后馬上擠緊、找平、找正，并進(jìn)行頂卡固定，對(duì)于擠出縫外的粘結(jié)劑應(yīng)隨時(shí)清除。對(duì)板塊安裝位置上的不平、不直現(xiàn)象，可用扁而薄的木楔來調(diào)整，小木楔上應(yīng)涂上膠液后再插入板縫。5) 板塊粘貼的用膠，通常采用環(huán)氧樹脂，在一些小規(guī)格的板塊粘貼中，也可采用進(jìn)口的立時(shí)得萬能膠。環(huán)氧樹脂的配比與上述石材修補(bǔ)的配比相同。6) 要等粘結(jié)劑固化2天后，再拆除頂、卡

17、的固定支架。拆除支架后，應(yīng)檢查板材接縫處的膠結(jié)情況，不足的進(jìn)行勾縫處理，多余的清除干凈。4.1實(shí)例分析現(xiàn)代建筑中石改變著形態(tài)卻更具豐富面貌。認(rèn)識(shí)到石材的合理開發(fā)利用和不可再生性，人類開始開發(fā)利用各種加工石材的技術(shù)以達(dá)到預(yù)期目的。瓷磚、陶磚、人造石、石粉、馬賽克這些新型建材都以石為母體，又在各自的分支中不斷推陳出新。4.1.1考夫曼別墅水別墅是現(xiàn)代建筑的杰作之一，它位于美國匹茲堡市郊區(qū)的熊溪河畔，由F·L·賴特設(shè)計(jì)。別墅的室內(nèi)空間處理也堪稱典范，室內(nèi)空間自由延伸，相互穿插；內(nèi)外空間互相交融，渾然一體。流水別墅在空間的處理、體量的組合及與環(huán)境的結(jié)合上均取得了極大的成功，為有機(jī)建

18、筑理論作了確切的注釋，在現(xiàn)代建筑歷史上占有重要地位。 為了使建筑與周圍的環(huán)境相融合，建筑的表皮上運(yùn)用了一些山間的毛石，作為建筑的外表皮材料。這種石材的使用，給建筑以粗糙敦實(shí)的感覺。建筑內(nèi)的壁爐是以暴露的自然山巖砌成的，瀑布所形成的雄偉的外部空間使流水山莊更為完美，在這兒自然和人悠然共存，呈現(xiàn)了天人和一的最高境界。別墅室內(nèi)的地板是運(yùn)用天然的巖石，砌成的。所有的支柱，都是粗獷的巖石。石的水平性與支柱的直性，產(chǎn)生一種明顯的對(duì)抗，所有混凝土的水平構(gòu)件，貫穿空間，飛騰躍起，賦予了建筑最高的動(dòng)感與張力。室內(nèi)大量使用暖色調(diào)，粗糙質(zhì)感的石材，給人以溫馨，舒適的感覺。 別墅共三層，面積約380平方米，以二層（主入口層）的起居室為中心，其余房間向左右鋪展開來，別墅外形強(qiáng)調(diào)塊體組合，使建筑帶有明顯的雕塑感。兩層巨大的平臺(tái)高低錯(cuò)落，一層平臺(tái)向左右延伸，二層平臺(tái)向前方挑出，幾片高聳的片石墻交錯(cuò)著插在平臺(tái)之間，很有力度。溪水由平臺(tái)下怡然流出，建筑與溪水、山石、樹木自然地結(jié)合在一起，像是由地下生長出來似的。 圖片21流水別墅一角 圖片22