民用建筑设计

房屋建筑学防灾工程系土木工程教研室于改花学习的意义房屋建筑学是研究房屋建筑各组成部分的组合原理、构造方法及建筑空间环境的设计原理的一门综合性技术课题。是从事建筑设计、施工等工作必备的基本知识。近代建筑科学技术的发展离不开综合相关学科的成就。从某种意义上，综合就是创造。仅靠建筑设计人员是不可能完成的。结构设计或施工技术人员必须懂得建筑技术。房屋建筑学的任务1、掌握房屋构造的基本理论，掌握房屋各组成部分的要求，了解不同构造的理论基础。2、能够根据房屋的使用要求和材料供应情况及施工技术条件，选择合理的构造方案，进行构造设计，绘制简单的施工图和熟练地识读施工图；3、根据设计任务书，运用建筑设计的理论和方法进行一般建筑的初步设计，从中了解建筑设计的步骤和方法，并完成初步设计所要求的建筑平、立、剖面设计图（一周课程设计）。课程基本要求1、了解建筑设计的主要内容与设计程序2、掌握一般民用建筑的平、立、剖面设计（本学期安排一周的课程设计）3、掌握民用建筑部件（墙体、屋面、楼梯等）的建筑构造4、掌握普通单层工业厂房的平、立、剖面设计，能配合工艺布置空间，掌握单层工业厂房屋面、天窗、外墙及门窗的构造。成绩评价一门考试课成绩计算：a出勤：10%（点名三次不到该项成绩为零）b平时成绩：20%（平时作业与课堂表现）：c期终考试：70%本课程分三块内容讲解课堂学时：481、民用建筑设计a、建筑平面设计b、建筑剖面设计c、建筑体型与立面设计2、建筑构造设计a、墙体与基础b、楼梯c、楼地层d、屋顶e、门窗3、工业建筑设计a、单层厂房设计b、单层厂房构造c、多层厂房设计1民用建筑设计建筑建筑物和构筑物的统称。建筑物是人们生产、生活或其它活动提供场所的建筑。如住宅、医院、学校、办公楼、工厂等。构筑物是人们不在其中活动的建筑，如水塔、烟囱、堤坝、井架、筒仓等。1.1概论建筑三要素构成建筑的三要素：建筑功能、建筑技术、建筑形象。三要素的关系建筑功能是主导因素，它对建筑技术和建筑形象起决定作用。建筑技术是实现建筑功能的手段，它对功能起制约或促进发展的作用。建筑形象也是发展变化的，在相同的功能要求和建筑技术条件下，可以创造出不同的建筑形象，达到不同的美学条件。1.2建筑的构成要素1.2.1.1建筑物的分类按使用功能分为：民用建筑、工业建筑、农业建筑。（见图）民用建筑为人们大量使用的非生产性建筑。1.2.1.2民用建筑的分类（1）按照使用功能可分类①居住建筑，如住宅、公寓等。②公共建筑，生活服务性建筑、医疗建筑等。1.2.1民用建筑的分类（2）按民用建筑的高度或层数分：低层建筑：1－2层；多层建筑：3-6层；中高层建筑：7-9层；高层建筑：10层及10层以上的居住建筑，以及建筑高度超过24米的其它民用建筑物；帝国大厦：由地面至102层观光平台的高度381m，1950年在顶部加建电视塔后为448m。大厦只有下面85层供租赁用，标准层层高约3.5m，上面17层实际是以电梯为主的塔楼。大厦为钢框架结构，采用门洞式的连接系统，即在大梁与柱的接头处，把梁两端的厚度加大呈1/4圆形，以增加梁和柱的锚接面，这种做法保证了刚度，但用钢量大，在空间使用上也不经济，大厦的总重量36.5万吨，用钢5万1千9百吨，每平方米用钢206公斤。（3）按主要承重结构材料划分：木结构建筑砌体结构建筑混合结构钢筋砼结构建筑钢结构建筑西安大雁塔，砖木结构北京京广中心大厦，钢筋砼结构西尔斯大厦：高443m，总建筑面积41.8万m2，地上110层，地下3层，底部平面68.7*68.7m，由9个22.9m见方的正方形组成，这些正方形范围内不另设柱，51层以上切去两个对角正方形，67层以上切去另两个对角正方形，91层以上又切去三个正方形只剩下两个正方形封顶，采用成束筒体，使顶部位移460mm。（允许1/500，900mm）用钢量76000吨，每平米用钢量比帝国大厦降低20%。金茂大厦：88层，高度420m。为中国第一，世界第四高楼。（1）消防阀门14000，（2）资金50亿，25亿贷款，每天要花费100万元，（3）突发事件；除此之外2台擦玻璃机擦一年，造价2万元/m2，如果按使用65年计算，造价：维护＝1:3（4）按规模大小分①大量性建筑：指建筑规模不大，但修建数量多，与人们生活密切相关的分布面广的建筑，如住宅、中小学教学楼、医院、中小型影剧院、中小型工厂等。