《建筑构造》课件.ppt
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1、第四章第四章 建筑构造建筑构造本章主要研究民用建筑的构造及组成,研究各组本章主要研究民用建筑的构造及组成,研究各组成部分构造原理和构造方法。构造原理主要研究各组成部分构造原理和构造方法。构造原理主要研究各组成部分的要求,以及满足这些要求的理论;构造方法成部分的要求,以及满足这些要求的理论;构造方法则研究在构造原理指导下,用建筑材料和制品构成构则研究在构造原理指导下,用建筑材料和制品构成构件和配件,以及构配件之间的连接方法。具体阐述基件和配件,以及构配件之间的连接方法。具体阐述基础、墙体、楼梯、门窗、楼地层、屋顶的特点,构造础、墙体、楼梯、门窗、楼地层、屋顶的特点,构造原理,构造方法及要求。原理
2、,构造方法及要求。本章提要本章提要本本 章章 内内 容容4.1 概述概述4.2 基础和地下室基础和地下室4.3 墙体墙体4.4 楼板与楼地面楼板与楼地面4.5 楼梯楼梯4.6 屋顶屋顶4.1 概述概述民用建筑构造是指民用建筑中构件与配件的组成,相互结合的方式、方法。民用建筑构造的主要研究对象是民用建筑(房屋)的构造组成、各组成部分的构造原理和构造方法。构造原理研究各组成部分的要求,以及满足这些要求的理论;构造方法则研究在构造原理指导下,用建筑材料和制品构成构件和配件,以及构配件之间的连接方法。4.1.1 民用民用建筑构造研究的对象及任务建筑构造研究的对象及任务 民用建筑构造的任务:一是掌握房屋
3、构造的基本理论,了解房屋各组成部分的要求,弄清各不同构造的理论基础;二是能够根据房屋的使用要求和材料供应情况及施工技术条件,选择合理的构造方案,进行构造设计,绘制和熟练地识读工程图。一般民用建筑是由基础、墙或柱、楼地层、楼梯、屋顶、门窗等主要部分组成。图4.1所示为一幢住宅构造组成。基础是房屋最下面的部分,它承受房屋的全部荷载,并把这些荷载传给下面的土层(地基)。墙或柱是房屋的垂直承重构件,它承受楼地层和屋顶传给它的荷载,并把这些荷载传给基础,墙起承重、围护、分隔建筑空间的作用。4.1.2 民用民用建筑的构造组成及作用建筑的构造组成及作用 楼梯是房屋建筑中联系上下各层的垂直交通设施。门是建筑物
4、的出入口,它的作用是供人们通行,并兼有围护、分隔的作用。窗的主要作用是采光、通风、供人眺望。房屋除上述基本组成外,还有台阶、散水、雨篷、雨水管、明沟、通风道、烟道等。图4.1 住宅的建筑构成 建筑构造的影响因素包括自然界和人为因素的影响,主要体现在以下三个方面。(1)房屋结构上的作用房屋结构上的作用是指使结构产生效应的各种原因的总称,包括直接作用和间接作用。直接作用指直接作用在结构上的荷载;间接作用指使房屋结构产生效应,但不直接以力的形式出现的作用,例如温度变化、材料的收缩和徐变、地基变形、地震等。4.1.3 影响建筑构造的因素及构造设计原则影响建筑构造的因素及构造设计原则 4.1.3.1 影
5、响建筑构造的因素影响建筑构造的因素(2)自然界的其他影响房屋要经受日晒、雨水、冰冻、地下水的侵蚀等影响,因而,房屋要在相关部位采取保温、隔热、防水、防冻等构造措施。(3)人为因素人们从事的各种活动影响房屋的构造,如机械振动、化学腐蚀、爆炸、火灾等。因此,房屋在相应的部位要采取防震、耐腐蚀、隔音、防爆、防火等措施。妥善解决各种影响因素,满足房屋的各项使用功能、结构安全,适应工业化、经济合理、形体美观等各项要求。4.1.3.2 房屋构造设计原则房屋构造设计原则4.2 基础与地下室基础与地下室基础承受着房屋的全部荷载,因此基础应具有足够的强度,才能稳定地把荷载传给地基,同时基础应满足耐久性要求。如果
