中国建筑西南的设计的研究院建筑构造设计讲座

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1、建筑构造设计讲座主 讲 人 : 钱 方2 0 0 6 . 1 2 构造概念新解：构造概念新解：建筑构造设计就是建筑理念表达（过程中）的修饰。如果建筑设计过程是用空间符号去书写设计者的理念（框架）的话，那么建筑构造设计就是建筑理念表达的修饰（细节）。它同样具有创新性、趣味性及文化的特性。从操作层面上讲，空间符号相当于文章结构、关键词，建筑构造相当于成语、修饰手法、字、词等，它通过细节的设计实现整体理念的尺度感、功能完善等。因此，建筑构造是建筑设计中不可分割的重要部分。它们两者之间的关系是唇齿相依、相辅相成的，没有构造这个过程，建筑理念的表达将是一句空话或一张绘画图纸而已。 构造设计的基本知识构造

2、设计的基本知识 ：规范只是基本的约束限制，不是绝对的，材料、加工等技术的发展及环境的不同，将会带来构造设计的特殊变化，同时也是构造创新的起点。 1、相关领域 材料及其性能（物理及化学两大方面） 力学知识（流体、固体） 植物学（根系方式，土壤厚度及干湿要求） 几何学（连接方式) 视觉规律（构成、拓朴、色彩等） 构造的类型：构造的类型： (1)根据功能及部位分类： 屋面、楼地面、墙体墙面（内外）、 顶棚天花、地下室 防水、防护栏杆（板）、 缝（抗震、温度、沉降、施工 缝）、 防火、遮阳、防雨、通风、抗渗等。 (2)根据技术系统分类： 幕墙系统 金属材料围护系统（屋面、墙面） 清水砼系统 外墙清洁系

3、统从理论上说，人们的认识水平日 渐提高，思维的向度开阔多元，一切材料只要加工处理得当，使用的场合得体，都可以为建筑理念表达使用。大的材料分类如下：金属（钢、铝合金、钛锌、铜）木（原木、防腐木、复合木、合成木）陶土（陶土砖、陶瓷砖、陶粒）玻璃（镀膜、钢化、夹胶、彩釉）混凝土（水泥类）（清水砼、细石砼、毛面砼）石材（花岗石、大理石、砂石）纤维（化纤、棉、麻、玻璃纤维）塑料（橡胶）（PVC类、卡布隆、耐力板）石膏石棉制品（板材、型材）(3)构造的材料(4)概要说明 上述的材料分类只是材料性质方面的，并不含形态方面的分类，如果按形态来分类，加上不同材料的组合之后，我们可以想像能使用的 材料素材会是惊人

4、的多。 构造设计的基本思考步骤： 构造部位（背景） 构造功能（基本功能） 使用材料的选择（材料性能与构造功能的吻合） 构造做法（考虑用最简便的方法，利于施工的步骤，符合材料性能的措施） 视觉审美及经济因素的优化（综合上述因素完善） 清晰的表达及与小样或大样的链接 任何构造节点都不是孤立存在的，它是与建筑的其它部位相互关联的。因此做构造节点设计时如同建筑空间设计一样，应三维立体地思考，不能忽略“关系”的存在。 相关构造规范例举：相关构造规范例举： 从理论上讲节点构造设计无标准可言，但有共通规律。标准图集是共通规律的体现，是可以借鉴的经验。它的产生是为减少经济投入，提高一般性建筑基本质量及设计工作

5、效率的产物。对于我院设计的项目内容来说标准图集的意义重在借鉴经验。 对验收规范的掌握利于构造设计时控制误差值 ，也利于现场质量的监控。1、建筑设计防火规范2、高层民用建筑设计防火规范3、民用建筑设计通则GB5035220054、城市道路和建筑物无障碍设计规范JGJ502001J11420015、屋面工程质量验收规范GB5020720026、屋面工程技术规范GB5034520047、建筑地面设计规范GB50037968、建筑地面工程施工质量规范GB5020920029、地下工程防水工程质量验收规范GB501082001 10、地下防水工程质量验收规范GB50208200211、建筑内部装修设计防

