第五章民用建筑构造概论

第五章民用建筑构造概论目的要求：1、使学生了解建筑构造研究的对象和任务；2、掌握建筑物的组成及各组成部分的作用；3、了解影响建筑构造的因素；4、掌握建筑构造设计原则。教学内容：上一张下一张主页退出第一节概论一、建筑构造研究的对象及任务1、研究对象：建筑材料、建筑结构、建筑物理、建筑设备、建筑施工等。2、任务：提供符合适用、安全、经济、美观的构造方案。上一张下一张主页退出二、建筑物的组成及各组成部分的作用构件、配件的概念构配件：由建筑材料制成的独立部件，其三个方向有规定的尺度。（是构件与配件的通称）构件：组成结构的单个物体。如柱、梁、屋面板、基础等。配件：如门、窗、栏杆、扶手等。建筑物的构造组成（图4-1）下一张主页退出上一张1．基础作用：上承下传，是建筑物最下部的承重构件。设计要求：坚固、稳定，且能抵抗冰冻、地下水和化学侵蚀等。下一张主页退出上一张2．墙作用：承重构件和围护构件，内墙还起着分隔房间创造室内舒适环境的作用。设计要求：足够的强度、稳定性、保温、隔热、隔声、防水、防火等能力以及具有一定的经济性和耐久性。下一张主页退出上一张3．楼板层作用：水平方向的承重构件，起水平分隔、水平承重和水平支撑作用。设计要求：足够的抗弯强度、刚度和隔声能力，防水、防潮能力。下一张主页退出上一张4．地坪层作用：承受底层房间的荷载。设计要求：耐磨、防潮、防水和保温等能力。下一张主页退出上一张5．楼梯作用：垂直交通设施，供人们上下楼梯和紧急疏散之用。设计要求：足够的通行能力、防水、防滑。下一张主页退出上一张6．屋顶作用：建筑物顶部的外围护构件和承重构件。设计要求：足够的强度、刚度以及防水、保温、隔热能力。下一张主页退出上一张7．门窗作用：门：内外交通、隔离房间之用窗：采光和通风，分隔和围护。设计要求：保温、隔热、隔声、防风砂等下一张主页退出上一张第二节建筑物的结构体系1、按建筑物的使用性质和规模为单层墙承重、框架承重结构多层大跨：拱、桁架、网架、薄壳、折板、悬索等高层：框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体等下一张主页退出上一张2、按结构所用材料为砖+木砖+砼（多层）钢筋砼+钢（高层）木结构混合结构钢筋砼结构（多、高层）钢结构（高层、大跨）下一张主页退出上一张3、常用结构体系所适用的建筑类型（1）墙承重结构所使用的建筑类型墙承重结构支承系统——以部分或全部建筑外墙以及若干固定不变的建筑内墙作为垂直支承系统的一种体系。墙承重结构支承系统砌体墙承重钢筋混凝土墙承重系统砌体墙承重钢筋混凝土墙承重系统墙体材料的来源丰富，施工方便，对建筑平面的适应性强，因此大量应用于低层和多层的民用建筑，特别是住宅、旅馆、学校、幼托、办公用房和一些小型商业用房、工业厂房、诊疗所等预制装配式的建筑平面相对较为规整，往往以横墙承重居多，使用不够灵活，但能够适应一般的学校、宿舍、旅馆、住宅、办公等建筑的要求；现浇的往往大量应用于高层建筑，特别是高层的办公楼、旅馆、病房、住宅等建筑中砌体墙承重横墙承重的方式在纵方向可以获得较大的开窗面积，易得到较好的采光条件，但平面较呆板。纵墙承重的方式可减少横墙的数量，对开放室内空间有一定的好处，但其整体刚度往往不如横墙承重的方案好，纵向开窗面积也受到限制，所以在高烈度地震区应慎重对待。纵、横墙混合承重的方案除应有一定数量的纵墙及横墙拉齐以加强建筑物的刚度、满足抗震的要求外，其墙体的布置相对较为自由，在平面组合方面可获得交通组织的方便并能够形成较好的采光和通风的条件，尤其适用于民用住宅。砌体墙承重实例钢筋混凝土墙承重系统预制装配式钢筋混凝土墙承重体系板材装配式建筑体系预制装配式盒子住宅1967年蒙特利尔世界博览会展出的预制装配式盒子住宅现浇钢筋混凝土剪力墙体系（2）、骨架结构支承系统所适用的建筑类型骨架结构支承系统——对于建筑空间布置在构思上主要在于用两根柱子和一根横梁来取代了一片承重墙。