第8章 建筑技術(shù)與建筑設(shè)計

1、 第8章 建筑(jinzh)技術(shù)與建筑(jinzh)設(shè)計共六十頁本章(bn zhn)主要內(nèi)容： 1.建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計重點(diǎn)(zhngdin) 2.建筑設(shè)備與建筑設(shè)計 3.建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計重點(diǎn)共六十頁8.1 建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計 要研究結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系，我們須了解建筑物受到的荷載以及荷載作用下建筑物產(chǎn)生的變形和為抵抗這些變形所采用的各種結(jié)構(gòu)形式。8.1.1 建筑荷載 與自然界所有(suyu)物體一樣，建筑物承受了各種力，最常見的力是地心引力重力。建筑物的屋頂、墻柱、梁板和樓梯等的自重，稱為恒荷載；建筑物中的人、家具和設(shè)備等對樓板的作用，稱為活荷載。這些荷載的作用方向都朝地心，在這些力的作用下，建

2、筑物有可能發(fā)生沉降甚至傾斜。另外還有積雪荷載、風(fēng)荷載和地震作用力。共六十頁8.1.2 變形和位移 荷載作用下的建筑的變形位移通常有彎曲(wnq)、扭曲、沉降、傾覆、裂縫等。特別值得我們關(guān)注的是，建筑構(gòu)件在力作用下的變形。最主要的變形就是彎曲。圖11.1 彎曲(wnq)和失穩(wěn)共六十頁8.1.2 變形和位移某些材料，如鋼筋混凝土梁板是允許出現(xiàn)肉眼難以發(fā)現(xiàn)的微裂縫的，當(dāng)裂縫開展到一定程度，即使構(gòu)件沒有垮塌，但由于它已經(jīng)不具備需要的抗彎能力了，所以宣告破壞(phui)。所以，設(shè)計時，要增加構(gòu)件的剛度，增強(qiáng)構(gòu)件的抗彎能力。施工過程中，要嚴(yán)格控制裂縫的發(fā)生。圖8.2 穩(wěn)定(wndng)共六十頁8.1.3

3、結(jié)構(gòu)選型1）墻承重結(jié)構(gòu)：通常選用磚或石材作為砌墻材料，因此也叫磚石結(jié)構(gòu)，隨著混凝土材料被大量使用，該結(jié)構(gòu)演變?yōu)榇u混結(jié)構(gòu)。 墻承重結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(tdin)是墻體。墻體既是承重構(gòu)件，又具有圍護(hù)和隔墻的作用。 墻體承重方式的墻體承重方案主要有三種：橫墻承重體系、縱墻承重體系、雙向承重體系。共六十頁8.1.3 結(jié)構(gòu)選型如果上述承重墻體全部采用鋼筋(gngjn)混凝土，則稱為剪力墻結(jié)構(gòu)，由于其表現(xiàn)被應(yīng)用在許多高層建筑中。圖8.3 墻體承重(chngzhng)方案共六十頁8.1.3 結(jié)構(gòu)選型2）柱承重結(jié)構(gòu)中國古代的木結(jié)構(gòu)多是柱承重結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代的柱承重結(jié)構(gòu)，往往以柱一梁一板組成框架體系，稱框架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)外墻僅起

4、圍護(hù)和分隔作用。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：使用壽命長，空間分隔靈活，整體重量輕，剛度(n d)相對較高，抗震性能強(qiáng)。但造價高，施工周期較長。適用于大部分建筑類型。磚混結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：是混合結(jié)構(gòu)的一種，是采用磚墻和鋼筋混凝土梁柱板等構(gòu)件構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)體系。適用于住宅、辦公樓、旅館等中小型建筑，層數(shù)一般不超過七層。共六十頁8.1.3 結(jié)構(gòu)選型剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：的剛度比框架結(jié)構(gòu)要更大，建造高度大。剪力墻不但起到普通墻體的承重、圍護(hù)和分隔的作用，還承擔(dān)了作用在建筑物上水平地震力或風(fēng)力。 綜合(zngh)框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，形成了一種墻柱共同承重受力的形式，即框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，它既有框架結(jié)構(gòu)的靈活空

