公共建筑原理7

教师：魏丽丽Teacher：Weilili公共建筑设计原理（第四版）ThePrincipleofPublicArchitectureDesign第4章公共建筑的技术经济问题分析（1、2、3）Chapter4TheProblemofTechnologyandEconomytoAnalyseofthePublicArchitectureChapter3-3Review•1下列建筑构图手法中，哪一种具有韵律感？（）A、突变B、渐变C、不连续D、不重复•2试将下列建筑与相应的构图手法建立正确联系（）1金字塔2大雁塔3人民英雄纪念碑4悉尼歌剧院Ⅰ、对比Ⅱ、动态、均衡Ⅲ、稳定Ⅳ、渐变的韵律A、1,Ⅰ;2,Ⅳ;3,Ⅲ;4,ⅡB、1Ⅲ;2,Ⅱ;3,Ⅳ;4,ⅠC、1,Ⅲ;2,Ⅳ;3,Ⅰ;4,ⅡD、1Ⅱ;2,Ⅰ;3,Ⅲ;4,Ⅳ•3建筑设计中处理立面造型时，以下哪一种情况需要考虑透视变形的矫正？（）A、体型复杂的建筑B、体量大的建筑C、石头建筑D、垂直方向高耸的建筑BCDChapter3-3Review•4不属于建筑外部造型常用手法的是（）A、统一与变化B、比例与尺度C、材料与质感D、性格与表现•5在建筑设计中“稳定”这一概念所涉及的要素是：（）A、左与右之间的相对轻重关系的处理B、上与下之间的相对轻重关系的处理C、前与后之间的相对轻重关系的处理D、大与小之间的相对轻重关系的处理•6包豪斯校舍设计主要运用了下列那项形式美规律？（）A、直与曲的对比B、动态均衡C、渐变的韵律D、中轴线的运用突出重点CBB4公共建筑的技术经济问题分析•ContentsAbstract：•综述•4.1公共建筑设计与结构技术•4.2公共建筑与设备技术•4.3公共建筑的经济分析4公共建筑的技术经济问题分析——综述※工程技术问题包含的主要内容：•结构•设备•装修、消防、施工等※19世纪以来建筑技术和造型的重大变革：P884公共建筑的技术经济问题分析——综述※建筑结构与建筑设计的关系•结构作为实现建筑功能和审美要求的技术手段，要受到它们的制约。就互相之间的关系而言，结构与功能之间通常更为紧密一些。然而结构并不是一个完全消极被动的因素，相反对建筑空间形式具有很强的反作用。恰当运用合理的结构形式往往会对空间的功能和美观起到很大的促进作用。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•建筑结构体系不仅对空间的围合、分隔及限定起着决定的作用，而且直接关系到空间的量、形、质等三方面的因素。下面我们将分类讨论不同类型的结构形式所对应的空间特点。•现代建筑的结构体系可分为平面结构体系和空间结构体系两大类。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•一、平面结构体系（一）混合结构体系•这是一种古老的结构体系，公元前两千多年的古埃及建筑中就已被广泛使用，一直到今天世界各地的人们依然在使用这种结构来建造房屋。•1、特点：墙体本身是围护结构同时又是承重结构。以砖或石墙承重及钢筋混凝土梁板承重。常形成矩形网格承重墙。•2、适用范围：功能简单、房间不大、层数不高、一般标准的公建（学校、办公、医院）•3、缺点：刚度、抗震要求苛刻，开门窗洞口受限制。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•4、分类：•（1）按墙的受力情况划分•承重墙：承受上部结构(梁、板、屋架等)传来的荷载的墙。•非承重墙：不承受上部荷载的墙，包括自承重墙和框架墙。自承重墙仅承重自身质量的墙，如隔墙、隔断墙；框架墙(填充墙)为在框架结构中，位于框架梁、柱之间的后砌墙，其作用是分隔或围护。•（2）按墙体的承重方案划分4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术墙体各部分名称4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术承重墙结构示意图4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•1横墙承重：横墙承重就是把梁或板搁置在横墙上，其特点是房间的开间小，横墙较密，上部受弯构件的跨度小，抗震性能高。但是由于横墙密，导致了房间的布置不够灵活，同时也限制了门窗洞的开设。横墙承重适用于有规律布置的小房间，如宿舍、住宅、办公室、旅馆等。•2纵墙承重：就是把梁或板搁置在纵墙上，主要由纵墙承担荷载，而横墙起到分割空间、连接纵墙、承担自重的作用。其特点是房间较大，采用的板跨大，横墙少，抗震性能低。但是由于横墙少，使得房间布置灵活，门窗的开设也较自由。