第2章建筑工程1

建筑工程概述主要内容：建筑工程的概念建筑物的类别

概述

建筑包含有两个含义：它既表示建造活动同时又表示这种活动的成果。建筑的目的是取得一种人为的环境，供人们从事各种活动。建筑的成果通常分为两类：建筑物和构筑物。建筑物：可供人们在其中进行生产、生活或其他活动的房屋或场所，如学校、影剧院、厂房等；构筑物：而人们不在其中生产、生活的建筑，如水塔、烟囱、堤坝、电塔等。建筑的过程建设单位提出使用要求初步设计构思明确各种功能要求形成总体设计方案处理各种设计工种的技术问题进行各种设计工种的细部设计绘制施工图，书写设计说明，完成总体设计交付施工，同时进行施工监理竣工，房屋落成，交付使用初步设计阶段施工图阶段施工阶段建筑结构设计与构造

我国建筑业的技术政策：“全面贯彻适用、安全、经济、美观”的方针。

适用是指恰当地确定建筑面积，合理布局，必要的技术设备、良好的设施以及保温、隔热隔声的环境。

安全是指结构的安全度、建筑物的耐火及防火设计建筑物的耐久年限。

经济主要是指经济效益，它包括节约建筑造价、降低能源消耗、缩短建设周期、降低运行、维修和管理的费用。既要注意建筑物本身的经济效益，又要注意建筑物的社会和环境的综合效益。

美观是在适用、安全、经济的前提下，把建筑美和环境美列为设计的重要内容。搞好室内外环境设计，为人民创造良好的工作和生活条件。建筑设计概述（1）按建筑使用功能分：①民用建筑—非生产性建筑②工业建筑—工业生产性建筑③农业建筑—农副业生产建筑

（2）按主要承重结构材料分：生土结构、木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构、钢结构、薄膜充气结构1.建筑分类

（4）按层数分：

①住宅建筑中：低层为1～3层；多层为4～６层；中高层为７～９层；高层为10～30层。

②公共建筑及综合性建筑：建筑物总高度大于24m者为高层建筑（不包括高度超过24m的单层主体建筑）。

③建筑物高度超过100m时，不论住宅或公共建筑均为超高层建筑。

④工业建筑（厂房）：单层厂房、多层厂房、混合层数的厂房。

分级依据：建筑物的耐久年限及耐火程度2.建筑分级

①按建筑物的耐火年限分级建筑物的耐火年限主要是根据建筑物的重要性和建筑物的质量标准而定，是作为建筑投资、建筑设计和选用材料的重要依据。级别适用建筑范围耐久年限（年）一重要建筑和高层建筑>100二一般性建筑50~100三次要建筑25~50四临时性建筑<25按主体结构确定的建筑耐久年限分级

②按建筑物耐火性能分级

建筑物的耐火等级是由构件的燃烧性能和构件的最低耐火极限决定的。燃烧性能建筑材料根据在明火或高温作用下的变化特征、构件按燃烧性能分为：非燃烧体、难燃烧体和燃烧体。耐火极限耐火极限是构件受到火的作用起至失去支撑能力或发生穿透裂缝或背火一面的温度达到220℃时止的时间，用小时表示。构件的耐火极限是按规定的火灾升温曲线，通过耐火试验，结合材料施工质量等因素决定的。设计中必须按耐火极限要求，在考虑材料的同时，还应考虑其他条件如墙体的厚度，钢筋混凝土构件的截面最小尺寸与保护层厚度等。耐火等级建筑物的耐火等级是由组成建筑物的墙、柱、梁、楼板等主要构件的燃烧性能和耐火极限决定的，共分四级。各级建筑物所用构件的燃烧性能和耐火等级不应低于规定的级别和限额。中国的古建筑

