一、建筑材料的演变对空间塑造的影响？
建筑材料随着科技高速度的发展快速更新换代，影响着建筑形式、空间、结构等多方面的变化。建筑材料建造成实体建筑的同时，其本质属性是其围合的建筑空间，本文从建筑材料对营造空间的关系入手，综合分析材料发展史，无论是新科技下催生的新型材料，还是传统材料的新工艺发展都是建筑空间演变的转折点。挖掘材料对空间艺术与价值以及信息时代的影响，人们对空间体验的新层次升级，是相当重要的课题。
“空间”自出现起就是建筑设计的本质所在。信息时代的到来，各类型建筑拔地而起，使人们越来越关注这座建筑如何营造空间，会营造一个什么样的空间环境。空间的表现依靠建筑材料，材料作用的发挥是决定冰冷建筑实体与人们关系的桥梁。人们通过感官去观察、触摸建筑的颜色、肌理等，空间通过材料给人视觉和精神的体验，留下深刻印象。在潜移默化中，材料成了空间表达的语言，赋予空间一种自身的表情，或安静、柔和;或沉稳、刚毅;或粗矿、飘逸。这与受众的体验在心灵的更深层次产生共鸣。建筑空间是人们利用一定的物质材料在自然空间中分隔出来的人为空间形式，建筑材料的进步引领着空间发展的步伐。
1现代建筑空间中的材料表现
20世纪，在工业革命的冲击下，建筑形式产生了翻天覆地的变化，商业综合体、火车站、博物馆等大型建筑取代了传统的庙宇、教堂、宫殿而占据主要地位。这些建筑在跨度和高度上都在成百倍地增加，由建筑群体变成了建筑综合体。以钢铁、玻璃、混凝土为代表的新型建筑材料和对木材、石材、砖的新技术应用及其相应的空间结构显示出强大的生命力。
1.1砖空间环境
砖是一种比较古老的建筑材料，砖因其形状、色泽、质感的优势，为其在建筑中的应用提供了无限的可能性。随时间的推移，历经岁月沧桑的砖建筑更增添了历史的存在感，小小砖块，因砌筑方式的变化，呈现出不同的美感。黑川纪章说:“建筑细部就是建筑的一个局部，从远处，从整体上看这个局部，它们并没有很强的个性，然而当人们逐渐贴近它们，观察它们，就会发现一个全新的世界，这样的局部就是细部”。砖独有的砌筑方式就是建筑细部的呈现，这就是砖结构的独特魅力。在工业革命之前，砖的使用更大程度上是追求砖材本身属性的真实感，砌筑方式的工艺美。沉寂一段时间的砖建筑复兴后，建筑师对砖的热情如干柴烈火，迅速燃烧。近年来应用更加广泛，2004年维也纳山砖建筑大奖评选开始，至今已经成功举办6届。中国建筑师李兴刚的四川汶川地震纪念馆荣获2010年维也纳山砖建筑大奖(见图1)。新时代砖结构的广泛传播，证明了砖材应用到建筑空间中的丰富变化，达到不同的艺术效果，充分显示出砖作为建筑材料的极大潜力。
1.2石空间环境
石材是最久远的建筑材料，能够跨越时间的维度、自然界的考验，而不失自身的特色。所以在建筑历史上，博物馆、纪念馆、陵墓等重要建筑中，石材是最佳的选择。经过新技术的研究，石材由厚重粗犷逐渐被雕琢成轻质细腻极具现代感的一种建筑材料。如莱特的流水别墅，将石砌的建筑与自然界融为一体，石材的粗糙质感与白色的挑檐形成强烈对比，突出了石材的质朴美感，室内空间也别具一格。密斯的巴塞罗那德国馆，成就了石材经打磨后在建筑空间中运用的经典，采用了不同类型的石材并保留了石材本身的色彩、纹理。
1.3木空间环境