②大型性建筑：指规模大、耗资多的建筑，如大型体育馆、大型剧院、航空港、站、博览馆、大型工厂等。与大量性建筑相比，其修建数量是很有限的，这类建筑在一个国家或一个地区具有代表性，对城市面貌的影响也较大。现行《建筑设计防火规范》把建筑物的耐火等级划分成四级。一级的耐火性能最好，四级最差。表1-1关于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这两个因素来确定的。（5）按耐火等级分构件的耐火极限建筑构件的耐火极限，是指按建筑构件的时间——温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到出现以下任一现象的时间。（用小时表示）a、失去支持能力b、完整性被破坏c、失去隔火作用为止的这段时间，用小时表示。具体判定条件如下：（a）失去支持能力――非承重构件的失去支持能力的表现为自身解体或垮塌；梁、板等受弯承重构件失去支持能力的表现为挠曲率发生大的突变。当简支钢筋砼梁、楼板和预应力钢筋砼楼板跨度总挠度值分别达到试件计算长度的2%、3.5%、5%时，则表明试件失去支持能力。具体判定条件如下：（b）完整性被破坏――楼板、隔墙等具有分隔作用的构件，在试验中，当出现穿透裂缝或穿火的孔隙时，表明试件的完整性被破坏。（c）失去隔火作用――具有防火分隔作用的构件，试验中背火面测点测得的平均温度升到140°C（不包括背火面的起始温度）或背火面测温点任一测点的温度到达220°C时，则表明试件失去隔火作用。构件燃烧性能非燃烧体：即用非燃烧材料做成的建筑构件，如砖石材、砼、有保护层的金属柱。燃烧体：即用燃烧材料做成的建筑构件，如木材、塑料、纤维板。难燃烧体：即用难燃烧材料做成的建筑构件，或用燃烧材料做成而用非燃烧材料做保护层的建筑构件。如石膏板、石棉板、沥青砼构件、木板条抹灰构件。（6）按耐久年限分：四级一级：耐久年限为100年以上，适用重要的建筑物和高层建筑。二级：耐久年限为50～100年以上，适用于一般建筑物。三级：耐久年限为25~50年，适用于次要建筑。四级：耐久年限为15年以下，适用于临时建筑。建筑模数和模数制为了建筑设计构件生产以及施工等方面的尺寸协调，从而提高建筑工业化的水平，降低造价并提高房屋设计和建造的质量和速度，建筑设计应采用国家规定的建筑统一模数制。建筑模数是选定的标准尺度单位，作为建筑物、建筑构配件、建筑制品以及有关设备尺寸相互间协调的基础。根据我国制订的＜建筑模数协调统一标准＞，我国采用如下模数制：1.2.2建筑模数协调统一标准1.2.2.1基本模数：M＝100mm。主要用于建筑物层高、门窗洞口和构配件截面。1.2.2.2导出模数(1)扩大模数：指基本模数的整倍数，扩大模数的基数为3M、6M、12M、15M、30M、60M共六个，其相应的尺寸分别为300、600、1200、1500、3000、6000mm。主要用于建筑物的开间或柱距、进深或跨度、层高、构配件截面尺寸和门窗洞口等处。(2)分模数：指整数除基本模数的数值，分模数的基数为M/10、M/5、M/2。主要用于缝隙、构造节点和构配件截面等处。1.2.2.3模数数列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。见P4表1-21.3.1设计内容建筑工程设计是指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作，包括建筑设计、结构设计、设备设计等三个方面的内容。1.3建筑设计的内容和程序1.3.1设计内容1.3.1.1建筑设计建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、结构施工、材料设备、建筑经济及建筑艺术等问题，着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑物与周围环境、与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等等，创造出既符合科学性又具有艺术性的生产和生活环境。