五台山佛光寺应县木塔中华民居山西乔家大院陕西土窑洞中华民居川中罗泉古镇蒙古民居中国的现代建筑

国家体育场“鸟巢”国家大剧院国外古典建筑希腊雅典卫城巴黎圣母院国外古典建筑柬埔寨吴哥窟印度泰姬陵国外现代建筑悉尼歌剧院第十名：香港国际金融中心大厦

建于2003年，高415米，共88层，香港最高的建筑物。外形设计概念是以一个向外地的朋友“招手”的手势。2007年世界最高建筑排名榜第九名：上海金茂大厦

1998年建成，高421米，88层。具有中国传统风格的超高层建筑。既是中国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海派建筑风格在浦东的再现。第8.5名（已不存在）:纽约世贸双塔

建于1966年，高441米，110层，曾是世界最高建筑。纽约世贸中心座在“911”恐怖袭击事件中被摧毁，造成将近四千人死亡，将南曼哈顿区的纽约金融中心变成了废墟。第八名：美国芝加哥西尔斯大厦

建成于1974年，高443米，110层。西尔斯大厦由9座塔楼组成。它们的钢结构框架焊接在一起，这样也助于减少因其高度所造成的在风中摇动。一度是世界上最高的办公楼。每天约的1.6万人到这里上班。第七名：国家石油公司双塔大楼

建成于1997年，高451米，88层。巍峨壮观，气势雄壮，是马来西亚的骄傲。它以451米的高度打破了美国希尔斯大楼保持了22年的最高记录。第六名：上海环球金融中心

101层，高492米。2008年8月正式宣布落成启用，从而超越４２１米的金茂大厦成为我国内地目前最高的在用建筑。是一幢以办公为主，集商贸、宾馆、观光一体的大型超高层建筑，与金茂大厦相距仅40米。第五名：台北101大楼

于2003年10月完工，高508米。有世界最大且最重的“风阻尼器”：一个悬挂在大楼内部楼顶的重达660吨的铁球，为了在台风到来时保持平衡，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。它保持世界上速度最快的电梯的纪录（每小时60.4公里）。

第四名（计划建设）：釜山“千年塔世界商业中心”

高度为560米，预期于2011年完工。“千年塔世界商业中心”建成之后，将是下一个十年亚洲最高的建筑物。这是全球摩天楼大胆的创新的设计竞赛的一部分。第三名（在建）：纽约世贸中心1号楼自由塔

自由塔的主体结构高度仍然为1776英尺（541米），以象征美国建国的年份1776年。加上顶部的电视天线，自由塔总的高度将超过2000英尺（609米），稳居世界建筑高度之首。第二名（计划建设）：韩国仁川双子大楼

最近，韩国仁川决定在一片刚开垦的空地上，盖一座体现其崛起雄心的世界级摩天大楼—两栋高614米的双子大楼，比当今世界上任何一座大楼都要高。第一名（建成）

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阿联酋迪拜—“迪拜塔”

2008年9月，阿拉伯联合酋长国城市迪拜正在建设中的迪拜塔高度达到688米。迪拜塔于2004年9月动工，今年4月，迪拜塔的高度超过了美国北达科他州KVLY-TV电视发射塔，成为世界最高建筑。主要内容5.3生土建筑物5.4木结构建筑物5.5砌体结构建筑物5.6混凝土结构建筑物5.7钢结构建筑物5.8钢-混凝土组合结构建筑物5.9索结构和索-膜结构建筑物5.10特种构筑物5.3生土建筑物定义：主要用未焙烧而仅作简单加工的原状土为材料营造主体结构的建筑。现状：现在世界上约有1/3的人口居住在各类生土建筑中。中国黄土高原63～64万平方公里范围内的乡村居民，大多仍然居住在窑洞及其他生土建筑中。代表：窑洞、古城墙、石窟等。古长城窑洞陕北的窑洞大体上可以分为三类：土窑洞、石窑洞和砖窑洞。

