建筑技术概论总结实用教案

1、目录(ml)一.建筑(jinzh)结构体系 二.建筑(jinzh)声环境设计三.建筑(jinzh)光环境设计四.建筑(jinzh)热环境设计五.建筑(jinzh)防火设计六.无障碍设计七.生态建筑(jinzh)技术第1页/共83页第一页，共84页。第一章 建筑结构(jigu)体系2.定义(dngy)：什麽是荷载荷载：自重、外部荷载作用（活荷载、风荷载、雪荷载、和地震作用等）、变形作用（温度变化引起的变形、地基沉降等）、环境作用（大气污染作用等）什么是恒载：第2页/共83页第二页，共84页。第一章 建筑(jinzh)结构体系什么(shn me)是活载：第3页/共83页第三页，共84页。3.多层与

2、高层(o cn)建筑物的结构型式第4页/共83页第四页，共84页。第一章 建筑结构(jigu)体系第二节.混合结构体系 1-1混合结构的定义(dngy)、优缺点1-2混合结构房屋的墙体布置1-3现浇式楼盖第5页/共83页第五页，共84页。 一、定义 同一房屋结构体系(tx)中采用两种或两种以上不同材料组成承重结构 砖混结构：钢筋混凝土楼盖和砖墙承重第6页/共83页第六页，共84页。 .优点： （）主要承重结构用砖砌 （）房屋纵横墙体布置容易满足刚度要求 （）混凝土、钢材主要用于楼屋盖上，造价低 .缺点： （）砖砌体强度(qingd)低，层数受限制。 （）抗震性能差 （）施工速度慢 解决办法：大

3、型墙板和砌块第7页/共83页第七页，共84页。第8页/共83页第八页，共84页。 一、墙体布置方案(fng n) （一）横墙承重方案(fng n) （二）纵墙承重方案(fng n) （三）纵横墙承重方案(fng n) （四）内框架承重方案(fng n)第9页/共83页第九页，共84页。 受力特点： 主要靠横墙支撑楼板 横墙：承重 纵墙：维护、分隔、维持横墙的整体作用、承担(chngdn)自身重量 优点： （）横墙较密，房屋横向刚度大，整体刚度好 （）外纵墙立面处理方便，可设较大洞口 缺点：横墙较密，房间布置不灵活 使用范围：宿舍、住宅第10页/共83页第十页，共84页。 受力特点： 板荷载传给

4、梁，由梁传给纵墙 纵墙：承重 横墙：满足房屋刚度和整体性 优点：房间空间大，房间布置灵活，墙面积小 缺点：房屋横向刚度差，纵墙较厚或要加壁柱 使用范围：使用上要求(yoqi)有较大空间或隔墙位置可能变化的房屋第11页/共83页第十一页，共84页。 受力特点： 纵横墙共同承重 优点：房间开间和进深能满足使用要求，房屋横向刚度(n d)比纵墙承重方案大第12页/共83页第十二页，共84页。（四）内框架承重(chngzhng)方案 钢筋(gngjn)混凝土柱代替内承重墙受力特点：外墙和内柱共同承重优点：可获得较大(jio d)的使用空间缺点：（）房屋空间刚度差（）墙柱易发生不均匀沉降使用范围：使用上

5、要求有较大(jio d)空间的房屋第13页/共83页第十三页，共84页。楼板结构(jigu)稳定性分析第14页/共83页第十四页，共84页。楼板(lubn)传力分析第15页/共83页第十五页，共84页。第16页/共83页第十六页，共84页。第17页/共83页第十七页，共84页。单向板：板次梁主梁柱或墙基础(jch)地基双向板：板梁柱或墙基础(jch)地基第18页/共83页第十八页，共84页。现浇式楼盖装配式楼盖装配整体式楼盖优点整体性，耐久性，抗震性较好，灵活性较大节约材料，造价低，施工进度快，有利于建筑工业化综合了前两种优点缺点耗费材料，造价较高，施工工期长。整体性抗震性较差，灵活性不好。使

