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建筑学基础知识大全

第一篇建筑学

第一章各类建筑的功能组合

一、公共建筑

在公共建筑设计中,功能分析与组织的核心问题是建筑的空间组合、功能分区及人流集散。

(一)公共建筑的功能与空间组成

各种性质与类型的公共建筑一般都是由主要使用部分、交通联系部分、次要使用部分这三类功能与空间组合而成。

以学校教学楼为例,教室、实验室、教师备课室、行政办公室是主要使用部分;厕所、仓库、贮藏室等是次要使用部分;而走廊、门、厅、楼梯等则是交通联系部分。公共建筑空间组成都可以概括为主、次要使用空间及交通联系空间这三大空间。三大空间以不同的方式组合,就形成了不同的设计方案。

使各使用空间建立起密切的有机联系,依赖于交通联系空间把各种空间有效地组织起来。通常将过道、过厅、门厅、出人口、楼梯、电梯、自动扶梯、坡道等称之为建筑的交通联系空间。交通联系空间的形式、大小和位置,服从于建筑空间处理和功能关系的需要。一般交通联系空间要有适宜的高度、宽度和形状,流线直简单明确,不宜迂回曲折,同时要起到导向人流的作用。此外交通联系空间应有良好的采光和满足防火的要求。建筑的交通联系部分,可分为水平交通、垂直交通和枢纽交通三种空间形式。

(二)公共建筑的功能分区与人流组织

1.功能分区

功能分区是进行建筑空间组织时必须考虑的问题,特别是当功能关系与房间组成比较复杂时,更需要将空间按不同的功能要求进行分类,并根据它们之间的密切程度加以区分,并找出它们之间的相互联系,达到分区明确又联系方便的目的。在进行功能分区时,应从空间的“主”与“次”、“闹”与“静”、“内”与“外”等的关系加以分析,使各部分空间都能得到合理安排。

(1)空间的“主”与“次”

建筑物各类组合空间,由于其性质的不同必然有主次之分。在进行空间组合时,这种主次关系必然地反映在位置、朝向、交通、通风、采光以及建筑空间构图等方面。功能分区的主次关系,还应与具体的使用顺序相结合,如行政办公的传达室、医院的挂号室等,

在空间性质上虽然属于次要空间,但从功能分区上看却要安排在主要的位置上。此外,分析空间的主次关系时,次要空间的安排也很重要,只有在次要空间也有妥善配置的前提下,主要空间才能充分地发挥作用。

(2)空间的“闹”与“静”

公共建筑中存在着使用功能上的“闹”与“静”。在组合空间时,按“闹”与“静”进行功能分区,以便其既分割、互不干扰,又有适当的联系。如旅馆建筑中,客房部分应布置在比较安静的位置上,而公共使用部分则应布置在临近道路及距出人口较近的位置上。

(3)空间联系的“内”与“外”

公共建筑的各种使用空间中,有的对外联系功能居主导地位,有的对内关系密切一些。所以,在进行功能分区时,应具体分析空间的内外关系,将对外联系较强的空间,尽量布置在出入口等交通枢纽的附近;与内部联系性较强的空间,力争布置在比较隐蔽的部位,并使其靠近内部交通的区域。

2.人流组织

公共建筑是人们进行社会生活的场所,因其性质及规模的不同,不同建筑存在着不同的人流特点,合理地解决好人流疏散问题是公共建筑功能组织的重要工作。

(1)人流组织方式

一般公共建筑反映在人流组织上,可归纳为平面和立体的两种方式。

1)平面组织方就适用于中小型公共建筑人流组织,特点是人流简单、使用方便门图l-1-1所示)。 2)立体组织方式:适用于功能要求比较复杂,仅靠平面组织不能完全解决人流集散的公共建筑,如大型交通建筑、商业建筑等,常把不同性质的人流,从立体关系中错开门图ll电所示人公共建筑空间中的人流组织问题,实际上是人流活动的顺序问题。它涉及到建筑空间是否满足了使用要求,是否紧凑合理、空间利用是否经济有效的问题。因此人流组织中的顺序关系不能忽视,应

根据具体建筑的不同使用要求,进行深人的分析和合理的组织。

(2)人流疏散

人流疏散问题,是公共建筑人流组织中的又一问题,尤其对人流大而集中的公共建筑来说更加突出。

人流疏散大体上可以分为正常和紧急两种情况。一般正常情况下的人流疏散,有连续的的(如医院、商店、旅馆等)和集中的门剧院、体育馆等X有的公共建筑则属于两者兼有门学校教学楼、展览馆等人此外,在紧急情况下,不论哪种类型的公共建筑,都会变成集中而紧急的疏散性质。因而在考虑公共建筑人流疏散时,都应把正常与紧急情况下的人流疏散问题考虑进去。

(三)公共建筑的群体组合

公共建筑群体组合,主要指把若干幢单体建筑组织成为一个完整统一的建筑群。

1.公共建筑群体组合的三个要点

(1)要从建筑群的使用性质出发,着重分析功能关系,加以合理分区,运用道路、广场等交通联系手段加以组织,使总体布局联系方便、紧凑合理。

(2)在群体建筑造型处理上,需要结合周围环境特点,运用各种形式美的规律,按照一定的设计意图,创造出完整统一的室外空间组合。

(3)运用绿化及各种建筑的手段丰富群体空间,取得多样化的室外空间效果。

2.公共建筑群体组合类型及特点

公共建筑群体组合类型可分为两种形式:即分散布局的群体组合和中心式布局的群体组合。

(1)分散式布局的组合:有许多公共建筑,因其使用性质或其他特殊要求,往往可以划分为若干独立的建筑进行布置,使之成为一个完整的室外空间组合体系,如某些医疗建筑、交通建筑、博览建筑等。分散式布局的特点是功能分区明确,减少不同功能间的相互干扰,有利于适应不规则地形,可增加建筑的层次感,有利于争取良好的朝向与自然通风。分散式布局又可分为对称式和非对称式两种形式。在大多数公共建筑群体组合过程中往往是两种形式综合运用,以取得更加完整而丰富的群体效果。

(2)中心式布局的群体组合:把某些性质上比较接近的公共建筑集中在一起,组成各种形式的组群或中心,如居住区中心的公共建筑、商业服务中心、体育中心、展览中心、市政中心等。各类公共活动中心由于功能性质不同,反映在群体组织中必然各具特色,只有抓住其功能特点及主要矛盾,才能既保证功能的合理性,又能使之具有鲜明的个性。如加拿大多伦多市政厅,以两个圆弧状的高层办公楼,环抱着一个圆形大会议厅的组成建筑群,并置于一个长方形的台座上,形成了一个完整的空间体系(如图1-1-3所示)。

二、住宅建筑

住宅的功能分析要从家庭生活“行为单元”的分析人手。住宅的组成规律主要是由行为单元组成室,由室组成户。根据家庭生活行为单元的不同,可以将户分为居住、辅助、交通、其他四大部分。按空间使用功能来分,一套住宅可包括居室(起居室、卧室X厨房、卫生间、门厅或过道、贮藏间、阳台等(如图1-1-4所示)

