建筑技术与建筑设计

第8章建筑技术与建筑设计本章主要内容：1.建筑构造与建筑设计——要点2.建筑设备与建筑设计3.建筑经济与建筑设计——要点8.1建筑构造与建筑设计要研究构造与建筑的关系，我们须了解建筑物受到的荷载以及荷载作用下建筑物产生的变形和为抵抗这些变形所采用的多种构造形式。8.1.1建筑荷载与自然界全部物体一样，建筑物承受了多种力，最常见的力是地心引力——重力。建筑物的屋顶、墙柱、梁板和楼梯等的自重，称为恒荷载；建筑物中的人、家具和设备等对楼板的作用，称为活荷载。这些荷载的作用方向都朝地心，在这些力的作用下，建筑物有可能发生沉降甚至倾斜。另外还有积雪荷载、风荷载和地震作用力。8.1.2变形和位移荷载作用下的建筑的变形位移一般有弯曲、扭曲、沉降、倾覆、裂缝等。尤其值得我们关注的是，建筑构件在力作用下的变形。最主要的变形就是弯曲。图11.1弯曲和失稳8.1.2变形和位移某些材料，如钢筋混凝土梁板是允许出现肉眼难以发觉的微裂缝的，当裂缝开展到一定程度，虽然构件没有垮塌，但因为它已经不具有需要的抗弯能力了，所以宣告破坏。所以，设计时，要增长构件的刚度，增强构件的抗弯能力。施工过程中，要严格控制裂缝的发生。图8.2

稳定8.1.3构造选型1）墙承重构造：一般选用砖或石材作为砌墙材料，所以也叫砖石构造，伴随混凝土材料被大量使用，该构造演变为砖混构造。墙承重构造的特点是墙体。墙体既是承重构件，又具有围护和隔墙的作用。墙体承重方式的墙体承重方案主要有三种：横墙承重体系、纵墙承重体系、双向承重体系。8.1.3构造选型假如上述承重墙体全部采用钢筋混凝土，则称为剪力墙构造，因为其体现被应用在许多高层建筑中。图8.3墙体承重方案8.1.3构造选型2）柱承重构造中国古代的木构造多是柱承重构造，当代的柱承重构造，往往以柱一梁一板构成框架体系，称框架构造，其内外墙仅起围护和分隔作用。框架构造的优缺陷：使用寿命长，空间分隔灵活，整体重量轻，刚度相对较高，抗震性能强。但造价高，施工周期较长。合用于大部分建筑类型。砖混构造优缺陷：是混合构造的一种，是采用砖墙和钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合构造体系。合用于住宅、办公楼、旅馆等中小型建筑，层数一般不超出七层。8.1.3构造选型剪力墙构造优缺陷：的刚度比框架构造要更大，建造高度大。剪力墙不但起到一般墙体的承重、围护和分隔的作用，还承担了作用在建筑物上水平地震力或风力。综合框架构造和剪力墙构造两种构造的特点，形成了一种墙柱共同承重受力的形式，即框架一剪力墙构造，它既有框架构造的灵活空间，又具有较强的剐度。8.1.3构造选型3）屋顶除了平屋顶，建筑中还有其他的各式各样的屋顶。建筑师在构造选型时。往往对建筑的屋顶构造相当注重。(1)桁架：由直线杆件按照几何关系组合成三角形或四边形单元的平面或空间构造。能够实现较大的跨度，整体质量轻巧，广泛应用于桥梁、屋架、线塔等。杆件一般为钢、木或钢木组合。图8.4桁架目前在公共建筑设计中，常用的构造形式，基本上能够概括为三种主要类型，即：混合构造、框架构造和空间构造。框剪、筒体等一、混合构造与公共建筑砌体构造一般指建筑物中枢向承重构造的墙、柱等采用砖、石或者砌块砌筑，梁、板等采用钢筋混凝土或木构造。砖混构造是混合构造的一种，（其他如砖木）是采用砖墙来承重，钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合构造体系。一、混合构造与公共建筑适合开间进深较小，房间面积小，多层或低层的建筑，对于承重墙体不能改动。

如：中小学校、宿舍、小型办公楼等一、混合构造与公共建筑注意事项：承重墙布置均匀、交圈上下层对齐，洞口大小有限大房间在上，小房间在下优缺陷：模数空心砖主要规格有190mmX190mmX190mm，240mmX115mmX90mm，240mmXl80mm×115mm。

二、框架构造与公共建筑承重与非承重构件分工明确的一种构造形式，空间处理灵活，合用于高层或空间组合复杂的建筑。钢筋混凝土框架钢筋砼（tong，2）钢筋混凝土框架构造是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材隔墙装配成。二、框架构造与公共建筑特点：适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量很好。

