导论建筑构造PPT课件.ppt

1 建筑构造设计基础 讲课人王世礼2012年8月 2020 3 22 2 第1章绪论 PARTONEINTRODUCTION 2020 3 22 3 概论 OUTLINE 课程性质和目标 本课程为建筑学的一门综合性工程技术科学 它阐述了建筑构造的基本原理和应用等问题 建筑构造是研究建筑物的构造组成以及各构成的组成部分的组合原理与构造方法的学科 是建筑技术课程的重要组成部分 本课程的任务在于使学生能掌握建筑构造的基本原理和一般方法 并在建筑设计过程中综合考虑使用功能 艺术造型 技术经济等诸多方面的因素 并运用物质技术手段 适当的选择不正确的决定建筑的构造方案和构配件组成以及进行细部节点构造处理等 为方案设计和施工图的绘制打好基础 先修课程或知识 本课程安排在二年级第一学期 学生经过一年级 建筑初步 等专业课程的学习 对建筑已有一些基本认识 并已掌握一定建筑基本理论知识及制图规范 考核办法 1 考查类型 考试课2 成绩组成 考勤10 作业30 考试60 2020 3 22 4 1 1建筑的构造组成构造设计的主要内容 Thebriefoftheconstructiondesign 1 1 1建筑物是一个大系统 Buildingisalargesystem 建筑既要为人们的活动提供相对独立的活动空间 又要具有形式上的美学价值 Actionspace aestheticsvalue 建筑是物质实体与物质实体所限定空间的完美集合体 一 建筑物的组成 Componentsofthebuilding 建筑物的物质实体一般由承重结构 维护结构 饰面装修及附属部件组合构成 建筑构造课程以建筑的物质实体及建筑物为研究重点 建筑的物质实体按部位和功能不同 又可分为基础 墙和柱 楼盖层和地坪层 饰面装修 楼梯和电梯 屋盖 门窗等 2020 3 22 5 1 基础 foundation 2 楼盖层和地坪层 楼地层flooring 3 墙和柱 wall column 4 饰面装修 decorativefinish 5 楼梯和电梯 stairs lift elevator 6 屋盖 roof 7 门窗 doors windows 建筑物的组成 2020 3 22 6 1 1 2建筑物的支撑和围护 分隔系统 thesupportsystem thesurround departsystem 1 支撑系统建筑物要保持其稳定必须具备合理的受力结构系统 以便将各种使用荷载和自重有效的传递给地基 除竖向荷载在有些建筑中还应考虑水平荷载 2 围护和分隔系统该系统须满足的要求 1 良好的安全性 safety 除结构方面的安全性外 还包括了防火防辐射 无毒性等方面的安全问题 建筑构件的燃烧性能和耐火极限见P155表2耐火极限 指对建筑构件进行耐火试验 从受到火的作用起 到失掉支撑能力或发生穿透裂缝或背火一面温度升高220 时止 这段时间为耐火极限 用小时表示 2020 3 22 7 2 良好的热工性能 thermalenvironment 良好的热工环境很大程度上取决于建筑物外维护结构的热工性能 3 良好的通风 采光和密闭性 ventilation day lighting seal 4 良好的防水机制 waterproof 需做防水处理的部位 外围护结构构件接缝 外围护结构裂缝 室内用水处 基础及地下室 5 良好的声学品质 acoustics 6 良好的感官效果 senseoffeeling 三 与建筑物主体相关的其他系统相关系统有 供水 照明 供气 供暖 空调 电信等 四 建筑物系统的是一个动态的系统建筑物随着时间和季节的变化是不断变化的 在进行构造设计时应当考虑这种变化 2020 3 22 8 二 构造设计的主要内容 thebriefoftheconstructiondesign 构造设计是建筑设计过程的一个重要环节 是方案设计的物化和细化的过程 主要解决建筑物的实体构成以及细部的处理和实施的可能性等问题 它往往贯穿于建筑设计的始终 