《建筑材料與構(gòu)造》第一章概論

建筑材料與構(gòu)造12級建筑設(shè)計技術(shù)專業(yè)

2013年9月~11月授課老師：李鳳珍聯(lián)系電話題：對于從事建筑設(shè)計的建筑師來說，學習《建筑材料與構(gòu)造》使建筑師具備什么能力？能在實際工作中做什么？第1章緒論1.1

建筑材料概論1.2

建筑構(gòu)造概論

1.1建筑材料概論1.1.1建筑材料的定義與分類

廣義：用于土木工程中的所有材料。包括構(gòu)成建筑物、構(gòu)筑物的材料；施工過程中所需要的輔助材料；各種建筑器材。狹義：直接構(gòu)成土木工程實體的材料。按化學成分分類

按使用功能分類

1.1建筑材料概論1.1.2建筑材料的發(fā)展

建筑材料的發(fā)展是隨著人類社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高而向前發(fā)展的。隨著社會生菜里的發(fā)展，對建筑物的規(guī)模、質(zhì)量等方面的要求越來越高，這種要求與工程材料的數(shù)量、品種、質(zhì)量等都有著相互依賴和相互矛盾的關(guān)系。工程材料的生產(chǎn)和使用就是在不斷的解決這個矛盾的過程中不斷向前發(fā)展的。同時相關(guān)學科的進步也為工程材料的發(fā)展提供了有利的條件。

歐洲工業(yè)革命給工程界帶來質(zhì)的飛躍

到18世紀為止，雖然人類經(jīng)過了漫長的發(fā)展過程，但生產(chǎn)力停止不前，土木工程材料的發(fā)展也極為緩慢，建筑材料無論在質(zhì)上還是量上，都沒有出現(xiàn)很大的飛躍，仍長期限于磚、石、木材作為結(jié)構(gòu)材料。1760年開始的歐洲工業(yè)革命改變了這一切。城市的出現(xiàn)與擴大，工業(yè)的迅速發(fā)展，交通的日益發(fā)達，需要建造大規(guī)模的建筑物、構(gòu)筑物和建筑設(shè)施，這推動了土木工程材料的前進。19實際后工業(yè)生產(chǎn)的建筑材料有了長足的進步，令人矚目。而這種巨變的集中標志就是鋼材、水泥、混凝土、鋼筋混凝土的發(fā)明與應(yīng)用。

二十世紀建筑材料的蓬勃發(fā)展

工業(yè)的發(fā)展使一些具有特殊功能的材料，如絕熱材料、吸聲材料、耐熱、耐腐蝕、抗?jié)B透以及防輻射材料應(yīng)運而生。建筑材料不僅在性能和質(zhì)量上而且在品種上蓬勃發(fā)展，新材料層出不窮，高分子材料、復合材料、化學材料、綠色環(huán)保材料為代表的新型材料得到了快速發(fā)展。

