建筑构造下册重点讲课教案.docx

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建筑构造下册重点讲课教案

建筑构造（下册）重点

第一章高层建筑构造

1.1高层建筑概况

1.1.1高层建筑发展的历史与现状

美国高层建筑设计，始于19世纪的芝加哥学派。

以美国为例，高层建筑的发展演变主要可以分为四个时期：

芝加哥时期（1865~1893，约28年）、古典主义复兴时期（1893年至世界资本主义大萧条前后，约36年）、现代主义时期（二战后至20世纪70年代，约40年）、后现代主义时期（20世纪70年代初至今）。

1.1.2高层建筑的分类

1）高层建筑按层数及高度分类

第一类9~16层（最高到50m）

第二类17~25层（最高到75m）

第三类26~40层（最高到100m）

第四类40层以上（即超高层建筑）

目前，我国对高层建筑有以下规定：

（1）《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005版）规定：

“10层及10层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑。

”

（2）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定：

“本规程适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑……”按此规定，即10层起算高层建筑。

（3）我国《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）规定：

“建筑高度超过100m时，不论住宅还是公共建筑均为超高层建筑。

”

（4）建筑高度：

建筑物室外地面到其檐口或屋面面层的高度，屋顶上的水箱间、电梯机房、排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度。

1.2.1以建筑材料来划分高层建筑的结构形式

1）砌体结构

2）钢筋混凝土结构

3）钢结构

4）钢—混凝土混合结构

1.2.2高层建筑结构体系

1）高层建筑的结构受力特征

2）高层建筑体系分类

（1）纯框架体系

（2）纯剪力墙体系

（3）筒体体系

1.2.3高层建筑结构的发展趋势与建筑造型

1）竖向抗推体系支撑化、周边化、空间化

2）建筑体形的革新变化

3）轻质高强材料的运用

1.5高层建筑外墙构造

1.5.1高层建筑外墙的特点

外墙是高层建筑的重要围护结构，其面积大约相当于总建筑面积的20%~40%，花在外墙上的费用平均约占土建总造价的30%~35%，有的甚至高达50%。

1.5.3玻璃幕墙

1）玻璃幕墙分类

玻璃幕墙根据其承重方式不同分为框支承玻璃幕墙、全玻幕墙和点支承玻璃幕墙。

框支承玻璃幕墙是指玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙。

按其构造方式可分为：

（1）明框玻璃幕墙，

（2）隐框玻璃幕墙，（3）半隐框玻璃幕墙。

2）构件式玻璃幕墙构造

（3）立面划分

通常竖梃间距不宜超过1.5m。

横档间距不宜超过2m。

5）点支承玻璃幕墙构造

点支承玻璃幕墙是由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成的玻璃幕墙。

1.5.4铝板幕墙

1）铝板幕墙材料及类型

铝板幕墙就是面层材料选用铝板的幕墙。

根据铝板的种类可分为蜂窝铝板幕墙、单层铝板幕墙和铝塑复合板幕墙。

1.6高层建筑地下室构造

1.6.2地下室防水构造

1）防水混凝土防水

（1）普通防水混凝土，

（2）外加剂混凝土

2）卷材防水

卷材防水层设在地下室外墙外侧，称为外防水；设在地下室外墙内侧称为内防水。

具体做法：

（表）

3）弹性材料防水

我国目前采用的弹性防水材料有：

（1）三元乙丙橡胶卷材，

（2）聚氨酯涂膜防水材料

1.7高层建筑的楼梯、电梯和防火要求

1.7.1楼梯的布置

3）疏散楼梯的设置

（1）疏散楼梯间布置方式：

1.接近电梯厅。

2.有双向疏散出口。

（2）防烟楼梯间的要求

一类建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑以及超过11层的通廊式住宅、超过18层的单元式住宅、高层塔式住宅均应设防烟楼梯间，防烟楼梯间应符合下列要求：

