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1、第三章建筑构造 3 1建筑物的体系构成 结构体系 围护体系 设备体系 建筑构造是一门专门研究建筑物各组成部分的构造原理和构造方法的学科 主要任务 根据建筑物的使用功能 艺术构造 提供合理 经济的构造方案 是建筑设计中综合解决技术问题及进行施工设计图的依据 学习目的 在掌握构造原理的基础上 根据建筑物的使用要求 空间尺度和客观条件 并综合各种因素 正确选用建筑材料 然后提出符合适用 安全 经济 合理的最佳构造方案 以便提高建筑物抵御自然界各种影响力的能力 延长建筑物的使用年限 一 建筑的定义 供人们生产 生活或从事其他活动的场所 房屋 楼房 两个特质 外在特质 美观 内在特质 安全 适用 耐久
2、工业建筑 民用建筑 结构定义广义 指房屋建筑和土木工程建筑物 构筑物及相关组成部分的实体 狭义 各种工程实体的承重骨架 分类 工程结构 建筑结构 结构体系 二 建筑结构定义简单的说就是房屋的承重骨架 建筑结构应有的特点 1 1概述 在应用上 要满足空间和功能的需求 在安全上 要符合承载和耐久的需求 在技术上 要体现科技和工程的新发展 在造型上 要与建筑艺术融为一体 在建造上 要合理用材并与施工实际相结合 三 建筑结构体系 建筑结构是由许多结构构件组成的一个系统 其中主要的受力系统称为结构总体系 水平结构体系 水平结构体系一般由板 梁 网架组成 如板 梁结构体系和网架体系 水平结构体系也称楼 屋
3、 盖体系 其作用为 在竖直方向 它通过构件的弯曲变形承受楼面或屋面的竖向荷载 并把它传递给竖向承重体系 在水平方向 它起隔板作用 并保持竖向结构的稳定 竖向结构体系 竖向结构体系一般由柱 墙 筒体组成 如框架体系 墙体系和井筒体系等 其作用为 在竖直方向 承受水平结构体系传来的全部荷载 并把它们传给基础体系 在水平方向 抵抗水平作用力 如风荷载 地震作用等 并把它们传给基础体系 基础结构体系 基础结构体系一般由独立基础 条形基础 交叉基础 片筏基础 箱形基础 一般为浅埋 以及桩 沉井 一般为深埋 组成 其作用为 把上述两类结构体系传来的重力荷载全部传给地基 承受地面以上的上部结构传来的水平作用
4、力 并把它们传给地基 限制整个结构的沉降 避免不允许的不均匀沉降和结构的滑移 水平体系和竖向体系间的矛盾 竖向结构构件之间的距离愈大 水平结构构件所需要的材料用量愈多 好的结构概念设计应寻求到一个最开阔 最灵活的可利用空间 满足人们使用时的功能和美观需求 而为此所付出的材料和施工消耗最少 且能适合本地区的自然条件 气候 地质 水文 地形等 第一章建筑结构体系与选型 四 建筑结构的分类按所用材料的不同分为 1 混凝土结构 以混凝土为主要材料的结构 包括 钢筋混凝土结构 配置受力的普通钢筋 钢筋网或钢骨架 预应力混凝土结构 配置预应力钢筋的混凝土结构 素混凝土结构 没有配置受力的钢筋的混凝土结构
5、2 钢结构 以钢材 钢板 型钢 为主制作的结构 3 砌体结构 由块材通过砂浆砌筑而成的结构 4 木结构 指全部或大部分用木材制作的结构 5 混合结构 由两种及两种以上材料作为主要承重结构的房屋 此外还有钢 混凝土组合结构 钢管混凝土等 砌体结构 钢结构 木结构 混合结构 按其承重结构的类型分为 1 框架结构2 剪力墙结构3 框架 剪力墙结构4 筒体结构 1 框架结构 采用梁 柱组成的结构体系作为建筑承重结构 框架结构的主要构件是梁和柱 而墙体只是作为围护构件 可以做成预制或现浇框架 平面布置比较灵活 可以获得较大的使用空间 比混合结构强度高整体性强 2 剪力墙结构剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来