人民生活水平的提高，對建筑物修飾的要求也越來越高，于是各種裝飾材料日新月異。

建筑材料的發(fā)展趨勢建筑材料今后的發(fā)展將有一下幾個趨勢：1、盡可能提高材料的強度，降低材料的自重；2、研究并生產(chǎn)多功能、高效能的材料；3、由單一材料向符合材料及其制品發(fā)展；4、對材料的耐久性將引起更大的重視；5、建筑制品的生產(chǎn)將向預(yù)制化、單元化發(fā)展，構(gòu)件尺寸日益增大；6、綠色建材是發(fā)展方向：資源、能源消耗低，大量應(yīng)用廢棄資源，節(jié)約能源；對環(huán)境、對人身無害；可以循環(huán)利用；7、利用現(xiàn)代科學技術(shù)及手段，在深入認識材料的內(nèi)在結(jié)構(gòu)對性能影響的基礎(chǔ)上，按指定的要求，設(shè)計與制造更新品種的建筑材料。1.2建筑構(gòu)造概論示例——不銹鋼樓梯欄桿細部構(gòu)造1.2建筑構(gòu)造概論示例——幼兒園樓梯欄桿細部構(gòu)造1.2建筑構(gòu)造概論示例——玻璃欄板、不銹鋼樓梯欄桿細部構(gòu)造1.2建筑構(gòu)造概論總結(jié)建筑構(gòu)造是研究房屋建筑的構(gòu)造原理和構(gòu)造方法的學科，主要任務(wù)是根據(jù)建筑物的使用功能、建筑技術(shù)和建筑形象的要求，提供結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進的構(gòu)造方案。1.2建筑構(gòu)造概論1.2.1建筑構(gòu)成的基本要素1.2.2建筑的分類和分級★1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序1.2.4建筑構(gòu)造組成★1.2.5建筑模數(shù)★“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”是我國的建筑方針，這就構(gòu)成建筑的三大基本要素——建筑功能、建筑技術(shù)和建筑形象。1.2.1建筑構(gòu)成的基本要素建筑功能即建造房屋的目的，是建筑物在生產(chǎn)和生活中的具體使用要求。建筑功能隨著社會的發(fā)展而發(fā)展，從古時簡單低矮的巢居到現(xiàn)在櫛次鱗比的高層建筑；從落后的手工作坊到先進的自動化的工廠，建筑功能越來越復雜多樣，人類對建筑功能的要求也日益提高。不同的功能要求需要不同的建筑類型，如生產(chǎn)性建筑、居住建筑、公共建筑等。建筑構(gòu)成的基本要素——建筑功能

建筑技術(shù)建筑技術(shù)是建造房屋的手段，包括建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、建筑設(shè)備、建筑施工等內(nèi)容。建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料構(gòu)成建筑的骨架。建筑設(shè)備是建造房屋的技術(shù)條件。建筑施工使建造房屋的目的得以按時實現(xiàn)。建筑構(gòu)成的基本要素——建筑技術(shù)門的演繹古巴比倫的伊什塔城門清式垂花門門的演繹英國女建筑師扎哈哈迪德的作品——維特拉公司的消防站門的演繹蓋里的作品——西班牙畢爾巴鄂古根海姆博物館建筑形象建筑形象的塑造既要遵循美觀的原則，還要根據(jù)建筑的使用功能和性質(zhì)，要綜合考慮建筑所在的自然條件、地域文化、經(jīng)濟發(fā)展和建筑技術(shù)手段。影響建筑形象的因素包括建筑體量、組合形式、立面構(gòu)圖、細部處理、建筑裝飾材料的色彩和質(zhì)感、光影效果等等。處理手法不同，可給人或莊重宏偉或簡潔明快或輕快活潑的視覺效果。如人民大會堂、南京中山陵、鳥巢、蛋形國家大劇院等。完美的建筑形象甚至是國家象征或歷史片段的反映。如埃及金字塔、中世紀的代表建筑教堂、北京故宮建筑群、印度泰姬馬哈陵等等。

