建筑构造概述

1,西南大学陈新贵2010年9月,第5章建筑构造概述,2,建筑构造的研究对象与方法建筑构造是研究建筑物各组成部分的构造原理和构造方法的学科，其主要任务是根据建筑物使用功能的要求，综合考虑建筑的物质技术条件，依据建筑材料、建筑结构、建筑经济、建筑施工和建筑艺术诸方面因素的影响，选择合理的构造方案，确定出安全实用、经济美观的构造做法。建筑构造是建筑设计不可分割的一部分。它具有实践性强和综合性强的特点。在内容上是实践经验的高度概括，并且涉及到建筑材料、建筑物理、建筑力学、建筑结构、建筑施工以及建筑经济等有关方面的知识。,3,建筑物的组成,房屋尽管其使用功能不同、结构不同，建筑物的用材多种多样，构配件也大小不一，种类繁多，但概括起来主要包括基础、墙或柱、楼板、楼梯、屋顶和门窗等六大基本组成部分。,4,六大基本组成：基础墙或柱楼板层和地层楼梯屋顶门窗,5,1、基础,基础是房屋的重要组成部分，是建筑地面以下的承重构件，它承受建筑物上部结构传递下来的全部荷载，并把这些荷载连同基础的自重一起传到地基上。地基是基础下面承受建筑物的全部荷载的土层。基础必须具有足够的强度和稳定性，并能抵御地下水、冰冻等因素的侵蚀影响,6,2、墙或柱,墙是建筑物的竖向构件，其作用是承重、围护、分隔及美化室内空间。作为承重构件，墙承受着由屋顶或楼板层传来的荷载，并将其传给基础；作为围护构件，外墙抵御着自然界各种不利因素对室内的侵袭；作为分隔构件，内墙起着分隔建筑内部空间的作用；同时，墙体对建筑物的室内外环境还起着美化和装饰作用。柱也是建筑物的竖向构件，主要用作承重构件，作用是承受屋顶和楼板层传来的荷载并传给基础。柱与墙的区别在于其高度尺寸远大于自身的长宽尺寸，截面面积较小，受力比较集中。,7,3、楼地层,楼地层是建筑物的水平分隔构件，也起承重作用。就承重而言，其承受着人及家具设备和构件自身的荷载，并将这些荷载传给墙或梁柱或地基。同时楼板支撑在墙体上，还对墙体有水平支撑的作用，从而增强了建筑物的刚度和稳定性楼板作为分隔构件，沿竖向将建筑物从高度上分隔成若干楼层。楼板除具有足够的强度和刚度外，还应具有隔声、防潮、防水等性能。地坪层是房屋底层的承重分隔层，将底层的全部荷载传给地基土层。,8,4屋顶,屋顶是房屋最顶部起覆盖作用的围护结构，用以防风、雨、雪、日晒等对室内的侵袭。屋顶又是房屋顶部的承重结构，用以承受自重和作用于屋顶上的各种荷载，并将这些荷载传给墙或梁柱，同时对房屋上部还起着水平支撑作用。屋顶的主要作用是承重、保温、隔热和防水。,9,5、楼梯,6门与窗,门和窗均属于非承重的建筑配件。门是建筑物及其房间出入口的启闭构件，其主要作用是供人们通行用的水平交通和分隔房间，有时也可采光和通风。窗主要作用是采光和通风，是建筑中的透明构件。窗同时还有分隔和及围护作用。,楼梯是建筑的垂直交通联系设施，其主要作用是供人们上下楼层和安全疏散，楼梯也有承重作用，但不是基本承重构件。,10,以上六种构件中，由基础、墙或柱、楼地层、屋顶等四种构件共同构成房屋的承重结构。作为建筑物的骨架体系，它们对整个房屋的坚固耐久影响极大。外墙、门窗、屋顶等又构成了房屋的外围护结构。外围护结构对保证建筑室内空间的环境质量和建筑的外形美观起着不可忽视的作用。一般房屋建筑除上述主要组成部分以外，还有一些附属的组成部分，这些附属部分是房屋本身所必须的构配件，为众使用房屋创造有利条件，如阳台、散水、明沟、台阶、雨蓬等。,11,其他组成部分,12,影响建筑构造的因素,一、外界环境的影响1、外力作用的影响作用在建筑物上的各种外力统称为荷载。荷载可分为永久荷载（恒荷载）（如结构自重）和可变荷载（活荷载）（如人群、家具、风雪及地震荷载）及偶然荷载（如爆炸、撞击等）三类。荷载的大小是建筑结构设计的主要依据。也是结构选型及构造设计的重要基础，起着决定构件尺度、用料多少的重要作用。,13,2、气候条件的影响我国各地区地理位置及环境不同，气候条件有许多差异。太阳的辐射热，自然界的风、雨、雪、霜、地下水等构成了影响建筑物的多种因素。故在进行构造设计时，应该针对建筑物所受影响的性质与程度，对各有关构、配件及部位采取必要的防范措施，如防潮、防水、保温、隔热、设伸缩缝、设隔蒸汽层等等，以防患于未然。