房屋建筑學(xué) 教案

第一篇建筑構(gòu)造1建筑構(gòu)造概論1.1建筑物的分類和等級劃分1.1.1建筑物的分類一、按使用功效分類（一）民用建筑：指供人們工作、學(xué)習(xí)、生活、居住用的建筑物。１、居住建筑：如住宅、宿舍、公寓等；２、公共建筑：按性質(zhì)不同又可分為15類之多。（１）文教建筑；（２）托幼建筑；（３）醫(yī)療衛(wèi)生建筑；（４）觀演性建筑；（５）體育建筑；（６）展覽建筑；（７）旅館建筑；（８）商業(yè)建筑；（９）電信、廣播電視建筑；（10）交通建筑；（11）行政辦公建筑；（12）金融建筑；（13）飲食建筑；（14）園林建筑；（15）紀(jì)念建筑。（二）工業(yè)建筑：指為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的生產(chǎn)車間及為生產(chǎn)服務(wù)的輔助車間、動力用房、倉貯等。（三）農(nóng)業(yè)建筑：指供農(nóng)（牧）業(yè)生產(chǎn)和加工用的建筑，如種子庫、溫室、畜禽喂養(yǎng)場、農(nóng)副產(chǎn)品加工廠、農(nóng)機(jī)修理廠（站）等。二、按建筑規(guī)模和數(shù)量分類1、大量性建筑：指建筑規(guī)模不大，但修建數(shù)量多，與人們生活親密有關(guān)的分布面廣的建筑，如住宅、中小學(xué)教學(xué)樓、醫(yī)院、中小型影劇院、中小型工廠等。2、大型性建筑：指規(guī)模大、耗資多的建筑，如大型體育館、大型劇院、航空港、站、博覽館、大型工廠等。與大量性建筑相比，其修建數(shù)量是很有限的，這類建筑在一種國家或一種地區(qū)含有代表性，對都市面貌的影響也較大。三、按建筑層數(shù)分類1、住宅建筑按層數(shù)劃分為：1~３層為低層；4~6層為多層；7~9層為中高層；10層以上為高層。2、公共建筑及綜合性建筑總高度超出24m者為高層（不涉及總高度超出24m的單層主體建筑）。3、建筑物高度超出100m時，不管住宅或公共建筑均為超高層。四、按承重構(gòu)造的材料分類１、木構(gòu)造建筑：指以木材作房屋承重骨架的建筑。2、磚（或石）構(gòu)造建筑：指以磚或石材為承重墻柱和樓板的建筑。這種構(gòu)造便于就地取材，能節(jié)省鋼材、水泥和減少造價，但抗害性能差，自重大。3、鋼筋混凝土構(gòu)造建筑：指以鋼筋混凝土作承重構(gòu)造的建筑。如框架構(gòu)造、剪力墻構(gòu)造、框剪構(gòu)造、筒體構(gòu)造等，含有結(jié)實耐久、防火和可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用較為廣泛。4、鋼構(gòu)造建筑：指以型鋼等鋼材作為房屋承重骨架的建筑。鋼構(gòu)造力學(xué)性能好，便于制作和安裝，工期短，構(gòu)造自重輕，適宜超高層和大跨度建筑中采用。隨著我國高層、大跨度建筑的發(fā)展，采用鋼構(gòu)造的趨勢正在增加。5、混合構(gòu)造建筑：指采用兩種或兩種以上材料作承重構(gòu)造的建筑。如由磚墻、木樓板構(gòu)成的磚木構(gòu)造建筑；由磚墻、鋼筋混凝土樓板構(gòu)成的磚混構(gòu)造建筑；由鋼屋架和混凝土（或柱）構(gòu)成的鋼混構(gòu)造建筑。其中磚混構(gòu)造在大量性民用建筑中應(yīng)用最廣泛。1.1.2建筑物的等級劃分建筑物的等級普通按耐久性和耐火性進(jìn)行劃分。一、按耐久性能分等級建筑物的耐久等級重要根據(jù)建筑物的重要性和規(guī)模大小劃分，作為基建投資和建筑設(shè)計的重要根據(jù)?！睹裼媒ㄖO(shè)計通則WGJ37-87》中規(guī)定：以主體構(gòu)造擬定的建筑耐久年限分為下列四級（見表1-1）。建筑物耐久等級表表1-1耐久等級耐久年限合用范疇一級1以上合用于重要的建筑和高層建筑，如紀(jì)念館、博物館、國家會堂等二級50～1合用于普通性建筑，如都市火車站、賓館、大型體育館、大劇院等三級25～50年合用于次要的建筑，如文教、交通、居住建筑及廠房等四級下列合用于簡易建筑和臨時性建筑二、按耐火性能分等級所謂耐火等級，是衡量建筑物耐火程度的原則，它是由構(gòu)成建筑物的構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限的最低值所決定的。