关于建筑物实体的构成以及细部的处理和实施的可能性等等都要通过构造设计来解决并用建筑详图来表达 构造包含构成和营造两重含义 建筑构造的研究对象 组成建筑物实体的各种构 部件 特别是作为建筑物的围护 分隔系统 它们相互间的基本构成关系和相互连接的方式以及建造实现的可能性和使用周期中的安全性 适用性 2020 3 22 9 1 2建筑构造设计相关的建筑类型 Thebuildingtypesrelatedtoconstructiondesign 建筑构造与建筑类型有着密切关系 不同的建筑类型常有不同的构造处理方法 宏观上习惯分为居住建筑 公共建筑 工业建筑 农业建筑四类 1 按建筑使用功能分类可分为居住建筑 公共建筑 建筑构造课讲授内容仅限于居住建筑和公共建筑 2 按建筑修建量和规模大小分类可分为大量性建筑和大型性建筑 大量性建筑是指量大面广和人们生活密切相关的建筑 如 住宅 学校 商店 医院等 大型性建筑是指规模宏大的建筑 如 大型办公楼 体育馆 剧院 火车站 博物馆等 2020 3 22 10 3 按建筑层数分住宅建筑按层数分 1 3层为低层 4 6层为多层 7 9层为中高层 10层以上为高层 公共建筑建筑高度超过24m者为高层 24m是我国消防扑救能达到的极限高度 建筑高度超过100m无论是居住建筑还是公共建筑均为超高层建筑 4 按民用建筑的耐火等级分类建筑物的耐火等级是按组成房屋构件的耐火极限和燃烧性能两个因素确定 建筑设计防火规范 GB50016 2006把建筑的耐火等级划分为四类 高层建筑根据其使用性质 火灾危险性 疏散和扑救难度等 又分为议类高层建筑 二类高层建筑和超高层建筑 5 按建筑的耐久年限分以主体结构的耐久年限分为四级 一级建筑 耐久年限为100年以上 适用于重要的建筑和高层建筑 二级建筑 耐久年限为50 100年 适用于一般性建筑 三级建筑 耐久年限为25 50年 适用于次要的建筑 四级建筑 耐久年限为15年以下 适用于临时性建筑 2020 3 22 11 5 按建筑的耐火等级分在建筑构造设计中 应该对建筑的防火与安全给予足够的重视 特别是在选择建筑材料和构造做法上 应根据其性质分别对待 建筑设计防火规范 把建筑的耐火等级分为四级 一级的耐火性最好 四级最差 对于高层建筑 根据建筑物使用性质 火灾危险性 疏散及扑救难度等因素 高层建筑设计防火规范 把建筑分为两类 性质重要的或规模宏大的或具有代表性的建筑 通常按一 二级耐火等级进行设计 大量性的或一般性的建筑按二 三级耐火等级设计 很次要的或临时建筑按四级耐火等级设计 特别重视高层建筑和大人流量的公共建筑的建筑构造防火设计 火灾事故举例 见讲义 2020 3 22 12 1 3影响构造设计的因素和设计原则 thefactorthateffecttheconstructiondesign 变形造成的墙面开裂 关注造成建筑物变形的因素1 3 1影响建筑构造的因素1 外界环境的影响外界环境对建筑构造的影响包括自然界和人为的影响 一般包括以下三个方面 1 外界作用力包括人 家具和设备 结构自重 风力 地震力以及雨雪荷载等 2 地理气候条件建筑所处地域条件的地理气候条件 如日照 温度 湿度 风 降雨降雪量 冰冻 地下水等 3 人为因素如火灾 机械振动 噪声 撞击等 2020 3 22 13 2 使用者的要求建筑构造设计中满足使用者的生理和心理需求非常重要 生理需求主要是人体活动对构造实体及空间环境与尺度的需求 心理需求则主要是使用者对构造实体 细部和空间尺度的审美需求 3 建筑技术条件 因地制宜 建筑技术条件指建筑所处地区的建筑材料技术 结构技术和施工技术等条件 4 建筑经济因素建筑经济因素对建筑构造的影响 主要是指特定建筑的造价要求对建筑装修和建筑构造的影响 2020 3 22 14 1 3 2建筑构造的设计原则 影响建筑构造的因素繁多 错综复杂的因素交织在一起 设计时需要分清主次和轻重 权衡利弊而求得妥善处理 一般说来 应满足以下构造设计原则 1 坚固实用 2 技术适宜 3 经济合理 4 美观大方 