3、各种人为因素的影响人们在生产和生活活动中，往往遇到火灾、爆炸、机械振动、化学腐蚀、噪声等人为因素的影响，故在进行建筑构造设计时，必须针对这些影响因素，采取相应的防火、防爆、防振、防腐、隔声等构造措施，以防止建筑物遭受不应有的损失。,14,二、建筑技术条件的影响由于建筑材料技术的日新月异，建筑结构技术的不断发展，建筑施工技术的不断进步，建筑构造技术也不断翻新、丰富多彩。例如悬索、薄壳、网架等空间结构建筑，点式玻璃幕墙，彩色铝合金等新材料的吊顶，采光天窗中庭等现代建筑设施的大量涌现，可以看出，建筑构造没有一成不变的固定模式，因而在构造设计中要以构造原理为基础，在利用原有的、标准的、典型的建筑构造的同时，不断发展或创造新的构造方案。三、经济条件的影响随着建筑技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对建筑的使用要求也越来越高。建筑标准的变化带来建筑的质量标准、建筑造价等也出现较大差别。对建筑构造的要求也将随着经济条件的改变而发生着大的变化。,15,建筑构造的设计原则在满足建筑物各项功能要求的前提下，必须综合运用有关技术知识，并遵循以下设计原则：1、结构坚固、耐久除按荷载大小及结构要求确定构件的基本断面尺寸外，对阳台、楼梯栏杆、顶棚、门窗与墙体的连结等构造设计，都必须保证建筑物构、配件在使用时的安全。2、技术先进在进行建筑构造设计时，应大力改进传统的建筑方式，从材料、结构、施工等方面引入先进技术，并注意因地制宜。,16,3、合理降低造价各种构造设计，均要注重整体建筑物的经济、社会和环境的三个效益，即综合效益。在经济上注意节约建筑造价，降低材料的能源消耗，又还必须保证工程质量，不能单纯追求效益而偷工减料，降低质量标准，应做到合理降低造价。4、美观大方建筑物的形象除了取决于建筑设计中的体型组合和立面造型的艺术处理外，一些建筑细部的构造设计对整体美观也有很大影响，如内外饰面所用材料、装饰部件、构造式样等的处理都应与整体协调、和谐统一，以达到美观大方的建筑形象。,17,建筑的分类及等级划分,一、建筑的分类,按建筑的使用性质分类,生产性建筑：工业建筑：指各类厂房和为生产服务的附属用房。农业建筑：指各类供农业生产使用的房屋，如粮仓、温室、种子库等。非生产性建筑：又叫民用建筑，指供人们工作、学习、生活、居住等。居住建筑:主要是指提供家庭和集体生活起居用的建筑场。如住宅、宿舍、公寓等。公共建筑:主要是指提供人们进行各种社会活动的建筑物。包括文教、托幼、医疗、观演、体育、展览、旅馆、商业、电信、交通、办公、金融、饮食、园林、纪念。,18,2.按建筑规模和数量分类,大量性建筑:这类建筑如一般居住建筑、中小学校、小型商店、诊所、食堂等。本课程以此类建筑为主要内容。大型性建筑:大型性建筑是指多层和高层公共建筑和大厅型公共建筑。这类建筑一般是单独设计的。它们的功能要求高、结构和构造复杂、设备考究、外观突出个性、单方造价高、用料以钢材、料石、混凝土及高档装饰材料为主。如大城市火车站、机场候机厅、大型体育馆场、大型影剧场、大型展览馆等建筑。,19,3、按建筑的层数与高度分类,房屋层数是指房屋的自然层数，一般按室内地坪000以上计算；采光窗在室外地坪以上的半地下室，其室内层高在220m以上(不含220m)的，计算自然层数。假层、附层(夹层)、插层、阁楼(暗楼)、装饰性塔楼，以及突出屋面的楼梯间、水箱间不计层数。房屋总层数为房屋地上层数与地下层数之和。,20,民用建筑设计通则(GB503522005)规定:民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定：民用建筑分类民用建筑按使用功能可分为居住建筑和公共建筑两大类。民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定：1住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅；2除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑，大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)；3建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。