6、基础先于上部结构破坏,检查和加固都十分困难,而且还会影响房屋建筑的使用寿命。4.2.1 基础的要求与埋置深度基础的要求与埋置深度 4.2.1.1 基础的要求基础的要求由室外设计地面到基础底面的距离,叫做基础的埋置深度。图4.2为基础的埋置深度。基础的埋深大于5m时,称为深基础。基础的埋深不超过5m时,称为浅基础影响基础埋置深度的因素主要包括:(1)建筑物有无地下室、设备基础及基础的形式及构造等。(2)作用在地基上的荷载大小和性质。(3)工程地质和水文地质条件。4.2.1.2 基础的埋置深度基础的埋置深度(4)地基土的冻结深度和地基土的湿陷地基土冻胀时,会使基础隆起,冰冻消失又会使基础下陷,久而
7、久之,基础就会被破坏。基础最好深埋在冰冻线以下200mm。湿陷性黄土性地基遇水会使基础下沉,因此基础应埋置深一些,避免被地表水浸湿。(5)相邻建筑的基础埋深基础埋深最好小于原有建筑的基础埋深。当基础深于原有建筑基础时,则新旧基础间的净距一般为相邻基础底面高差的12倍。图4.2 基础的埋置深度 基础的构造类型与建筑物的上部结构形式、荷载大小、地基的承载力以及它所选用的材料性能有关。基础按受力特点分有刚性基础和柔性基础;按其使用材料分有砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础等;按构造形式分有条形基础、独立基础、整片基础和桩基础等。4.2.2 基础的类型与构造基础的类型与构造 当建筑物上部结构
8、采用墙体承重时,基础常采用连续的条形基础。(1)砖基础砖砌条形基础由垫层、砖砌大放脚、防潮层和基础墙四部分组成。如图4.3所示。基础垫层一般有灰土垫层、碎砖三合土垫层和混凝土垫层等。砖基础台阶的宽高比为11.5,如图4.4所示。砖砌条形基础一般多用于地基土质好、五层以下的房屋。4.2.2.1 条形基础条形基础(2)钢筋混凝土基础当墙下条形基础的上部荷载较大时,可采用钢筋混凝土条形基础。由于这种基础底部配有钢筋,钢筋的抗拉性能好,不受刚性角的限制。因此,不受刚性角限制的基础也称柔性基础,如图4.5所示。钢筋混凝土基础最薄处的厚度不小于200mm,钢筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm。基
9、础混凝土的强度等级不宜低于C15,垫层厚度宜为70100mm。图4.3 砖基础的构造 图4.4 基础宽度与高度关系 图4.5 钢筋混凝土基础 独立基础一般用于柱子下面,每一根柱子一个基础,往往单独存在,所以称为独立基础。其形式有台阶式、锥形等。4.2.2.2 独立基础独立基础整片基础包括筏式基础和箱形基础。当上部结构荷载较大,地基承载力较低,可选用整片筏式基础,以减少基底压力,降低地基沉降。整片筏式基础按结构形式分为板式结构和梁板式结构两类,如图4.6(a)、(b)所示。当钢筋混凝土基础埋深很大,为了加强建筑物的刚度,可用钢筋混凝土筑成有底板、顶板和四壁的箱形基础。箱形基础内部可用作地下室,如
10、图4.6(c)所示。4.2.2.3 整片基础整片基础图4.6 整片基础(a)板式;(b)梁板式;(c)箱形 当建筑物荷载较大,地基的软弱土层厚度在5m以上,基础不能埋在软弱土层内时,可采用桩基础。桩基础按其受力性能可分为端承桩和摩擦桩两种。端承桩是将建筑物的荷载通过桩端传给坚硬土层,而摩擦桩是通过桩侧表面与周围土壤的摩擦力传给地基。目前采用最多的是钢筋混凝土桩,包括预制桩和灌注桩两大类。4.2.2.4 桩基础桩基础地下室是建筑物中处于室外地面以下的房间。在房屋底层以下建造地下室,可以提高建筑用地效率。一些高层建筑基础埋深很大,充分利用这一深度来建造地下室,其经济效果和使用效果俱佳。4.2.3