5、間，又具有較強(qiáng)的剮度。共六十頁8.1.3 結(jié)構(gòu)選型3）屋頂除了平屋頂，建筑中還有其他的各式各樣的屋頂。建筑師在結(jié)構(gòu)選型時。往往對建筑的屋頂結(jié)構(gòu)相當(dāng)重視。 (1)桁架：由直線桿件按照幾何關(guān)系組合成三角形或四邊形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)。可以實(shí)現(xiàn)較大的跨度，整體質(zhì)量輕巧，廣泛應(yīng)用于橋梁、屋架(wji)、線塔等。桿件一般為鋼、木或鋼木組合。圖8.4 桁架(hngji)共六十頁當(dāng)前在公共建筑設(shè)計中，常用的結(jié)構(gòu)形式，基本上可以概括(giku)為三種主要類型，即：混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。框剪、筒體等 共六十頁一、混合結(jié)構(gòu)與公共建筑砌體結(jié)構(gòu)一般(ybn)指建筑物中樞向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚、石或者砌塊砌

6、筑，梁、板等采用鋼筋混凝土或木結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)是混合結(jié)構(gòu)的一種，（其他如磚木）是采用磚墻來承重，鋼筋混凝土梁柱板等構(gòu)件構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)體系。共六十頁一、混合結(jié)構(gòu)與公共建筑適合開間進(jìn)深(jn shn)較小，房間面積小，多層或低層的建筑，對于承重墻體不能改動。如：中小學(xué)校、宿舍、小型辦公樓等共六十頁共六十頁一、混合結(jié)構(gòu)與公共建筑注意事項(xiàng)：承重墻布置均勻、交圈上下層對齊，洞口大小有限大房間(fngjin)在上，小房間(fngjin)在下優(yōu)缺點(diǎn)：模數(shù)空心磚主要規(guī)格有190mmX 190mmX 190mm，240mmX115mmX 90mm，240mmXl80mm115mm。共六十頁共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公

7、共建筑承重與非承重構(gòu)件分工明確的一種結(jié)構(gòu)形式，空間處理靈活，適用于高層(o cn)或空間組合復(fù)雜的建筑。 鋼筋混凝土框架鋼筋砼（tong，2） 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱，再用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶粒等輕質(zhì)板材隔墻裝配成。共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公共建筑特點(diǎn)：適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好?？拐疠^差。適用高層公共建筑中，如：賓館、高層辦公(bn gng)、6-15層，10層較為經(jīng)濟(jì)共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)立面處理(chl)靈活共六十頁共六十頁空間處理(chl)靈活共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin

8、 zh)墻厚：柱距：柱網(wǎng)：梁高：梁寬：100、150、200、300等6-9米1/8-1/12h/2-h/3，且不小于200mm共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公共建筑其他框架結(jié)構(gòu)我國古代(gdi)的舉架木構(gòu)共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)其他框架結(jié)構(gòu)鋼框架結(jié)構(gòu)共六十頁二、框架結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)其他框架結(jié)構(gòu)鋼框架結(jié)構(gòu)共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)（一）懸索結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：懸索不承受彎矩不需要模板共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)（一）懸索結(jié)構(gòu)類型單向雙向混合共六十頁三、空

9、間結(jié)構(gòu)與公共建筑（一）懸索結(jié)構(gòu)鞍形的特點(diǎn)觀眾廳容量相同的情況向，能夠獲得更好的視線相同條件下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于其他(qt)結(jié)構(gòu)形式使觀眾廳更有利于音質(zhì)和空調(diào)的處理。共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（一）懸索結(jié)構(gòu)(jigu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（一）懸索結(jié)構(gòu)(jigu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（二）空間薄壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：剛度取決于它的合理形狀，不需要加大截面尺寸，材料消耗低靜載不隨跨度增加，厚度可以很薄本身具有骨架(gji)和屋蓋雙重作用共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（二）空間(kngjin)薄壁結(jié)構(gòu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)（二）殼體結(jié)構(gòu)實(shí)例清