6、代替框架结构中的梁柱 能承担各类荷载引起的内力 并能有效控制结构的水平力 这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构 这种结构在高层房屋中被大量运用 剪力墙结构 钢筋混凝土墙体构成的承重体系 剪力墙结构指的是竖向的钢筋混凝土墙板 水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上 这样构成的一个体系 叫剪力墙结构 为什么叫剪力墙结构 其实楼越高 风荷载对它的推动越大 那么风的推动叫水平方向的推动 如房子 下面的是有约束的 上面的风一吹应该产生一定的摇摆的浮动 摇摆的浮动限制的非常小 靠竖向墙板去抵抗 风吹过来 板对它有一个对顶的力 使得楼不产生摇摆或者是产生摇摆的幅度特别小 在结构允许的
7、范围之内 比如 风从一面来 那么板有一个相当的力与它顶着 沿着整个竖向墙板的高度上相当于一对的力 正好像一种剪切 相当于用剪子剪楼而且剪楼的力越往下剪力越大 因此 把这样的墙板叫剪力墙板 也说明竖向的墙板不仅仅承重竖向的力还应该承担水平方向的风荷载 包括水平方向的地震力和风对它的一个推动 2 剪力墙结构 利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为主要承重构件 再配以梁板组成的承重结构体系 其墙体同时也起围护及分割房间的作用 整体性好 刚度大 抗震性能好 适于建造高层建筑 10 50层范围内都适用 不过剪力墙间距太小 平面布置不灵活 自重大 不适应建造公共建筑 一般适用于建造住宅 3 框架 剪力
8、墙结构 框架结构的基础上 沿框架纵 横方向的适当位置 在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙 因此它是框架和剪力墙的有机结合 综合了二者的优点 一个布置灵活 一个抗侧力高 请看框架 剪力墙结构组成 4 筒体结构 用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构 筒体可以由密柱深梁组成一个筒体 也可以用多个筒体组成筒中筒 束筒 还可以将框架和筒体联合起来组成框筒结构 筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大 是目前高层建筑中较多采用的结构形式 框筒是上个世纪60年代由美国工程师法卢齐 坎恩第一次提出来的 其它结构还有壳体结构 网架结构 悬索结构等等 它们大多用于大跨度结构中 多筒结构体系 成束筒 以
9、组成建筑结构的体形划分 1 有单层结构 多用于单层工业厂房 食堂等 2 多层结构 一般2 9层 3 高层结构 一般10层以上 4 大跨结构 跨度大约在40 50 m 五 影响建筑结构选型的因素 考虑建筑的使用功能考虑结构的安全合理考虑施工的可能条件注意结构效益注意艺术上的造型美观 围护体系 围护结构是指建筑及房间各面的围挡物 如门 窗 墙等 能够有效地抵御不利环境的影响 围护结构分透明和不透明两部分 不透明维护结构有墙 屋顶和楼板等 透明围护结构有窗户 天窗和阳台门等 根据在建筑物中的位置 围护结构分为外围护结构和内围护结构 外围护结构包括外墙 屋顶 侧窗 外门等 用以抵御风雨 温度变化 太阳
10、辐射等 应具有保温 隔热 隔声 防水 防潮 耐火 耐久等性能 内围护结构如隔墙 楼板和内门窗等 起分隔室内空间作用 应具有隔声 隔视线以及某些特殊要求的性能 围护结构通常是指外墙和屋顶等外围护结构 构造外围护结构的材料有砖 石 土 混凝土 纤维水泥板 钢板 铝合金板 玻璃 玻璃钢和塑料等 外围护结构按构造可分为单层的和多层复合的两类 单层构造如各种厚度的砖墙 混凝土墙 金属压型板墙 石棉水泥板墙和玻璃板墙等 多层复合构造围护结构可根据不同要求和结合材料特性分层设置 通常外层为防护层 中间为保温或隔热层 必要时还可设隔蒸汽层 内层为内表面层 各层或以骨架作为支承结构 或以增强的内防护层作为支承结
11、构 保温在寒冷地区 保温对房屋的使用质量和能源消耗关系密切 围护结构在冬季应具有保持室内热量 减少热损失的能力 其保温性能用热阻和热稳定性来衡量 保温措施有 增加墙厚 利用保温性能好的材料 设置封闭的空气间层等 隔热围护结构在夏季应具有抵抗室外热作用的能力 在太阳辐射热和室外高温作用下 围护结构内表面如能保持适应生活需要的温度 则表明隔热性能良好 反之 则表明隔热性能不良 提高围护结构隔热性能的措施有 设隔热层 加大热阻 采用通风间层构造 外表面采用对太阳辐射热反射率高的材料等 围护体系性能 隔声围护结构对空气声和撞击声的隔绝能力 墙和门窗等构件以隔绝空气声为主 楼板以隔绝撞击声为主 防水防潮