劃分建筑物耐火等級的目的在于根據(jù)建筑物的用途不同提出不同的耐火等級規(guī)定，做到現(xiàn)有助于安全，又有助于節(jié)省基本建設(shè)投資?，F(xiàn)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》》(GBJ16-87)將建筑物的耐火等級劃分為四級（見表1-2）。建筑物耐火等級表表1-2燃燒性能和耐火耐火等級極限(h)構(gòu)件名稱一級二級三級四級墻柱防火墻非燃燒體4.00非燃燒體毛00非燃燒體4.00非燃燒體4.00承重墻、樓梯間、電梯井墻非燃燒體3.00非燃燒體2.50非燃燒體2.50難燃燒體0.50非承重外墻、疏散走道兩側(cè)的隔墻非燃燒體1.00非燃燒體1.00非燃燒體0.50難燃燒體0.25房間隔墻非燃燒體0.75非燃燒體0.50難燃燒體2.50難燃燒體0.25支承多層的柱非燃燒體3.00非燃燒體2.50非燃燒體2.00難燃燒體1.50支承單層的柱非燃燒體2.50非燃燒體2.00非燃燒體2.00燃燒體梁非燃燒體2.00非燃燒體1.50非燃燒體1.00難燃燒體0.50樓板非燃燒體1.50非燃燒體1.00非燃燒體0.50難燃燒體0.25屋頂承重構(gòu)件非燃燒體1.50非燃燒體0.50燃燒體燃燒體疏散樓梯非燃燒體1.50非燃燒體1.00非燃燒體1.00燃燒體吊頂（涉及吊頂擱柵）非燃燒體0.25難燃燒體0.25難燃燒體0.15燃燒體注：1、以木柱承重且以非燃燒材料作為墻體的建筑物，其耐火等級應(yīng)按四級擬定；2、二級耐火等級的建筑物吊頂，如采用非燃燒體時，其耐火極限不限。1、建筑構(gòu)件的燃燒性能可分為以下三類：（1）非燃燒體：指用非燃燒材料做成的建筑構(gòu)件，如天然石材、人工石材、金屬材料等。（2）燃燒體：指用容易燃燒的材料做成的建筑構(gòu)件，如木材、紙板、膠合板等。（3）難燃燒體：指用不易燃燒的材料做成的建筑構(gòu)件，或者用燃燒材料做成，但用非燃燒材料作為保護(hù)層的構(gòu)件，如瀝青混凝土構(gòu)件、木板條抹灰等。2、建筑構(gòu)件的耐火極限：所謂耐火極限，是指任一建筑構(gòu)件在規(guī)定的耐火實驗條件下，從受到火的作用時起，到失去支持能力或完整性被破壞或失去隔火作用時為止的這段時間，用小時表達(dá)。只要下列三個條件中任一種條件出現(xiàn)，就能夠擬定與否達(dá)成其耐火極限。（1）失去支持能力。指構(gòu)件在受到火焰或高溫作用下，由于構(gòu)件材質(zhì)性能的變化，使承載能力和剛度減少，承受不了原設(shè)計的荷載而破壞。例如受火作用后的鋼筋混凝土梁失去支承能力，鋼柱失穩(wěn)破壞；非承重構(gòu)件本身解體或垮塌等，均屬失去支持能力。（2）完整性被破壞。指薄壁分隔構(gòu)件在火中高溫作用下，發(fā)生爆裂或局部塌落，形成穿透裂縫或孔洞，火焰穿過構(gòu)件，使其背面可燃物燃燒起火。例如受火作用后的板條抹灰墻，內(nèi)部可燃板條先行自燃，一定時間后，背火面的抹灰層龜裂脫落，引發(fā)燃燒起火；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樓板使鋼筋失去預(yù)應(yīng)力，發(fā)生炸裂，出現(xiàn)孔洞，使火苗竄到上層房間。在實際中這類火災(zāi)相稱多。（3）失去隔火作用。指含有分隔作用的構(gòu)件，背火面任一點(diǎn)的溫度達(dá)成220℃時，構(gòu)件失去隔火作用。例如某些燃點(diǎn)較低的可燃物（纖維系列的棉花、紙張、化纖品等）烤焦后以致起火。1.2建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則為了實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，使不同材料、不同形式和不同制造辦法的建筑構(gòu)配件、組合件含有一定的通用性和交換性，在建筑業(yè)中必須共同恪守《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則》（GBJ2-86），下列簡稱原則。