1.楼梯间入口处应设前室或阳台、凹廊等。

2.前室面积：

公共建筑不应小于6平方米，居住建筑不应小于4.5平方米，若与消防电梯合用前室则不应小于10平方米（公建）和6平方米（居住建筑）。

3.楼梯间的前室应设防烟、排烟设施。

4.通向前室的楼梯间的门均应设乙级防火门，并应开向疏散方向。

（3）封闭楼梯间的要求

高层建筑裙房以及建筑高度不超过32m的二类建筑、12~18层的单元式住宅、11层及11层以下的通廊式住宅应设封闭楼梯间。

封闭楼梯间应靠外墙，并能天然采光和自然通风，以利排烟。

当不能直接天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间的规定设置。

楼梯间应设乙级防火门，并向疏散方向开启。

（4）剪刀楼梯间的要求

当塔式高层建筑中布置两部楼梯确有困难时，可设置一座剪刀楼梯间。

1.剪刀楼梯间应按防烟楼梯间要求设置，两梯段应分隔为两座独立的楼梯间，保持两条疏散通道为各自独立的空间。

2.高层旅馆、办公楼等公共建筑的剪刀楼梯间，要求每个楼层都布置两个防烟前室。

3.塔式高层住宅可设置一个防烟前室，但两座楼梯间应分别设加压送风系统。

1.7.2电梯

1）电梯及电梯厅的布置

（3）消防电梯的设置：

《高层民用建筑设计防火规范》规定，一般公共建筑、塔式住宅、12层及12层以上的单元式住宅和通廊式住宅、高度超过32m的其他二类公共建筑均应设置消防电梯，并应根据每层建筑面积的大小来设置消防电梯数量，当不大于1500平方米时设一台，大于1500平方米时设两台，大于4500平方米时设三台。

消防电梯应设前室，其面积：

居住建筑不小于4.5平方米，公共建筑不小于6平方米，与防烟两台合用时，居住建筑不小于6平方米，公共建筑不小于10平方米。

1.7.4高层建筑的防火设施

2）避难层的设置及布置方式：

《高层民用建筑设计防火规范》规定，建筑高度超过100m的公共建筑，应设置避难层（间），首层至第一个避难层或两个避难层之间不宜超过15层。

3）直升机停机坪的设计：

为解决和缓和上部楼层人员在紧急情况下的疏散，《高层民用建筑设计防火规范》规定，建筑高度超过100m，且标准层面积超过1000平方米的公共建筑，宜设置顶层直升机停机坪，并须做到以下几点：

（1）必须避开高出屋顶的设备机房、电梯机房、水箱间、共用天线等凸出物，并保证与其距离不小于5m。

（2）停机坪为圆形时，其直径应为D+10m，D为飞机旋翼直径。

如为矩形，则短边宽度应不小于机身长度。

（3）停机坪周围设800~1000mm高的安全护栏。

（4）通向停机坪的出口应不少于2个，每个宽度不小于0.9m。

（5）停机坪适当部位应设消火栓。

第二章建筑装修构造

2.1墙面装修构造

2.1.1铺贴式墙面：

1）天然石材墙面2）人造石材墙面

2.1.2板材墙面

1）木板墙面2）装饰板材墙面3）金属板材墙面4）镜面玻璃墙面与玻璃砖墙面

2.1.3裱糊墙面

1）裱糊用的材料：

（1）塑料壁纸

（2）织物壁纸（3）金属壁纸（4）植绒壁纸（5）石英纤维壁纸

2）裱糊用的胶粘剂：

裱糊用胶粘剂有成品和现场调配两类

3）裱糊墙面的基层：

裱糊墙面的基层要求坚实牢固，表面平整光洁，不疏松起皮、掉粉，无砂粒、孔洞、麻点和飞刺。

污垢和尘土应消除干净，表面颜色要一致。

裱糊前，应先刮腻子、磨平。

2.3吊顶装修构造

2.3.1吊顶的作用与设计要求

（1）装饰和美化室内空间。

（2）满足照明方面的要求。

（3）满足室内的声学要求。

（4）满足设备安装、检修及封闭管线的要求。

（5）防火要求。

（6）承重要求。

（7）吊顶构造做法应便于工业化施工，并尽量避免湿作业。

2.3.2吊顶的构造组成

吊顶由基层和面层两大部分组成。

基层由吊筋、主龙骨（主搁栅）和次龙骨（次搁栅）组成。

吊顶面层分为抹灰面层和板材面层两大类。

第三章大跨度建筑构造

大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，我国现行钢结构规范则规定跨度60m以上的结构为大跨度结构。