12、对于处在不同部位的构件 在防水防潮性能上有不同的要求 屋顶应具有可靠的防水性能 即屋面材料的吸水性要小而抗渗性要高 外墙应具有防潮性能 潮湿的墙体会恶化室内条件 降低保温性能和损坏建筑材料 外墙受潮的原因有 雨水通过毛细管作用或风压作用向墙内渗透 地下毛细水或地下潮气上升到墙体内 墙内水蒸气在冬季形成的凝结水等 为避免墙身受潮 应采用密实的材料作外饰面 设置墙基防潮层以及在适当部位设隔汽层 耐火围护结构要有抵抗火灾的能力 常以构件的燃烧性能和耐火极限来衡量 构件按燃烧性能可分为燃烧体 难燃烧体 非燃烧体 构件材料经过处理可改变燃烧性能 例如木构件为燃烧体 如果在外表设保护层可成为难燃烧体 构件
13、的耐火极限 取决于材料种类 截面尺寸和保护层厚度等 以小时计 在建筑防火规范中有详细规定 见建筑防火 耐久围护结构在长期使用和正常维修条件下 仍能保持所要求的使用质量的性能 影响围护结构耐久性的因素有 冻融作用 盐类结晶作用 雨水冲淋和受潮 老化 大气污染 化学腐蚀 生物侵袭 磨损和撞击等 不同材料的围护结构受这些因素影响的程度是不同的 例如粘土砖墙耐久性容易受到冻融作用 环境湿度变化 盐类结晶作用 酸碱腐蚀等的影响 混凝土或钢筋混凝土类围护结构则有较强的抵抗不利影响的能力 为了提高耐久性 对于木围护结构 主要应防止干湿交替和生物侵袭 对于钢板或铝合金板 主要应作表面保护和合理的构造处理 防止
14、化学腐蚀 对于沥青 橡胶 塑料等有机材料制作的外围护结构 在阳光 风雨 冷热 氧气等的长期作用下会老化变质 可设置保护层 设备体系 建筑设备系统 为满足生产 生活上的需要 给人们提供卫生 舒适 安全的生活环境 应设置完善的给水 排水 暖通 空调 供电 电话及火灾自动报警等设备系统 这些设备系统设置在建筑物内 统称为建筑设备系统 在建筑工程中 只有综合建筑 结构 给排水 暖通等各专业进行设计和施工 才能使建筑物达到经济 美观 舒适和安全等要求 才能发挥建筑物应有的功能 提高建筑物的使用质量 1 室内外给水系统的任务经济合理地将水由室外给水网送到室内的各种水龙头 生产设备 消防设备 满足用户对水质
15、 水量 水压的要求 并保证安全可靠 2 建筑物内部排水系统的主要任务排除建筑物内生活用水 卫生洁具所排除的生活污水或生产设备所排除的生产污水 3 建筑消防给水系统为民用建筑 大型公共建筑以及某些生产厂房 仓库的消防系统的消防设备提供用水 4 室内照明系统室內照明主要由日光灯 吊灯 壁灯 射灯和落地台灯等组成 除日光灯外 所有其他灯均可作亮度调节 以滿足不同的需要 客厅和起居室具有多种灯光組合 使环境光线更为舒适 同时亦可作较多的变化 以适应不同的情況 5 弱电系统电力应用按照电力输送功率的强弱可以分为强电与弱电两类 建筑及建筑群用电一般指交流220V50Hz及以上的强电 主要向人们提供电力能源
16、 将电能转换为其他能源 例如空调用电 照明用电 动力用电等等 智能建筑中的弱电主要有两类 一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能 有交流与直流之分 交流36V以下 直流24V以下 如24V直流控制电源 或应急照明灯备用电源 另一类是载有语音 图像 数据等信息的信息源 如电话 电视 计算机的信息 一般情况下 弱电系统工程指第二类应用 主要包括 1 电视信号工程 如电视监控系统 有线电视 2 通信工程 如电话 3 智能消防工程 4 扩声与音响工程 如小区中背景音乐广播 建筑物中的背景音乐 5 综合布线工程 主要用于计算机网络 随着计算机技术的飞速发展 软硬件功能的迅速强大 各种弱电系统工程和计算机技术的完美结合 使以往的各种分类不再像以前那么清晰 各类工程的相互融合 就是系统集成