6、用的限制条件比较多。第19页/共83页第十九页，共84页。第一章 建筑结构(jigu)体系第三节.高层建筑结构3-1 国内外高层建筑的发展概况 3-2 高层建筑的基本(jbn)定义 3-3高层建筑结构的结构体系第20页/共83页第二十页，共84页。 高层建筑(o cn jin zh)是近代经济发展和科学技术进步的产物，至今已有100余年的历史。 多年来，世界上最高的高层建筑(o cn jin zh)集中在美国、加拿大，直到80年代末，北美洲一直是世界高层建筑(o cn jin zh)的中心。按1991年公布的排行表，在世界上最高的100座最高建筑中，美国占了78座，加拿大5座，墨西哥1座，即北

7、美洲占了84%，成了当前世界最高建筑的中心。 第21页/共83页第二十一页，共84页。第22页/共83页第二十二页，共84页。第23页/共83页第二十三页，共84页。 金茂大厦具有中国传统风格(fngg)的超高层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建筑之一.由美国SOM设计事务所主设计。1998年8月建成。占地236万平方米，建筑面积 28.95万平方米。高420.5米，88层。 大厦充分体现了中国传统的文化与现代高新科技相融合的特点，是中国古老塔式建筑的延伸和发展。 金茂大厦(dsh)第24页/共83页第二十四页，共84页。 香港中国银行大厦，由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。总建筑面积

8、12.9万平方米，地上70层，总高369米。结构(jigu)采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子。 第25页/共83页第二十五页，共84页。(1)世界高层建筑委员会1972年建议( jiny)，将高层建筑划分为以下四类：第一类：916层，高度不超过50m;第二类：1725层，高度不超过75m;第三类：2640层，高度不超过100m;第四类：40层以上，高度100m以上。3-2 高层建筑高层建筑(o cn jin zh)的定义的定义1、高层建筑(o cn jin zh)的分类：第26页/共83页第二十六页，共84页。 我国民用建筑设计通则(JGJ37-87)中规定： 10层及10层以上

9、的民用建筑和总高度(god)超过24m的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。 建筑高度(god)超过100m的建筑均为超高层建筑。(2)我国对高层建筑(o cn jin zh)的分类：第27页/共83页第二十七页，共84页。2 高层建筑高层建筑(o cn jin zh)的特点的特点A.高层建筑中，水平荷载和地震(dzhn)作用对结构设计起着决定性的作用。B.动力反应不可低估；C.结构轴向变形(bin xng)、剪切变形(bin xng)以及温度、沉降的影响加剧；D.材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。第28页/共83页第二十八页，共84页。1 钢结构2 钢筋(gngjn)混凝土结构3 组合结构第2

10、9页/共83页第二十九页，共84页。1、钢结构的特点(tdin)钢结构是由钢板、热轧型钢(xnggng)和冷加工成型的薄壁型钢(xnggng)制造而成。与其他材料的结构相比具有以下优点：（1）材料强度高，钢材质量轻。（2）韧性、塑性好。（2）材质均匀。（3）制造简单，施工周期短。（4）密封性好。第30页/共83页第三十页，共84页。钢结构的缺点(qudin)有：（1）耐热但不耐火 150摄氏度时强度无变化，600摄氏度时强度约为0。（2）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高。第31页/共83页第三十一页，共84页。第32页/共83页第三十二页，共84页。 优点：造价较低，材料来源(liyun)丰富，可

11、浇注成各种复杂断面形状，可以组成多种结构体系；可节省钢材，承载能力较高，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。 缺点：构件断面大，占据面间大，自重大 广州广东国际大厦(63层，200.18m) 底层柱尺寸已达1.8*2.2m第33页/共83页第三十三页，共84页。预应力的定义：在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加(shji)压应力，以改善结构使用性能的这种结构形式称之为预应力。 预应力结构的特点：改善结构的使用性能，提高结构的耐久性；减小构件截面高度，减轻自重(zzhng)；充分利用高强钢材；具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能；提高抗剪承载力；提高抗疲劳强度，此外，预应力混

