建筑构造

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什么是建筑构造[1]

  建筑构造是一门研究建筑物各组成部分的构造原理和构造方法的学科。它是建筑设计不可分割的一部分,其任务是根据建筑的功能、材料、性能、受力情况、施工方法和建筑艺术等要求选择经济合理的构造方案,以作为建筑设计中综合解决技术问题及进行施工图设计的依据。

建筑构造的研究方法[2]

  建筑是劳动创造的财富,建造房屋是一种复杂的物质生产过程,要经历设计使用年限的考验。因此,在建筑物进行设计之前,就要考虑到建造时的可行性,诸如造价标准和施工工艺的可行性,还应该考虑到建筑物在长期的使用过程中,是否能够适应环境和将来发展变化要求。同时应考虑其在使用周期中对周围环境的影响,例如能耗、排放物等。所以在建筑物进行设计时,必须注意每一个细部的构造,充分考虑各种因素的长期、综合的影响。可以从以下几个方面进行研究。

  1.建筑物变形因素

  建筑物在施工和正常使用的过程中,往往会发生变形。即使变形很小。一般人也看不出来,但变形却在发生,例如材料收缩、基础的沉降、混凝土的徐变、高层建筑在风荷载作用下产生水平位移等。从建筑构造的角度来看,变形因素对于建筑物有可能造成的危害,是不容忽视的。

  2.环境因素

  一幢建筑物往往离不开周边的环境因素,仅以建筑物的屋顶为例,为了防水和保温,往往需要详细的构造设计。例如处于寒冷地区冬季室内采暖的建筑物,室内外温差很大,这样屋顶就需要进行保温处理。随着人类对客观环境的日益重视,作为工程技术人员也应引起足够的重视。

  3.建筑材料和施工工艺因素

  建筑材料是建造房屋的物质基础,材料性能是建筑构造的基本依据,包括物理性能、化学性能和稳定性能。这些性能决定了材料的可加工性、构件相互连接的可能性、构造节点的安全性以及耐久性等。实际上,随着建材工业的不断发展,已经有越来越多的新型建筑材料不断问世,而且伴以相适应的构造节点做法和合适的施工方法。因此,只有了解建筑材料的发展趋势,不断加强对各种建筑材料,尤其是新材料的性能和加工T艺的熟悉,掌握它们在长期使用过程中有可能出现的变化,才有可能使相应的设计更趋于合理。

建筑构造的影响因素[3]

  建筑物在其建造和使用过程中都经受着来自于人为和自然界的各种影响和作用力。设计时应充分考虑这些影响因素,以便保证建筑物的正常使用。这些影响大致可分为以下几个方面。

  1.气候条件的影响

  我国各地区地理位置和气候条件均有很大的差异,自然界的风霜雨雪、太阳辐射、地下水等构成了影响建筑物的多种因素,对建筑物的使用质量和使用寿命有着直接的影响。地域的不同自然环境也就不同,例如在北方地区利用太阳辐射热可提高室内温度,利用自然通风改善室内空气质量。在构造设计时针对建筑物所受影响的性质与程度,应采取相应防范措施,如:防水、防冻、保温、隔热、防风、防雨雪、防潮湿、防腐蚀、设变形缝、设隔气层等,从而提高建筑物抵御外界自然环境的能力

  2.外力作用的影响

  外力对建筑物的作用形式多种多样如:家具设备、结构及其构配件的自重力、正常使用中人群自重力,风力、雪压力、地震力,温度变化、热胀冷缩产生的内应力等等。这些作用在建筑物上的各种外力统称为荷载,荷载可分为恒荷载和活荷载。荷载的大小、作用形式和作用位置是建筑结构设计的主要依据,也是结构选型及构造设计的重要基础,起着决定构件尺度、用料多少的重要作用。