6、火规范GB5022295 12、建筑装饰装修工程质量验收规范GB50210200113、住宅设计规范GB500961999（2003年版）14、玻璃幕墙工程技术规范JGJ102200315、建筑玻璃应用技术规程JGJ113200316、公共建筑节能设计标准GB501892005 上面所列规范清单系设计中常用的部分，并不是全部。而真正创新的设计往往是会超出标准图集的构造概念，且功能性能指标优于规范规定的。因此在构造设计过程中，不仅是要以规范为依据，更多的是要对构造材料有深入了解，并学会利用各种资讯渠道了解掌握构造相关概念及知识，从而设计出创新实用的节点。 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 第一

7、单元 屋面二、屋面构造设计包括以下内容： 1、确定防水等级和设防要求 2、构造设计（含排水组织方式及节能计算） 3、防水层选用的材料及其主要物理化学性能 4、保温隔热层选用的材料及其主要物理化学性能 5、屋面排水系统的设计（排水坡度及方向、排水管排水方式） 6、构造细节、材料间交接收头等的处理一、屋面的功能： 屋面是遮蔽的界面，是建筑元素中最古老的元素之一。 功能部分：防水、保温隔热、景观使用（蓄水、种植）、造型美观（坡顶等） 延伸部分：停车、停飞机、设备等 结合部分：缝、栏杆（板）、天窗等三、屋面类型：1、按防水材料分： 卷材防水屋面（沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材

8、） 涂膜防水屋面（高聚物改性沥青防水涂膜、合成高分子防水涂膜、聚合物水泥防水涂膜） 刚性防水屋面（普通细石砼、补偿收缩砼、钢纤维砼） 瓦屋面（小青瓦、水泥瓦、平瓦、油毡瓦、金属板材） 空间结构屋面（夹芯钢板、压型钢板、铝合金板、膜）2、按构造形式分： 普通型（防水材料外露或简单保护、块材面） 架空屋面（水泥板、石材、木材、金属板） 蓄水屋面（分仓及隔离层、溢水、放空） 种植屋面（隔离屋、防穿刺、泄水孔） 倒置式屋面（保温材料防水性能、表面保护层） 不规则形屋面（含坡屋面）（金属板材、膜材） 3、构造设计注意事项： 转角处理：R值。 天沟、檐沟不穿越变形缝及防火墙。 相对湿度80%时，隔汽层的设

9、置。 加强层的设置（设备基础、管道出屋面、收头处、泛水边）。 泛水高度250。 排汽管（针对不同材料使用）。 卷材及附加层的通长搭接宽度100300，且顺排水方向。（虹吸现象）。 坡屋面构造防下滑问题。 同一个屋面有不同构造做法时，不同构造厚度之间的协调。 第二单元 地下室防水 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 二、地下室防水构造设计包括以下内容 1、 防水等级和设防要求（对主体、施工缝、后浇带、变形缝、诱导缝的设防） 见GB50108-2001 3.2条“防水等级”及3.3条“防水设防要求”。 2、 防水砼的抗渗等级和其它技术指标、质量保证措施（配合结构专业）。 3、 其它防水层材料的选用

10、（物理化学性能）。 4、 细部构造防水材料的选用（物理化学性能）。 5、 构造组织设计。 6、 工程的防排水系统，地面档水、截水系统及各种洞口的防倒灌措施。一、地下室防水功能 功能部分：防水、保温、抗渗防穿刺（植物）、保护基础。 延伸部分：分期建设封口、通风口、管道进出口。 结合部分：缝、防潮层、天窗等。三、地下室防水类型 对不同基础的对策： 1、桩基（施工缝） 2、独立柱基：独立基无板（施工缝） 独立基有板（主体施工缝） 3、筏板基础（施工缝） 4、条基（防潮层） 构造使用材料： 1、防水材料：水泥砂浆防水层 卷材防水层 涂膜防水层（含水泥基防水） 塑料防水板防水层（PVC） 金属防水层 2