建筑模數(shù)是指選定的尺寸單位，作為尺度協(xié)調(diào)中的增值單位，也是建筑設(shè)計、建筑施工、建筑材料與制品、建筑設(shè)備、建筑組合件等各部門進(jìn)行尺度協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)，其目的是使構(gòu)配件安裝吻合，并有交換性。一、基本模數(shù)：基本模數(shù)的數(shù)值規(guī)定為l00mm,表達(dá)符號為M,即1M等于l00mm，整個建筑物或其中一部分以及建筑組合件的模數(shù)化尺寸均應(yīng)是基本模數(shù)的倍數(shù)。二、擴(kuò)大模數(shù)：指基本模數(shù)的整倍數(shù)。擴(kuò)大模數(shù)的基數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：1、水平擴(kuò)大模數(shù)為3M、6M、12M、15M、30M、60M等6個，其對應(yīng)的尺寸分別為300mm,600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm。2、豎向擴(kuò)大模數(shù)的基數(shù)為3M、6M兩個，其對應(yīng)的尺寸為300mm、600mm。三、分模數(shù)：指整數(shù)除基本模數(shù)的數(shù)值。分模數(shù)的基數(shù)為M/10、M/5、M/2等3個，其對應(yīng)的尺寸為10mm、20mm、50mm。四、模數(shù)數(shù)列：指由基本模數(shù)、擴(kuò)大模數(shù)、分模數(shù)為基礎(chǔ)擴(kuò)展成的一系列尺寸（模數(shù)數(shù)列的幅度及合用范疇以下）。1、水平基本模數(shù)的數(shù)列幅度為（1~20）M。重要合用于門窗洞口和構(gòu)配件斷面尺寸。2、豎向基本模數(shù)的數(shù)列幅度為（1~36）M。重要合用于建筑物的層高、門窗洞口、構(gòu)配件等尺寸。3、水平擴(kuò)大模數(shù)數(shù)列的幅度：3M為（3~75）M；6M為（6~96）M；12M為（12~120）M；15M為（15~120）M；30M為（30~360）M；60M為（60~360）M，必要時幅度不限。重要合用于建筑物的開間或柱距、進(jìn)深或跨度、構(gòu)配件尺寸和門窗洞口尺寸。4、豎向擴(kuò)大模數(shù)數(shù)列的幅度不受限制。重要合用于建筑物的高度、層高、門窗洞口尺寸。5、分模數(shù)數(shù)列的幅度。M/10為（1/10~2）M，M/5為（1/5~4）M；M/2為（1/2~10）M。重要合用于縫隙、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)、構(gòu)配件斷面尺寸。1.3建筑物的構(gòu)造構(gòu)成及其作用一幢建筑，普通是由基礎(chǔ)、墻或柱、樓地層、樓梯、屋頂和門窗等六大部分所構(gòu)成（以下圖）。1、基礎(chǔ)：是建筑物最下部的承重構(gòu)件，其作用是承受建筑物的全部荷載，并將這些荷載傳給地基。因此，基礎(chǔ)必須含有足夠的強(qiáng)度，并能抵抗地下多個有害因素的侵蝕。2、墻（或柱）：是建筑物的承重構(gòu)件和圍護(hù)構(gòu)件。作為承重構(gòu)件的外墻，其作用是抵抗自然界多個因素對室內(nèi)的侵襲；內(nèi)墻重要起分隔空間及確保舒適環(huán)境的作用?？蚣芑蚺偶軜?gòu)造的建筑物中，柱起承重作用，墻僅起圍護(hù)作用。因此，規(guī)定墻體含有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，保溫、隔熱、防水、防火、耐久及經(jīng)濟(jì)等性能。3、樓板層和地坪：樓板是水平方向的承重構(gòu)件，按房間層高將整幢建筑物沿水平方向分為若干層；樓板層承受家具、設(shè)備和人體荷載以及本身的自重，并將這些荷載傳給墻或柱；同時對墻體起著水平支撐的作用。