41房屋建筑学

房屋建筑学主讲：宗和双第1篇概论第1章房屋建筑学研究的主要内容房屋建筑学：是适合土木工程类专业人员了解和研究建筑设计的思路和过程、建筑物的构成和细部构造以及他们与其相关专业，特别是与结构专业之间密切联系的一门专业基础学科。建筑：是建筑物与构筑物的总称。①建筑物：是为了满足社会的需要、利用所掌握的物质技术手段，在科学规律与美学法则的支配下，通过对空间的限定、组织而创造的人为的社会生活环境。主要包括两方面内容：建筑空间与建筑物实体。见[故宫太和殿]图、[悉尼歌剧院]图等图所示。②构筑物：是指人们一般不直接在内进行生产和生活的建筑，如桥梁、城墙、堤坝、建筑物屋顶构架等。相关性：涉及到建筑功能、建筑艺术、环境规划、工程技术、工程经济、工程管理等方面。房屋建筑学研究的主要内容：建筑设计的内容、建筑物的分类及主要组成部分、建筑物的构成系统分析。1.1建筑设计的内容两方面：建筑空间、建筑物实体建筑空间：供人使用的场所，其大小、形态、组合及流通关系与使用功能密切相关，同时也常反映着一种精神上的需求。例子：远古穴居、巢居；原始宗教石环、石台；现代建筑如住宅（餐厨方便、卧室私密、客厅精神娱乐等等）。建筑空间是建筑设计的核心部分，是设计的首要问题。建筑物实体：围合分隔建筑空间，人畜栖息活动场所，满足防水、隔热、保温等物质要求。具利用（空间）和观赏（形态）价值。其主要关注点有其结构支撑系统、围护分隔系统、细部构造等方面。1.2建筑的分类及主要组成部分构成建筑基本要素：建筑功能、建筑技术和建筑形象。构成建筑的三个要素彼此之间是辩证统一的关系。建筑的分类：建筑物按照它的使用性质，通常可分为：生产性建筑：工业建筑、农业建筑非生产性建筑：民用建筑1）按民用建筑的使用功能分类：居住建筑、公共建筑2）按民用建筑的规模大小分类：大量性建筑、大型性建筑3）按民用建筑的层数分类：低层建筑、多层建筑、高层建筑4）按民用建筑的耐火等级分类5）按民用建筑的耐久年限分类建筑的耐火等级分类①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，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，用小时表示。具体判定条件如下：◇失去支持能力◇完整性被破坏◇丧失隔火作用②构件的燃烧性能构件的燃烧性能分为三类：◇不燃烧体：即用不燃烧材料做成的建筑构件，如天然石材。◇燃烧体：即用可燃或易燃烧的材料做成的建筑构件，如木材等。◇难燃烧体：即用难燃烧的材料做成的建筑构件，或用燃烧材料做成而用不燃烧材料做保护层的建筑构件，如沥青混凝土构件③建筑的耐火等级现行GBJ16-97《建筑设计防火规范》把建筑物的耐火等级划分成四级，见[建筑的耐火等级]表所示。一级的耐火性能最好，四级最差。性质重要的或规模宏大的或具有代表性的建筑，通常按一、二级耐火等级进行设计；大量性的或一般的建筑按二、三级耐火等级设计；很次要的或临时建筑按四级耐火等级设计。建筑的耐久年限分类以主体结构确定的建筑耐久年限分为四级：◇一级建筑：耐久年限为100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。◇二级建筑：耐久年限为50～100年，适用于一般性建筑。◇三级建筑：耐久年限为25～50年，适用于次要的建筑。◇四级建筑：耐久年限为15年以下，适用于临时性建筑。公共建筑按功能特征分为：生活服务性建筑：餐饮、菜场、浴场等；文教建筑：学校、图书馆、文化活动中心等；托幼建筑：幼儿园、托儿所等；科研建筑：研究所、试验场馆等；医疗建筑：医院、诊所、疗养院等；商业建筑：商店、超市、商场等；行政办公建筑：政府机构用房、办公楼等；交通建筑：空港码头、车站、地铁站等；通信广播建筑：电视台、电视塔、广播电台、邮电局、电信局等；体育建筑：体育竞技场馆、体育训练场馆等；观演建筑：电影院、音乐厅剧院、杂技场等；展览建筑：展览馆、博物馆等；旅馆建筑：宾馆、饭店、招待所等；园林建筑：公园、动物园、植物园、绿化小品等；纪念性建筑：纪念堂、陵园等；宗教建筑：寺庙、教堂等。