11、、保温材料：聚苯乙烯、挤塑板等（规范中没有，但可参考屋面的做法）四、细部构造防水注意事项 1、主体、基础的施工缝（止水条、止水带）。 2、变形缝（伸缩、沉降、抗震）沉降差一般30，变化大时应有适应性设计。 3、后浇带（设于受力变形较小部位，超前止水时局部加厚）。 4、穿墙管（管与管的间距300）。 5、预留通道接头 沉降差一般30。 6、基础桩头（止水条、防水层收头）。 7、通风口、车道（坡道）。 8、岩石坑的防水（防水层外置）（控制回填土沉降与防水的结合）。 9、排水系统（渗排、盲沟、贴壁等）。 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 第三单元第三单元 墙墙 体体 二、墙体构造设计包括以下内容

12、1、确定墙体形式，明确墙体在特定背景下需实现的功能（物理及视觉）。 2、选用符合要求的材料（包括检测物理化学性能指标）。 3、不同材料间交接构造处理（要考虑施工工序及操作空间的可行性）。 4、对收头处的检视（墙顶部、墙底部、侧面开口处等） 5、对特殊要求构造的设计： 概念提出； 协调材料商、专业制作公司完善概念使之可行 配合各专业公司深化设计。墙体是建筑空间的重要围合界面，它不是单纯的二维形态。它是空间塑造的关键元素。一、墙体的功能 物理功能：安全、防水、通风、隔热（保温）、遮阳、采光等。 视觉功能：形态（几何）、肌理、色彩、透明、反射等。 三、墙体的类型及分类 1、墙体分类可为： 几何形态（

13、曲、直、折、扭等） 材料种类（玻璃、金属、砖、石等） 支承方式（承力在楼板上、挂在楼板上、张拉四周支承等） 功能形式（通风、采光、景观等）2、结合工程设计（材料与构造方式综合）的分类：构造柱原则墙体： 空心心砖 加气砼 煤渣空心砖玻璃（U型） 实体为主的墙体 轻钢龙骨石膏板 钢丝网填充材料墙板 纤维增强水泥类空心板活动隔断（复合木、玻璃等） 承重墙（砖、石）填充墙轻质墙 复合材料墙体（幕墙类）玻璃幕墙金属类幕墙石材幕墙 面砖幕墙 （大尺寸） 复合材料幕墙（微晶石、千思板、GRC等）张拉膜幕墙（透明膜、不透明防水膜、穿孔膜等）开式闭式镀膜类加强安全类特殊效果类玻璃 彩釉玻璃腐蚀玻璃磨砂玻璃打磨边

14、玻璃印花玻璃花纹及彩色纹样夹板普通玻璃（浮法） 深加工玻璃全透无色玻璃普通镀膜阳光反射LOW-E镀膜双银镀膜（低反射高性能）钢化夹胶 饰面（抹灰）工程（内墙、外墙）金属类材料铝塑复合板（室内、室外型）铝塑金单层板（24厚）压型类铝合金板（k-zip板等）压型钢板（不同板型有不同适用范围）铝合金蜂窝板（冷粘、热辊涂）钢板（压、花、锈蚀等表面肌理）钛锌板铜板石材类材料疏密类疏松类砂岩洞石大理石花岗石玄武岩注意材料适合的使用部位及构造尺寸室内外块材分格与经济因素厚度与强度关系薄面层（粘贴类）涂料（氯碳、丙烯酸）面砖（小尺寸）墙纸（PVC、麻纤维、棉纤维、丝纤维）木材原生木加工复合木 1、形态方面：特