木材天然的亲和力，是任何建筑材料都无法比拟的，木材易于加工、外形美观等特点使其成为建筑师们最钟爱的建筑材料之一，无论木材在建筑中是作为承重结构还是装饰构件都会受到其强度和长度的限制，随着现代木材胶结层压技术的诞生，使木材在营造大跨度空间上不再亚于砖石结构。注重节能环保、低碳建筑的理念给木建筑带来了生机，以原生态木材与现代科技相结合的现代木结构建筑成为建筑师们的新宠。木材的种类繁多，经新技术加工的集成木、板材等形式在建筑中应用，创造了丰富的空间，伦佐·皮亚诺的建筑工作室(见图3)，整个建筑采用木结构，在外围合大面积的玻璃，使室内外空间通透连接，当光线透过玻璃投射进工作室，木结构的光影随着时间的变化，在室内不断移动，使建筑空间的任何材料都经历着色彩、光泽的变化。
1.4新材料营造的空间环境
混凝土、钢铁、玻璃等新型材料的出现和进一步发展，使建筑的造型、空间形态等上升了一个台阶。混凝土的出现是以本质属性的力量、厚重感获得建筑师的重视，给建筑形象的塑造提供了极大的空间，在设计中发挥了最大限度的可塑性。建筑最初的功能就是遮蔽风雨、抵御严寒，当社会进步，人们有了更高层次的生活需求，对传统封闭阴暗的建筑空间提出疑问，大跨度的开放明亮的空间就进入了人们的意识层面，钢筋混凝土结构的出现，玻璃材质的逐渐更新换代，为现代建筑空间的舒适度提供了保障。玻璃是一种矛盾运动的存在，它光滑、冷漠、技术精湛，但是挡风遮雨;它反射光线，也被光线穿透，它透明，但仍具有物质存在感;它可以聚焦，也可以把光线分成单独色彩。
它具有所有感官和美学特性，是一种极度暖昧的材料。玻璃作为一种特殊的建筑材料，在不同历史时期有其不同的艺术形式，都表现的是一种既通透又封闭的朦胧美学效果，是联系室内外空间的纽带。钢筋混凝土结构是工业时代建筑的代表，在信息时代的今天，钢结构和玻璃成为建筑界使用频繁最高的建筑材料组合，钢结构成为建筑的骨骼系统，为建筑的造型提供了无尽的支撑，创造了丰富的空间形态。任何一个时代的建筑都与这个时代最新的科技成果紧密相连，钢结构不断地优化，催生新的结构形式，在以领导建筑新潮流的姿态，给建筑带来新的气象和新的希望。高科技的融入使钢结构突破了建筑跨度和高度的限制，结构的轻盈成就了室内空间的宽敞明亮(见图4)。
2建筑材料在空间表现中的受众体验
路易斯·沙利文曾说过:“真正的建筑师是一个诗人，但他不用语言，而用建筑材料”。对于优秀的设计师，一块久经风雨、布满痕迹的石头与细致雕琢、晶莹剔透的宝石同样是一件艺术品，都足以动摇其思绪。人们对空间中建筑材料的色彩、肌理、硬度、温度等特性通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等进行感知，产生对此建筑空间的印象。不同材料的环境知觉是具有差异性的，材料的不同种类决定了认识材料的第一知觉，砖石建筑空间给人沉稳、厚重、宁静之感;木空间的温馨、柔和、轻盈就会第一时间触动心灵;混凝土空间的粗犷、自然更是另一番趣味。
同一种建筑材料不同类型的颜色、质感、肌理也带给人们不同的体验，粗糙的混凝土是一种接近自然、豁达开放的象征，打磨平滑的混凝土墙面则是坚实、细腻的代表。高科技融入下，新型建筑材料引起的建筑结构变化，空间的延展都创造了更加丰富的空间体验。不同建筑材料的组合使用，塑造了不同的新型空间。时间是体验空间的第四个维度，建筑材料、空间体验与人类思维一样，随时间在复杂地变化，建筑材料的成熟与形式的老化可以看作是对时间的记忆。每一种建筑材料都具有时间性，随周围环境或快或慢的变化，可以根据建筑材料的时间性将材料分为强时间性材料和弱时间性材料。强时间性材料(木材、石材、涂料以及部分没有经过镀膜等保护处理的金属等)受时间的影响大，建筑空间环境的变化周期比较短。就是说建筑空间的体验在不同时间段有不同的表现。弱时间性材料是在经历了时间，经过一些物理手段能够看到一定恢复效果(如玻璃、经过加工的金属等)，特性呈现稳定状态的材质。这些材质对空间体验的影响不大，但是要保护得当。无论时间性强弱，建筑材料都是时间最好的见证者，承载着建筑的记忆。