建筑物实体的主要组成部分：楼地层：是室内支撑建筑与物体，传递荷载的水平构件。地坪层可直铺天然土层上或架空设在建筑物垂直承重构件上；楼层包括楼板与梁，分隔建筑物高度空间，有抗风力、侧向水平力作用。墙或柱：是支撑建筑与室内物体、围护及分隔建筑空间的垂直构件，传递建筑物与其室内物体在垂直方向上的荷载，是建筑主要的垂直承重构件。基础：连接墙与柱的下部，与地基直接接触，也是建筑垂直承重构件。楼电梯：是解决建筑物上下楼层间联系的交通枢纽，使用要注意安全性。屋盖（顶）：承受雨雪及屋面上人荷载，也起维护作用，要注意其防水性能、隔热与保温的热工性能，屋顶形式影响建筑形态。门窗：在墙上可开启关闭的洞口，有交通、通风、采光、分隔等作用，外墙上有分隔围护作用。外墙门窗形式也对建筑形态有很大影响。1.3建筑物的构成系统分析建筑物的结构支承系统和围护、分隔系统（有的组成部分兼有两种不同系统的功能），以及与建筑物主体结构有关的其他系统（如设备系统）。建筑物的结构支承系统：指建筑物的结构受力系统以及保证结构稳定的系统。如：建筑物与室内物体荷载屋盖、楼地层结构柱或墙基础地基。注意要点：结构支撑系统不可变动，不能随意拆除与削弱，设计时须合理布局、有足够刚度强度，便于传递力，要控制结构变形。建筑物的围护分隔系统：围合分隔空间界面，如不承重的隔墙、门窗等，当然也起联系作用，某些结构支撑构件如楼板与承重外墙等也是围护结构。注意要点：不起承重支撑作用的分隔围护构件可应使用要求变动其位置、材料、形式，但要同时考虑其受力构件联接的可能性与稳定性；要考虑防火、防水、隔热、保温、隔声、美学等要求。力争使室内空间安全、舒适、美观、合理。与建筑物的主体结构有关的其他系统：设备系统如照明、电力、电信、给排水、供暖、通风空调、消防等安置空间与管道穿越井道洞口等。1.4建筑模数建筑模数是选定的标准尺寸单位，作为建筑物、构配件、建筑制品等尺寸相互协调的基础。基本模数基本模数的数值规定为100mm，以M表示，即1M=100mm。导出模数导出模数分为扩大模数和分模数：（1）扩大模数：扩大模数的基数为3M，6M，12M，15M，30M，60M共6个（2）分模数：分模数的基数为1/10M，1/5M，1/2M共3个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。其幅度及适用范围模数数列的幅度（1）水平基本模数的数列幅度为1M～20M。（2）竖向基本模数的数列幅度为1M～36M。（3）水平扩大模数数列的幅度：3M为3M～75M；6M为6M～96M；12M为12M～120M；15M为15M～120M；30M为30M～360M；60M为60M～360M，必要时幅度不限。（4）竖向扩大模数数列的幅度不受限制。（5）分模数数列的幅度：M/10为M/10～2M；M/5为M/5～4M；M/2为M/2～10M。见[模数数列]表所示。模数数列的适用范围（1）水平基本模数数列：主要用于门窗洞口和构配件断面尺寸。（2）竖向基本模数数列：主要用于建筑物的层高、门窗洞口、构配件等尺寸。（3）水平扩大模数数列：主要用于建筑物的开间或柱距、进深或跨度、构配件尺寸和门窗洞口尺寸。（4）竖向扩大模数数列：主要用于建筑物的高度、层高、门窗洞口尺寸。（5）分模数数列：主要用于缝隙、构造节点、构配件断面尺寸。第2章建筑设计的程序与要求2.1建筑设计的程序1）建筑设计的内容：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，一般包括建筑设计、结构设计、设备设计等几个方面的内容。建筑设计：建筑设计包括总体设计和单体设计两个方面，一般是由建筑师来完成。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。设备设计：设备设计主要包括给水排水、电气照明、通讯、采暖、空调通风、动力等方面的设计，由有关的设备工程师配合建筑设计来完成。