15、别是对曲面、扭面构造的处理尽量化解成直线、平面，要考虑不同材料的尺寸（三维）限制及材料性能限制。 2、墙体是分隔空间的界面，因此考虑构造及视觉效果是多方面的，即内外双向考虑上下连接多段不同材质墙交接的考虑。 3、模数的设定与控制：模数设定考量的因素为人体尺度材料尺寸限制施工及加工要求视觉效果（通缝或错缝等）。 4、砌体墙的构造常识：构造柱、过梁、压顶、马牙槎、线槽预留、传力路线（类似结构传力方式）、防潮层、抹灰。 5、幕墙类：构造厚度的设定是有经验值的，施工图设计应表达出来，尤其在不同墙体交接部分， 与结构配合才能达到实施效果。层高4m（200）、4m6m（250），6m（300）分三个段。开

16、、闭式。 6、所有构造材料的使用在构造设计前应有深入的了解，以确保材料的性能有正确的发挥及表现。 7、幕墙传力方式与窗传力方式的不同：上吊、下承。 8、对不同材料之间的连接，拼接要格外注意：（接地、电化学反应、能否施焊、不平整的视觉优化、伸缩量不同的协调等）。 四、构造设计注意事项构造设计注意事项第四单元楼地面 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 楼地面均为空间内承载重力的面，因重力不可克服，因此也是我们直接使用的基准面。楼地面是楼面与地面的合称，楼面是指在已有结构支承面一的构造作法，地面是指直接在大地上实施构造的作法。 由于现代材料及技术的发展，加上空间构成的创新变化，楼地面的做法要求获得到

17、巨大扩展，即表现力与墙体要求越来越靠拢，只是受结构的制约更大一些而已。物理功能：承力、防水、防潮、保温隔热、隔声、采光、防腐、防尘、抗静电、防火、耐磨等。视觉功能：形态（平、公阶、起伏、斜坡等）、肌理、色彩、透明等。二、楼地面构造及设计包括以下内容 1、针对具体形式确定构造要实现的功能。 2、选用符合功能要求的材料。 3、进行构造节点设计，检视不同材料之间的交接连接关系。 4、对与墙体连接部位的收头（特殊时要考虑与天花的连接）处理作考察。 5、特殊要求构造设计要与相关专业配合进行（抗静电、通风楼面、采暖楼面、防腐楼地 面、隔声减震楼地面等）一、楼地面的功能楼地面的差别： 地面的构造层一般为面层

18、、垫层和地基。 楼面的基本构造层一般为面层和楼板 按材料分 混凝土聚合物砂浆水泥豆石铁屑水泥烧制类块材（广场砖、面枕砖、马赛克、陶瓷面砖等） 水磨石（现浇、预制）石材（花岗石、大理石、页岩等）木材（普通型、比赛型等）塑胶地板（PVC、橡胶类、聚氨脂等）地毯（塑料、羊毛）三、楼地面的类型按功能分 防水防潮（厨房、卫生间、实验室等）保温隔热（采暖地板、楼层外露节能、溜冰场等） 防腐（实验室耐酸碱等） 抗静电（网络机房、精密仪器实验室等） 平整度（自流坪、实验室） 弹性（体育馆比赛场等） 防尘（洁净车间、实验室等）采光（特殊视觉效果，如用玻璃等材料作楼面）隔声减噪（声学减震垫、地毡橡胶地面等）防火（

19、防火要求高、面层材料不产生火花）防冻胀防油、防渗四、构造设计注意事项1、深入了解并选定：面层、结合层、填充层、找平、隔离层的材料及其构造要求。（建筑地面设计规范GB5003796附录A、附录B建筑地面工程施工质量验收规范GB502092002）对新材料要通过产品提供方来了解相关构造。 如：砂浆厚度、水泥豆石厚度、细石砼厚度及使用范围、性能、和易性等。2、对交接部位的考虑：如不同地面间 构造厚度不一致情况；基层不一致情况；与墙面交接（乃至与顶棚的交接），大面积情况下的伸缩缝。3、对特殊功能的考虑： 防潮（尤其对地面）重庆地区地下室 洁净度（无缝面材、平整度） 防水（楼地面常用） 防噪（公共大空间