注：本条建筑层数和建筑高度计算应符合防火规范的有关规定。,21,4、按建筑结构的分类建筑结构是指建筑物中由承重构件组成的体系。一般分为砖木结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构、其他结构。如以组成建筑结构的主要建筑材料来划分，可分为钢结构、混凝土结构(包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等)砌体结构(包括砖结构、石结构、其他材料的砌块结构)、木结构、塑料结构、薄膜充气结构。如以组成建筑结构的主要结构形式来划分，可分为墙体结构、框架结构、深梁结构、筒体结构、拱结构、网架结构、空间薄壁结构、悬索结构。,22,二、民用建筑的等级划分,建筑物的等级是从重要性、防火、耐久年限等不同角度划分的建筑物级别。民用建筑可按以下方式划分等级。（1）、建筑物的工程等级：、特级：具有重大纪念性、历史性、国际性和国家级的各类建筑。、1级：高级居住建筑和公共建筑。、2级：中级居住建筑和公共建筑。、3级：一般居住建筑和公共建筑。、4级：低标准的居住建筑和公共建筑。,23,（2）按耐久年限分四级,建筑物的耐久性等级主要根据建筑物的重要性和规模大小划分，并以此作为基建投资和建筑设计的重要依据。耐久等级的指标是使用年限，使用年限的长短是依据建筑物的性质决定的。影响建筑寿命长短的主要因素是结构构件的选材和结构体系。耐久等级一般分为四级：一级：耐久年限为100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。二级：耐久年限为50100年，适用于一般性建筑。三级：耐久年限为2550年，适用于次要建筑。四级：耐久年限为15年以下，适用于临时性建筑。,24,（2）、按耐火性能分四级：建筑物的耐火等级分为四级。耐火等级标准是依据房屋主要构件的燃烧性能和耐火极限确定的。,(1).建筑物的耐火等级是衡量建筑物耐火程度的标准，它是由组成建筑物的构件的燃烧性能和耐火极限的最低值决定的。划分建筑物耐火等级的目的在于根据建筑物的用途不同提出不同的耐火等级要求，做到既有利于安全，又有利于节约基本建设投资。现行建筑设计防火规范将普通建筑的耐火等级划分为四级。其构件的燃烧性能和耐火极限不应低于P100表5-2的规定,25,(2).燃烧性能分类,构件的燃烧性能分为三类，即非燃烧体、难燃烧体和燃烧体。非燃烧体是指用非燃烧材料做成的构件，如天然石材、人工石材、金属材料等。难燃烧体是指用不易燃烧的材料做成的构件，或者用燃烧材料做成，但用非燃烧材料作为保护层的构件，例如沥青混凝土构件、木板条抹灰的构件均属于难燃烧体。燃烧体是指用容易燃烧的材料做成的构件，如木材等。,26,(3).构件的耐火极限,构件的耐火极限:是指任一建筑构件在规定的耐火试验条件下，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止，这段抵抗火作用的时间，一般以小时计。(三个条件任何一个条件出现，即可确定是否达其耐火极限）,27,(4).耐火等级判断,根据各级耐火等级中建筑构件的燃烧性能和耐火极限特点，可大致判定不同结构类型建筑物的耐火等级。一般来说:筋混凝土结构、钢筋混凝土砖石结构建筑可基本定为一、二级耐火等级；砖木结构建筑可基本定为三级耐火等级；以木柱、木屋架承重及以砖石等不燃烧或难燃烧材料为墙的建筑可定为四级耐火等级。,28,建筑标准化和模数协调要实现建筑工业化，其前提是达到建筑标准化。建筑标准化包括两个方面的含义,建筑标准化,建筑设计的标准方面：各种法规、规范、标准和指标等。,建筑的标准设计方面：按标准构配件图集设计。,标准设计的主要形式包括：1）、标准构件、配件设计2）、整个房屋或单元的标准设计3）、工业化建筑体系（包括：通用体系与专用体系）,29,2、建筑模数协调1）、建筑模数：以选定的标准尺寸单位，作为建筑空间、构配件、建筑制品及有关设备尺寸尺度协调的增值单位。