3结语
砖石、木材、混凝土等材料承载着人类几千年的建造史，对传统建筑材料的历史回顾和对现代建筑中传统材料的加工、整合，是开发新型材料的支撑和科技发展的充分表现。材料来于自然，归于文化，作为建筑空间与人们交流的“语言”，快速地更新优化是社会发展的需要，更是人文需求。建筑材料以其深厚的文化底蕴与生动的表情，在今天的建筑创作与实践中发挥着不可替代的价值。
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二、关于eps轻质混凝土的资料，越多越好
发泡聚苯乙烯(eps)是一种轻质泡沫材料,将其掺入砂浆或混凝土中能制备出不同表观密度的轻质混凝土。早在1973年,cook就对eps作为混凝土的集料进行了研究.经过多年的研究与尝试,eps轻质混凝土可以用于诸多建筑结构方面,如eps保温涂层、eps砂浆、eps密封腻子、eps轻质灰浆、eps混凝土内外墙板等.此外,eps轻集料混凝土还在路面回填与找平、防冻路基、保温屋面、楼面隔音以及海洋漂浮结构等领域应用,特别是其具有较强的吸能功能,因而还可用于结构抗冲击保护层[8].然而,eps颗粒具有两大弱点:其一,eps的表观密度只有12~20
kg/m3,在混凝土搅拌过程中易产生离析;其二,eps与水泥浆体界面粘结力弱.这两大弱点严重制约了eps混凝土技术的应用和推广.因此,需要对其表面进行化学处理.在以前的研究报道中,大多建议采用一些界面添加剂,如环氧树脂或水溶性乙烯丙酸脂,但这大大提高了eps混凝土。
聚苯乙烯泡沫塑料(expanded polystyrene,简称eps)是一种轻质材料,并具有良好的耐水性、绝热性、绝缘性、低吸湿性、较强的抗震性等特点。以eps颗粒部分或全部取代混凝土中的砂、石,可配制不同密度和强度的混凝土。eps混凝土具有保温隔热和隔震、减震、大变形及超轻等工程特性,受到建筑行业关注。因此,eps混凝土结构材料的开发与性能研究及其工程应用探讨,不仅在建筑领域,而且在减轻环境污染和固体废弃物回收利用方面,均具有十分重要的科技和社会效益。迄今为止,国内外的学者已经研制出一些强度较高的eps轻质混凝土。本文在总结国内外既有成果的基础上,采用了实验和数值分析的方法开展相关研究工作,主要内容包括：
(1)以经典堆积理论为基础,通过自编程序计算比较了几种堆积模型,分析了它们的适用范围,并以此作为eps混凝土配合比设计的依据。
(2)测试了eps混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和收缩等力学性能指标。
三、钢管混凝土柱子受压性能分析？
随着钢管混凝土技术的发展和应用，研究钢管混凝土柱子的受压性能越来越重要，文章基于ansys有限元软件，模拟钢管混凝土柱子受压过程，实现了ansys模拟钢管混凝土柱子的受压分析，验证了钢管混凝土柱子受压性能优于钢筋混凝土的结论。
1、钢管混凝土概述