3.1大跨度建筑结构形式与建筑造型

3.1.1拱结构及其建筑造型

2）拱的形式：

拱结构按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。

3.1.2钢架结构及其建筑造型

1）受力特点、优缺点和适用范围：

（1）在竖向荷载作用下，柱对梁有约束作用，因而能减少梁的跨中弯矩。

（2）在水平荷载作用下，梁对柱也有约束作用，能减少柱内的弯矩。

（3）钢架结构比屋架和柱组成的排架结构轻巧，可以节省钢材和水泥。

（4）结构下部的空间增大。

（5）倾斜的横梁使建筑的屋顶形成折线形，建筑外轮廓富于变化。

3.1.3桁架结构及其建筑造型

2）桁架结构形式：

（1）桁架形式分为三角形、梯形、拱形、无斜腹杆式和三铰拱式等。

（2）当建筑跨度在36m以上时，为了减轻结构自重，宜选择钢桁架；跨度在36m以下时，一般可选用钢筋混凝土桁架，有条件时最好选用预应力混凝土桁架。

3.1.4网格结构及其造型

1）受力特点、优缺点和适用范围：

网格结构是一种由多根杆件以一定规律通过节点组成的空间结构。

它具有下列优点：

（1）杆件之间互相起支撑作用，形成多向受力的空间结构，故其整体性强，稳定性好，空间刚度大，有利于抗震；

（2）当荷载作用于网格各节点上时，杆件主要承受轴向力，故能充分发挥材料的强度，节省材料；（3）结构高度小，可以有效地利用空间；（4）结构的杆件规格统一，有利于工厂生产；（5）形式多样，可创造丰富多彩的建筑形式。

2）网格结构的形式：

网格结构按其外形分为平板网格结构和曲面网格结构两种，前者简称网架，后者简称网壳，通常采用金属材料制作。

5）网架和网壳结构的建筑造型：

网格结构的建筑造型主要受两个因素的影响：

一是结构的形式，二是结构的支承方式。

3.1.6薄壳结构及其造型

1）受力特点、优缺点和适用范围：

（1）薄壳结构是用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板结构。

（2）呈空间受力状态，主要承受曲面内的轴向力，而弯矩和扭矩很小。

（3）混凝土强度能得到充分利用，由于是空间结构，强度和刚度都非常好。

（4）具有自重轻、省材料、跨度大、外形多样的优点。

2）薄壳结构的形式：

（1）筒壳

（2）圆顶壳（3）双曲扁壳（4）双曲抛物面壳

3.2大跨度建筑的屋顶构造

3.2.1设计要求与构造组成

1）设计要求：

大跨度建筑的屋顶设计和其他屋顶一样都要求防水、保温、隔热。

2）屋顶构造组成：

大跨度建筑的屋顶由承重结构、屋面基层、保温隔热层、屋面面层等组成。

3.2.2橡胶卷材防水屋面

1）橡胶卷材屋面的优缺点和适用范围：

三元乙丙橡胶卷材质量较好，应用较广。

这种屋面的主要优点是耐气候性好，在-40~80℃范围内不会出现像油毡屋面那样在低温状态下冷脆开裂和高温状态下发生沥青流淌等质量事故，其抗拉强度超过7.5MPa，延伸率在450%以上。

3.2.3涂膜防水屋面

3）铺有玻璃丝布的涂膜防水屋面构造做法：

对于抗拉强度和延伸率不太高的防水涂料，需要在涂膜中加铺玻璃丝布，以提高防水层的抗裂性。

3.3中庭天窗设计

3.3.1中庭的形式及设计要求：

1）中庭的基本形式（表）

3.3.2中庭的消防安全设计

（1）中庭的防火分区

我国现行《高层民用建筑设计防火规范》对高层建筑中庭的防火分区作了如下的规定：

中庭防火分区面积应按上、下层连通的面积叠加计算，当超过一个防火分区时，应采取以下防火措施：

1.房间与中庭回廊相通的门窗应设自动关闭的乙级防火门窗；2.与中庭相通的过厅通道，应设乙级防火门或耐火极限大于3h的防火卷帘门分隔；3.中庭每层回廊应设有自动灭火系统；4.中庭每层回廊应设火灾自动报警设备。