12、凝土结构具有良好的经济性。 第34页/共83页第三十四页，共84页。(1)优点(yudin)： 在钢筋混凝土结构基础上,充分发挥钢结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能,进一步减轻结构重量，提高结构延性(2)类型1)用钢材加强钢筋混凝土构件钢骨钢筋混凝土构件钢管钢筋混凝土构件2)部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢筋混凝土结构（或部分采用钢骨钢筋混凝土结构）第35页/共83页第三十五页，共84页。组合(zh)结构第36页/共83页第三十六页，共84页。第一章 建筑(jinzh)结构体系第四节.建筑结构的抗震4-1 地震(dzhn)的类型和成因4-2 震源、震中和地震(dzhn)波4-3

13、地震(dzhn)震级、烈度、近震和远震4-4抗震设防4-5 概念设计4-6 震害及其分析第37页/共83页第三十七页，共84页。4-1 4-1 地震地震(dzhn)(dzhn)的类型和成因的类型和成因地震按其成因可划分为3类： 构造地震、火山地震、陷落地震当地应力达到岩层的强度时，岩层产生断裂或错动（脆性破坏），岩层内部的能量被释放，以波的形式(xngsh)传致地表，引起地面震动。称构造地震。第38页/共83页第三十八页，共84页。我国的6个地震活动区 1。台湾及其附近海域地震区 2。喜马拉雅山脉地震活动区 3。南北地震带（北起贺兰山，向南延伸至六盘山，穿越秦岭，沿川西至云南省，地质构造复杂，

14、有一系列大断裂带、断陷盆地。） 4。天山地震活动区 5。华北地震活动区 6。东南(dngnn)沿海地震活动区第39页/共83页第三十九页，共84页。4-2 4-2 震源震源(zhnyun)(zhnyun)、震中和地震波、震中和地震波震源：地震发生的部位。不是(b shi)一个点。震中：震源正上方的地面位置。附近地面运动最强烈，极震 区。震源深度（h）：震源到地表的垂直距离。 h 300km 深源地震地震波：由震源释放的能量以波的形式向四周传播，这种波叫地震波。体波：在地球内部传播的波面波：只在地表面传播的波。是体波经多次反射、折射后在地表形成的次生波。第40页/共83页第四十页，共84页。地震

15、现象表明： 纵波使地面产生竖向运动(yndng) 横波产生水平运动(yndng) 面波产生竖向运动(yndng)和水平运动(yndng) 面波和横波对建筑物破坏最严重第41页/共83页第四十一页，共84页。第42页/共83页第四十二页，共84页。4-3 4-3 地震震级地震震级(dzhn zhnj)(dzhn zhnj)、烈度、近、烈度、近震和远震震和远震一、震级 指一次地震的大小,一次地震释放能量多少的度量单位。目前国际上通用(tngyng)的李氏震级。 震级是一次地震释放能量的大小，所以一次地震只有一个震级。第43页/共83页第四十三页，共84页。二、烈度 是指某一地区的地面和各类建筑物遭

16、受(zoshu)一次地震影响时的强弱程度。 地点不同，烈度不同 场地条件不同，烈度不同 一次地震对应多个地震烈度抗震设计用的是烈度，而不是震级。第44页/共83页第四十四页，共84页。 三、近震和远震 近震：震中距较小的地震 远震：震中距较大的地震为什么区分近震和远震？ 震害调查表明，相同地震烈度的地区，震中距不同，某些(mu xi)建筑物破坏程度不同。 1952年美国克恩县（Kern County）地震，远离震中的洛杉矶市、长滩市高层建筑震害严重。震中地区一、二层砖房破坏严重 1954年美国的迪克希谷（Dixie valley）地震，距震中 300 km处地下水池由于激起长周期水浪破坏，其他