2）建筑设计的程序①设计前的准备工作（1）落实设计任务设计单位必须具有与工程项目相应等级的设计资质，方可向建设方办理委托设计手续或进行设计投标来承揽设计。（2）熟悉设计任务书（3）调查研究、收集必要的设计原始数据与资料熟悉设计任务书◇建设项目总的要求、用途、规模及一般说明。◇建设项目的名称、组成要求；单项工程的占地面积、建筑面积，房间组成，面积分配及使用要求；风格要求；图纸内容（总平面、各层平立剖面、效果图、模型、各种分析示意图、设计说明、技术经济指标等）要求。◇建设项目的投资及单方造价，土建设备及室外工程的投资分配。◇建设基地大小、形状、地形，原有建筑及道路现状，并附地形测量图。◇供电、供水、采暖、空调通风、电讯、消防等设备方面的要求，并附有水源、电源的接用许可文件。◇设计期限及项目建设进度计划安排要求。调查研究、收集必要的设计原始数据与资料◇访问使用单位对建筑物的使用要求，调查同类建筑在使用中出现的情况，通过分析和总结，全面掌握所设计建筑物的特点和要求。◇了解建筑材料供应和结构施工等技术条件，如地方材料的种类、规格、价格，施工单位的技术力量、构件预制能力，起重运输设备等条件。◇现场踏勘，对照地形测量图深入了解现场的地形、地貌、地质、水文、气候与周围环境，考虑拟建房屋的位置和总平面布局的可能性。◇了解当地传统经验、文化传统、生活习惯及风土人情等；收集相关设计资料与规范文件。②设计阶段的划分建筑设计一般分为初步设计和施工图设计两个阶段。大型和重要民用建筑工程在初步设计之前应进行方案设计优选或投标（方案设计阶段）。小型和技术要求简单的或受甲方委托的建筑工程可以方案设计代替初步设计。（1）方案设计阶段（2）初步设计阶段（3）施工图设计阶段方案设计阶段任务与要求主要任务是提出设计方案，即根据设计任务书的要求和收集到的必要基础资料，结合基地环境，综合考虑技术经济条件和建筑艺术的要求，对建筑总体布置、空间组合进行可能并合理的安排，提出二个或多个方案供建设单位选择。方案设计的图纸和文件A．设计总说明设计指导思想及主要依据、设计意图及方案特点、建筑结构方案及构造特点、建筑材料及装修标准、主要技术经济指标以及结构、设备等系统的说明。B．建筑总平面图比例1:500、1:1000、应表示用地范围、建筑物位置、大小、层数及设计标高、道路及绿化布置、技术经济指标。地形复杂时，应表示粗略的竖向设计意图。C．各层平面图、剖面图、立面图比例1:100、1:200，应表示建筑物各主要控制尺寸，如总尺寸、开间、进深、层高等，同时应表示标高、门窗位置、室内固定设备及有特殊要求的厅、室内的具体布置、立面处理、结构方案及材料选用等。D．工程概算书建筑物投资估算，主要材料用量及单位消耗量。E．透视图、鸟瞰图或模型初步设计阶段初步设计一般包括设计说明书、设计图纸、主要设备材料表和工程概算等四部份，主要是在方案设计的基础上针对专家与甲方业主修改意见与要求进行完善深入细化，是对方案概念化设计的具体化、实践化，是对方案可行性研究的延续。要注意各专业配合与设计进度。最后提交监管单位审批。具体的图纸和文件要有：A．设计总说明：设计指导思想及主要依据，设计意图及方案特点，建筑结构方案及构造特点，建筑材料及装修标准，主要技术经济指标以及结构、设备等系统的说明。B．建筑总平面图：比例1:500、1:1000，应表示用地范围，建筑物位置、大小、层数及设计标高、道路及绿化布置、技术经济指标。地形复杂时，应表示粗略的竖向设计意图。C．各层平面图、剖面图、立面图：比例1:100、1:200，应表示建筑物各主要控制尺寸，如总尺寸、开间、进深、层高等，同时应表示标高，门窗位置，室内固定设备及有特殊要求的厅、室的具体布置，立面处理，结构方案及材料选用等。D．结构与设备专业相应配套的设计图纸与说明书，如结构布置方案图与初步计算说明书、各设备专业方案图纸与设备估算数量说明书等。E．工程概算书：建筑物投资估算，主要材料用量及单位消耗量。F．大型民用建筑及其他重要工程，可绘制透视图、鸟瞰图或制作模型。施工图设计阶段任务与