建筑構(gòu)成的基本要素——建筑形象人民大會堂：莊嚴肅穆印度的象征-泰姬馬哈陵鳥巢體育館-活潑輕快埃及的名片-金字塔

建筑功能、建筑技術(shù)、建筑形象，建筑的這三個基本構(gòu)成要素中，建筑功能處于主導地位；建筑技術(shù)是實現(xiàn)建筑目的的必要手段；建筑形象則是建筑功能、技術(shù)的外在表現(xiàn)，具有主觀性。因而，同樣的設(shè)計要求、相同的建筑材料和結(jié)構(gòu)體系，也可創(chuàng)造完全不同的建筑形象，產(chǎn)生不同的美學效果。而優(yōu)秀的建筑作品是三者的辯證統(tǒng)一。1.2.1建筑構(gòu)成的基本要素1.2.2.1建筑的分類1.2.2.2建筑的分級1.2.2建筑的分類和分級1.2.2.1建筑的分類：按照建筑使用性質(zhì)分類：民用建筑、工業(yè)建筑、農(nóng)業(yè)建筑按照民用建筑的規(guī)模大小分類：大量性建筑、大型性建筑1.2.2建筑的分類和分級1.2.2.1建筑的分類：住宅建筑按照民用建筑的層數(shù)分類：低層建筑：一般指1~3層的建筑；多層建筑：一般指4~6層的建筑；中高層建筑：一般指7~9層的建筑；高層建筑：一般指10層以上的建筑其他民用建筑按照高度分類：建筑總高度≤24m的單層、低層、多層民用建筑；建筑總高度＞24m的非單層的公共建筑為高層建筑；建筑總高度＞100m的建筑為超高層建筑；1.2.2建筑的分類和分級摘自《05SJ811建筑設(shè)計防火規(guī)范》圖示拓展知識點：建筑層數(shù)拓展知識點：建筑高度摘自《05SJ811建筑設(shè)計防火規(guī)范》圖示1.2.2建筑的分類和分級1.2.2.1建筑的分類：按承重結(jié)構(gòu)的材料分類：（1）磚混結(jié)構(gòu)建筑：指用磚砌筑墻體，鋼筋混凝土作樓板和屋頂?shù)慕ㄖ＃?）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑：指用鋼筋混凝土作柱、梁、板承重的建筑。（3）鋼結(jié)構(gòu)建筑：指用鋼柱、鋼梁承重的建筑。（4）其他建筑：如木結(jié)構(gòu)建筑、生土、膜建筑等

1.2.2.2建筑的分級：按耐久年限分，以主體結(jié)構(gòu)確定的建筑耐久年限分下列四級：（1）一級建筑：耐久年限為100年以上，適用于重要的建筑和高層建筑。（2）二級建筑：耐久年限為50～100年，適用于一般性建筑。（3）三級建筑：耐久年限為25～50年，適用于次要的建筑。（4）四級建筑：耐久年限為15年以下，適用于臨時性建筑。

1.2.2建筑的分類和分級拓展知識點：土地使用權(quán)出讓年限土地使用權(quán)出讓是指國家以土地所有者的身份將土地使用權(quán)在一定年限內(nèi)讓與土地使用者，并由土地使用者向國家支付土地使用權(quán)出讓金的行為。土地使用權(quán)出讓最高年限按下列用途確定：（一）居住用地70年；（二）工業(yè)用地50年；（三）教育、科技、文化、衛(wèi)生、體育用地50年；（四）商業(yè)、旅游、娛樂用地40年；（五）綜合或者其他用地50年。1.1.2.2建筑的分級

按耐火等級分，多層建筑物的耐火等級分為四級；高層建筑的耐火等級應(yīng)分為一、二兩級。建筑物的耐火等級是按組成建筑物構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限來確定。構(gòu)件的耐火極限是指對任一建筑構(gòu)件按時間——溫度標準曲線進行耐火試驗，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，用小時來表示。