17、建筑物无损坏 1976年唐山地震天津市工业厂房、烟囱破坏严重，一、二层砖房破坏较轻。第45页/共83页第四十五页，共84页。相同烈度 震中距大（远震），高柔结构易破坏 原因：地震波在传播过程中要衰减，高频成分衰减得快，低频成分衰减慢，长周期成分多，易与高柔结构发生共振。 震中距小（近震），刚度大的结构破坏严重(ynzhng)。 震中附近，高频成分丰富，易产生共振。 所以在抗震设计时要区分近震和远震。第46页/共83页第四十六页，共84页。4-4抗震设防一、抗震设防的目标 抗震设防手段抗震设防烈度： 一个地区作为抗震设计所依据的地震烈度。 国家有统一规定，一般取地震区划图中规定的基本(jbn)烈

18、度（或与抗震规范中设计基本(jbn)加速度值对应的烈度值）。抗震设防目标：“三水准” 小震不坏、中震可修、大震不倒第47页/共83页第四十七页，共84页。4-5 概念设计一、选择有利的建筑场地 有利、不利、危险地段二、地基和基础设计 同一结构单元不宜设置在截然不同的地基土上三、选择有利的建筑平面(pngmin)和立面 1。体形简单，平面(pngmin)布置规则 受力性能明确，便于分析。 2。平、立面刚度、质量力求对称。 质量中心和刚度中心尽量重合，避免扭转振动。 3。建筑物的质量、刚度分布要均匀。 避免质量、刚度产生突变。短柱突变(tbin)第48页/共83页第四十八页，共84页。 4。设防震

19、缝 四、选择合理的结构体系 1。有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2。设多道防线 有一部分构件破坏了，部分或完全退出了工作，有其他构件继续抵抗地震作用。 框架-剪力墙结构 剪力墙破坏了，部分退出了工作，但它吸收了大部分能量(nngling) 框架继续工作 剪力墙：一道防线。框架：二道防线。 受力状态(zhungti)复杂防震(fngzhn)缝平面图第49页/共83页第四十九页，共84页。 强柱弱梁 柱子承载力很强，水平地震作用下， 梁先破坏了，已抵抗了很大部分地震 作用，退出工作后，柱子仍能抵抗地 震作用，不至于结构倒塌。 梁：一道防线。柱：二道防线。 3。加耗能元件，减轻主体结构破

20、坏。“减震” 4。具备足够的强度、变形能力和耗能能力。 结构必须具备一定的强度，但还不够。 必须有良好的变形能力（延性）。 延性可以耗能。 5。合理的刚度、强度分布(fnb) 避免强度、刚度突变，产生过大的应力集中或过大的塑性变形集中。第50页/共83页第五十页，共84页。 6。结构构件(gujin)和连接部位都应有较好的延性. (1)提高结构构件(gujin)的延性,改善其变形能力,避免产生脆性破坏. 砌体结构设圈梁、芯柱、构造柱，或配筋。 钢筋混凝土结构，配筋要合理，避免剪切破坏先于弯曲破坏。 钢结构合理选择构件(gujin)尺寸，防止构件(gujin)失稳。 (2)连接件具有较好的延性,

21、还要保证充分发挥各构件(gujin)的强度. 结构构件(gujin)的节点强度不应低于连接构件(gujin)的强度. 预埋件的锚固强度不应低于连接件的强度. 装配式结构构件(gujin)之间应采用保证结构整体性的连接措施.五、处理好非结构构件(gujin) (1)应与主体结构有可靠的连接 (2)填充墙、内隔墙、维护结构避免形成短柱，防止平面外倒塌。 (3)装饰贴面与主体结构连接可靠，避免落地伤人。第51页/共83页第五十一页，共84页。4-6 4-6 震害及其分析震害及其分析(fnx)(fnx) 历次地震经验表明，钢筋混凝土结构房屋一般具有较好的抗震性能。结构设计中只要经过合理的抗震计算并采取

22、妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层和高层钢筋混凝土结构房屋是可以保证安全的。 主要震害可概述如下(rxi)： 1、共振效应引起的震害 结构的自振周期与场地土的自振周期接近或一致，引起建筑物的共振，导致结构破坏严重。 2、结构平面或竖向布置不当引起的震害 3、框架柱、梁和节点的震害 未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。 柱的震害重于梁；柱顶震害重于柱底；角柱震害重于内 柱；短柱震害重于一般柱。第52页/共83页第五十二页，共84页。 柱顶震害：柱顶周围(zhuwi)有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。 破坏不易修复。 柱底震害：与柱顶