钢管混凝土是钢管内填入混凝土的一种新型构件，具有承载力高，施工简便，塑性、韧性好，耐火、耐腐蚀等诸多优点，同时具有很好的经济效益，因此，在诸多工程中取得了良好的应用。近几年来，钢管混凝土构件在建筑，矿山，道路，桥梁，工业厂房，地铁车站方面都取得了良好的应用效果。钢管混凝土自身的优点吸引了大批学者从事钢管混凝土的研究，其工作原理是：钢管约束混凝土，提供模板和约束力的作用，混凝土提供抗压能力，防止钢管屈曲，两种材料共同合作，发挥了钢管的承载力高的优点并克服了混凝土抗拉能力低的缺点，相比钢筋混凝土和纯钢结构节约了大量的成本，研究钢管混凝土柱子的受压性能对钢管混凝土技术的发展具有重要意义。
2、ansys软件简介
ansys已经被广泛应用于航空，航天，土木，建筑，电磁等领域中，经过几十年的发展，已经与很多软件建立了对接关系，比如proe，cad，ug等大型建模软件。ansys软件在模拟钢管混凝土柱子中已经有了较多的应用，其中中国矿业大学，西安电子科技大学已经成功运用ansys模拟成功了钢管混凝土柱子的受力分析，在结构工程中取得了广泛的应用。利用ansys软件对钢管混凝土柱子受压性能进行分析，可以有效地降低成本，降低设计费用，尤其对钢管混凝土这种复合材料，运用ansys软件进行受力分析更是加快了其在工程领域的发展，有效解决了试验时模拟钢管混凝土柱子受力分析的一些不足，在试验室中，很容易发生受压轴偏移，混凝土凝固后不均匀，含有空隙等问题，但在ansys中却不存在这个问题。
3、ansys模拟钢管混凝土理论基础
3.1、钢管混凝土力学假设
钢管混凝土柱子的力学分析模型受到ansys软件的制约，需要运用弹性力学的方法对其力学分析模型进行假设，在ansys分析钢管混凝土力学模型条件下，钢管与混凝土受力分析模型假设如下：
（1）假设钢管和混凝土一样，都属于弹性材料；
（2）假设钢管与混凝土的接触属于均匀接触，没有滑移和空隙，在受力过程中始终保持弹性接触；
（3）钢管的强度符合莫尔库伦强度理论；
（4）钢管沿厚度方向上的径向应力呈线性分布，周向应力成均匀分布。
3.2、ansys模拟钢管混凝土基本假定
（1）假设混凝土没有压碎：ansys软件研究混凝土这种非线性材料时，非常容易出现不收敛的情况，因此，在模拟钢管混凝土柱子的研究中，不考虑混凝土的非线性破坏，假设混凝土不会出现压碎，由此可以避免ansys在模拟钢管混凝土时不收敛的情况。
（2）假设无滑移：钢管与混凝土在实际的接触过程中必然会有些许空隙，但从理论研究的角度，无法对这一空隙进行研究，因此，运用ansys软件对这一问题进行研究时，也假设钢管和混凝土之间不会出现间隙，假设钢管与混凝土之间没有出现弹簧单元或滑移单元，两者之间没有任何粘结，假设两种材料的徐变，收缩，膨胀对整个结构没有影响，假设材料是弹性的接触良好的弹性接触。
（3）假设钢管和混凝土没有出现残余应力：残余应力通过计算机很难进行模拟，本文在研究钢管混凝土的柱子受压中，不考虑钢管混凝土的残余应力，假设钢材和混凝土为弹塑性模型。
3.3、收敛问题的处理
收敛问题主要受到网格密度，子步数，收敛准则等的影响。对于钢管混凝土的网格密度，一定要把握适中，并非越密越好，要适当调试其网格密度，最终确定最合适计算的网格密度，一般网格密度需要试计算确定。钢管混凝土的子步数，一般设置根据构件尺寸和所加荷载的大小确定，本文为了节约计算，设置的钢管混凝土柱子的尺寸适中，能反应钢管混凝土柱子受压性能即可，在计算过程中，通过试验将子步数设置在50~150之间，最终得出的结果令人满意。
4、ansys模拟钢管混凝土柱子受压过程分析