  风力是高层建筑水平荷载的主要影响因素之一,高度越大作用力就越大。在沿海地区,建筑设计时必须遵照有关设计规范执行。

  建筑物质量越大,地震时受到的地震作用力也越大。地震时能量是以波的形式传播的,纵波使建筑物上下颤动,横波使建筑物在前后或左右的水平方向上晃动。震级是根据地震时释放能量进行划分的,释放能量愈多,震级也愈高,故震级是地震的大小指标,一次地震只有一个震级。由于震中距的不同,在一次地震中会有多个烈度,地震烈度是指在地震过程中,建筑物受到的影响和破坏程度。在进行建筑物抗震设计时,是以该地区基本设防地震烈度为依据,从而提高建筑的可靠性

  3.各种人为因素的影响

  伴随着人们的生产、生活活动,常会产生一些负效应,如:火灾、爆炸、噪声、机械振动、化学腐蚀、烟尘等,对这些因素,设计时要认真分析,采取相应的防火、防爆、防振、隔声、防腐等构造措施,以防止建筑物遭受不应有的损失。

  4.建筑技术条件的影响

  在建筑构造具体构成及其做法上均会受到建筑材料、建筑设备、施工方法等条件的约束。同一个建筑环节可能会有不同的设计方案来实现,在选择时应充分考虑方案是否能满足功能要求,在现有技术条件下更便于实施,尽可能降低材料、能源和劳动力消耗。

  随着科学技术的不断发展,建筑材料技术也开始有了日新月异的变化,节能建筑的出现,建筑施工技术的不断进步,使建筑构造技术也丰富多彩。悬索、网架、膜、壳等空间结构建筑,点式玻璃幕墙,采光天窗中庭等现代建筑设施的大量涌现,无不证明着建筑构造没有一成不变的固定模式,而是在利用原有的构造的基础上,不断发展或创造新的构造方案。

  5.经济条件的影响

  现而今,人们对建筑的使用要求越来越高,如采光、通风、保温、洁净、防噪音等等。对建筑构造的要求和建筑物的使用功能也将随着经济条件的改变有了新的要求,从而也提高了建筑本身的造价,如何满足人们日益增长的精神追求,在构造设计中还有待于进一步的完善。

建筑构造的设计原则[4]

  一、必须满足建筑使用功能要求

  由于建筑物使用性质和所处条件、环境的不同,因此对建筑构造设计有不同的要求。如北方地区要求建筑在冬季能保温;南方地区则要求建筑能通风、隔热;对要求有良好声环境的建筑物则要考虑吸声、隔热等要求。总之,为了满足使用功能需要,在构造设计时,必须综合有关技术知识,进行合理的设计,以便选择、确定最经济合理的构造方案。

  二、必须有利于结构安全

  建筑物除根据荷载大小、结构的要求确定构件的必须尺度外,对一些构、配件的设计,如阳台、楼梯的栏杆,顶棚、墙面、地面的装修,门、窗与墙体的结合以及抗震加固等,都必须在构造上采取必要的措施,以确保建筑物在使用时的安全。

  三、必须适应建筑工业化的需要

  为了提高建筑速度,改善劳动条件保证施工质量,在构造设计时,应大力推广先进技术,选用各种新型建筑材料,采用标准设计和定型构件,为构、配件的生产工厂化、现场施工机械化创造有利条件,以适应建筑工业化需要

  四、必须讲求建筑经济的综合效益

  在构造设计中,应该注意整体建筑物的经济效益问题,既要注意降低建筑造价,减少材料的能源消耗;又要有利于降低经常运行、维修和管理费用,考虑其综合的经济效益。另外,在提倡节约、降低造价的同时,还必须保证工程质量,绝不可为了追求效益而偷工减料,粗制滥造。

  五、必须注意美观

  构造方案在处理时还应考虑其造型、尺度、质感、色彩等艺术和美观为题。如有不当,往往会影响建筑物的整体设计效果。

  总之,在构造设计时,应全面考虑安全适用、技术先进、经济合理、美观大方的最基本的原则和要求。

参考文献

  1. 李必瑜,王雪松主编.房屋建筑学(第三版).武汉理工大学出版社,2008.1.
  2. 潘睿主编.房屋建筑学.华中科技大学出版社,2008.8.
  3. 杜俊芳,罗秋滚主编.房屋建筑学.中国水利水电出版社,2009.02.
  4. 王钢主编.房屋建筑学.中国电力出版社,2009.08.
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