23、相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。第53页/共83页第五十三页，共84页。 短柱震害：当柱高小于4倍柱截面高度（H/b4)时形成短 柱。短柱刚度大，易产生(chnshng)剪切破坏。第54页/共83页第五十四页，共84页。 角柱震害： 由于(yuy)双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。第55页/共83页第五十五页，共84页。 框架砖填充墙的震害 框架中嵌砌砖填充墙，容易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。端墙、窗间墙和门窗洞口边角部位破坏(phui)更加严重。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。第56页/共83页第五十六页，共84页。抗震抗震(k

24、ngzhn)(kngzhn)墙的震害墙的震害 在强震作用下，抗震墙的震害主要(zhyo)表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。这主要(zhyo)是由于连梁跨度小、高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X形剪切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏，尤其在房屋13高度处的连梁破坏更为明显。第57页/共83页第五十七页，共84页。钢筋混凝土框架结构构件钢筋混凝土框架结构构件(gujin)(gujin)设计设计 框架结构抗震设计的正确指导思想 1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应 较晚形成；强柱弱梁 2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它(qt)形式破坏，如剪切破坏、粘结破坏等；强剪弱弯 3）在梁、柱破坏之

25、前，节点应有足够的强度即变形能力；更强的节点 4）重视非结构构件设计。第58页/共83页第五十八页，共84页。 加强柱端约束 加密(ji m)箍筋可以： （1）承担柱子剪力； （2）约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提高构件的延性； （3）防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。 加密(ji m)位置、箍筋直径、箍筋间距等应符合规范规定。第59页/共83页第五十九页，共84页。第二章 建筑声环境(hunjng)设计第一节. 声音的基本知识1.声波：声源振动引起弹性媒质的压力变化，并在弹性媒质中传播的机械波 2.声源：振动的固体、液体、气体。3.在空气中传播的声波属于纵波，质点的振动风向(

26、fngxing)与波的传播方向一致。第60页/共83页第六十页，共84页。 声波(shn b)的特性：波长、频率 f、声速 c第61页/共83页第六十一页，共84页。古罗马的露天剧场 露天剧场存在(cnzi)的问题是：1、露天状态下，声能下降很快。2、相当大的声能被观众吸收。3、噪声干扰。 解决方法：加声反射罩；控制演出时周围的噪声干扰。第62页/共83页第六十二页，共84页。第二章 建筑(jinzh)声环境设计第二节. 吸声材料第63页/共83页第六十三页，共84页。 吸声材料最早应用于对听闻音乐(ynyu)和语言有较高要求的建筑物中，如音乐(ynyu)厅，剧院，播音室等，随着人们对居住建筑

27、和工作的声环境质量的要求的提高，吸声材料在一般建筑中也得到了广泛的应用。第64页/共83页第六十四页，共84页。 吸声材料和吸声结构的的种类很多，根据材料的不同(b tn)，可以分为以下几类第65页/共83页第六十五页，共84页。多孔吸声材料一.吸声原理 多孔吸声材料中有许多连通的间隙或气泡，声波入射时，声波产生的振动引起小孔或间隙的空气运动，由于与孔壁或纤维表面摩擦和空气的粘滞阻力，一部分声能转变为热能。使声波衰减，其次，小空中(kngzhng)空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失，也使声能衰减。二.吸声特性 主要吸收高频声第66页/共83页第六十六页，共84页。三.多孔性吸声材料必须具