窑洞冬暖夏凉，住着舒适，节能，同时传统的空间又渗透着与自然的和谐，朴素的外观在建筑美学上也是别具匠心。阳光照射图福建省永定地区的多层土楼堪称世界建筑的一个奇迹。土楼振成楼振成楼奎聚楼奎聚楼生土建筑可以就地取材，易于施工，造价低廉。冬暖夏凉，节省能源；它又融于自然，有利于环境保护和生态平衡。但是各类生土建筑都有开间不大,布局受限制,日照不足，通风不畅和潮湿等缺点，需要改进。生土建筑物的特点5.4木结构建筑物定义：将木材经过多种形式的连接，形成的结构。木材连接形式：胶、螺栓、钉代表：应县木塔、日本出云圆顶等。中国最有名的木结构建筑

五台山佛光寺大殿（建于857年）山西省应县木塔（建于1056年）日本出云木结构圆顶木结构的特点取材容易，加工简便。自重较轻，木构件便于运输、装拆，能多次使用。

5.5砌体结构建筑物定义：用砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构，又称砖石结构。由于砌体的抗压强度较高而抗拉强度很低，因此，砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力，而很少受拉或受弯，一般民用和工业建筑的墙、柱和基础都可采用砌体结构。代表：金字塔、巴黎圣母院、赵州桥等。主体呈长方形，中央大穹窿圆顶直径33米，顶部离地55米。

土耳其索菲亚大教堂砌体结构的优点

①容易就地取材。砖主要用粘土烧制;石材的原料是天然石;砌块可以用工业废料──矿渣制作，来源方便，价格低廉。②具有良好的耐火性和耐久性。③砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备。④砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。砌体结构的缺点①砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大。②基本上是手工方式，施工劳动量大。③抗拉和抗剪强度都很低,因而抗震性能较差,在使用上受到一定限制。④粘土砖需用粘土制造，在某些地区过多占用农田，影响农业生产。

砌体结构的发展和趋向采用高强度砖石和砂浆,用较薄的承重墙建造较高的建筑物是现代砌体结构的主要特点。预制砖墙板提高了施工机械化的程度，施工速度快，质量也易保证。要求砖及砌块材料具有轻质高强的性能，砂浆具有高强度，特别是高粘结强度。5.6混凝土结构建筑物定义：以普通混凝土为主制作的结构。包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构，其应用范围极广，是土木建筑工程中用得最多的一种结构。代表：石油双塔大厦、悉尼歌剧院等。混凝土结构的发展历程1824年发明了波特兰水泥19世纪中叶开始利用钢筋加强混凝土的抗拉能力的研究，曾进行了钢筋混凝土梁的试验。19世纪80年代初步奠定了钢筋混凝土在建筑上应用的科学基础。中国的水泥工业始于1889年。19世纪末20世纪初，在上海等沿海城市的个别建筑物中，部分地采用了钢筋混凝土楼板。1908年建造的上海电话公司是中国最早的钢筋混凝土框架结构。1949年后，混凝土结构在各种工程结构中得到了广泛的应用。

素混凝土结构主要用于承受压力而不承受拉力的结构，如基础、挡土墙、堤坝、水泥混凝土路面、飞机场跑道等。钢筋混凝土结构适用于做各种受压、受拉和受弯的结构，如各种桁架、梁、板、柱、拱、壳、堤坝等。预应力混凝土结构的应用范围和钢筋混凝土相似，但由于抗裂性好、刚度大和强度高的特点，特别适宜于制作一些跨度大、荷载重以及有抗裂抗渗要求的结构。

最高的钢筋混凝土结构建筑物马来西亚石油双塔大厦88层、高450米。最优美的钢筋混凝土结构建筑物优点：整体性好，可灌筑成为一个整体；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构;耐久性和耐火性好;工程造价和维护费用低。缺点：混凝土抗拉强度低，容易出现裂缝；结构自重比钢、木结构大；室外施工受气候和季节的限制；新旧混凝土不易连接，增加了补强修复的困难。