这样原来在墙承重结构支承系统中被承重墙体占据的空间就尽可能地给释放了出来，使得建筑结构构件所占据的空间大大减少，而且在骨架结构承重系统中，无论是内、外墙均不承重，可以灵活布置和移动，因此较为适用于那些需要灵活分隔空间的建筑物，或是内部空旷的建筑物，而且建筑立面处理也较为灵活。可分为：框架结构体系、框剪、框筒等体系、板柱体系、单层刚架、拱、排架。框架结构体系柱网需要有对位关系，平面不宜转折过多，对于建筑布局的灵活性的意义主要还是体现在那些内部需要较多的大空间。某框架结构档案馆平面图(a)一层平面(b)二层平面某饭店建筑框架呈扇形排列某银行建筑框架成角度交叉排列框架结构建筑的特点：由于墙体不用承重，故可以创造开敞的空间，且作为围护分隔的墙体可以根据各个楼层的不同需要设置，无需上下对齐。钢筋混凝土框架支承的大型体育馆的看台下部室内空间框架结构建筑的围护及分隔墙体的选材及布置框剪、框筒等体系框剪体系的建筑物，剪力墙的布置除满足结构方面的需要外，如能与建筑空间的布置相协调，更能发挥框架原有的灵活性。框筒等体系的建筑物，筒体在垂直方向的适当变形，可以造成丰富的建筑体型。某框剪体系高层旅馆平面框筒结构办公楼核心筒跟随建筑外形作变化美国芝加哥西尔斯大厦的束筒框架结构布置及体型变化板柱体系板底平整，可降低层高，且内部空间分隔不受梁的影响。适用于使用荷载合适的商场、图书馆、仓储、多层轻型厂房等。某装配式板柱体系办公楼平面及施工工艺示意伞状结构的无梁楼盖的办公建筑单层刚架、拱在结构上属于平面受力体系，可以通过改变排列方式或平面尺寸适应较活泼的建筑平面和体型；还可以结合空间结构屋盖系统覆盖大空间。钢制刚架结构的玻璃暖房某刚架结构车站钢制刚架结构的飞机库拱券在早期建筑中的应用美国蒙哥马里体育馆用平行拱支承屋面覆盖圆形平面墨西哥马达莱纳体育中心体育宫用四道相交的拱支承屋面覆盖接近正方形的平面法国某大学建筑由不断转变排列角度的落地拱生成两片刚性拱支撑屋面索网及其边缘构件两片交叉拱作为索网边缘构件拱在体育建筑及展示空间中的应用排架屋架等与柱子之间铰接，能够承受大型的起重设备运行时所产生的动荷载（3）、空间结构支承系统所适用的建筑类型空间结构支承系统——各向受力，可以较为充分地发挥材料的性能，因而结构自重小，是覆盖大型空间的理想结构形式。可分为：薄壳、网架、悬索、膜、混合形式空间结构的主要特点各种空间结构类型比起其它平面类型的结构形式来，除了在发挥材料性能、减少结构自重、增加覆盖面积方面的优势外，其形状的富于变化以及支座形式的灵活选用及灵活布置，对建筑空间以及建筑形态的构成无疑都有着积极的意义。空间结构支承系统不但适用于各种民用和工业建筑的单体，而且可以应用于建筑物的局部，特别是建筑物体型变化的关节点、各部分交接的连接处以及局部需要大空间的地方。这些部分要么是垂直承重构件的布置需兼顾被连接部分的结构特征，或者需要局部减少垂直构件的数量以得到较大的使用空间；要么是在建筑方面需要形成较为活跃的元素，希望能够在这个位置上有较为活泼的建筑体型。薄壳属于空间薄壁结构，又可分为曲面壳和折板两种。对建筑而言，结构本身就形成了“面”，而且可以切削。网架由许多杆件按照受力的合理性有规律地排列组合而成，可以分为平板网架和网壳两种。网架空间整体性好。平板网架杆件正交、斜交后可以形成不同的平面形状，使用相当灵活。在需要时结构杆件可以暴露。网壳相当于格构化的薄壳，但由钢杆件组成的网壳一般比混凝土薄壳的自重要小得多，除了用作大空间的顶盖外，还可以整体化地围合空间由网架结构覆盖的交通空间曲面网架的大型展示空间及运动馆悬索用高强钢丝做拉索，加上高强的边缘构件以及下部的支承构件，使结构自重极大地减小，而跨度大大增加。除稳定性相对较差外，是比较理想的大跨屋盖结构形式。对于建筑而言，由于拉索显示出柔韧的状态，使得结构形式轻巧且具有动感。屋盖用悬索结构的冰球馆及某世博会展厅某悬索结构的展示厅膜在本质上也是受拉构件。像薄壳一样，兼有承重和围护的双重功能。