将建筑物放在其特定的环境和系统中加以研究 遵守现行的建筑法规和规范 注意可持续发展 sustaineddevelopment 2020 3 22 15 2020 3 22 16 1 4建筑模数协调和构造图的表示方法 Thediagramsoftheconstructiondesign 1 4 1建筑模数为了实现建筑工业化大规模生产 使不同材料 不同形状和不同制造方法的建筑构配件 或组合件 具有一定的通用性和互换性 在建筑业中必须共同遵守 建筑模数协调统一标准 1 模数是选定的标准尺寸单位 作为尺寸协调中的增值单位 所谓尺寸协调是指房屋构配件及其组合的建筑中 与尺寸协调有关的规则 供建筑设计 建筑施工 建筑材料与制品 建筑设备等采用 其目的是是构配件安装吻合 并有互换性 基本模数是模数协调中选用的基本尺寸单位 数值规定为100mm 符号为M即1M 100mm 建筑物和建筑部件以及建筑组合件的模数化尺寸 应是基本模数的倍数 导出模数分为扩大模数和分模数扩大模数 3 6 12 15 30 60M共六个 分模数 1 2M 1 5M 1 10M共三个 2020 3 22 17 2020 3 22 18 2 模数数列是以基本模数 扩大模数 分模数为基础扩展成的一系列尺寸 模数数列在各类型建筑的应用中 其尺寸的统一与协调应减少尺寸的范围 但又应使尺寸的叠加和分割有较大的灵活性 模数数列的适用范围如下 1 水平基本模数数列 主要用于门窗洞口和构配件断面尺寸 2 竖向基本模数数列 主要用于建筑的层高 门窗洞口和构配件等尺寸 3 水平扩大模数数列 主要用于建筑物的开间或柱距 进深或跨度 构配件断面和门窗洞口尺寸 4 竖向扩大模数数列 主要用于建筑物的高度 层高 门窗洞口尺寸 5 分模数数列 主要用于缝隙 构造节点 构配件断面尺寸 3 模数协调 定位轴线4 标志尺寸和构造尺寸的关系 1 标志尺寸 2 构造尺寸 3 实际尺寸 2020 3 22 19 1 4 2建筑构造图的表示方法建筑构造图一般为建筑局部的放大图也叫建筑详图 表示方法见教材2P10图1 1 3 1 2020 3 22 20 建筑构造详图的表达方式 1 构造详图通常是在建筑的平 立 剖面图上 通过引出放大或进一步剖切放大节点的方法 2 除了构件形状和必要的图例外 构造详图中还应该标明相关的尺寸以及所用的材料 级配 厚度和做法 2020 3 22 21 向左看 c 剖面详图 详图引出部位的索引符号 2020 3 22 22 1 5几种常见的建筑体系 CHARPT2 SEVERALGENERALARCHITECTURALSYSTEM 1 5 1墙承重体系 thewallsupportsystem 一 墙承重体系的特点 characters 各位置墙的名称 见教材P10图2 1 该体系分为 横墙承重 纵墙承重和纵横墙承重三种 适用于空间分隔明确 开间小的建筑 如居住 办公 学校等建筑 二 常用墙承重体系 一 混合结构 mixtureconstruct 楼板 钢筋混凝土 reinforcedconcrete 墙 砖 石 砌块 brick stone buildingblock 2020 3 22 23 2020 3 22 24 2020 3 22 25 2020 3 22 26 特点 1 抗压好 抗弯剪差 8度抗震设防地区砖混结构限高18米 2 砌筑灵活 单元拼接灵活 承重墙不可开太大洞口或改变位置 3 建成后空间布局改变的灵活性差 二 钢筋混凝土墙板结构 reinforcedconcretewallconstruct 楼板 墙 钢筋混凝土 reinforcedconcrete 特点 抗压 抗弯剪具佳 可用于高层建筑 按施工方法分为 1 现浇钢筋混凝土剪力墙体系 on the spotRCclipper resistance wallsystem 2 装配式大板建筑体系 assemblebigboardstylebuildingsystem 见教材2P13图1 2 1 3 4 2020 3 22 27 