混凝土结构的优缺点5.7钢结构建筑定义：钢材制成的结构。钢结构通常由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。代表：美国西尔斯大厦、帝国大厦、纽约世贸中心。云南省永平县与保山市之间跨越澜沧江的霁虹桥四川省泸定县大渡河上泸定桥

最高的钢结构建筑物美国西尔斯大厦建成于1974年，高442米，108层。纽约帝国大厦1931年建成，高381米。钢材的组织均匀，因而钢结构的理论计算结果比较符合实际受力情况；钢材强度较高,弹性模量也高;钢结构塑性和韧性好、适宜于承受振动和冲击荷载；钢材的比强度较大，因而钢结构的重量轻；钢结构便于机械化制造，精确度较高，安装方便，是工程结构中工业化程度最高的一种结构；但耐锈蚀性较差，需要经常维护；耐火性也较差。

钢结构的特点5.8钢-混凝土组合结构建筑物定义：采用钢构件和钢筋混凝土构件共同组成的结构体系。代表：台北101大厦、上海金贸大厦等。5.9索结构和索-膜结构建筑物索结构：由受拉的直线形或曲线形索及相应构件所组成的承重结构。索-膜结构：用薄膜材料和钢索共同形成的结构型式。代表：伦敦千年穹顶、福冈体育馆等。5.10特种构筑物定义：指房屋、地下建筑、桥梁、隧道、水工结构以外的具有特殊用途的工程结构。代表：纪念性的构筑物、电视塔、水塔、烟囱等。

建筑构造是研究建筑物的构成、各组成部分的组合原理和构造方法的学科。主要任务是根据建筑物的功能要求、技术经济和艺术造型，通过构造技术手段，提供合理的构造方案和措施，设计实用、坚固、经济、美观的构配件，并将它们结合成房屋整体。一幢建筑物一般由基础、墙或柱、楼地层、楼梯、屋顶和门窗等六大部分组成（见图）。下面着重介绍这六大部分。建筑构造建筑物的组成

在建筑工程中建筑物与土层直接接触的部分称为基础。支承建筑物重量的土层叫地基，有天然地基和人工地基之分。基础是建筑物最下部的承重构件，它承受建筑物的全部荷载，并将它们传给地基。基础1.基础埋深

基础埋深指室外设计地面至基础底面的垂直距离（见图）。影响因素：建筑物上部荷载大小、地质土质的好坏、地下水位的高低、土壤冰冻的深度以及新旧建筑的相邻交接等都将影响基础的埋深。基础按埋深分类：大于4m的称深基础，小于4m的称浅基础。基础埋深一般不得浅于0.5m。基础的埋置深度

基础的类型主要按上部结构形式、荷载大小及地基情况确定,一般分为：条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础。

(⒈)条形基础又称带形基础：当建筑物采用砖墙承重时，墙下基础常连续设置，形成通长的条形基础。材料可采用砖、石或混凝土。

2.基础类型

(⒉)独立基础：当建筑物上部为框架结构，常采用独立基础。从形式上又分为锥形、踏步形或杯形基础（见图）。

独立基础

(⒊)满堂基础：当上部结构传下来的荷载很大，地基承载力很低，独立基础（或条形基础）不能满足地基要求时，可将整个建筑物的下部做成整块钢筋混凝土梁板基础，称为满堂基础。按构造又可分为筏形基础和箱形基础。筏形基础分为梁板式和板式两种（见图）。箱形基础设有地下室，基础埋深较大，为增加建筑物的刚度，将地下室底板、顶板和墙整浇成盒状或箱形，可用于特大荷载建筑，能承受很大弯距（见图）。

筏形基础

箱形基础

(⒋)桩基础：若地基的上层较弱、较厚，采用浅埋基础不能满足地基强度和变形要求，做其他人工地基没有条件或不经济时，常采用桩基础。桩基按传力方式分为端承桩即将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层和摩擦桩即通过桩周围的摩擦力传给地基。按施工方法桩基础可分为预制桩和灌注桩。