建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火等級見表1-1（《房屋建筑構(gòu)造》P3頁)。1.2.2建筑的分類和分級1.2.2.2建筑的分級構(gòu)件的燃燒性能可分為三類，即非燃燒體、難燃燒體、燃燒體。非燃燒體：用非燃燒材料做成的構(gòu)件。非燃燒材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火、不微燃、不炭化的材料，如金屬材料和無機礦物材料（磚、石、鋼筋混凝土）。難燃燒體：用難燃燒材料做成的構(gòu)件，或用燃燒材料做成而用非燃燒材料作保護層的構(gòu)件。難燃燒材料系指在空氣中受到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、難炭化，當火源移走后燃燒或微燃立即停止的材料。如水泥、石棉板、瀝青混凝土，經(jīng)過防火處理的木材等。燃燒體：用燃燒材料做成的構(gòu)件。燃燒材料系指在空氣中受到火燒或高溫作用時立即起火或微燃，且火源移走后仍繼續(xù)燃燒或微燃的材料，如木材、膠合板、纖維板等。1.2.2建筑的分類和分級1.2.2建筑的分類和分級例題1耐火極限的定義是：建筑構(gòu)件按照時間——溫度標準曲線進行耐火實驗，從受到火的作用時起，到下列情況為止，這段時間稱為耐火極限。在下列情況中何種不正確？A)失去支持能力B)完整性被破壞C)完全破壞D)失去隔火作用1.2.2建筑的分類和分級例題2耐火等級為二級的建筑，其疏散樓梯的燃燒性能和耐火極限不應(yīng)低于下列何值？A)非燃燒體，0.25小時B)非燃燒體，1小時C)難燃燒體，0.25小時D)難燃燒體，1小時上題中0.25小時=？分鐘0.25小時=25分鐘么？1.2.3.1建筑設(shè)計的基本內(nèi)容：廣義的建筑設(shè)計包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑設(shè)備設(shè)計等。在狹義上是專指建筑的方案設(shè)計和施工圖設(shè)計。1.建筑設(shè)計：主要包括方案設(shè)計和施工圖設(shè)計兩個方面。方案設(shè)計包括總平面設(shè)計、平面設(shè)計、立面設(shè)計、剖面設(shè)計；施工圖設(shè)計包括建筑平面圖、立面圖、剖面圖以及墻身、樓梯、屋頂、門窗、陽臺等構(gòu)件及其細部的構(gòu)造設(shè)計。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計：主要是根據(jù)建筑設(shè)計選擇切實可行的結(jié)構(gòu)方案，進行結(jié)構(gòu)計算及梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計，進行結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計等。3.設(shè)備設(shè)計:

主要包括給水排水、電氣照明、通訊、采暖、空調(diào)通風、動力等方面的設(shè)計。1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序1.2.3.1建筑設(shè)計的依據(jù)1、使用功能2、自然條件（氣候條件、地形、地質(zhì)和地震烈度、水文條件）3、現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序1.2.3.2建筑設(shè)計的依據(jù)1、使用功能（1）人體尺度和人體活動所需的空間尺度是房間平面和空間設(shè)計的依據(jù)。走廊的寬度、門洞的大小、欄桿、窗臺的高度以及家具設(shè)備的大小等都是人體尺度和人體活動所需的空間尺度所確定的。據(jù)有關(guān)資料，我國成年男子的平均身高為1670mm，女子的平均身高為1570mm。如圖1-1所示。（2）家具、設(shè)備的尺寸和使用它們的必要空間是建筑設(shè)計必須考慮的因素，既要考慮家具、設(shè)備的尺寸，還要考慮人們在使用家具、設(shè)備時，在它們周圍必要的活動空間。如圖1-2所示是常用家具與設(shè)備尺寸。1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序圖1-1人體尺度和人體活動所需的空間尺度

(a)人體尺度(b)人體活動所需的空間尺度圖1-2民用建筑中常用的家具尺寸

1.2.3.2建筑設(shè)計的依據(jù)

2、自然條件（1）氣候條件：溫度、濕度、日照、雨雪、風向、風速等。例如炎熱地區(qū)的建筑物應(yīng)考慮隔熱、通風、建筑形式開敞空透；寒冷地區(qū)應(yīng)保暖防寒，建筑形式比較封閉。日照間距是建筑物間距的主要因素。降雨量的大小決定屋面形式和構(gòu)造設(shè)計，風向是城市規(guī)劃和總平面圖設(shè)計的重要依據(jù)。圖1-3是我國部分城市的風向頻率玫瑰圖，簡稱風玫瑰圖。（2）地形、地質(zhì)和地震烈度。例如地形的變化影響建筑物的體型；地質(zhì)條件決定了基礎(chǔ)的類型；地震烈度決定了建筑物是否需要抗震設(shè)計。（3）水文條件決定了基礎(chǔ)的埋置深度以及基礎(chǔ)的防潮和防水構(gòu)造措施。1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序圖1-3部分城市風玫瑰圖是根據(jù)某一地區(qū)多年平均統(tǒng)計的各個方向吹風次數(shù)的百分數(shù)值，并按一定比例繪制，一般用十六個羅盤方位表示。玫瑰圖上所表示風的吹向，是指從外面吹向地區(qū)中心