三 盒子结构 boxconstruct 见教材2P12图1 2 1 5特点 1 工厂预制好标准单元 到现场拼装 2 造型效果强烈但单元平面布置不够灵活 工业化程度高 3 工业化建筑形式之一 有关内容将于 建筑构造 二 中详细介绍 2020 3 22 28 1 5 2框架承重体系 frameworksupportsystem 一 特点 character 用柱梁形成的框架作为承重构件的体系称为框架承重体系或框架结构 Framework 垂直承重构件所占空间小 相邻空间可自由分隔 这是相对于墙承重体系的最大特点 框架体系适用于需要大跨度和大空间的建筑 如 车站 影剧院 厂房等 亦可用于高层建筑或形成框 剪 框 筒体系用于高层建筑 二 常见结构形式按传力系统的构成可分为 板 梁 柱体系 board beam columnsystem 板 柱体系 board columnsystem 2020 3 22 29 2020 3 22 30 1 板 梁 柱体系见教材P15图1 2 2 3 41 主梁结构2 主次梁结构3 井字梁结构按施工工艺可分为整体现浇式和预制装配式 2 板 柱体系又称无梁楼盖 板柱之间多用柱冒承托 柱网两个方向的尺寸宜接近 见教材P15图1 2 2 5按施工工艺可分为整体现浇式和预制装配式 三 框架结构的围护和分隔墙体系 surroundinganddeparting wallsystem 围护和分隔墙不承重 施工顺序为先框架后填充墙体 常用的填充墙有各种砌块墙 预制墙板 可置于柱间或外挂 外挂时可作成金属或玻璃幕墙 2020 3 22 31 1 5 3排架 trusses 大跨度建筑类型 包括 屋架 刚架 桁架 拱结构 网架结构 薄壳结构 悬索结构 膜结构 悬挑结构等 一 特点 character 见教材P16图1 2 3 1常用于高大空旷的单层建筑物如 工业厂房 飞机库等 其柱顶用大型屋架或桁架连接 敷以装配式屋面板 由于刚度小需在柱间设竖向斜撑 屋盖设水平斜撑 山墙设抗风柱 二 外围护结构 surroundingconstruct 排架体系的外围护结构一般贴在柱外皮 砌体墙可由柱的外侧安装地梁来承重 预制墙板可用挂件安装在柱和梁上 2020 3 22 32 2020 3 22 33 1 5 4空间结构 spaceconstruct 一 空间结构综述空间结构是将构件组织成空间受力体系 其传力方式呈立体式 该结构能将材料的力学性能发挥到极至 提高系统的整体能效 达到省材料 自重轻 覆盖面大的效果 暴露空间结构体系的构件可给人以力学构件的美感 其围护构件也多采用轻质高强的材料 以体现新技术 新材料的美感 二 常用空间结构的屋盖系统常用空间结构的屋盖系统按材料可分为 1 钢筋混凝土薄壳屋面 RCshellroof 2 钢结构悬索 网架屋面 iron constructsuspendedcable gridstructuresroof 3 膜结构屋面 filmconstructroof 见教材2P17图1 2 3 2 3 4 5 6 2020 3 22 34 纽约TWA环球航空公司航站楼 墨西哥霍奇米洛克餐厅 2020 3 22 35 杭州市体育馆 2020 3 22 36 某公司开发网架节点 2020 3 22 37 美国汉普敦体育馆 北京工人体育馆 2020 3 22 38 杭州市体育馆 2020 3 22 39 1 6常用建筑材料及其连接 1 6 1各种常用建筑材料 Generalbuildingmaterial 材料的力学性能 有助于判断其使用及受力情况是否合理 材料的防火 防水或导热 透光等性能 有助于判断是否有可能符合使用场所的相关要求或采取相应的补救措施 材料的机械强度以及是否易于加工 即易于切割 锯刨 钉入等特性 有助于研究用何种构造方法实现材料或构件的连接 一 砖石和混凝土 砂浆 一 砖石 brick stone 1 砖 brick 砖分为烧结砖和非烧结砖 非烧结砖因为吸湿性较大 易受冻融作用及因表面较光滑 与砂浆较难结合 