根据住宅基本平面类型可将住宅建筑分为独立式住宅、联立(并列)式住宅、联排式住宅、单元式住宅、外廊式住宅、内廊式住宅、跃层式住宅等。

按照层数的不同,可将住宅建筑分为四类:低层住宅——1~3层;多层住宅——4~6层;中高层住宅——7~9层;高层住宅——10~30层。

1.低层住宅设计

(1)基本特点

1)能适应面积较大、标准较高的住宅,也能适应面积较小、标准较低的住宅。因而既可以有独立式、联立(并列)式和联排式,也可以有单元式等平面布置类型。

2)平面布置紧凑,上下交通联系方便。

3)一般组织有院落,使室内外空间互相流通,扩大了生活空间,便于绿化,能创造更好的居住环境。

4)对基地要求不高,建筑结构简单,可因地制宜,就地取材,住户可以自己动手建造。

5)占地面积大,道路、管网以及其他市政设施投资较高。

(2)平面组合形式及其特点

1)独院式(独立式卜建筑四面临空,平面组合灵活,采光通风好,干扰少,院子组织和使用方便,但占地面积大,建筑墙体多,市政设施投资较高。

2)双联式(联立式火将两个独院式住宅拼联在一起。每户三面临空,平面组合较灵活,采光通风好,比独立式住宅节约一面山墙和一侧院子,能减少市政设施的投资。

3)联排式:将独院式住宅拼联至3户以上。一般拼联不宜过多,否则交通迂回,干扰较大,通风也有影响;拼联也不宜过少,否则对节约用地不利。

2.多层住宅设计

(1)基本特点

1)从平面组合来说,多层住宅必须借助于公共楼梯(规范规定住宅6层以下不设电梯)以解决垂直交通,有时还需设置公共走廊解决水平交通。

2)与低层住宅和高层住宅相比,多层住宅比低层住宅节省用地,造价比高层住宅低,适合于目前一般的生活水平。

3)多层住宅不及低层住宅与室外联系方便,虽不需高层住宅所必须的电梯,上面几层的垂直交通仍会使住户感到不便。因此,从高标准的要求来看,四层以下的住宅可不设电梯,四层以上的多层住宅也应该设置电梯。

(2)设计要点

1)符合城市规划的要求

主要居室应满足规定的日照标准;单栋住宅的长度大于160m时应设4m宽、4m高的消防车通道,大于80m时应在建筑物底层设人行通道。

套型恰当。应具有组成不同户型的灵活性,满足居住者的实际需要。可组成单一户型和多户型的单元,单一户型的单元其户型比一般在组合体或居住小区内平衡;多户型的单元则增加了在单元内平衡户室比的可能性。单元中户型选择要使户室比的平衡灵活方便,并便于单元内的组合。

方便舒适。平面功能合理,能满足各户的日照、采光、通风、隔声、隔热、防寒等要求,并保证每户至少有二间居室布置在良好朝向。

交通便捷。避免公共交通对住户的干扰,进户门的位置便于组织户内平面。

经济合理。合理组织并减少户内交通面积,充分利用空间。结构与构造方案合理,管

线布置尽量集中,采取各种措施节约土地。

造型美观。立面新颖美观,造型丰富多样。

满足包括消防、抗震等其他技术规范的要求。

2)单元划分与组合

多层住宅常以一种或数种单元一标准段拼接成长短不一、体型多样的组合体。单元划分可大可小,一般以数户围绕1个楼梯间来划分单元。将单元拼接成单元组合体要注意满足建筑规模及规划要求,适应基地特点。单元组合方式有:平直组合、错位组合、转角组合、多向组合等。

3)交通组织

以垂直交通的楼梯间为枢纽,必要时以水平的公共走廊来组织各户。楼梯和走廊组织交通以及进人各户的方式不同,可以形成各种平面类型的住宅。

一般有三种交通组织方式:围绕楼梯间组织各户人口,以廊来组织各户人口,以梯廊间层间隔层设廊,再由小梯通至另一层)组织各户人口。

楼梯服务户数的多少对适用、舒适、经济都有一定影响,应合理确定。

4)采光通风

一般一户能有相对或相邻的两个朝向时有利于争取日照和组织通风,l户只有1个朝向则通风较难组织,利用平面形状的变化或设天井可增加户外临空面,利于采光通风。

5)辅助设施

位置要恰当。厨房、卫生间最好能直接采光、通风,可将厨房、卫生间布置于朝向和采光较差的部位。

面积要紧凑。应根据户内各种生活活动合理确定各类空间的使用面积,并减少无法利用的面积怕过宽的走道等人

设备管线要集中。套与套之间的厨房、卫生间相邻布置较为有利,管道共用,比较经济。

(3)平面类型及其特点

1)基本平面类型

①单元式(梯间式八每个单元设置二个楼梯,每个单元可安排2-4户,由楼梯平台直接进人分户门。

一梯2户:每套有两个朝向,便于组织通风,套门干扰少,较宜组织户内交通,单元面宽较窄,拼接灵活,适用情况较广。

一梯3户:楼梯使用率较高,每套都能有好朝向,但中间一套常是单朝向,通风较难组织。

一梯4户:楼梯使用率高,每套都有可能争取到好朝向,一般将少室户布置在中间,多室户布置在两侧。

②外廊式:

长外廊:便于各户并列组合,一梯可服务多户,每户有良好的朝向、采光和通风条件。但户内交通穿套较多,公共外廊会对户内产生视线及噪声干扰,在寒冷地区不易保温防寒,对小面积套型比较合适。

短外廊:以一梯4户居多,具有长外廊的某些优点而又较为安静,布置多室户的数量增多,提高了套型比的灵活性。

③内廊式:

长内廊:内廊两侧布置各户,楼梯服务户数多,使用率大大提高,且节约用地。但各户均为单朝向,内廊较暗,套间干扰也大,套内不能组织穿堂风。

短内廊:也称内廊单元式,它保留了长内廊的一些优点,较安静。

④跃层式:进人各户后,再由户内小楼梯进人另一层。节省公共交通面积,增加户数又减少干扰,每户可争取部朝向,采光、通风较好。一鹏每户面积大、居室多时够直。

⑤点式(集中式八数户围绕一个楼梯布置,单元四面临空,每户皆可采光、通风,分户灵活,每户有可能获得两个朝向而有转角通风。外型处理也较为自由,可丰富建筑群的艺术效果。建筑占地少,便于在小块用地上插建。但节能、经济性比条式住宅差。

2)平面布局的变化

楼梯形式:除一般的双跑、单跑和三跑楼梯外,还有外突楼梯、内楼梯、单跑横向楼梯和直跑楼梯等。

平面形式:包括平面形状的局部变化,单元拼接形成的平面体形变化等。

3.高层住宅设计

(1)基本特点

1)可提高容积率,节约城市用地。

2)可节省市政建设投资。

3)可以获得较多的空间用以布置公共活动场地和绿化,丰富城市景观。

4)用钢量较大,一般为多层住宅的3-4倍。

5)对居民生理和心理会产生一定的不利影响。

(2)平面类型

1)单元组合式:单元内以电梯、楼梯为核心组合布置。常见形式有矩形、T形、十字形、Y形等。 2)长廊式:有内长廊、外长廊和内外廊式。内长廊式较少采用;外长廊式特点基本与同类多层住宅相似,为挡风雨一般外廊封闭;内外廊式兼有前两者的特点。