1.2.3.3建筑設(shè)計程序建筑的復雜性決定了建筑設(shè)計的復雜性。為保證設(shè)計方案的合理性，必須遵循逐步深入、循序漸進的原則，按照初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計的程序分階段進行。相對簡單的工程一般把前兩個階段合并，即分為方案設(shè)計和施工圖設(shè)計兩個階段。具體工作步驟大致為：1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序1.2.3.3建筑設(shè)計程序1.前期準備工作：

熟悉設(shè)計文件，相關(guān)設(shè)計規(guī)范，進行現(xiàn)場踏勘，熟悉建筑基地現(xiàn)狀建設(shè)情況。2.建筑方案設(shè)計：對擬建建筑作全面分析，根據(jù)建筑性質(zhì)和功能要求，形成初步設(shè)想，即所謂的立意；根據(jù)立意勾勒出基本平面布局和立面構(gòu)圖意向，即所謂的構(gòu)思。接下來，一般會用圖解的方法對擬建建筑進行功能分析，它是進行建筑設(shè)計的非常重要的方法，用以指導平面關(guān)系布置。完成功能關(guān)系分析以后，就可以草擬建筑方案，按照總平面初步方案——建筑平、立、剖面設(shè)計、簡單透視——總平面設(shè)計的思路開展方案設(shè)計工作。這個階段應(yīng)多做方案進行比較，確定合理的建筑方案。1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序1.2.3.3建筑設(shè)計程序3.技術(shù)設(shè)計：在方案設(shè)計基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備各個專業(yè)的技術(shù)要求，對方案設(shè)計作進一步地修改。這個階段須提交全部建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)計圖以及說明書、計算書等。對于一般中小型建筑，方案設(shè)計和技術(shù)設(shè)計和并為一個階段設(shè)計。4.施工圖設(shè)計：對建筑方案圖的尺寸標注進行調(diào)整和完善，進行各個部分及細部的構(gòu)造設(shè)計，進一步解決各工種間的矛盾，編制出完整的、能滿足施工的圖紙和文件。1.2.3建筑設(shè)計的內(nèi)容、依據(jù)和程序

建筑物一般由承重結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu)、飾面裝修和附屬部件組成。

承重結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)體系可分為基礎(chǔ)、承重墻或柱、梁和樓板等。

圍護結(jié)構(gòu)可分為外墻、門窗和屋頂。

飾面裝修一般按其部位分為內(nèi)外墻面、樓地面、屋面、頂棚等飾面裝修。

附屬部件一般包括樓梯、電梯、自動扶梯、門窗、遮陽、陽臺、欄桿、隔斷、臺階、坡道、雨篷、花池等。建筑的構(gòu)造組成如圖1-4和圖1-5所示。1.2.4建筑構(gòu)造組成圖1-4磚混結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)造組成圖1-5框架結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)造組成

建筑構(gòu)配件按其所處部位和功能的不同，為敘述的方便，又可分為基礎(chǔ)、墻體、樓板和地坪層、樓梯和電梯、屋面、飾面裝修、門窗等。

1.基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是建筑物最下部的承重構(gòu)件，它的作用是把上部荷載傳給地基。

2.墻體：墻體的作用是承重、圍護和分隔空間。有承重墻與非承重墻之分。

3.樓板和地坪層直接支承人、家具和設(shè)備等使用荷載的承重構(gòu)件，并將這些荷載傳遞給墻和梁或地基。它應(yīng)有足夠的強度和剛度，并滿足防潮和保溫要求。