20、建筑） 防滑（面材选择） 抗静电（弱电类机房） 防冻胀（西藏、北方地区地面） 弹性（体育建筑、酒店建筑） 减震（声学要求）第五单元：顶棚天花 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 二、顶棚天花构造设计基本内容 1、针对具体空间位置，明确要实现的各种功能。 2、选用符合功能要求的材料。 3、构造节点设计，考察与之相关建筑部位的关系，控制好基本尺度。 4、检视不同材料之间的交接关系。 5、对特殊构造要求的设计要配合相关专业及专业厂家进行（网架下吊顶、上人吊顶等）。 一、顶棚天花的功能 其最原始本质的功能是遮蔽面。随着文明科技发展，功能丰富拓展了。 物理功能：防水、保温隔热、隔声吸声、防尘、设备检修。

21、 视觉功能：形态变化、肌理、色彩、采光（自然、人工）等。 三、顶棚天花的类型按构造方式分类抹灰类（石灰水泥砂浆、水泥砂浆、裱糊等）轻钢龙骨类石膏板、埃特板、GRC板、高钙板 铝合金板、钢板、铜板金属格栅（网）木板 塑料槽板、压克力板 玻璃 纤维（软包） 按功能分类 防水防尘 保温 吸声（反射声 上人载重 四、构造设计注意事项1、抹灰顶棚：每层厚度宜薄，选材应注意和易性。2、吊顶选材应满足使用部位的功能要求，同时达到内装防火等级。3、对大面积吊顶时，应注意起拱，解决视觉误差问题（规范有规定）。4、吊顶的分格尺寸应兼顾效果及材料变形性能，并合理安排检修孔。5、吊顶应注意抗变形能力及稳定性（对不规则

22、大空间或变形大的屋面结构而言）。 吊顶吊杆1500时应有反支撑 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 第六单元缝 缝是典型的构造范畴的术语。自然界的构成就是物质的组织及堆积，而组织堆积之间的空隙就缝。因此缝是与物质存在相伴相生的。辩证的认识缝有利于我们处理设缝的位置，解决缝产生之后带来的不利因素。缝的功能：温度（伸缩）缝、沉降缝、抗震缝（刚度比大）、施工缝（分段浇注、 后浇带）、防水（抗渗）关联部分：屋面、地下室、楼层、吊顶、墙面、设备安装（柔性节头及伸缩接头）。二、缝节点设计应考虑的内容 1、明确缝所在位置承载的功能。 2、针对特定功能的缝提出缝的形式。 3、选用符合功能要求的材料（注意物理化

23、学性能）。 4、进行构造节点细节设计，同时兼顾施工可操作性。 5、对节点构造在可能运动方向上作考察，检查适应情况。对不同材料或不同部位间的连接要仔细推敲。一、缝的特性及功能三、缝的类型 缝与建筑的大部分构造元素均有关系，因此缝节点的设计具有很强的综合性，故在 设计过程应注意多条思路的综合。按功能分类 温度缝（水平向）沉降缝（垂直向） 抗震缝（倾斜向或水平垂直两向共存） 施工缝（施工分阶段需要，防水及解决砼收缩为主要目的） 按部位分类 屋面缝（平面、高低）楼面缝（平面、阴角、阳角） 地面缝（平面、阴角、阳角） 顶棚缝（平面、高低） 墙缝（平缝、阴角缝、阳角缝、幕墙缝） 每种缝都可以与不同材料 结

24、合派生不同构造方式 四、构造设计中注意事项 1、对于温度缝、沉降缝、抗震缝及两者合一或三者合一缝节点设计，构造完成时应兼顾运动向度的适应性，即在设计允许的运动范围内节点不应丧失功能。 2、缝节点因其特殊要求，节点设计时要特别关注施工程序设量，应避免施工无法操作的情况。 3、因经济的发展，技术进步的成果开始运用到缝节点中，故应关注新型节点，以便结合项目投资采用恰当的构造方式。（成品缝节点构造，约300元左右/M） 4、不同部位缝节点相接处要尤其关注（三维思考的必要），如水平缝与垂直缝、水平缝与高低缝等。 5、建筑设计中当必须分缝时，一定要杜绝垂直缝与水平缝的并置存在。即务必是一刀切的状况，而不是