4.1、模型假定
钢管混凝土柱子在外力作用下，变形协同，工作状况良好，钢管和混凝土处于弹性受力状况，不考虑钢管混凝土的压碎破坏，假设钢管不会发生屈曲。钢管混凝土之间的滑移不考虑，假设粘结面完全粘结，不考slip-element或gap-element，利用模型粘接命令，直接将钢管与混凝土进行glue命令粘接。钢管与混凝土之间为各向同性材料，其基本的力学参数，弹性模量和泊松比都选取最常见的参数，一旦进入非线性阶段，则采用塑形选项进行。
4.2、单元选择
钢管混凝土的柱子受压力学分析，必须采用三维实体单元，因此，本文的钢管采用solid45单元，该单元有三维的立面上的三个自由度，8个节点，同时可以模拟塑形、蠕变、膨胀、应力强化等能力。钢管的应力应变关系曲线采用最为经典的双线随动模型，有弹性和塑性两个斜率，适用于vonmises屈服准则，该准则适用于大多数金属小应变问题。混凝土采用与钢管单元类似的三维实体solid65单元，该单元在solid45的基础上增加了开裂和压碎，钢管混凝土的分析中，由于不考虑其压碎，只需关闭其压碎功能，混凝土的应力应变关系曲线采用drucker-prager模型，该模型主要针对混凝土，岩石等材料，采用空间8节点进行迭代。
4.3、钢管混凝土参数的选取
钢管与混凝土材料参数的选择是最重要的一环，对于钢管和混凝土，在ansys模拟中，需要选择一些常用的参数，如弹性模量，塑形模量，屈服应力和密度，泊松比，本文针对模型特意选定的材料参数如下：钢管单元材料参数：泊松比0.28，弹性模量2.06伊105n/mm2，屈服应力300n/mm2，密度7.85g/cm3，在应用ansys对钢管混凝土进行模拟时，钢管和混凝土的材料单位一定要统一，否则会影响计算结果，混凝土的材料选择为：泊松比0.2，弹性模量3.65伊104n/mm2，粘聚力5.5654n/mm2，摩擦角55.6毅，膨胀角30毅。
4.4、模型建立与网格划分
模型采用圆形钢管混凝土柱子，钢管厚度采用4mm钢管，混凝土采用实体填充，本试验采取的是钢管混凝土短柱进行分析，鉴于ansys单元数目太多会造成运算量过大的问题，将钢管混凝土柱子的直径设置140mm，柱子长度设定为500mm，从而进行钢管混凝土的轴向受压模型分析，由于是圆柱子，将网格划分为映射网格划分，最终形成沿柱子长度方向的均匀的四面体网格。由于本模型较为简单，并没有设置弹簧单元或者间隙单元，而是直接采用vglue命令，直接将两种材料进行粘接。
4.5、计算结果显示与分析
本试验成功地模拟出了钢管混凝土柱子的受力，根据屈服结果和位移云图，明显地看出其位移云图符合理论分析，由此可知，运用ansys分析钢管混凝土柱子的受压性能是可行的。由于钢管混凝土的综合作用，钢管的套箍作用和混凝土的钢管支撑作用，钢管混凝土的屈曲形式发生了变形，钢管混凝土的受力形态与钢管和混凝土单独材料的受力形态不同，空钢管柱在截面处首先发生的局部屈服，而钢管混凝土柱则整体屈服，其屈服形态完全符合复合材料的屈服形态。根据位移的应力应变关系曲线分析，当荷载达到某一值时，钢管混凝土柱的位移和挠度发生了变化，荷载迅速下降，构件进入到不稳定平衡状态，是典型的柱子破坏特征，钢管混凝土的屈服应力得到了很大的提高，大约相当于普通钢筋混凝土理论受力的1.3~1.5倍。
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