因此規(guī)定樓板層應(yīng)含有足夠的抗彎強(qiáng)度、剛度和隔聲、防潮、防水的性能。地坪是底層房間與地基土層相接的構(gòu)件，起承受底層房間荷載的作用。規(guī)定地坪含有耐磨防潮、防水、防塵和保溫的性能。4、樓梯：是樓房建筑的垂直交通設(shè)施。供人們上下樓層和緊急疏散之用。故規(guī)定樓梯含有足夠的通行能力，并且防滑、防火，能確保安全使用。5、屋頂：是建筑物頂部的圍護(hù)構(gòu)件和承重構(gòu)件。抵抗風(fēng)、雨、雪霜、冰雹等的侵襲和太陽輻射熱的影響；又承受風(fēng)雪荷載及施工、檢修等屋頂荷載，并將這些荷載傳給墻或柱。故屋頂應(yīng)具存足夠的強(qiáng)度、剛度及防水、保溫、隔熱等性能。6、門與窗：門與窗均屬非承重構(gòu)件，也稱為配件。門重要供人們出人內(nèi)外交通和分隔房間建用，窗重要起通風(fēng)、采光、分隔、眺望等圍護(hù)作用。處在外墻上的門窗又是圍護(hù)構(gòu)件的一部分，要滿足熱工及防水的規(guī)定；某些有特殊規(guī)定的房間，門、窗應(yīng)含有保溫、隔聲、防火的能力。一座建筑物除上述六大基本構(gòu)成部分以外，對不同使用功效的建筑物，尚有許多特有的構(gòu)件和配件，如陽臺、雨篷、臺階、排煙道等。1.4影響建筑構(gòu)造的因素及設(shè)計原則1.4.1影響建筑構(gòu)造的因素一、外界環(huán)境的影響1、外力作用的影響作用在建筑物上的多個外力統(tǒng)稱為荷載。荷載可分為恒荷載（如構(gòu)造自重）和活荷載（如人群、家具、風(fēng)雪及地震荷載）兩類。荷載的大小是建筑構(gòu)造設(shè)計的重要根據(jù)。也是構(gòu)造選型及構(gòu)造設(shè)計的重要基礎(chǔ)，起著決定構(gòu)件尺度、用料多少的重要作用。2、氣候條件的影響我國各地區(qū)地理位置及環(huán)境不同，氣候條件有許多差別。太陽的輻射熱，自然界的風(fēng)、雨、雪、霜、地下水等構(gòu)成了影響建筑物的多個因素。故在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)針對建筑物所受影響的性質(zhì)與程度，對各有關(guān)構(gòu)、配件及部位采用必要的防備方法，如防潮、防水、保溫、隔熱、設(shè)伸縮縫、設(shè)隔蒸汽層等等，以防患于未然。3、多個人為因素的影響人們在生產(chǎn)和生活活動中，往往碰到火災(zāi)、爆炸、機(jī)械振動、化學(xué)腐蝕、噪聲等人為因素的影響，故在進(jìn)行建筑構(gòu)造設(shè)計時，必須針對這些影響因素，采用對應(yīng)的防火、防爆、防振、防腐、隔聲等構(gòu)造方法，以避免建筑物遭受不應(yīng)有的損失。二、建筑技術(shù)條件的影響由于建筑材料技術(shù)的日新月異，建筑構(gòu)造技術(shù)的不停發(fā)展，建筑施工技術(shù)的不停進(jìn)步，建筑構(gòu)造技術(shù)也不停翻新、豐富多彩。例如懸索、薄殼、網(wǎng)架等空間構(gòu)造建筑，點(diǎn)式玻璃幕墻，彩色鋁合金等新材料的吊頂，采光天窗中庭等當(dāng)代建筑設(shè)施的大量涌現(xiàn)，能夠看出，建筑構(gòu)造沒有一成不變的固定模式，因而在構(gòu)造設(shè)計中要以構(gòu)造原理為基礎(chǔ)，在運(yùn)用原有的、原則的、典型的建筑構(gòu)造的同時，不停發(fā)展或發(fā)明新的構(gòu)造方案。三、經(jīng)濟(jì)條件的影響隨著建筑技術(shù)的不停發(fā)展和人們生活水平的日益提高，人們對建筑的使用規(guī)定也越來越高。建筑原則的變化帶來建筑的質(zhì)量原則、建筑造價等也出現(xiàn)較大差別。對建筑構(gòu)造的規(guī)定也將隨著經(jīng)濟(jì)條件的變化而發(fā)生著大的變化。1.4.2建筑構(gòu)造的設(shè)計原則在滿足建筑物各項功效規(guī)定的前提下，必須綜合運(yùn)用有關(guān)技術(shù)知識，并遵照下列設(shè)計原則：1、構(gòu)造結(jié)實、耐久除按荷載大小及構(gòu)造規(guī)定擬定構(gòu)件的基本