纵墙承重方案适用于非地震区的大房间，如大办公室、餐厅、商店等。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•3纵横墙混合承重：纵横墙混合承重就是把梁或板同时搁置在纵墙和横墙上，其特点是基础应力较均匀，平面布置较灵活，房屋的刚性较好。但是所用的梁、板类型较多，给施工带来不便。纵横墙馄合承重方案适用于房间的开间和进深较大、平面布置比较复杂的建筑，如医院、教学楼、幼儿园、住宅等。•4墙与柱混合承重：墙与柱混合承重是房间内部由梁和柱形成框架承重体系，房间四周由纵墙和横墙承重，内框架与外墙共同承担水平构件的荷载，其特点是房屋空间大，布置灵活，不受墙体布置的限制，整体性能好，抗震性能高。其主要缺点是内部的框架与外围的墙体刚度不同，在水平荷载作用下变形量不同，适用于室内需要大空间的建筑，如大型商店、餐厅等。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术（二）框架结构体系•框架结构本身无法形成完整的空间，而是为建筑空间提供一个骨架。由于它的力学特性，人们得以摆脱厚重墙体的束缚，根据功能和美观要求自由灵活地分隔空间，从而打破了传统六面体的空间概念，极大丰富了空间的变化，这不仅适应了现代建筑复杂多变的功能要求，而且也使人们传统的审美观念发生了变化，创造出了“底层透空”“流动空间”等典型的现代建筑空间形式。•概念：框架结构是由梁和柱形成受力结构骨架的结构体系。•特点：承重的骨架与分隔、围护的墙体明确地分开，使内部空间的划分变得自由灵活。•适用范围：高层建筑和空间复杂的公建。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术梁架斗拱构造示意图4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术钢筋混凝土框架4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•分类：•框架结构•剪力墙结构：剪力墙结构使建筑物抗水平荷载能力大大提高，但其内部空间却会受到结构要求的限制而失去部分灵活性。•筒体结构：使用刚度极大的内筒来抵抗侧向荷载，并在内核中设置电梯、楼梯、管道井等辅助设施，从而使平面布局具有极大的灵活性。有些超高层建筑甚至把外墙也设计成筒，形成筒中筒结构。•常用柱距：6～9米。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术框架结构：北京饭店客房4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术筒体结构：芝加哥西尔斯大厦4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术（三）桁架结构•桁架是人们为得到较大的跨度而创造的一种结构形式，它的最大特点是把整体受弯转化为局部构件受压或受拉，从而有效地发挥材料的受力性能，增加了结构的跨度。然而桁架本身具有一定的空间高度，而且上弦一般呈两坡或曲线的形式，所以只适合于当作屋顶结构，多用于厂房、仓库等。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术（四）拱形结构•拱形结构在人类建筑发展史上起到了及其重要的作用。历史上以拱形结构创造出的建筑艺术精品不胜枚举。拱形结构包括拱券、筒形拱、交叉拱和穹隆，它的受力特点是在竖向荷载的作用下产生向外的水平推力。材料主要受轴向的压力而基本不承受弯矩，因此可以跨越相当大的空间。同时利用不同的拱形单元可以组合成较为丰富的建筑空间。•现代建筑中拱型结构的材料大都使用钢或钢筋混凝土，拱的线形也趋于合理，多用于大跨度建筑，如体育馆、大礼堂、飞机库等。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术桁架结构：北京体育馆拱形结构：厂房内镜拱形结构：北京体育学院田径馆4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术悬索结构：美国斯克山谷滑冰场4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术（五）刚架结构•刚架结构是由水平或带坡度的横梁与柱由刚性节点连接而成的拱体或门式结构。刚架结构根据受力弯矩的分布情况而具有与之相应的外形。弯矩大的部位截面大，弯矩小的部位截面小，这样就充分发挥了材料的潜力，因此刚架可以跨越较大的空间。