抗震较差。合用高层公共建筑中，如：宾馆、高层办公、6-15层，10层较为经济二、框架构造与公共建筑立面处理灵活空间处理灵活二、框架构造与公共建筑墙厚：柱距：柱网：梁高：梁宽：100、150、200、300等6-9米1/8-1/12h/2-h/3，且不不不小于200mm二、框架构造与公共建筑其他框架构造我国古代的举架木构二、框架构造与公共建筑其他框架构造钢框架构造二、框架构造与公共建筑其他框架构造钢框架构造三、空间构造与公共建筑三、空间构造与公共建筑（一）悬索构造特点：悬索不承受弯矩不需要模板三、空间构造与公共建筑（一）悬索构造类型单向双向混合三、空间构造与公共建筑（一）悬索构造鞍形的特点观众厅容量相同的情况向，能够取得愈加好的视线相同条件下，技术经济指标优于其他构造形式使观众厅更有利于音质和空调的处理。三、空间构造与公共建筑（一）悬索构造实例三、空间构造与公共建筑（一）悬索构造实例三、空间构造与公共建筑（二）空间薄壁构造特点：刚度取决于它的合理形状，不需要加大截面尺寸，材料消耗低静载不随跨度增长，厚度能够很薄本身具有骨架和屋盖双重作用三、空间构造与公共建筑（二）空间薄壁构造实例三、空间构造与公共建筑（二）壳体构造实例清华大学大礼堂三、空间构造与公共建筑（二）壳体构造实例罗马小体育宫三、空间构造与公共建筑（二）壳体构造实例三、空间构造与公共建筑（二）折板构造实例三、空间构造与公共建筑（三）空间网架构造特点：能够大大节省钢材材料多为钢制管材三、空间构造与公共建筑（三）空间网架构造实例三、空间构造与公共建筑（三）空间网架构造实例上海体育馆18000人三、空间构造与公共建筑（四）其他空间空间构造充气膜构造实例三、空间构造与公共建筑（四）其他空间空间构造充气膜构造实例庞蒂亚克体育馆世界上最大的体育馆80000人三、空间构造与公共建筑（四）其他空间空间构造充气膜构造实例三、空间构造与公共建筑（四）其他空间空间构造桁架构造实例五棵松体育馆17000多人三、空间构造与公共建筑（四）其他空间空间构造桁架构造实例8.2建筑设备与建筑设计建筑设备涉及给水排水，采暖通风与空调以及电力电气等系统。8.2.1给水与排水1）给水系统室内给水系统由管道、阀门和用水设备等构成，除了生活用水，还有消防用水以及工业建筑的工业用水。室内管道的供给来自市政管网，多数的生活用水是经过净化的，并具有一定的水压。对较高的建筑，市政水压不足以供给。所以这么的建筑需设置水泵、水池和水箱等，并经过如稳压、减压等技术来确保所需的供水。消防给水系统是建筑物防火灭火的主要设备，不同的建筑类型、建筑高度、使用对象有不同的建筑防火等级和分类，对消防给水的要求也不同。8.2建筑设备与建筑设计2）排水系统室内排水系统的构成与给水系统相同，室内管道搜集的污水、雨水排入市政雨污管网。和给水系统不同的是，排水管道的水压是依托其本身重力产生的，所以排水管道要有一定的坡度，不然会产生堵和漏。排水系统除了要确保其通畅以外，还必须预防污染，所以，建筑室内排水要求雨污分流、油污分流。一部分的排水还能够经过处理后循环使用，如经中水处理后，这些循环使用的水可用于浇灌、洗车等。8.2建筑设备与建筑设计8.2.2采暖通风与空调1）采暖系统：是由散热器、阀门和管道构成的，根据热媒的不同，管道中有热水、蒸汽等。我国北方地域在寒冷季节需采用集中供暖方式，南方地域的冬天，有的采用局部供暖的方式。2）通风系统是为处理空气中有湿气、余热、粉尘和有害气体的问题，经过风口、管道、风机等设备，排出室内不良空气，输入室外新鲜空气。与水体相同，空气是有压力的，风向总是顺着压力由大（正）向小（负）的方向流动，所以，有效的措施是让室内的不良空气处于负压空间。另外，通风系统往往与消防的排烟系统综合考虑，即平时作为通风换气系统，火灾时转换成为排烟系统。8.2建筑设备与建筑设计3）空调系统：分为集中空调和局部空调，后者较简朴，如家用的空调机就是局部空调，而集中空调系统则较复杂，一般由风口、空调机、风管、冷水管、制冷机、热媒等构成。该系统造价高，耗能大，污染排放也较多。设计中尽量不使用空调或少使用空调，以达成绿色建筑的要求。如采用保温隔热的围护构造、低能耗(Low-E)玻璃、节能门窗，还有“呼吸幕墙”等新技术。8.2.3电力电气“电”涉及了电力、电气等强电系统以及涉及电话、电视、保安在内的弱电系统。