因此墙体易开裂等原因 使用受到一定的限制 2020 3 22 40 按强度普通粘土砖可分为MU30 MU25 MU20 MU15 MU10 MU7 5六个等级 单位为N mm 砌体结构材料的主要指标以强度等级表示 其中砌块的强度等级用MU MasonryUnit 表示而砂浆的强度等级用M Mortar 表示 MU10代表砖的强度是10N mm 即10MPa 相当于过去所称的100号砖 特点 耐久 耐火用于低 多层建筑 消耗土地资源 彩图12 石 stone 天然材料 可用于砌筑墙体 建筑面装修材料 碎石料经与水泥 黄砂搅拌制成混凝土 按强度可分为MU100 MU80 MU60 MU50 MU40 MU30 MU20 MU15 MU10等9个等级 2020 3 22 41 2020 3 22 42 二 混凝土 concrete 1 水泥作为胶结材料 添加粗 石子 细 黄砂 骨料加水浇注而成 2 等级 C60 C55 C50 C45 C40 C35 C30 C25 C20 C15 C15 C10 C7 53 特性 不配钢筋的称为素混凝土 配钢筋的称为钢筋混凝土 轻骨料混凝土如用蛭石 膨胀珍珠岩等代替石子 防水混凝土 添加防水剂如FeCl AL SO4 等 三 建筑砂浆 mortar 彩图11 由胶凝材料和细骨料加水拌和结硬而成 易开裂 2 强度等级 M15 M10 M7 5 M5 M2 5 M1 M0 4等7个等级 3 添加剂 添加石灰膏可制成混合砂浆 改变砂浆的和易性 添加防水剂 金属氯化物 硅酸钠类等 可制成防水砂浆 2020 3 22 43 二 钢材与其他金属 一 钢材 Steel 彩图1abcd 1 钢材主要作为结构构件和连接件 2 材料性能 良好的抗拉伸性和韧性 主要受拉 弯 易锈蚀 防火性差 600 与混凝土一起制成钢筋混凝土可发挥各自的力学特性成为很好的建筑材料 3 断面形式 圆钢 角钢 工字钢 槽钢 钢管 钢板 和异型薄腹钢型材 见教材P20图1 3 1 1 钢材的表示方法 见教材P20图1 3 1 1 二 铝合金 Aluminiumalloy 彩图1e 1 铝与其他元素制成的合金 质轻 高强 可塑性好 易加工 耐腐蚀 耐疲劳 2 主要用于制作门窗 吊顶龙骨和饰面 三 铸铁 Iron 彩图1f 四 铜和铅 Copper Lead 2020 3 22 44 2020 3 22 45 三 木材 Timber 木材是一种天然材料 沿原木材树干的轴向 具有很大的受拉强度 顺纹受压和抗弯的强度度比较好 顺纹方向容易被劈裂 木材的横纹强度很低 木材作为天然材料 本身具有一定的含水率 加工成型时除自然干燥外 还可进行浸泡 蒸煮 烘干等处理 由于树种不同 各种不同的木材硬度 色泽 纹理均不同 在建筑中的作用也不同 木材在设计和使用时应注意防火何方水的处理 因为木材是易燃物 长期在潮湿环境中又易霉烂 常用的木材分为方子和板材两种 2020 3 22 46 2020 3 22 47 四 人造块材和板材 一 水泥系列制品 Thecementseriesproduct 以水泥作为胶结材料添加其他高分子材料制成块材和板材 1 加气混凝土制品多孔 质轻主要用于框架结构的填充墙 保温材料 2 加纤维水泥制品 Addfibrecementproducts GRC板 玻璃纤维增强水泥板 Glassreinforcedconcrete TK板 低碱水泥板3 水泥高聚物制品 Cementhigh polyproducts 水泥中加入高分子聚合物而成 如水泥聚苯板 用于屋面及墙面的保温层 2020 3 22 48 二 石膏系列制品 Gypsumserialproducts 彩图2 1 隔热 吸声和防火性好易浇注但耐水性差 有纸面石膏板 纤维石膏板 矿渣石膏板 波镁板 2 用于隔墙板 吊顶板等 三 天然材料纤维制品 Naturefibrematerialproducts 1 天然材料纤维胶结物 彩图2d e f 如稻草板 麻茎板2 其他纤维制品如岩棉 矿渣棉 玻璃棉等