10、華大學(xué)(qn hu d xu)大禮堂共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（二）殼體結(jié)構(gòu)(jigu)實(shí)例羅馬(lu m)小體育宮共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（二）殼體結(jié)構(gòu)(jigu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)（二）折板結(jié)構(gòu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（三）空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：可以大大節(jié)約鋼材(gngci)材料多為鋼制管材共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（三）空間(kngjin)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（三）空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(jigu)實(shí)例上海體育館18000人共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（四）其它(qt)空間空間結(jié)構(gòu)充氣膜結(jié)構(gòu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)

11、與公共建筑（四）其它空間空間結(jié)構(gòu)充氣膜結(jié)構(gòu)實(shí)例(shl)龐蒂亞克體育館世界上最大的體育館80000人共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑(n n jin zh)（四）其它空間空間結(jié)構(gòu)充氣膜結(jié)構(gòu)實(shí)例共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（四）其它空間空間結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)(jigu)實(shí)例五棵松體育館17000多人共六十頁三、空間結(jié)構(gòu)與公共建筑（四）其它(qt)空間空間結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)實(shí)例共六十頁8.2 建筑設(shè)備與建筑設(shè)計建筑設(shè)備包括給水排水，采暖通風(fēng)與空調(diào)以及電力電氣等系統(tǒng)。8.2.1 給水與排水1）給水系統(tǒng)室內(nèi)給水系統(tǒng)由管道、閥門(f mn)和用水設(shè)備等組成，除了生活用水，還有消防用水以及工業(yè)建筑的工業(yè)用水。室內(nèi)管道

12、的供給來自市政管網(wǎng)，多數(shù)的生活用水是經(jīng)過凈化的，并具有一定的水壓。對較高的建筑，市政水壓不足以供給。所以這樣的建筑需設(shè)置水泵、水池和水箱等，并通過如穩(wěn)壓、減壓等技術(shù)來保證所需的供水。消防給水系統(tǒng)是建筑物防火滅火的主要設(shè)備，不同的建筑類型、建筑高度、使用對象有不同的建筑防火等級和分類，對消防給水的要求也不同。共六十頁8.2 建筑設(shè)備與建筑設(shè)計2）排水系統(tǒng)室內(nèi)排水系統(tǒng)的組成與給水系統(tǒng)相同，室內(nèi)管道收集的污水、雨水排入市政雨污管網(wǎng)。和給水系統(tǒng)不同的是，排水管道的水壓是依靠其自身重力產(chǎn)生的，所以排水管道要有一定的坡度，否則會產(chǎn)生堵和漏。排水系統(tǒng)除了要保證其暢通以外，還必須防止污染，所以，建筑室內(nèi)排水要

13、求雨污分流、油污(yu w)分流。一部分的排水還可以經(jīng)過處理后循環(huán)使用，如經(jīng)中水處理后，這些循環(huán)使用的水可用于灌溉、洗車等。共六十頁8.2 建筑設(shè)備與建筑設(shè)計8.2.2 采暖通風(fēng)與空調(diào)1）采暖系統(tǒng)：是由散熱器、閥門和管道組成的，根據(jù)熱媒的不同，管道中有熱水、蒸汽等。我國北方地區(qū)在寒冷季節(jié)需采取集中供暖方式，南方地區(qū)的冬天，有的采用局部供暖的方式。2）通風(fēng)系統(tǒng)是為解決空氣中有濕氣、余熱、粉塵和有害氣體的問題，通過風(fēng)口、管道、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，排出室內(nèi)不良空氣，輸入室外新鮮空氣。與水體相似(xin s)，空氣是有壓力的，風(fēng)向總是順著壓力由大（正）向?。ㄘ?fù)）的方向流動，因此，有效的辦法是讓室內(nèi)的不良空氣處