4.樓梯和電梯：樓梯、臺階和坡道都是建筑聯(lián)系上下樓層的交通構(gòu)件，是非常重要的垂直交通通道。1.2.4建筑構(gòu)造組成

5.屋面：通常包括屋面板、防水層、保溫隔熱層等。屋面板既是承重構(gòu)件，又是分隔頂層空間和外部空間、承受風、雨、雪、太陽輻射等的圍護構(gòu)件。

6.飾面裝修：飾面裝修是依附于內(nèi)外墻、柱、頂棚、樓板、地坪等之上的面層裝飾或附加表皮，其主要作用是美化建筑表面、保護結(jié)構(gòu)構(gòu)件、提高建筑物理性能等。應(yīng)滿足美觀、堅固、熱工、聲學、光學、衛(wèi)生等要求。根據(jù)裝修工藝可分為粉刷類、粘貼類、釘掛類和涂覆類等。

7.門窗：門主要用于開閉室內(nèi)外空間、交通、防盜等功能。窗主要用于采光和通風，并應(yīng)滿足防盜、保溫、隔聲等功能。門窗的構(gòu)造重點在于密閉性，因此對安裝和縫的處理是關(guān)鍵。1.2.4建筑構(gòu)造組成

除了上面介紹的七部分之外，還有陽臺、欄桿、隔斷、雨篷、花池等附屬部分。在實際工作中，人們通常把建筑的各個組成部分劃分為：建筑構(gòu)件和建筑配件。

建筑構(gòu)件是指建筑中承重的部分，如墻體構(gòu)件、基礎(chǔ)構(gòu)件、樓板等。

建筑配件是指建筑中非承重的部分，如門窗、隔斷、欄桿、臺階、坡道、細部裝修等。1.2.4建筑構(gòu)造組成1.1.5.1基本概念1.建筑模數(shù)：是選定的標準尺寸單位，作為建筑物、建筑構(gòu)配件、建筑制品以及有關(guān)設(shè)備相互間協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。2.基本模數(shù)：我國現(xiàn)行的《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標準》（GBJ2-86）規(guī)定基本模數(shù)的數(shù)值為100mm，用M表示。即1M=100mm。3.擴大模數(shù)：基本模數(shù)的整倍數(shù)。擴大模數(shù)的基數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）水平擴大模數(shù)基數(shù)為3M，6M，12M，15M，30M，60M，相應(yīng)尺寸分別為300、600、1200、1500、3000、6000mm；（2）豎向擴大模數(shù)基數(shù)為3M和6M，相應(yīng)尺寸分別為300mm和600mm。4.分模數(shù)：整數(shù)除基本模數(shù)的數(shù)值。分模數(shù)的基數(shù)為1M/10，1M/5，1M/2，相應(yīng)尺寸分別為10、20、50mm。1.2.5建筑模數(shù)5.模數(shù)系列：以基本模數(shù)、擴大模數(shù)、分模數(shù)為基礎(chǔ)擴展形成不同模數(shù)尺寸系列，稱為模數(shù)系列。（見教材《房屋建筑構(gòu)造》P10表1-2）。模數(shù)數(shù)列的幅度和適用范圍分別為：（1）水平基本模數(shù)為1M，1M數(shù)列按100mm進級，其幅度為1M～20M。主要用于門窗洞口和構(gòu)配件斷面尺寸。（2）豎向基本模數(shù)為1M，主要用于建筑物的層高、門窗洞口、構(gòu)配件等尺寸。（3）水平擴大模數(shù)，主要用于建筑物的開間或柱距、進深或跨度、構(gòu)配件尺寸和門窗洞口尺寸。（4）豎向擴大模數(shù)，主要用于建筑物的高度、層高、門窗洞口尺寸。（5）分模數(shù)數(shù)列主要用于縫隙、構(gòu)造節(jié)點、構(gòu)配件斷面尺寸。1.2.5建筑模數(shù)1.2.5