刚架适合矩形平面，常用于厂房或单层、多层中型体育建筑，如体操馆、羽毛球馆等。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术刚架：浙江黄龙游泳馆4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•二、空间结构体系（一）悬索结构（代代木体育馆、北京工人体育馆）•1、概念：悬索结构是利用张拉的钢索来承受荷载的一种柔性结构。•2、特点：具有跨度大，自重轻、节省材料、不要大型起重设备和大量模板等特点。内部空间宏大有动感，外部空间变化多样。•3、适用范围：可以覆盖多种建筑平面，除矩形还有圆形、椭圆形、菱形乃至不规则平面。•4、分类：单曲悬索双曲悬索混合悬索4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术悬索结构一般形式4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术华盛顿杜勒斯国际机场航站楼悬索结构：日本静冈体育馆4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术（二）网架结构•1、概念：网架是由许多杆架按照一定规律组成的网状结构。•2、特点：刚性大、变形小、应力分布较均匀、结构自重轻、节省材料、平面适应性强（圆形、方形、矩形、六角形等）等特点。•3、分类：单层平板网架、单层曲面网架、•双层平板网架、双层曲面网架•目前最为常用的是双层平板空间网架，一般由钢管或型钢构成。其网格有两向和三向两种。两向网架是两纵横而组成正交（90°）的网格组成。可以正放，也可以斜放，比较适合方形或矩形平面。三向网架由三组互成60°斜交的网格组成。适合于三角形、六边形或圆形平面。网架结构是目前大跨度建筑使用最普通的一种结构形式。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术网架结构单元示意图网架－南京五台山体育馆4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术（三）空间薄壁（薄壳）结构（北京天文馆、北京火车站、意大利罗马奥运会馆）•1、概念：空间薄壁结构，也称薄壳结构。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以称薄壁。它属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。它的受力比较合理，自重轻，用料省，曲线美，形态多变。•2、适用范围：常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆、俱乐部、飞机库等。•3、缺点：薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•4、分类：•筒壳：跨度在30m以内是有利的。当跨度再大时，宜采用双曲薄壳。•双曲壳：特别适用于大空间大跨度的建筑。双曲壳又分为圆顶壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳。目前园顶的直径已达200多米。圆顶结构可用在大型公共建筑中，如天文馆、展览馆的屋盖。（北京天文馆——壳板6cm、北京火车站——壳板8cm）•波形壳：4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•折板：是由许多薄平板以一定的角度相互整体连接而成的空间结构体系。折板结构既是板又是梁的空间结构，受弯能力、刚度稳定性均比较好，采用折板结构的建筑，其造型鲜明清晰，几何形体规律严整，尤其折板的阴影随日光移动，变化微妙，气氛独特。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•（四）膜结构•1、分类：•张拉式膜结构：也称帐篷式结构，由撑杆、拉索和薄膜面层三部分组成，通过张拉，使薄膜面层呈反向的双曲面形式，从而达到空间稳定性。这种结构形式造型独特，安装方便，是最能展现膜结构精神的构造形式。4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术张拉式膜结构：武汉鲁巷广场4公共建筑的技术经济问题分析——公共建筑设计与结构技术•骨架式膜结构：以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张拉膜材的构造形式,下部支撑结构安定性高，因屋顶造型比较单纯,开口部不易受限制，且经济效益高等特点，广泛适