14、于負(fù)壓空間。此外，通風(fēng)系統(tǒng)往往與消防的排煙系統(tǒng)綜合考慮，即平時作為通風(fēng)換氣系統(tǒng)，火災(zāi)時轉(zhuǎn)換成為排煙系統(tǒng)。共六十頁8.2 建筑設(shè)備與建筑設(shè)計3）空調(diào)系統(tǒng)：分為集中空調(diào)和局部空調(diào)，后者較簡單，如家用的空調(diào)機(jī)就是局部空調(diào)，而集中空調(diào)系統(tǒng)則較復(fù)雜，一般由風(fēng)口、空調(diào)機(jī)、風(fēng)管、冷水管、制冷機(jī)、熱媒等組成。該系統(tǒng)造價高，耗能大，污染排放也較多。設(shè)計中盡量不使用空調(diào)或少使用空調(diào)，以達(dá)到綠色建筑(jinzh)的要求。如采用保溫隔熱的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、低能耗( Low-E)玻璃、節(jié)能門窗，還有“呼吸幕墻”等新技術(shù)。8.2.3 電力電氣“電”包括了電力、電氣等強(qiáng)電系統(tǒng)以及包括電話、電視、保安在內(nèi)的弱電系統(tǒng)。共六十頁8.2

15、建筑設(shè)備與建筑設(shè)計1）電力電氣系統(tǒng)室內(nèi)電力電氣系統(tǒng)包含配線、配電、插座開關(guān)、燈具和一切用電設(shè)備(shbi)。我國民用建筑的室內(nèi)電力電氣線路的電壓有220V和380V兩種，以滿足不同電流負(fù)載的用電設(shè)備。一般民用建筑室內(nèi)線路多為暗敷，即電線穿套管埋設(shè)于墻體和樓板里，在一定的使用區(qū)間，設(shè)置一個配電箱，并加載短路保護(hù)、過載保護(hù)等。燈具的設(shè)計是室內(nèi)設(shè)計的重點(diǎn)之一，既需有效，還要美觀，選擇時優(yōu)先考慮高效節(jié)能燈。室內(nèi)供電來自市政電網(wǎng)，某些重要建筑往往設(shè)置自備電源和應(yīng)急電源，即通過發(fā)電機(jī)組進(jìn)行室內(nèi)供電，滿足臨時需要。建筑物的防雷也屬于電力設(shè)計的范疇。建筑防雷是通過避雷針、引下線和接地極等組成的。共六十頁8.2

16、 建筑設(shè)備與建筑設(shè)計2）弱電系統(tǒng)建筑弱電系統(tǒng)一般包括通信、有線電視等系統(tǒng)。有些還設(shè)有安保監(jiān)控、消防報警、背景(bijng)廣播、智能化系統(tǒng)。隨著對建筑節(jié)能的日趨關(guān)注，樓宇的智能化管理技術(shù)也得到了越來越多的應(yīng)用，如照明節(jié)能智能化、電梯智能化、空調(diào)智能化等技術(shù)。共六十頁8.3 建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計8.3.1 綠色建筑的概念綠色建筑是指能最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，提供人們健康、適用和高效的使用空間，并與自然和諧共生的建筑。綠色建筑還常常被稱為“節(jié)能建筑”、“生態(tài)建筑”、“可持續(xù)建筑”，這些叫法包含了“綠色建筑”的主要理念，但并未完整地概括其內(nèi)涵。 1）節(jié)約資源：就是在房屋的建造過程(gu

17、chng)中盡量減少資源的使用，力求使資源可再生利用，例如要節(jié)約土地、節(jié)約用水和其他能源，盡量利用可再生的建筑材料代替不可再生的。所以，在建筑設(shè)計時，應(yīng)努力設(shè)法降低建筑占地率擴(kuò)大綠化面積，充分利用如太陽能、風(fēng)能、地?zé)岬忍烊豢稍偕茉?。共六十?.3 建筑(jinzh)經(jīng)濟(jì)與建筑(jinzh)設(shè)計圖8.13 天然(tinrn)能源的利用共六十頁8.3 建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計2）保護(hù)環(huán)境：即減輕環(huán)境的負(fù)荷，減少污染。人們越來越認(rèn)識到，建筑使用能源所產(chǎn)生的二氧化碳是造成氣候變暖的主要原因，因此，建筑節(jié)能已成為建筑設(shè)計的主要任務(wù)之一，不僅對新建筑如此，對既存建筑的更新也以節(jié)能和資源再利用為關(guān)鍵策略。3）健