（2）中庭的防排烟

中庭的排烟分为自然排烟和机械排烟两种方式：

1.自然排烟：

不依靠机械设备，通过中庭上部开启窗口的自然通风方式排烟。

2.机械排烟：

利用机械设备对建筑内部加压的方式使烟气排出室外。

可以有两种途径—从中庭上部排烟或将烟通过中庭侧面的房间排出。

我国现行《高层民用建筑设计防火规范》对高层建筑中庭的防排烟规定如下：

1.净空高度小于12m的室内中庭可采用自然排烟措施，其可开启的平开窗或高侧窗的面积不小于中庭面积的5%。

2.不具备自然排烟条件及净空高度超过12m的室内中庭设置机械排烟设施。

3.3.3中庭天窗构造

3）中庭天窗构造：

顶部进光的玻璃顶，在其构造设计中，应满足一下设计要求：

（1）天窗应有良好的安全性能。

（2）防止天窗冷凝水对室内的影响。

（3）天窗应有良好的防水性能。

（4）防止眩光对室内的影响。

（5）满足建筑安全防护要求。

4）玻璃顶细部构造：

（3）天窗的排水处理：

当天窗面积较小时，天窗顶部的雨水可以顺坡排至旁边的屋面，由屋面排水系统统一排走。

当天窗面积较大或者由于其他原因不便将水排至旁边屋面时，可以设置天沟将雨水汇往屋面或用单独的水落口和水落管排出。

冷凝水由带排水槽的金属骨架排向天沟，再由天沟排走。

天沟可以是单独的构件，也可与井字梁等结构构件相结合设置。

第四章工业化建筑构造

4.1基本概念

4.1.1建筑工业化的含义和特征

建筑工业化是指用现代工业生产方式和管理手段代替传统的、分散的、手工业生产方式来建造房屋，也就是和其他工业那样用机械化手段生产定型产品。

建筑工业化的定型产品是指房屋、房屋的构配件和建筑制品等。

建筑工业化的基本特征表现在标准化（前提）、机械化（核心）、工厂化（手段）、组织管理科学化（保证）四个方面。

工业化建筑体系有两种，一种是专用体系，另一种是通用体系。

4.1.2实现建筑工业化的途径：

1）预制装配式建筑。

2）全现浇和现浇与预制组合的建筑（大模板建筑、滑板建筑及升板建筑）

4.3大板建筑

4.3.1大板建筑的优缺点和适用范围：

大板建筑是大墙板、大楼板、大屋面板的简称，有的称为壁板建筑。

优点：

（1）由于装配化程度高，建设速度快，可缩短工期，提高劳动生产率，国外经验认为，相比一般的传统施工方法，可缩短工期40%~50%，节约劳动力30%~40%。

（2）施工现场湿作业非常少，所以施工不受天气和季节的影响，由于大部分工作移入工厂进行，改善了工人的劳动条件。

（3）板材的承载能力比砖混结构高，因而可减少墙厚和结构自重，对抗震有利，并且扩大了使用面积（5%~10%）。

缺点：

（1）一次性投资大，也就是先要投入一部分资金修建大板工厂。

（2）需要有大型的吊装运输设备，而且在坡地或狭窄的路上运输比较困难。

（3）钢材和水泥用量比砖混结构大，房屋造价也比砖混结构高（高20%~30%）。

适用范围（扬长避短原则）：

（1）在某个地区范围内，每年建造的大板建筑数量应是均衡的，因为工厂只有在任务稳定的情况下才能提高效益、降低造价。

（2）对某一施工现场而言，最好能成街成片地建造，因为安装大板需要事先安好塔式吊车等大型吊装设备，如果房屋建造量太小，每平方米摊销的机械台班费就会很高，因而增加了建造造价。