8.2建筑设备与建筑设计1）电力电气系统室内电力电气系统涉及配线、配电、插座开关、灯具和一切用电设备。我国民用建筑的室内电力电气线路的电压有220V和380V两种，以满足不同电流负载的用电设备。一般民用建筑室内线路多为暗敷，即电线穿套管埋设于墙体和楼板里，在一定的使用区间，设置一种配电箱，并加载短路保护、过载保护等。灯具的设计是室内设计的要点之一，既需有效，还要美观，选择时优先考虑高效节能灯。室内供电来自市政电网，某些主要建筑往往设置自备电源和应急电源，即经过发电机组进行室内供电，满足临时需要。建筑物的防雷也属于电力设计的范围。建筑防雷是经过避雷针、引下线和接地极等构成的。8.2建筑设备与建筑设计2）弱电系统建筑弱电系统一般涉及通信、有线电视等系统。有些还设有安保监控、消防报警、背景广播、智能化系统。伴随对建筑节能的日趋关注，楼宇的智能化管理技术也得到了越来越多的应用，如照明节能智能化、电梯智能化、空调智能化等技术。8.3建筑经济与建筑设计8.3.1绿色建筑的概念绿色建筑是指能最大程度地节省资源、保护环境和降低污染，提供人们健康、合用和高效的使用空间，并与自然友好共生的建筑。绿色建筑还经常被称为“节能建筑”、“生态建筑”、“可连续建筑”，这些叫法涉及了“绿色建筑”的主要理念，但并未完整地概括其内涵。1）节省资源：就是在房屋的建造过程中尽量降低资源的使用，力求使资源可再生利用，例如要节省土地、节省用水和其他能源，尽量利用可再生的建筑材料替代不可再生的。所以，在建筑设计时，应努力设法降低建筑占地率．扩大绿化面积，充分利用如太阳能、风能、地热等天然可再生能源。8.3建筑经济与建筑设计图8.13天然能源的利用8.3建筑经济与建筑设计2）保护环境：即减轻环境的负荷，降低污染。人们越来越认识到，建筑使用能源所产生的二氧化碳是造成气候变暖的主要原因，所以，建筑节能已成为建筑设计的主要任务之一，不但对新建筑如此，对既存建筑的更新也以节能和资源再利用为关键策略。3）健康与回归自然的生活建筑设计应该使建筑的室外空间与周围环境相融合、友好、互补，做到融于生态、保护生态，同步还要营造出舒适健康的室内空间，不能使用对人体健康有害的建筑材料、装饰材料和家具陈设，不能追求过分的奢华和挥霍。8.3建筑经济与建筑设计8.3.2主要经济技术指标1）建筑面积：沿建筑物勒脚以上外墙所围合的各层水平投影面积之和，涉及阳台、挑廊、储备室、设备间、地下室、室外楼梯等。这些建筑物应是层高2.20m以上的有顶盖的结实性建筑，不然建筑面积的计算需折减。我国某些城市和地域还要求，当建筑物层高超出5m时，建筑面积应再乘1.5。建筑面积是国家控制建设规模、评价建筑经济的主要指标。2）单位造价：也称单方造价、平米造价，是指建筑的每平方米的工程造价，以元／m2表达，是控制和评价建筑工程的投资、经济效益和质量原则的主要指标。它涉及土建工程（如墙体、混凝土、门窗、装饰等）和管道设备安装工程，除特殊情况外，一般不涉及室外工程和室内的如家具设备等。8.3建筑经济与建筑设计单位造价影响原因：建筑质量原则的高下、建筑村料的价格、劳动力成本、施工能力、工程设计、项目管理等。单位造价的控制措施：在建筑设计早期需计算拟定工程估算和工程概算，待详细的施工图纸完毕时，应提供工程预算，工程竣工后，由施工承建单位计算工程决算，以取得精确的单位造价和总造价。3）平面系数与体形系数平面系数，以K表达，其计算公式如下：K=使用面积(m2)／建筑面积(m2)×100%一般住宅建筑的K在65%一85%之间，而公共建筑因需要较多的交通辅助面积，故K较小，约为60%。8.3建筑经济与建筑设计体形系数：用S表达。是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。S值越小．则该建筑越符合节能要求，我国寒冷或寒冷地域的S值不不小于0.4。所以，从节能观点出发，建筑的体形宜简朴、低矮。4）建筑容积率与建筑密度建筑容积率：是指项目规划建设用地范围内的全部建筑物的建筑面积之和与规划建设用地面积之比。建筑容积率是反应建设项目经济性的一种主要指标。用R（%）表达，R值越大，建设用地范围内的可建造面积越大，建筑外部空间就越拥挤。建筑密度：即建筑覆盖率，指项目用地范围内全部建筑物、构筑物的基底面积之和与规划建设用地总面积之比，用D(%)表达，D值越大，即建筑密度越高，可布置的道路、绿化的面积则