3)塔式:与多层点式住宅特点类似。一般每层布置4~8户。该形式目前采用较多。

4)跃廊式:每隔*2层设有公共走廊,电梯利用率提高,节约交通面积,对每户面积较大、居室多的户型较为有利。

(3)垂直交通

1)高层住宅的垂直交通以电梯为主、以楼梯为辅进行组织。12层以上住宅每栋楼设置电梯应不少于2部。

2)楼梯应布置在电梯附近,但楼梯又应有一定的独立性。单独作为疏散用楼梯可设在远离电梯的尽端。

3)电梯不宜紧邻居室,尤其不应紧靠卧室。必须考虑对电梯井的隔声处理。

(4)消防疏散

1)消防能力与建筑层数和高度的关系:防火云梯高度多在30-50m之间,我国目前高层住宅的高度即是参考这一情况决定的。高层住宅与周围建筑的间距是根据其高度和耐火等级而定的。

2)防火措施:提高耐火极限,将建筑物分为几个防火区,消除起火因素,安装火灾报警器。

3)安全疏散楼梯和消防电梯的布置:长廊式高层住宅一般应有2部以上的电梯用以解决居民的疏散。有关安全疏散楼梯和消防电梯的布置以及安全疏散等应遵照现行国家标准的有关规定执行。

(5)符合城市规划的要求。与多层住宅相似。

4.严寒地区住宅设计

1)基本特点

在寒冷地区,住宅设计的主要矛盾是建筑的防寒问题。建筑防寒包括采暖与保温两个方面,要使室内具有合乎卫生标准的室温就必须采暖,但如何使建筑的热损耗的控制能取得经济、合理的效果并不单纯是建筑围护结构的热工学问题,建筑设计方案的优劣对防寒的功能也会起很大的作用。

2)住宅设计中的保温

从设计上解决建筑保温问题,最有效的措施是加大建筑的进深,缩短外墙长度,尽量减少每户所占的外墙面。

3)住宅的朝向与形式

寒冷地区的住宅朝向应争取南向,充分利用东、西向,尽可能避免北向。东西向住宅可以采取短内廊式,或在东西向内楼梯的平面组合基础上将辅助房间全部集中在单元的内部,设置小天井,加大建筑进深等方式。

5.炎热地区的住宅设计

(1)基本特点

为使居民在夏季温度、相对湿度较大、没有空调的情况下能获得较适宜的感受,设计时要考虑尽量减少阳光辐射及厨房炉灶产生的热量对室内温度的影响,组织自然通风,获得较为开敞与通透的平面组合体形。

(2)建筑朝向的选择

炎热地区住宅朝向的选择十分重要,应综合考虑阳光照射和夏季主导风向,注意减少东西向阳光对建筑物的直接照射,并能有夏季主导风人室。

(3)住宅建筑处理方式

1)遮阳隔热

遮阳:按照不同的使用要求,可以分为水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳。按照材料构造的不同,可分为固定式遮阳、活动式遮阳、简易式遮阳。从节约考虑,除标准较高的住宅设计可以考虑专用遮阳设施外,一般应尽量结合其他建筑构件和细部处理,如檐口、阳台、外廊、窗媚板、窗扇、通花、墙体凹凸以及绿化等作为遮阳设施。

隔热:通常可分别采用减少东西向墙体、通过采用具有较好隔热性能的建筑材料和隔热构造提高墙体和屋顶的隔热性能、利用绿化隔热降温等措施。

2)自然通风。可以通过有效地组织室内穿堂风、建筑构件导风、建筑群组织通风等几个方面的措施来取得较好的效果。

3)平面组合。从综合角度来看,各种住宅类型各有利弊,平面组合应以减少室外热源对室内的影响和室内热源本身的影响为原则。

6.坡地住宅设计

(1)基本要求

坡地住宅应结合地形布置,同时也要综合考虑朝向、通风、地质等条件。

(2)建筑与等高线的关系

一栋住宅建筑与地形的关系主要有三种不同方式:建筑与等高线平行,建筑与等高线垂直,建筑与等高线斜交。在设计中要区别对待。

(3)坡地住宅单元的垂直组合

由于单元内部或单元之间组合方式的不同,可以有错叠、跌落、掉层、错层等几种形式。

(4)临街坡地住宅的建筑处理

常有以下几种处理方式:掉层、吊脚、天桥、凸出楼梯间、连廊、室外梯道等。

三、工业建筑

(一)工业建筑总平面设计中的功能组织

1.工业建筑总平面设计的特点

从本质上讲,工业建筑总平面设计与其他类型的建筑总平面设计没有原则的区别,即要将人、建筑、环境相互矛盾、相互约束的关系在一个多维的状态下协调起来,其差别在于:(1)简单流线与复杂流线的差别

民用建筑主要以人流为主组织建筑空间,工厂中人流与物流、人与机之间运行在同一空间之内,形成相互交织的网络,为物流所提供的空间远远大于为人提供的空间。

(2)简单环境影响与复杂环境影响的差别

工业建筑中常有废水、废气、烟尘、噪音、射线及工业垃圾等特殊的环境影响问题。

(3)单一尺度与多尺度的差别

民用建筑以人为尺度单位,而工厂建(构)筑物的体量决定于生产净空的需求,常常与人的尺度相差悬殊,其形态又受工艺的制约,不同工艺的工业建筑,其形态往往有明显的不同。

(4)多学科、多工种密切配合

工业建筑设计中的技术性要求很强。

2.总平面设计中的功能单元

一座现代工厂,它可能是城市社会系统中的重要子系统一产业系统中的一个组成部分,而其内部又可能是由若干部门组成,诸如生产部门、后勤部门、动力部门等等,每一部门又是由若干生产性车间组合而成。总而言之,可以将一座现代工厂分成若干个层次,就任一层次而言,构成该层次专门化的功能单位称为功能单元。

现代的工厂一般都包含众多的功能单元,应采用恰当的组织方法把它们按一定的秩序组织起来,形成功能健全、系统完整的有机体。

工厂中的功能单元一般都有如下几方面的个体特征:

(1)物料输人输出特征;

(2)能源输人输出特征;

(3)人员出人特征;

(4)信息输人输出特征。

组成专业化工厂的功能单元时常分为:

(1)生产单元:直接从事产品的加工装配。

(2)辅助生产单元:设备维修、工具制作、水处理、废料处理等。

(3)仓贮单元:物料暂时性的存放。

(4)动力单元:主要用作能量转换,如锅炉房、变电间、煤气发生站、乙炔车间。空气压缩车间等。

(5)管理单元:办公室、实验楼等。

(6)生活单元:宿舍、食堂、浴室、活动室等。

一个单元只能产生一个或部分的功能,一般情况下,凡是由两种以上功能单元构成的建筑物或构筑物,都存在一定的功能与结构关系,工厂总平面设计的根本目的就是要把各个功能单元组织起来,形成全厂的功能结构,使工厂能正常运转起来,并实现安全、高效。

3.功能单元组织的依据

功能单元的组织应在理性分析的基础上,根据生产中的功能关系,全面考虑,综合解决,使各功能单元之间互相匹配。其原则为:

(1)依据功能单元前后工艺流程要求

生产任何一个产品都有特定的生产加工程序,即生产工艺流程。此流程贯穿整个生产过程的始终,构成生产作业的总链条,即全厂的物料输人输出的总的轨道,各个生产技术上的功能单元则是这一链条上的各个环节,这些环节在总的链条的带动下连续生产。随着现代工业生产的连续性、联动性、效率和自动控制程度的提高,连续作业的要求也越来越高。为保证产品的质量、数量,必须使整个流程

达到流线短捷、环节最少、避免逆行、避免交叉的要求。

由生产工艺确定的流程,虽然决定了各功能单元配置的连续性、顺序性,但在比较复杂的生产过程中还可能出现几条生产线路系统,而且辅助设施、动力设施单元还会形成与生产直接联系的副线,这就使功能单元配置不大可能完全顺着生产流线按部就班地布置。另外,流程组织也会受外界因素的影响与制约门铁路进线、道路走向、高压电路进线。供水方向、城镇方位等)而产生一系列的矛盾,需采取不同的工艺布置方案加以解决,形成不同的总平面布置方案。

全厂性的生产流程的组织与布置有三种基本类型:

纵向生产线路布置——沿厂区或车间纵轴方向布置;

横向生产线路布置一一垂直于厂区或车间纵轴方向布置;

环状生产线路布置。

(2)依据物料与人员流动特点,合理确定道路断面与其他技术要求

凡是工厂就必然有运输作业,从原料到产品,从燃料到废物清除,从一个功能单元到另一个功能单元,都需要通过各种各样运输方式来传递、输送。

一般道路运输系统中的技术要求(中型轻工业厂房):

1)通道宽度

主要出人运输道路7m左右;

车间与车间有一定数量物流及人流运输的次要道路4.5-6m左右;

功能单元之间,人流物流较少的辅助道路,以及消防车道等3-4.5m左右;

连接建、构筑物出人口与主、次、辅助道路的车间行道3-4m左右;

人行道一般1.0叶.5m左右。

2)最小转弯半径

单车9m;

带拖车12m;

电瓶车5m。

3)交叉口视距大于等于20m

4)道路与建筑物、构筑物之间的最小距离

距无出人口的车间1.5m,距有出人口的车间3m;

有汽车引道6m(单车道X距围墙1.5m;

距有出人门洞的围墙6m,距围墙照明杆2m;

距乔木l m,距灌木0.5m。

(3)依据功能单元相连最小损耗的原则

动力单元设置及各种工程管线设置应靠近最大动力车间,即负荷中心地段,使各工程管线最为短捷。

(4)依据功能单元的环境要求

1)根据功能单元散发有害物的危害程度加以分区,集中管理,以降低发生危害的可能性;

2)利用自然条件(风向、水流方向、地形),合理布置,以减少有害物对环境的影响;

3)设置防护距离,减轻危害程度;

4)采取其他防护设施,如绿化等。

(5)依据功能单元发展的可能与需求。

(二)工业建筑及总平面设计中的场地要求

1.适应物料加工流程,运距短捷,尽量一线多用;

2.与竖向设计、管线、绿化、环境布置协调,符合有关技术标准;

3.满足生产、安全、卫生、防火等特殊要求,特别是有危险品的工厂,不能使危险品通过安全生产区;

4.主要货运路线与主要人流线路应尽量避免交叉;

5.力求缩减道路敷设面积,节约投资与土地。

第二章建筑场地条件分析及设计要求

一、地形条件

1.布局

地形的形态往往直接影响场地设计的总体布局、平面结构和空间布置。如河谷地带。水网地区等,将导致总体布局呈线状结构。地形的起伏有利于形成生动的空间和变化丰富的建筑轮廓线。

2.竖向

地面的高程和用地各部位的高差,是场地设计中对不同高程的利用、竖向空间及景观组织和地面排水及防洪水等方面考虑的重要依据。

3.小气候

地形与小气候的形成有关,分析不同地形及与之相伴的小气候特点,将可更合理地布置建筑、绿地等设施。如在山地利用向阳坡面布置居住建筑,可获得良好的日照等。

4.坡度

充分利用和结合自然地面坡度,可减少土石方工程量,降低施工难度和建设成本。在项目用地选择和总体布局上,需了解的各项建设用地适用坡度,见表l-2-1。

二、工程地质条件

工程地质的好坏直接影响建筑的安全及投资量和建设进度,因此,场地设计必须考虑建设项目对地基承力和地层稳定性的要求。建筑物对土壤允许承载力的要求如下:一层建筑60~100kPa、二、三层建筑100~120kPa;四、五层建筑120kPa。当地基承载力小于100kPa时,应注意地基的变形问题。同时,场地内的项目建设一般不应位于地下矿藏上面,或有崩塌、滑坡、断层、岩溶等地段。以下是几种不良的地质现象及其防预措施:

1.冲沟

冲沟是土地表面较松软的岩层被地面水冲刷而成的凹沟。冲沟的防治措施包括生物措施和工程措施两个方面。前者指植树、植草皮、封山育林等工作;后者为斜坡上作鱼鳞坑、梯田、开辟排水渠道或填土以及修筑沟底工程等。

2.崩塌

崩塌是山坡、陡岩上的岩石,受风化、地震、地质构造变动或施工等影响,在自重作用下,突然从悬崖、陡坡跌落下来的现象(如图1-2-1所示)。对于可能出现小型崩塌的地带,应实施加固防治措施。

3.滑坡

滑坡是斜坡上的岩层或土体在自重、水或震动等的作用下,失去平衡而沿着一定的滑动面向下滑动的现象(如图1-2-2所示)。场地设计时,应明确滑坡地带与稳定地段边界的距离,项目和建筑应尽量避开。也可通过降低地下水位、减少地表水浸蚀或修筑保护坡脚的措施予以防治。

4.断层

断层是岩层受力超过岩石体本身强度时,破坏了岩层的连续整体性,而发生的断裂和显著位移现象(如图1-2-3所示)。在选择建筑用地时,必须避免把场地选择在地区性大断层和大的新生断层地带。

5.岩溶

岩溶是石灰岩等可溶性岩层被地下水侵蚀成溶洞,产生洞顶塌陷和地面漏斗状陷穴等一系列现象的总称。

6 地震

地震是一种具有很大危害性的自然现象。用以衡量地震发生时震源处释放出能量大小的标准称为震级。里氏震级共分10个等级,震级越高,强度越大。表示地震发生后造成对建筑物、构筑物的影响或破坏程度的地震烈度,共分12度。

从防震观点看,建设用地可分为3类:

(1)对建筑抗震有利的地段

一般是稳定岩石、坚实均匀土、开阔平坦地形或平缓坡地等地段。

(2)对建筑抗震不利的地段

一般是软弱土层械饱和松沙、淤泥和淤泥质土、冲填土、松软的人工填土)和复杂地形问条状突出的山脊、高耸孤立的山丘、非岩质的陡坡)等地段。

(3)对建筑抗震危险的地段

一般是活动断层,以及地震时可能发生滑坡、山崩、地陷等地段。

场地设计的防震措施如下:

(1)人员较集中的建筑物,适当远离高耸烟囱或易倾倒、脱落的设备,以及易燃。易爆的建筑物。

(2)考虑防火、防爆、防有毒气体扩散措施。

(3)建筑物间距适当放宽。

(4)基地内通道最好不采用水泥混凝土路面,以便于地下管道发生断裂时及时开挖抢修。

(5)场地内的一切管道,采用抗震强度较高的材料。

(6)架空管道和管道与设备连接处或穿墙体处,既要连接牢固以防滑落,又要采用软接触以防管道拉断。

三、基础设施条件

场地周围和场地内已有的基础设施,如道路、铁路、水路运输和供电、给水、排水管网线路的相对位置、标高、引线方向、接线地点等,对场地中的交通流线组织、出人口位置选择、动力设施和用水用电量大的建筑物、构筑物布置具有很大影响。因此,与现有设施的关系应处理得当,做到敷设简便、线路短捷、使用方便、投资低。场地设计之初,首先应了解的基础设施条件一般包括:(一)交通状况

1.城市道路

包括城市道路的性质,即是交通性道路还是生活性道路;是城市主干道还是城市次干道;城市道路红线宽度和断面形式。另外,还有道路转折点、变坡点、交叉口的标高与坐标。

2.铁路

编组站的位置、标高,专用线接线位置的坐标、标高和引线方式。

3.水路

码头的位置及其标高,海、河、湖水的枯水期、丰水期水位等。

4.交通

车流量与人流量的情况以及城市交通组织的要求。

(二)给水

场地内的供水方式一般有两种:一种是由城市供水系统管网供给,需了解城市供水管网布置情况,与场地连接点的管径、坐标、标高、保证供水的压力等;另一种是自备水源,需了解是水井、泉水、河流取水还是湖泊、港湾取水,了解水量大小、水质的物理性能。化学成分和细菌含量,是否符合国家所规定的饮用水标准的卫生条件,还要考虑枯水季节水量的供应问题,以及排水季节防洪和净化问题。

(三)排水

场地内的排水有三种方式:第一种是排人河湖,必须是符合国家规定的污水排放标准的污水,要了解并处理好排放口的坐标和标高,避免河湖水倒灌;第二种是排人沟渠,应注意排出口的坐标和标高;第三种方式也是最常见的,即排人城市排水管网,新解其管径、坐标、标高和坡度,并核对允许排人量的要求。同时,污水排放的标准须经规划、环保部门批准。

另外,对于场地的防洪问题,需了解城市的防洪设防标准、洪水多发日期以及持续时间;还应了解所在地区的防洪工程规划与所采取的工程措施等。必要时也需了解当地的暴雨计算公式。

(四)供电、电信与有线电视广播

需了解电源位置、接线距离、可供电量、电压以及线路敷设方式。一般用电大户可能要增设变压器或自备电源。

需了解场地附近的电信与有线电视广播线路状况以及容量情况,充分利用城市公用系统设施。

(五)供热与供气

要了解城市或区域热源、气源位置,以及场地周围供热、供气管网的状况。

四、城市规划对建筑设计的要求

(一)用地范围及界限

一般在项目建设之初,由规划部门提供的建筑项目选址意见书上划定城市道路中心线、城市道路红线、绿化控制线、用地界线、建筑控制线等控制线问图l24所示)。

建筑学基础知识大全

(二)与城市道路和交通的关系

1.基地与城市道路红线

项目基地范围由规划部门划定的项目用地界线来确定。

基地应与道路红线相连接,否则应设通道与城市道路红线相连接。通道的宽度及与城市道路衔接的位置应符合当地规划部门的要求。

基地与城市道路红线连接时,一般以退道路红线一定距离为建筑控制线。主管部门可在城市道路红线以外另划建筑控制线。

建筑物一般均不得超出建筑控制线建造。

2.建筑与道路红线

(1)不允许突人道路红线的建筑突出物

建筑物的台阶、平台;地下建筑及建筑基础;除基地内连接城市管线以外的其他地下管线,均不得突人道路红线。

(2)允许突人道路红线的建筑突出物

在人行道地面上空,2m以上允许突出窗扇、窗罩,其突出宽度不应大于0.4m;2.5m以上允许突出活动遮阳篷,突出宽度不应大于人行道宽度减lm,并不大于3m;3.5m以上允许突出阳。、凸形封窗、雨篷、挑檐,突出不应大于lm;5m以上允许突出雨篷、桃檐,突出宽度不应大于人行道宽度减1m,并不应大于3m。

在无人行道的道路红线内,上空2.5m以上允许突出窗扇、窗罩,突出宽度不应大于0.4m;5m 以上允许突出雨篷、挑檐,突出宽度不应大于lm。

建筑突出物与建筑本身应有牢固的结合,建筑物和建筑突出物不得向道路红线内上空排泄雨水。

(3)骑楼、过街楼、悬挑建筑

骑楼、过街楼和沿道路红线的悬挑建筑,其净高、宽度等应执行当地规划部门的统一规定。

3.场地出人口

(1)基地通道出日位置

车流量较多的基地(包括出租车站、车场等X 其通道连接城市道路的位置应符合下列规定:距大中城市主于道交叉口的距离,自道路红线交点起不应小于70m;距非道路交叉口的过街人行道(包括引道、引桥和地铁出人口)边缘不应小于5m;距公共交通站台边缘不应小于10m;距公园、学校、儿童及残疾人等建筑物的出人口不应小于20m;当基地通道坡度较大时,应设缓冲段与城市道路连接。

(2)人员密集的建筑基地

电影院、剧场、文化娱乐中心、会堂、博览建筑物、商业中心等人员密集建筑的基地,在执行当地规划部门的条例和有关专项建筑设计规范时,应同时满足:

基地应至少一面直接临接城市道路,其沿城市道路的长度至少不小于基地周长的1/6;基地至少有2个以上不同方向通向城市道路的通道出口;基地或建筑物的主要出人口,应避免直对城市主要于道的交叉口;建筑物主要出人口前应有供人流、车流集散用的空地,其面积和长宽尺寸应根据使用性质和人数确定;绿化面积和停车场面积应符合当地规划部门的规定。

4.停车场车位数量

除按建筑规模对停车场车位数量与面积进行估算外,应满足规划部门根据建设项目的性质及场地位置提出的特别要求。

(三)规划控制指标

在进行场地设计时,应满足城市规划规定的一系列控制指标及相应要求,以保证场地设计的经济合理性,并与周围环境和城市公用设施协调统一。这些指标包括容积率、建筑密度、建筑高度(层数X绿化覆盖率和绿地率等。

(四)满足日照、采光、通风、噪声防治、消防和城市景观等要求

五、场地总平面设计

(一)功能分区

为了更好地组织生产、生活,创造良好的环境条件,有必要根据建设项目的性质、使用功能、交通运输联系、防火和卫生等要求,将性质相同、功能相近、联系密切,对环境要求一致的建筑物、构筑物及设施分成若干组,结合基地内外的具体条件,形成合理的功能分区。功能分区就是根据项目的生产流程、使用的先后顺序、相互之间的联系紧密程度等要求来确定各组成部分的相互关系和相互位置。