1.3.1设计内容建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，建筑设计包括总体设计和个体设计两个方面，一般是由建筑师来完成。1.3.1.2结构设计结构设计主要是根据建筑设计选择切实可行的结构方案，进行结构计算及构件设计，结构布置及构造设计等。一般是由结构工程师来完成。1.3.1.3设备设计设备设计主要包括给水排水、电气照明、采暖通风、动力等方面的设计，由有关工程师配合建筑设计来完成。1.3.2建筑设计的程序1.3.2.1设计前的准备工作落实设计任务书熟悉设计任务书调查研究收集必要的设计原始数据了解当地的习惯1.3.2.2设计阶段的划分及各阶段的内容建筑设计过程按工程复杂程度、规模大小及审批要求，划分为不同的设计阶段。一般分两阶段设计或三阶段设计。两阶段设计是指初步设计和施工图设计两个阶段，一般的工程多采用两阶段设计。对于大型民用建筑工程或技术复杂的项目，采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。（1）初步设计阶段初步设计的图纸和设计文件有：A说明书（设计方案的主要意图，主要结构方案及构造特点，以及主要技术经济指标等）B建筑总平面C各层平面及主要剖面、立面D建筑概算书E根据设计任务的需要，可能辅以建筑透视图或建筑模型。（2）技术设计阶段技术设计的主要任务是在初步设计的基础上，进一步确定房屋各工种和工种之间的技术问题。技术设计的内容为各工种互相提供资料、提出要求，并共同研究和协调编制拟建工程各工种的图纸和说明书，为各工种编制施工图打下基础（3）施工图设计阶段施工图设计是建筑设计的最后阶段。它的主要任务是把满足工程施工的各项具体要求反映在图纸中，做到整套图纸齐全统一，明确无误。施工图设计的内容包括：确定全部工程尺寸和用料，绘制建筑、结构、设备等全部施工图纸，编制工程说明书、结构计算书和预算书。施工图设计的图纸及设计文件有：A、建筑总平面B、各层建筑平面、各个立面及必要的剖面C、建筑构造节点详图（主要为檐口、墙身、和各的连接点，楼梯、门窗以及各部分的装饰大样等（3）施工图设计阶段D、各工种相应配套的施工图，如基础平面图和基础详图，结构构造节点详图等结构施工图。给排水、电器照明以及暖气或空气调节等设备施工图。E、建筑、结构及设备等的说明书F、结构及设备的计算书G、工程预算书1.4.1建筑设计的依据（影响因素）1.4.1.1使用功能（1）人体尺度和人体活动所需要的空间尺度建筑构造中门窗、走道、楼梯、栏杆、踏步等的宽度或高度，以及各类房屋的层高、面积等都和人体尺度以及人体活动所需要的空间尺度直接或间接相关。因此，人体尺度和人体活动所需要的空间尺度是确定建筑空间的基本依据之一。1.4建筑设计的依据和要求图1－1所示为人体尺度和人体活动所需要的空间尺度。近年来，在建筑设计中日益重视人体工程学的运用。人体工程学是运用人体计测、生理心理计测和生物力学等研究方法，综合地进行人体结构、功能、心理等问题的研究，用以解决人与物、人与外界环境之间的协调关系并提高效能。建筑设计中人体工程学的运用，将使确定空间范围，始终以人的生理、心理需求为研究中心，使空间范围的确定，具有定量计测的科学依据。（2）家具、设备的尺寸和使用它们的必要空间建筑物中家具、设备尺寸也和与人体尺度以及人体活动所需要的空间尺度直接或间接相关。家具、设备的尺寸，以及人们在使用家具和设备时，在它们近旁必要的活动空间，是考虑房屋内部使用面积的重要依据。民用建筑中常用家具的尺寸如图1－2所示。1.4.1.2自然条件（1）气候条件温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等气候条件对建筑设计有较大影响。例如湿热地区，房屋设计要很好考虑隔热、通风和遮阳等问题；干冷地区，通常又希望把房屋的体型尽可能设计得紧凑些，以减少外围护面的散热，有利于室内采暖