25、转弯切缝状况。 6、建筑设缝尚应注意尽量避免跨越防大分区；缝附近如有开门应避免跨越缝；排水组织不应跨越缝，受力构件（楼梯、天窗等）也不应跨缝设置。 7、设备穿墙套管其管管中心间距应300。 8、缝节点中盖板部分应强调搭接，利用防水中克服虹吸现象。第七单元杂 项 建筑构造分类细述建筑构造分类细述： 一、杂项内容 杂项内容的归类主要是指功能相对单一，变化很多，具有一定灵活性的这类构造设计，如防护栏杆（板）、声学隔振、遮阳、通风百叶等。二、防护栏杆（板） 防护栏杆（板）只要功能是安全保护方面的。其形式多样，用途广泛。按使用对象 人物 正常使用状态无障碍状态 儿童使用状态 车挡（停车区）防撞（指人对物

26、的情况，如医院等）分隔区域不同情况下有不同的高度要求 按材料分 金属（钢、不锈钢、铝合金、铸铁）玻璃（钢化、夹胶、U型） 木材 砖及砼 石材 膜注意事项：对于大量人流接近的栏杆（板），针对使用材料，应有结构安全的复核计算。 声能消耗以质量为最有效 柔性阻尼层的隔断作用 两者组合相加的的基本构造 三、声学隔振 声学隔振是声学设计中防止固体传声的构造，它包括楼地面及墙休部分。遮阳是建筑功能的重要构件之一，在节能设计中尤为重要。另由于其单元性，几何特征特殊等原因，其视觉效果也有相当大的创作空间，它可以承载功能与美观两方面的角色。四、遮阳隔振的原理：几何布局 横向竖向 斜向 交叉斜交 正交 单个遮阳断

27、面形式 方形机翼形 圆管 异形 线形 水泥制品（GRC）铝合金 玻璃 木材 钢 有机塑料（卡布隆等） 遮阳使用的材料 五、通风百叶 1、该部分内容是建筑功能构件，作通风功能用，每个建筑均不可少。它与遮阳在拓朴形式上有相似之处，但功用本质是不同的。 2、通风的功能：通风、防雨（防水）、防鼠、美观。 3、构造注意事项 通风井与主体建筑的关系不应是“事先漏考虑事后来拼贴”的状况。 在整体设计考虑的基础上，构造的可施工性。 关注防水（刚性、柔性）结合部位。结结 语：语： 建筑构造是建筑工程设计中不可忽略的重要部分，它在目前我院的工程设计中被严重忽略或应付了。本系列讲座的目的在于提高建筑专业对构造设计的

28、认识，更新观念。真正提高设计人员对技术的掌握度，以确保我院在市场竞争中的高端地位。 从国内外成功建筑工程设计案例的分析总结来看，构造设计的发展有如下特征： 1、构造设计是充满创新特质的部分，它应该是贯穿工程设计的全过程（方案设计、初步设计、施工图设计），并需切实的得以体现。 2、由于材料科技的发展及创新的要求，构造设计的个性化越来越强（尤其是对我院设计的项目），因此构造设计也会细分出构造概念设计，构造实施设计、构造专业性深化设计等过程。 3、因生活方式多样化导致的建筑形态多元化趋势，构造设计涉及的各方面元素越来越多，综合性越来越强，故在构造设计中要牢固确立系统学思想及机构学概念。 4、构造设计依赖对使用材料物理化学性能的深刻认识，因此作为构造设计基础背景的材料知识及基本物理化学知识（含初、高中）需很好地掌握和积累，并对这部分知识有良好地动态扩充及调整机制（构造创新有许多案例是采用新型材料的）。 5、因构造设计技术性强的特征，在整个（创新）构造设计过程中，要求建筑师贯彻始终予理性及分析。经验是作为参考验证的工具。 中国建筑西南设计研究院 钱方谢谢 谢谢