功能分区要充分结合自然地形起伏和场地的平面形状,合理使用土地,特别是在山区要因地制宜,灵活分区。一般功能分区是以通道作为边界的,因此,基地内通道的组织对于形成合理的功能分区至关重要。另外,河渠、绿化带等也往往作为功能分区的界限。

(二)建筑布局

影响建筑布局的主要因素是日照、通风以及景观,具体表现为建筑朝向、建筑间距以及建筑与城市道路和公共建筑空间的关系等方面。

、(三)竖向设计

场地竖向设计就是将建设场地的自然地形加以改造平整,进行竖向布置,使改造后的设计地面能满足建设项目的使用要求。一般来说,根据建设项目的使用要求,结合用地的地形特点和施工技术条件,研究建筑物、构筑物、道路等相互之间的标高关系,充分利用地形,少开土石方量,经济、合理地确定建筑物、道路等的竖向位置。

二.设计地面的形式

改造后能满足使用要求的地形地面称为设计地形或设计地面。设计地面按其整平连接形式可分为三种:

(1)平坡式

平坡式是将用地处理成一个或几个坡向的整平面,坡度和标高没有剧烈的变化。

(2)台阶式

台阶式是由两个标高差较大的不同整平面相连接而成的,在连接处一般设置挡土墙或护坡等构筑物。

(3)混合式

即平坡和台阶混合使用,如根据使用要求和地表特点,把建设用地分为几个大的区域,每个大的

区域用平坡式改造地形,而坡面相接处用台阶连接。

选择设计地面连接形式,要综合考虑以下因素:自然地形的坡度大小;建筑物的使用要求及运输联系;场地面积大小;土石方工程量多少等。一般情况下,自然地形坡度小于3%,应选用平坡式;自然地形坡度大于8%时,采用台阶式。但当场地长度超过500m时,虽然自然地形坡度小于3%,也可采用台阶式。

2.设计标高确定

(1)设计标高确定的主要因素

1)用地不被水淹,雨水能顺利排出。

在山区要特别注意防洪、排洪问题。在江河附近,设计标高应高出设计洪水位0.5m以上,而设计洪水位视建设项目的性质、规模、使用年限确定。

2)考虑地下水位、地质条件影响。

地下水位很高的地段不宜挖方;地下水位低的地段,可考虑适当挖方,以获得较高地耐力,减少基础埋深。

3)考虑交通联系的可能性。

应当考虑场地内外道路、铁路连接的可能性,场地内建筑物、构筑物之间相互运输联系的可能性。 4)减少土石方工程量。

地形起伏变化不大的地方,应使设计标高尽量接近自然地形标高;在地形起伏变化较大地区,应充分利用地形,避免大填大挖。

(2)设计标高确定的一般要求

1)室内、外高差。

当建筑物有进车道时,室内外高差一般为0.15m;当无进车道时,一般室内地坪比室,外地面高出0.45~0.60m,允许在0.3~0.9m的范围内变动。

2)建筑物与道路。

当建筑物无进车道时,地面排水坡度最好在0.5%-3%之间,允许在0.5%~6%之间变动;当建筑物设进车道时,坡度为0.4%~3%,机动车通行最大坡度为8%。

道路中心标高一般比建筑室内地坪低0.25-0.30m以上;同时,道路原则上不设平坡部分,其最小纵度为0.3%,以利于建筑物之间的雨水排至道路,然后沿着路缘石排水槽排水槽排入雨水口(如图1-2-5所示)。

3.场地排水

(1)场地排水

场地排水一般有两种形式:

l)暗管排水。

多用于建筑物。构筑物较集中的场地;运输线路及地下管线较多,面积较大、地势平旦的地段;大部分屋面为内落水;道路低于建筑物标高,并利用路面雨水口排水的情况。

2)明沟排水。

多用于建筑物、构筑物比较分散的场地,断面尺寸按汇水面积大小而定,如汇水面积不大,可采有图1-2-6所示三种断面尺寸。明沟排水坡度为0.3%~0.5%,特殊困难地段可为0.1%。

(2)场地排水坡度

为了方便排水,场地最小坡度为0.3%,最大坡度不大于8%。

第三章建设程序及设计阶段

一、概述

(一)基本建设程序简述

1.基本概念

建设程序是指建设项目从设想、选择、评估、决策、设计、施工到竣工验收、投人使用的整个建设过程中,各项工作必须遵循的先后次序的法则。是项目科学决策和顺利进行的重要保证,建设程序不可违反,必须共同遵守。

2.基本特点

建设程序是由基本建设的基本特点所决定的。其特点有以下几点:

(1)建设周期很长,物质消耗很大。一个项目的建设周期短则2、3年,长则10年,建设过程中要消耗大量的人力、财力、物力,而且在建成投产之前只投入不产出,这就要在投资建设之前,必须充分进行建设前期工作,经过详细周密的调查研究和技术经济论证,搞好可行性研究和项目评估之后,再慎重决策。

(2)涉及面很广,协作配合、同步建设、综合平衡等问题很复杂,必须协调好各方面的关系,统一建设进度,取得各方面的配合和协作,做到综合平衡。

(3)建设地点是固定的、不可移动的。因此,建设之前必须准确掌握基地的地质。水文。气象、社会条件等资料,并需要选择几个方案进行论证和比较。

(4)建设过程不能间断,要有连续性。由于建筑项目一般都比较复杂,涉及到土建。工艺。市政公用设施、交通运输等等。要求整个建设过程各阶段、各环节、各步骤一环紧扣一环,循序前进,有条不紊,否则就会出现矛盾,造成浪费。

(5)建设项目都有特定的目的和用途,一般只能单独设计,单独建设,即使是相同规模的同类项目,由于地区条件和自然环境不同,也会有很大差别。

3.主要内容

(1)提出项目建议书;

(2)编制可行性研究报告;

(3)建设项目进行评估Z

(4)编制设计文件;

(5)施工前准备工作;

(6)组织施工;

(7)交付使用。

4.基本步骤

(1)项目建议书阶段;

(2)可行性研究报告阶段;

(3)设计文件阶段;

(4)建设准备阶段;

(5)建设实施阶段;

(6)竣工验收阶段。

(二)项目建议书

1.场地概述

(1)说明场地所在的市、县、乡名称,描述周围环境,与当地能源、水电、交通。公共服务设施等的相互关系。

(2)概述场地地形起伏、丘、川、塘等状况问位置、流向、水深、最高最低标高。总坡向、最大坡度和一般坡度等人

(3)描述场地内原有建筑物、构筑物,以及保留(包括大树、文物古迹等)、拆除、搬迁情况。

(4)与总平面有关的因素,如地震、湿陷性黄土、地裂缝、岩溶、滑坡及其他地质灾害,植被覆盖、汇水面积、小气候影响、洪水位等的择要概述。

(5)若工程位于城市近郊时,应叙述耕地情况及农田改造措施。

2.环境保护

(1)项目所在地区的环境现状;

(2)项目建成后可能造成的环境影响分析;

(3)当地环保部门的意见和要求;

(4)环境保护存在的问题及建议。

3.项目建议书编制

(1)建设项目提出的必要性和依据;