其张拉力来源于充气或者用桅杆、拱、拉索等构件来将膜绷紧。由于这些构件灵活的布置形式以及膜本身轻柔的外表，在城市室外空间小品中也常应用。可以想象把索网结构的索细化加密，直到交织成一张薄膜。体育场张拉膜结构顶盖张拉膜结构充气膜结构混合形式按照建筑设计的要求及材料、结构功能的合理性，以多种形式混合使用上图为：雷诺汽车中心—悬索与屋面钢梁混合使用上海八万人体育馆—变截面柱、悬臂桁架及张拉膜的混合使用空间结构体系在各种建筑类型上面的应用拱架支承索网的体育馆商店预制壳体的雨篷拱架支承索网的体育馆（右）以及网架支承的太阳能收集装置（左）张拉膜结构的街头小品空间结构体系在建筑物“关节”点及顶层大空间上的应用第三节建筑构造综述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研究建筑构造的基本方法：1.关注造成建筑物变形的因素由于昼夜温差引起的热胀冷缩产生的温度应力使墙面的粉刷开裂成片玻璃幕墙需要解决的变形问题2.关注自然环境和人工环境的相互影响上海新天地改造项目3.关注建筑材料和施工工艺的发展材料和工艺的发展使建筑的面貌发生了很大的变化4.注意感官效果及对建筑空间构成的影响5.讲究经济效益和社会效益6.符合相关各项建筑法规和规范的要求案例分析：香港茵怡花园第四节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2、自然气候的影响3、人为因素的影响二、建筑技术条件的影响三、建筑标准的影响下一张主页退出上一张第五节建筑构造设计原则1．坚固实用2．技术先进3．经济合理4．美观大方下一张主页退出上一张第六节建筑防水构造综述防水构造基本原则1.有效控制建筑物的变形，例如热胀冷缩、不均匀沉降等；2.对有可能积水的部位，采取疏导的措施；3.对防水的关键部位，采取构造措施，将水堵在外部，不使入侵。第七节保温、隔热基本目标：保温、隔热基本目标：1.保证室内基本的热环境质量2.建筑节能热传递的基本方式：1.热传导——物体内部高温处的分子向低温处的分子连续不断地传送热能的过程2.热对流——流体(如空气)中温度不同的各部分相对运动而使热量发生转移3.热辐射——温度较高的物质的分子在振动激烈时释放出辐射波，热能按电磁波的形态传递三种传热的基本方式，在建筑外围护结构传热的过程中表现为：其某个表面首先通过与附近空气之间的对流与导热以及与周围其他表面之间的辐射传热，从周围温度较高的空气中吸收热量；然后在围护结构内部由高温向低温的一侧传递热量，此间的传热主要是以材料内部的导热为主；接下去围护结构的另一个表面将继续向周围温度较低的空间散发热量减少热量通过外围护结构传递的途径：1.减少外围护结构的表面积2.选用导热系数较小，即传热阻较大的材料（孔隙多、密度小的轻质材料）来做建筑的外围护构件3.加大构件厚度的做法不经济热桥：建筑外围护结构中，某些易于传热的热流密集的局部通道。平均传热系数：将组成外墙的各种材料所具有的导热系数与该种材料做成的构件的垂直于热流方向的表面积的乘积之和去除以外墙的总的表面积，得到的平均导热系数被认为更能够接近真实情况。水汽对建筑热工性能的影响:室内外空气中的水蒸汽含量不相等时，水蒸汽分子会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。在此过程中，如温度达到了露点温度，在外围护结构的保温层中出现结露的现象，会使材料受潮，降低材料的保温效果，如水汽不能够被排出，就可能使材料发生霉变，影响使用寿命在冬季室外温度较低的情况下，如水汽进而受冻结冰，体积膨胀，就会使材料的内部结构遭到破坏，称为冻融性的破坏。基本对策——阻止水汽进入保温材料内，并安排通道以使进入建筑外围护结构中的水汽能够排出提高维护结构保温性能的措施（1）提高维护结构的热阻热阻——热量在传递过程中遇到的阻力即为热阻，其单位为㎡·K/W。如：双面抹灰240mm厚砖墙的传热阻大约为0.36㎡·K/W，而490mm厚的双面