2）、模数协调：模数基础上的尺度协调。3）、基本模数：是模数协调中选定的基本尺寸单位。1M=100mm。整个建筑物或其一部分以及建筑组合件的模数化尺寸都应该是基本模数的倍数。,30,4）、导出模数：在基本模数的基础上发展出来的相互之间存在一定内在联系的模数。,水平扩大模数基数：3M、6M、12M、15M、30M、60M,包括,扩大模数：,分模数：整数除基本模数分模数基数：1/10M(10mm)、1/5M(20mm)、1/2M(50mm),竖向扩大模数基数：3M、6M,（基本模数的整数倍）,31,5）、模数数列：是以选定的模数基数为基础而展开的数值系统。,建筑中的所有尺寸，除特殊情况以外，均应按P102页表5.4“模数数列”所示数列采用,6）、模数数列的适用范围：（1）、分模数数列：缝隙、构造节点、构配件截面等处。（2）、基本模数数列：建筑物层高、门窗洞口、购配件截面等处。（3）、水平扩大模数数列：开间、柱距、进深、跨度、构配件尺寸、门窗洞口尺寸等。（4）、竖向扩大模数数列：建筑高度、层高、门窗洞口尺寸等。,32,7）、几种尺寸：（1）、标志尺寸：建筑物定位轴线之间的距离。如开间、柱距、进深、跨度或层高等。（2）、构造尺寸：建筑制品、构配件等生产的设计尺寸（3）、实际尺寸：是建筑构配件，建筑制品生产制成后的实有尺寸。,见下图所示：,33,见下图所示：,34,见下图所示：,35,第五节定位轴线定位轴线：是确定建筑构配件位置及相互关系的基准线。以砖混结构建筑定位轴线为主介绍划分原则：一、墙体的平面定位轴线：,1、承重外墙的定位轴线：定位轴线距顶层墙身内缘120mm处重合。,36,2、承重内墙的定位轴线：应与顶层墙身中线重合。,但是，当内墙厚度370mm时，为了便于圈梁或墙内竖向孔道的通过，往往采用双轴线形式。有时根据建筑空间的要求，也可以把平面定位轴线设在距离内墙某一外缘120mm处。,37,3、非承重墙定位轴线：除了可按承重墙定位轴线的规定定位以外，还可以使墙身内缘与平面定位轴线相重合。4、变形缝处定位轴线：1）、当变形缝处一侧为墙体，另一侧为垛时：,墙垛的外缘应与平面定位轴线重合。墙体是外承重墙时，平面定位轴线距顶层墙内缘120mm。墙体是非承重墙时，平面定位轴线应与顶层墙身内缘重合。图中：ai为插入距，ae为变形缝宽度。,38,2）、当变形缝处两侧为墙时：如两侧墙均为外承重墙，定位轴线均为距顶层墙身内缘120mm。如两侧墙体均为非承重墙时，定位轴线均应与顶层墙身内缘重合。,39,3）、当变形缝处双墙带联系尺寸时：如两侧墙按外承重墙处理，定位轴线距顶层墙内缘120mm。当两侧墙按非承重墙处理，定位轴线均与顶层墙内缘重合。见下图：,40,5、带壁柱外墙的墙体内缘与平面定位轴线相重合，或距墙体内缘120mm处与平面定位轴线重合。,41,7、建筑底层为框架结构时：框架结构的定位轴线应与上部砖混结构平面定位轴线一致。,6、高低层分界处的墙体定位轴线：1）、高低层分界处不设变形缝时，应按高层部分承重外墙定位轴线处理，定位轴线距顶层墙内缘120mm。2）、高低层分界处设变形缝时，应按变形缝处砖墙平面定位轴线处理。,42,二、墙体的竖向定位：1、砖墙楼地面竖向定位应与楼（地）面面层上表面重合。由于结构构件的施工先于楼（地）面面层进行，因此要根据建筑专业的竖向定位确定结构构件的控制高程。一般情况下，建筑标高减去楼（地）面面层构造厚度等于结构标高。2、屋面竖向定位应为屋面结构层上表面与距墙内缘120mm的外墙定位轴线相交处。,43,44,45,房屋的变形缝一、变形缝的概念变形缝是为防止建筑物在外界因素（温度变化、地基不均匀沉降及地震）作用下产生变形，导致开裂甚至破坏而人为设置的适当宽度的缝隙。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝三种类型二、变形缝的设置1、伸缩缝为防止建筑构件因温度变化而产生热胀冷缩，使房屋出现裂缝，甚至破坏，沿建筑物长度方向每隔一定距离设置的垂直缝隙称为伸缩缝，也叫温度缝。伸缩缝的位置和间距与建筑物的材料、结构形式、使用情况、施工条件及当地温度变化情况有关。结构设计规范对砌体建筑和钢筋混凝土结构建筑的伸缩缝最