(2)产品方案、拟建规模和建设地点的初步设想;

(3)资源情况、建设条件、协作关系等的初步分析;

(4)投资估算和资金筹措设想;

(5)经济效益和社会效益的估计。

(三)可行性研究报告

1.可行性研究

(1)项目提出的背景和依据;

(2)建设规模、产品方案、市场预测和确定的依据;

(3)技术工艺、主要设备、建设标准;

(4)资源、原材料、燃料供应、动力、运输、供水、通讯等协作配合条件Z (5)建设地点、厂区布置方案、占地面积;

(6)项目设计方案,协作配套工程;

(7)环保、防震等要求;

(8)劳动定员和人员培训;

(9)建设工期和实施进度;

(10)投资估算和资金筹措方式;

(11)经济效益和社会效益。

2.环境保护

(1)建设地区的环境现状;

(2)主要污染源和主要污染物;

(3)资源开发可能引起的生态变化;

(4)设计采用的环境保护标准;

(5)控制污染和生态变化的初步方案;

(6)环境保护投资估算;

(7)环境影响评价的结论或环境影响分析;

(8)存在的问题及建议;

(9)编制环境影响报告书或填报环境影响报告表。

3.可行性研究报告的编制

(1)根据经济预测、市场预测确定的建设规模、产品方案;

(2)资源、原材料、燃料。动力、供水、通讯、运输条件;

(3)项目建设条件和项目选择方案;

(4)技术工艺、主要设备选型和相应的技术经济指标;

(5)主要单项工程、公用辅助设施、配套工程;

(6)城市规划、防震、防洪等要求和采取的相应措施方案;

(7)企业组织、劳动定员和管理制度;

(8)建设进度和工期;

(9)投资估算和资金筹措;

(10)经济效益和社会效益。

二、建筑策划

(一)提出项目构成及总体构想

1.根据项目的性质、规模和规划部门的要求进行总体布局。

包括总平面布置图、竖向布置图、管道综合图、风玫瑰图、测量地形图、地形图识别。

2.项目功能分区及各分区的建筑面积分配,要详细研究场地标高和城市道路的关系,合理组织人流、车流并进行场地竖向设计。

3.根据相关设计与管理的法规进行停车场地设计。

4.根据城市规划的要求合理布置绿化用地。

5.研究建筑的平面布局、立面造型及结构选型。

6.建筑、结构、给排水、采暖通风、供电照明、弱电等6个工种根据建筑提出的方

案设计图提出本工种的择优方案,并进行管线综合设计。

7.6个工种依据《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)、《人民防空工程设计防火规范》(GB5598-98)、《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)、《方便残疾人使用的城市道路和建筑物设计规范》(JGJ50-88)、《建筑给水排水设计规范训(GBJ15—88)、《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)、《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)等规范会审进行管道综合。

依据6个工种会审意见绘制正式方案图,一般提交2、3个方案(可通过方案招标形

式征集设计方案人

二)工程投资估算

1.各工种按方案阶段设计要求提供资料给概预算工种。

2.概预算工种综合各种资料及国家有关收费标准编制项目投资估算。

3.投资估算与可行性研究报告的批准文件有较大差距时需同各工种、建设方共同协商,调整投资估算。

4.调整后的投资估算与计划投资额差距还很大时,需投资部门补充批文才能报出。

(三)报请建设行政主管部门召开方案评审会

1.设计单位提供完整的方案设计文件。

2.建设方请建设行政主管部门主持召开方案评审会。

3.建委、规划、安委、交警、人防、环保、劳动、卫生防预、供电、供水、通讯等职能部门及建筑界专家参加方案评审会。

4.设计方依据建设行政主管部门批准的方案才能进人初步设计阶段。

5.设计任务书。是项目确定建设方案的决策性文件,是编制设计文件的主要依据,一般包括以下内容:

(1)建设目的和依据,设计指导思想;

(2)建设项目功能要求;

(3)确定建设规模、产品大纲、工艺原则、服务设施大纲;

(4)资源、材料、燃料、动力、运输、水文、地质等配合条件;

(5)资源综合利用、环境保护、三废治理的要求;

(6)建设地点、占用土地面积、场地布置原则、范围2

(7)防空、防震要求;

(8)设计及建设工期要求;

(9)投资控制额;

(10)劳动定员控制数;

(11)图纸及文件要求。

6.编制设计文件。各项建设项目初步设计内容不尽相同,就工业企业来说,其主要内容一般包括:

(1)设计依据和设计的指导思想;

(2)建筑规模、产品方案、原材料和燃料、动力的用量及来源;

(3)工艺流程、主要设备选型及配置;

(4)主要建筑物、公用辅助设施和生活区的建设;

(5)占地面积、土地使用情况;

(6)总体运输;

(7)外部协作配合条件;

(8)综合利用、环境保护和抗震措施;

(9)生产组织、劳动定员和技术经济指标;

(l0)总概算。

7.建设准备工作。根据设计文件要求为建设实施工作的开展创造条件。一般应进。以下方面的工作:

(1)征地、拆迁、平整场地;

(2)选定施工单位,签定合同;

(3)完成“七通一平”;

(4)组织主要设备及材料订货;

(5)熟悉施工图纸,进行现场准备;

(6)编制施工组织计划。

三、我国的设计程序

(一)基本要求

设计工牌序包括:编制各阶段设计文件、配合施工和参加验收、工程总结。

1.编制设计文件

是根据国家规定的政策、标准、规范和程序及设计任务书的要求进行设计的文件,是现场施工的主要依据。

(1)一般按两阶段进行设计,即初步设计和施工图设计;

(2)技术复杂的项目按三段设计,即初步设计、技术设计、施工图设计;

(3)小型建设项目和技术简单的项目可在简化初步设计后即进行施工图设计;

(4)对大型开发区、联合企业或特大型项目,可在初步设计前做规划设计。

2.配合施工和参加验收

一般参与以下各项工作:

(1)图纸会审、技术交底;

(2)设计变更和设计洽商;

(3)设计技术咨询;

(4)参加隐蔽工程和阶段性验收;

(5)工程竣工验收。

3.工程总结

参与工程竣工后的总结工作。

(二)各阶段设计文件的要求和深度

1.设计文件编制必须遵守的要求

(1)贯彻执行国家有关工程建设的政策和法令;

(2)符合国家现行建筑工程建设标准;

(3)符合国家现行设计规范和制图标准;

(4)遵守设计工作程序;

(5)设收件内容完整,深度符合要求,文字、图纸准确、清晰,保证设计质量。

2.初步设计

(1)设计要求

1)由设计说明书、设计图纸、主要设备、材料表、工程概算组成;

2)各专业对方案或重大技术问题的解决方案进行综合技术经济分析;

3)论证技术选用可靠、经济合理,符合审定的设计方案。

(2)设计深度

1)设计方案的选择和确定;

2)确定土地征用范围;

3)能进行主要设备、材料定货;

4)提供项目投资控制的依据;

5)能进行施工图设计的编制;

6)能进行全场性的施工准备工作。

3.施工图设计

(1)设计要求

1)进一步完善、落实初步设计的要求;

2)由设计说明书、施工图纸、施工图预算组成;3)图纸绘制正确、完整,避免错、漏;