11、地下室地下室 地下室的类型按功能分,有普通地下室和防空地下室。按结构材料分,有砖墙结构和混凝土结构地下室。按构造形式分,有全地下室和半地下室,如图4.7所示。地下室顶板的底面标高高于室外地面标高的称半地下室,这类地下室一部分在地面以上,可利用侧墙外的采光井解决采光和通风问题。地下室顶板的底面标高低于室外地面标高的,称为全地下室。4.2.3.1 地下室的分类地下室的分类图4.7 地下室示意地下室示意 地下室一般由顶板、底板、侧墙、楼梯、门窗、采光井等组成。地下室的顶板采用现浇或预制混凝土楼板,板的厚度按首层使用荷载计算,防空地下室则应按相应的防护等级的荷载计算。在地下水位高于地下室地面时,地下室
12、的底板不仅承受作用在它上面的垂直荷载,还承受地下水的浮力,因此必须具有足够的强度、刚度、抗渗透能力和抗浮力的能力。4.2.3.2 地下室的组成地下室的组成地下室的外墙不仅承受上部的垂直荷载,还要承受土、地下水及土壤冻结产生的侧压力,因此地下室墙的厚度应按计算确定。地下室的门窗与地上部分相同。当地下室的窗台低于室外地面时,为了保证采光和通风,应设采光井。采光井由侧墙、底板、遮雨设施或铁箅子组成,一般每个窗户设一个,当窗户的距离很近时,也可将采光井连在一起。地下室的外墙和底板都深埋在地下,受到土中水和地下水的浸渗,因此,防潮防水问题是地下室设计中所要解决的一个重要问题。一般可根据地下室的标准和结构
13、形式、水文地质条件等来确定防潮、防水方案。当地下室底板高于地下水位时可做防潮处理。当地下室底板有可能泡在地下水中时应做防潮防水处理。当地下室底板常年泡在地下水中时,外墙应做垂直防水处理,地板应做水平防水处理,目前采用的防水措施有卷材防水和混凝土自防水两种。4.2.3.3 地下室的防潮防水地下室的防潮防水 4.3 墙墙 体体(1)按墙体在建筑物中的位置分墙体按在建筑物中的位置分,有外墙、内墙、窗间墙、窗下墙、女儿墙等。(2)按墙体方向分墙体按方向分,有纵墙和横墙。纵墙指与房屋长轴方向一致的墙,而横墙则是与房屋短轴方向一致的墙。外横墙习惯上称为山墙。4.3.1 墙体的类型、承重方案及构造要求墙体的
14、类型、承重方案及构造要求 4.3.1.1 墙的类型墙的类型(3)按墙体受力情况分墙体按受力情况可分为承重墙和非承重墙。承重墙指承受上部结构传来荷载的墙;非承重墙指不承受上部结构传来荷载的墙。非承重墙又可分为自承重墙、隔墙、填充墙和幕墙等。自承重墙仅承受自身荷载而不承受外来荷载;隔墙主要用作分隔内部空间而不承受外力;填充墙是用作框架结构中的墙体;悬挂在骨架外部或楼板间的轻质外墙为幕墙。(4)按墙体材料分按墙体材料分有砖墙、石墙、混凝土墙、砌块墙、板材墙等。(5)按墙体构造方式分按墙体构造方式分有实体墙、空体墙和组合墙。实体墙是用一种材料所砌成的实心无孔洞的墙体;空体墙也叫空心墙,是用一种材料砌成
15、的具有空腔的墙;组合墙是由两种及两种以上的材料组合而成的墙。墙的类型如图4.8所示。图4.8 墙的类型 1纵向承重外墙;2纵向承重内墙;3横向承重内墙;4横向自承重外墙(山墙);5隔墙(1)横墙承重方案横墙承重方案是将楼板两端搁置在横墙上,荷载由横墙承受,纵墙只起围护和分隔的作用。此种承重方案楼板跨度小、房屋空间刚度大、整体性好,但建筑空间组合划分不够灵活,适用于小开间的建筑,如图4.9(a)所示。3.3.1.2 墙体的承重方案墙体的承重方案(2)纵墙承重方案纵墙承重方案是将楼板两端搁置在内外纵墙上,荷载由纵墙承受。此种方案空间划分灵活,能分割出较大的房间,构件规格少,但门窗洞口尺寸受到一定的