28、备以下几个条件：（1）材料内部应有大量的微孔或间隙，而且孔隙(kngx)应尽量细小且分布均匀；（2）材料内部的微孔必须是向外敞开的，也就是说必须通过材料的表面，使得声波能够从材料表面容易地进入到材料的内部；（3）材料内部的微孔一般是相互连通的，而不是封闭的。例如，聚苯乙烯泡沫板虽然从表面看来是一种多孔材料，但却因这些微孔并不连通，相互封闭，因此，声波入射到海绵表面时无法透入材料内部，因此不会产生吸声作用，这种材料只能被称为隔热或绝热材料。 第67页/共83页第六十七页，共84页。四.基本(jbn)类型（一）玻璃棉 玻璃棉具有质量轻，中高频吸声系数大，阻燃，化学性能(xngnng)稳定，安装加工

29、方便等优点。一般小于等于24/m3的玻璃棉称为吸声玻璃棉毡，等于大于32 /m3的叫玻璃棉板。通常在外面包一层透声的织物。第68页/共83页第六十八页，共84页。（二）木丝吸声板 用松木等天然材料，经过特殊(tsh)处理制成纤维状的木丝，再用天然矿粉等作为粘结剂，压制成板材。 具有吸声，隔热，防潮，防菌等特点，防火性能达到难燃B1级，同时强度和刚度较高。有一定耐撞击(zhungj)能力。第69页/共83页第六十九页，共84页。（三）纤维喷涂吸声材料 纤维喷涂技术是将经过(jnggu)预先特殊工艺处理的无机超细纤维，纤维素，抗火化合物以及粘结剂等原料，通过专用配套的喷涂设备混合，在施工现场喷涂于

30、混凝土，钢板，石膏板等各种基体表面上，形成具有一定厚度的喷涂层。第70页/共83页第七十页，共84页。五.影响多孔材料(cilio)吸声性能的因素（一）材料中空气的流阻 空气流阻，指空气流稳定的流过材料时，材料两面的静压差和流速之比，空气粘性(zhn xn)越大，材料越厚，越密实，流阻就越大，材料透气性越低。如果流阻过大，则克服摩擦力，粘滞阻力从而使声能转化为热能的效率就很低。多孔材料存在最佳的空气流阻。 （二）空隙率 指材料中的空隙体积和材料总体积之比。一般多孔材料空隙率在70%以上。第71页/共83页第七十一页，共84页。（三）材料厚度 同一种材料，随着厚度的增加，中，低频范围的吸声系数会

31、有所增加，并且吸声材料的有效频率范围也会扩大(kud)。在设计上，通常按照中，低频范围所需要的吸声系数值选择材料的厚度。第72页/共83页第七十二页，共84页。（四）材料(cilio)表观密度（容重） 同一种材料(cilio)，厚度不变，容重改变时，吸声特性也会发生变化。第73页/共83页第七十三页，共84页。（五）材料(cilio)背后空气层 对于厚度，表观密度(md)一定的多孔材料，当其与坚实壁面之间留有空气层时，吸声特性会有所改变。由下图可以看出，由于背后增加了空气层，在很宽的频率范围，使得同一种多孔材料的吸声系数增加。第74页/共83页第七十四页，共84页。（六）饰面的影响 为了尽可能

32、的保持原来的吸声特性，饰面应具有良好的透气性。例如可以使用金属网，塑料窗纱，透气性好的纺织品等，也可以使用厚度小于0.05mm的塑料薄膜，穿孔(chunkng)薄膜和穿孔(chunkng)率在20%以上的薄穿孔(chunkng)板等。使用穿孔(chunkng)板面层，低频吸声系数将有所提高，使用薄膜面层，中频吸声系数将有所提高。第75页/共83页第七十五页，共84页。（七）声波的频率和入射条件 多孔材料的吸声系数随入射频率的增大而增大，常用的厚度(hud)大致为5cm成型多孔材料。（八）材料吸湿，吸水 多孔材料吸水后，材料的 间隙和小孔中的空气被水分所代替，使得孔隙率降低，因此(ync)会大大改变其吸声性能。第76页/共83页第七十六页，共84页。共振(gngzhn)吸声材料和结构一.吸声原理 当吸声材料和结构的自振频率与声波的频率一致时，发生共振，声波激发吸声材料和结构产生振动，并使振幅达到最大，从而消耗声能，达到吸声的目的，因此共振吸声材料和结构的吸声特征呈现峰值(fn z