（3）由于大板建筑是剪力墙承重结构，房屋的空间较小，所以只能是住宅、宿舍、旅馆等小开间的建筑。

（4）大板建筑板材之间有可靠地连接，具有较好的抗震性能，所以无论是地震区和非地震区，都是适合的。

（5）由于大板建筑要求的施工和运输条件都较高，所以宜在平坦的地段建造。

4.3.2大板建筑设计要点

（1）大板建筑的体形力求匀称，平面布置应尽量减少凹凸变化，避免结构上受力复杂和增加构件的品种和规格。

（2）为了提高大板建筑的空间刚度，宜采用小开间横墙承重或整间双向楼板的纵墙承重，少用横墙承重。

（3）在进行大板建筑空间组合时，应尽量使纵横墙对齐拉通，便于墙板间的整体连接，提高大板建筑的整体刚度。

（4）大板建筑的小区规划应考虑塔式起重机的行走路线，道路系统畅通，房屋排列应在起重机的起重范围内，要用足够的空地堆放大型板材。

（5）进行构件设计时，应在满足设计多样化的同时，尽量减少构件规格，并方便制作、运输、堆放和安装。

房屋的开间和进深参数不宜过多，一般情况下，开间控制为2~3种，进深1~2种，层高一种。

4.3.3大板建筑的板材类型

1）墙板类型：

（1）内墙板：

内墙板时大板建筑的主要受力构件。

（2）外墙板：

外墙板是大板建筑的围护结构。

4.5大模板建筑

4.5.1大模板建筑的优缺点和适用范围：

所谓大模板建筑是指用工具式大模板来现浇混凝土楼板和墙体的一种建筑。

优点：

1.一次性投资比大板建筑少得多。

2.结构的整体性好。

3.刚度增大。

4.抗震能力与抗风能力大大提高了。

缺点：

1.现场工作量大，在寒冷地区，冬期施工需要采用电热模板升温，增加了能耗，水泥用量也偏高。

4.5.3大模板建筑类型：

1）内外墙全现浇。

2）内墙现浇外墙挂板。

3）内墙现浇外墙砌砖。

4.7工业化建筑的标准化与多样化

4.7.1标准化与多样化的含义

标准化是为了促进最佳的全面经济管理，为有秩序地推行建筑工业化而制定的一套统一措施和统一规定，它通常包含下列内容：

1.制定统一模数和统一建筑参数。

2.确定构配件、制品和模具的统一规格和型号。

3.设计统一的节点构造做法。

4.拟定产品的生产工艺、施工工艺、产品质量标准和与之配套的生产施工设备等。

多样化则是指在推行标准化的同时，要解决好工业化建筑的适应性和艺术性问题，即采用标准化的方法建造起来的建筑要适应不同地形、不同地区、不同气候的变化，要适应不同的建筑标准，建筑物的内部空间要灵活，以适应功能上的多样化要求，建筑物的外观造型要丰富多彩，具有建筑艺术性。

4.7.3解决标准化与多样化矛盾的途径

1）从规划设计方面考虑：

工业化建筑的标准化与多样化，首先要从规划设计着手。

环境设计是取得建筑空间整体艺术效果的重要一环。

2）从建筑的平面空间上考虑：

可以从三方面着手：

选择合适的基本定型单位、采取灵活空间设计法、采取错层或跃层布置。

3）从建筑立面上考虑：

（1）利用屋顶和檐口的变化。

（2）利用外廊和阳台的阴影效果。

（3）利用结构构件装饰立面。

（4）利用入口形式的变化。

（5）利用色彩和材料质感。

4）各种建筑体系的综合运用：

把两种以上的工业化建筑体系融合在一起，相互吸取优点，扬弃缺点，使之互相补充，为设计多样化创造有利条件。

5）从建筑结构上考虑：

（1）在构件尺寸不变的前提下变换洞口形状和位置。

（2）在构件连接方法不变的前提下变换平面形状和布局。

（3）在构件外形和尺寸不变的前提下变换构件材料。

（4）在构件外形和尺寸不变的前提下变换外饰面做法,工业化建筑外饰面做法通常有以下两种：

1.传统饰面做法。

2.工业化饰面做法：

美术混凝土饰面露骨料混凝土饰面