16、限制,且刚度较差,适用于需要较大房间的建筑,如图4.9(b)所示。(3)纵横墙承重方案纵横墙承重方案是将楼板布置在纵横墙上,荷载由纵横墙承受。此种方案平面布置灵活,空间刚度好,但楼板类型较多,适用于开间和进深尺寸较大、平面复杂的建筑,如图4.9(c)所示。(4)半框架承重方案半框架承重方案是在建筑内部采用梁、柱组成框架承重,四周采用墙体承重,楼板的荷载由梁、柱或墙共同承担。此种方案平面划分灵活,室内空间较大,空间刚度好,适用于内部需要较大空间的建筑。如图4.9(d)所示。图4.9 墙体的承重方案(a)横墙承重;(b)纵墙承重;(c)纵横墙混合承重;(d)墙与内框架柱混合承重(1)满足强度和稳定
17、性要求。墙体的强度取决于砌体的材料,其厚度应按计算确定。墙的稳定性与墙的长度、高度和厚度有关。(2)满足热工、隔声、防火、防潮要求。(3)满足减轻自重、降低造价、不断采用新材料和新工艺的要求。墙体除以上基本要求外,对特殊建筑或房间还应满足特殊要求,如防火、防腐蚀、防射线等。4.3.1.3 墙体的构造要求墙体的构造要求砖墙按构造分,有实心砖墙、空斗墙、空心砖墙和复合墙等几种类型。实心砖墙由普通粘土砖或其他实心砖按照一定的方式组砌而成。空斗墙是由实心砖侧砌或平砌与侧砌结合砌成,墙体内部形成较大的空洞。空心砖墙是由空心砖砌筑的墙体。复合墙是指由砖或其他高效保温材料组合形成的墙体。4.3.2 砖墙的类
18、型砖墙的类型勒脚是外墙外侧与室外地面接近的部位。勒脚经常受到地面水、檐口滴水的浸溅,同时容易受碰撞,如不采取措施加以防护,就会影响房屋的坚固、耐久和美观。常见的构造做法是在勒脚部位将墙体适当加厚或用石材砌筑,还可在外侧抹水泥砂浆、水刷石等面层,或贴天然石材。勒脚的高度一般距室外地坪500mm以上或考虑造型的要求与窗台平齐,如图4.10所示。4.3.3 砖墙的细部构造砖墙的细部构造4.3.3.1 勒脚勒脚图4.10 勒脚的构造(a)抹水泥砂浆或水刷石;(b)加厚墙身并抹灰;(c)镶砌石材;(d)用石材砌筑(1)散水散水是将雨水散开到离房屋较远的室外地面上去,是自由排水的形式。散水的构造做法有砖散
19、水、三合土散水、块石散水、混凝土散水、季节性冰冻地区散水等,如图4.11所示。散水的宽度一般为6001000mm,坡度3%5%,并应比屋顶檐口宽出100200mm。4.3.3.2 散水与排水沟散水与排水沟(2)排水沟排水沟是将雨水集中排入下水道系统中去,属有组织的排水形式。排水沟的构造做法有混凝土排水沟、砖砌排水沟和石砌排水沟等。图4.11 散水构造(a)砖散水;(b)三合土散水;(c)块石散水;(d)混凝土散水;(e)季节性冰冻地区的散水 为防止土壤中的水分由于毛细孔作用进入墙内,在墙中设置的连续防水层称墙身防潮层。防潮层的构造做法有防水砂浆防潮层、细石混凝土防潮层和油毡防潮层等。防潮层的位
20、置与地面情况有关。当室内地面为实铺构造时,外墙防潮层的位置应设在室外地面以上、首层室内地面混凝土垫层的上下表面之间,一般在室内地面以下60mm处。内墙两侧地面有高差时,防潮层分别设在两侧地面以下60mm处,并在两防潮层间墙靠土一侧加设垂直防潮层。4.3.3.3 防潮层防潮层(1)踢脚板踢脚板是室内地面与墙面相交处的构造处理。踢脚板所用的材料一般与地面材料相同。踢脚板的作用是保护墙面,防止污染墙身。踢脚板的高度一般为100mm左右。常用踢脚板的构造做法如图4.12所示。4.3.3.4 踢脚板及墙裙踢脚板及墙裙(2)墙裙墙裙是踢脚板的延伸,墙裙的高度为12001800mm,一般建筑多采用水泥砂浆、