18、康與回歸自然的生活建筑設(shè)計應(yīng)該使建筑的室外空間與周邊環(huán)境相融合(rngh)、和諧、互補(bǔ)，做到融于生態(tài)、保護(hù)生態(tài)，同時還要營造出舒適健康的室內(nèi)空間，不能使用對人體健康有害的建筑材料、裝飾材料和家具陳設(shè)，不能追求過度的奢華和浪費(fèi)。共六十頁8.3 建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計8.3.2 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)1）建筑面積：沿建筑物勒腳以上外墻所圍合的各層水平投影面積(min j)之和，包括陽臺、挑廊、儲藏室、設(shè)備間、地下室、室外樓梯等。這些建筑物應(yīng)是層高2.20m以上的有頂蓋的堅固性建筑，否則建筑面積的計算需折減。我國某些城市和地區(qū)還規(guī)定，當(dāng)建筑物層高超過5m時，建筑面積應(yīng)再乘1.5。建筑面積是國家控制建設(shè)規(guī)模、評

19、價建筑經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)。2）單位造價：也稱單方造價、平米造價，是指建筑的每平方米的工程造價，以元m2表示，是控制和評價建筑工程的投資、經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)。它包括土建工程（如墻體、混凝土、門窗、裝飾等）和管道設(shè)備安裝工程，除特殊情況外，一般不包括室外工程和室內(nèi)的如家具設(shè)備等。共六十頁8.3 建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計單位造價影響因素：建筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的高低、建筑村料的價格、勞動力成本、施工能力、工程設(shè)計、項(xiàng)目管理等。單位造價的控制方法：在建筑設(shè)計初期需計算確定工程估算和工程概算，待詳細(xì)的施工圖紙完成時，應(yīng)提供工程預(yù)算，工程竣工后，由施工承建單位計算工程決算，以獲得準(zhǔn)確的單位造價和總造價。3）平面系數(shù)

20、與體形系數(shù)平面系數(shù)，以K表示，其計算公式如下： K=使用面積(m2)建筑面積(m2)100% 一般住宅建筑的K在65%一85%之間，而公共建筑因需要較多的交通(jiotng)輔助面積，故K較小，約為60%。共六十頁8.3 建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計體形系數(shù)：用S表示。是指建筑物與室外大氣(dq)接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。S值越小則該建筑越符合節(jié)能要求，我國嚴(yán)寒或寒冷地區(qū)的S值不大于0.4。因此，從節(jié)能觀點(diǎn)出發(fā)，建筑的體形宜簡單、低矮。4）建筑容積率與建筑密度建筑容積率：是指項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)用地范圍內(nèi)的所有建筑物的建筑面積之和與規(guī)劃建設(shè)用地面積之比。建筑容積率是反映建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的一個重要指標(biāo)。

21、用R（%）表示，R值越大，建設(shè)用地范圍內(nèi)的可建造面積越大，建筑外部空間就越擁擠。建筑密度：即建筑覆蓋率，指項(xiàng)目用地范圍內(nèi)所有建筑物、構(gòu)筑物的基底面積之和與規(guī)劃建設(shè)用地總面積之比，用D(%)表示，D值越大，即建筑密度越高，可布置的道路、綠化的面積則減小。共六十頁8.3 建筑經(jīng)濟(jì)與建筑設(shè)計5）綠化率：是指規(guī)劃建設(shè)用地范圍內(nèi)的綠地面積與規(guī)劃建設(shè)用地面積之比（不包括屋頂綠化）。6）建筑紅線：也稱建筑控制線，是沿街建筑物基底位置的控制線。任何臨街建筑物或構(gòu)筑物都不得超過建筑紅線。有時，因城市規(guī)劃的需要，“建筑控制線”還需后退一定距離，用來(yn li)安排臺階、建筑基礎(chǔ)、道路、廣場、綠化及地下管線和臨時性建筑物等設(shè)施。原來的建筑紅線稱為“道路紅線”，而后退了的控制線稱為“建筑