4)尽可能采用标准设计;

5)满足施工要求的建筑、结构、安装图纸及文件。(2)设计深度

1)能安排材料、设备的订货,非标准设备的制作;2)能进行施工图预算编制;

3)能进行土建施工和安装;

4)能作为工程验收的依据。

第四章建筑结构的基本知识

一、低层、多层建筑结构选型

根据建筑结构的基本概念,如何将四大结构材料构成的各种类型的受力构件适当地组合起来,用以抵抗各类荷载的作用,以期构成一个安全、经济、完整的建筑结构体系,这就是结构选型的问题。

低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。

(一)砖混结构

砖混结构是使用得最早、最广泛的一种建筑结构型式。这种结构能做到就地取材,因地制宜,适合于一般民用建筑,如住宅、宿舍、办公楼、学校、商店、食堂、仓库等以及各种中小型工业建筑。

不同使用要求的混合结构,由于房间布局和大小的不同,它们在建筑平面和剖面上可能是多种多样的。但是,从结构的承重体系来看,大体分为三种:纵向承重体系、横向承重体系和内框架承重体系。

1.纵向承重体系问图14l)

荷载的主要传递路线是:板一梁一纵墙一基础一地基。

纵向承重体系的特点:

(1)纵墙是主要承重墙,横墙的设置主要为了满足房屋空间刚度和整体性的要求,它的间距可以比较长。这种承重体系房间的空间较大,有利于使用上的灵活布置。

(2)由于纵墙确的荷载较大,因此赔上开门、开窗的划。和位置都要受到一定脱。

(3)这种承重体系,相对于横向承重体系,楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少。

纵向承重体纱适用于使用上要求有较大空间的房屋,或隔断墙位置可能变化的房间。如教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、食堂、工业厂房等。

2.横向承重体系(如图1-4-2)

荷载的主要传递路线是:板—横墙—基础—地基。

它的特点是:

(1)横墙是主要承重墙,纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。一般情况下,纵墙的承载能力是有余的,所以这种体系对纵墙上开门、开窗的限制较少。

(2)由于横墙间距很短(一肌在3~4.5m之间),每一开间有一道横墙,又有纵墙在纵向拉结,因此房屋的空间刚度很大,整体性很好。这中承重体系,对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降,比纵墙承重体系有利得多。

(3)这中承重体系,楼盖做法比较简单、施工比较方便,材料用量较少,但是墙体材料有量相对较多。

横向承重体系,由于横墙间距密,房间大小固定,适用于宿舍、住宅等居住性建筑。

3.内框架承重体系(如图1-4-3)

外墙和框架柱都是主要承重构件。其荷载的主要传递路线是:

其特点是:

(1)墙和往都是主要承重构件,由于取消了承重内墙由柱代替,在使用上可以有较大的空间,而不增加梁的跨度。

(2)在受力性能上有以下缺点:由于横墙较少,房屋的空间刚度较差;由于柱基础和墙基础的形式不一,沉降量不易一致,以及钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性不同,结构容易产生不均匀变形,使构件中产生较大的内应力。

(3)由于柱和墙的材料不同,施工方法不同,给施工工序的搭接带来一些麻烦。

内框架承重体系多用于教学楼、旅馆、商店、多层工业厂房等建筑。

在设计砖混结构时,必须根据生产使用要求、地质条件、抗震烈度、材料、施工等条件,本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则对几种可能布置的承重体系进行综合比较,最后确定选用哪种承重体系。

(二)框架结构

钢筋混凝土框架结构在多层建筑和工业建筑中应用非常广泛。框架结构能形成较大的室内空间,房间分隔灵活,便于使用;工艺布置灵活性大,便于设备布置;该结构抗震性能优越,具有较好的结构延性等优点。

框架结构的体系是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成。由主梁、柱与基础构成平面框架,它是主要承重结构。各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,墙体不起承重作用。

二、大跨度建筑结构选型

所谓大跨度建筑,都是相对而言,随着科学技术的进步,大跨度的尺度在不断地拓展。

(一)平面体系大跨度空间结构

使用平面结构体系可获得理想的大空间建筑物。

1.单层刚架

这种结构杆件较少,因为是直线杆件,制作方便,特别是横梁为折线形的门武刚架受力性能更为良好。我国的门式刚架跨度已经做到76m。

2.拱式结构

拱是一种较早为人类开发的结构体系,广泛应用于房屋建筑与桥梁工程中。使用的材料极为广泛:钢、混凝土、钢筋混凝土、木材以及石材。

拱是一种有推力的结构,它的主要内力是轴向压力。因此这种结构应特别注意拱脚基础的处理。

这种结构特别适用于体育馆、展览馆、散装仓库等建筑。

这种结构的跨度比较适宜的应用为 40-60 m。

3.简支梁结构

当屋盖跨越的距离在18m以下,屋盖随构件采用屋面大梁(简支梁X也不失为一种可取的结构方案,因为施工制作简单,施工技术要求不高,适应性强,但跨越的距离受约束。

4.屋架(即排架结构的主要构件)

屋架是较大跨度建筑的屋盖中常用的结构形式。我国的预应力混凝土屋架的跨度已达

60多米,而钢屋架的跨度已做到70多米。不过我国使用量最大的预应力混凝土屋架跨度

为24~36m,

屋架的受力特点为节点荷载,所有杆件只受拉力和压力。因为屋架是由杆件组成的结构体系,在节点荷载作用下,杆件只产生轴向力。

以上四种结构,均为平面受力体系,即结构所受的荷载以及由荷载而引起的内力均作用在由构件轴线所构成的平面内。这种平面结构体系,为人们所常用而熟悉,受力明确,传力简便可靠,分析理论经典而成熟。但这种结构有一个很大的弱点,就是侧向刚度差。欲想获得在使用上最低限度的侧向刚度,必须另行设置支撑体系或连系梁,相对来说较不经济。

(二)空间结构体系

空间结构体系包含网架、薄壳、折板、悬索等结构形式。

1.网架结构

网架是一种新型结构,由许多杆件按照一定规律组成的网状结构。具有各向受力的性能,不同于一般平面行架的受力状态,是高次超静定空间结构。

它具有如下优点:由于各杆件间互相起着支撑作用,具有整体性强,稳定性好,空间刚度大,抗震性能好的优点。在节点荷载作用下,网架的杆件主要承受轴力,能充分发挥材料的强度,达到节约材料的目的。同时由于杆件类型划一,适合工厂化生产,可地面拼装、整体吊装。

2.薄壳

薄壳常用于屋盖结构,特别适用于较大跨度的建筑物,如展览馆、俱乐部、机库、仓库等。壳体的种数又多,形式丰富多彩,适用于多种平面,这为创作多种形式的建筑物提供了良好的结构条件。薄壳结构的曲面通常以其中面为准,其平分壳板厚度的曲面称之为中面。

薄壳结构的曲面形式:

(1)旋转曲面(如图1-4-4)。由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而形成的曲面称为旋转曲面。如球形曲面、旋转抛物面、椭球面、旋转双曲面。

(2)平移曲面(如图1-4-5)。由一竖向曲母线沿另一竖向曲线平移所形成的曲面称平多曲面。在

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