21、水磨石或粘贴饰面砖等。图4.12 踢脚板的构造(a)水泥砂浆踢脚板;(b)硬木踢脚板;(c)大理石踢脚板 窗台是窗洞下部的排水构造,它的作用是排除窗外侧流下的雨水和内侧的冷凝水。外窗台面层应用不透水的材料,并应自窗向外倾斜。内窗台可用水泥砂浆抹面或预制水磨石及木窗台板等做法。内窗台台面应高于外窗台台面。窗台的构造做法如图4.13所示。4.3.3.5 窗台窗台图4.13 窗台的构造(a)平砌砖窗台;(b)侧砌砖窗台;(c)混凝土窗台;(d)不悬挑窗台 墙体上开设洞口时,洞口上部的横梁叫过梁。过梁的作用是支撑洞口以上的砌体自重和梁、板传来的荷载,并把这些荷载传给洞口两侧的墙体。目前常用的过梁有砖过
22、梁、钢筋砖过梁和钢筋混凝土过梁。4.3.3.6 过梁过梁(1)砖过梁砖过梁常见的有平拱砖过梁和弧形拱砖过梁两种。平拱砖过梁由砖侧砌而成,砖应为单数并对称于中心向两边倾斜。弧形拱砖过梁立面呈弧形或半圆形,起拱高度一般为跨度的1/151/10,过梁跨度为23m。(2)钢筋砖过梁钢筋砖过梁是用砖平砌,并在灰缝中加适量钢筋。钢筋砖过梁的跨度不应超过1.5m,砂浆强度等级不宜低于M5.0。其做法是在第一皮砖下的砂浆层内放置钢筋,过梁的高度应经计算确定,一般不少于5皮砖,同时不小于洞口跨度的1/5,钢筋的数量为120mm墙厚不少于15,钢筋每边伸入砌体支座内的长度不宜小于240mm。(3)钢筋混凝土过梁当
23、洞口跨度超过2m,或荷载较大,或有可能产生不均匀沉降的房屋,应采用钢筋混凝土过梁。钢筋混凝土过梁有现浇钢筋混凝土过梁和预制钢筋混凝土过梁两种。过梁的断面尺寸和配筋由计算确定。钢筋混凝土过梁的截面形状有矩形和L形两种。钢筋混凝土过梁构造如图4.14所示。图4.14 预制钢筋混凝土过梁(a)矩形截面;(b)L形截面;(c)组合式截面 圈梁是沿房屋外墙、内纵承重墙和部分横墙在墙内设置的连续封闭的梁。它的作用是加强房屋的空间刚度和整体性,防止由于地基不均匀沉降、振动荷载等引起的墙体开裂,提高建筑物的抗震能力。4.3.3.7 圈梁圈梁(1)设置原则砖砌体房屋,当檐口标高为58m时,应在檐口标高处设置圈梁
24、一道;檐口标高大于8m时,应增加设置数量。砌块及料石砌体房屋,当檐口标高为45m时,应在檐口标高处设置圈梁一道;檐口标高大于5m时,应增加设置数量。对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋,除檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外,尚应增加设置数量。多层砌体民用房屋,如宿舍、办公楼等,当层数为34层时,应在檐口标高处设置圈梁一道;当层数超过4层时,应在所有纵墙上隔层设置。多层砌体工业房屋,应每层设置现浇钢筋混凝土圈梁。建筑在软土地基上的砌体房屋,除按以上规定设置圈梁外,尚应符合我国现行标准建筑地基基础设计规范(GB500072002)中的有关规定。(2)圈梁的构造圈梁宜连续地设在同一水平面上并应
25、封闭。当圈梁被门窗洞口截断时,应在洞口上方增设截面相同的附加圈梁。纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同,当墙厚h240mm时,圈梁宽度不宜小于2/3h,圈梁高度不应小于120mm。当圈梁兼作过梁时,过梁部分的钢筋应按计算单独配置。采用现浇钢筋混凝土楼(屋)盖的多层砌体结构房屋,当层数超过5层时,除在檐口标高处设置一道圈梁外,可隔层设置圈梁,并与楼(屋)面板一起现浇。未设置圈梁的楼面板嵌入墙内的长度不应小于120mm,并沿墙长配置不少于210的纵向钢筋。构造柱是指夹在墙体中沿高度设置的钢筋混凝土小柱。砌体结构设置构造柱后,可增强房屋的整体工作性能,提高墙体抵抗变形的
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