墙是民用建筑中的主要组成部分，它关系到建筑物的质量，同时直接影响建筑物的自重、材料消耗、工期和造价。墙的作用：在建筑物中主要起承重、围护、分隔作用。

对墙的要求：结构布置要合理；有足够强度和稳定性；具有一定的保温和隔热能力；有一定的隔声能力；有防水防潮能力；满足防火要求。墙体结构改革要趋于自重轻、强度高、能尽量采用装配式构件和机械化施工。墙与门、窗构造

按位置分为内墙和外墙。沿建筑物短轴方向的墙称为横墙，沿长轴方向布置的墙称为纵墙，位于房屋两端的外墙称为山墙（见图）。按受力情况分为承重墙和非承重墙，建筑物内部只起分隔作用的非承重墙称为隔墙。按所用材料分为砖墙、石墙、土墙、混凝土墙以及各种天然的、人工的或工业废料制成的砌块墙、板材墙等。按构造方式分为实体墙、空体墙和组合墙，实体墙由一种材料构成；空体墙也是一种材料构成，但墙内留有空腔；组合墙则有两种或两种以上材料组合而成。

墙的分类墙体的名称

(⒈)勒脚(⒉)散水和明沟(⒊)窗台(⒋)门窗过梁(⒌)圈梁(⒍)构造柱(⒎)防潮层(⒏)变形缝1.砖墙构造

门和窗是建筑物的围护构件，在不同情况下有分隔、采光、通风、保温、隔声、防水及防火等不同要求。门是沟通建筑物外部和内部两个空间的入口，主要功能为交通和分隔，也可通风、采光。窗的主要功能采光、通风。

门和窗要满足开启方便、关闭紧密、坚固耐久、便于擦洗和维修等要求。此外门、窗对建筑物外观及室内装修造型影响也很大，应使其美观大方。2.门、窗构造(1)门窗类型

①按材料分：木、钢、铝合金、塑料等。此外还有玻璃钢、塑钢、木塑、铝塑等复合材料制作的门窗。②按开启方式分：a.窗可分为固定窗、平开窗、旋窗、立转窗和推拉窗等（见图）。b.门可分为平开门、弹簧门、推拉门、折叠门、转门、卷帘门、上翻门、提升门等。

(2)门窗构造

①窗的构造：一般木窗由窗框、窗扇和五金件及附件组成。窗洞口尺寸的高度与宽度规定为３Ｍ（模数）的倍数。窗扇组成（见图）。②门的构造：门的组成（见图）常用于民用建筑的平开木门扇有夹板门、镶板门和拼板门三种（见图）。窗的开启方式

木窗的组成门的构造门扇

楼层是分隔建筑空间的水平承重构件。它除承受和传递垂直和水平荷载外，还具有一定的隔声、防火、防水等能力，同时楼层还提供了敷设各类水平管线的空间，如电线、水管、通风管等。地层是指建筑物室内与土壤直接相接或接近土壤的水平构件。它承受作用其上的全部荷载。

1.楼地层的组成

楼地层基本上分三层：楼地面层、结构层和顶棚层（见图）。结构层是楼层与地层的承重部分，承受作用其上的荷载并将其传给墙柱或土壤。楼地面层起着保护结构层、分布荷载和隔声、防水、保温等功能及作用，对室内装修起重要作用。顶棚层是楼层的下面部分，起保护结构层、装饰室内、安装灯具、敷设管线等多种作用。此外，根据不同作用，可以加各种附加层，以满足隔声、防水、保温、绝缘等不同要求，并将它们均匀地传给土壤或通过其它构件传给土壤。楼地层构造

楼层和地层的组成(a)(b)楼层的组成(c)地层的组成

2.楼板的类型板式楼板梁板式楼板井式楼板无梁楼板压型钢板组合楼板楼板类型

木楼板现浇整体式

钢筋混凝土楼板预制装配式装配整体式叠合式密肋空心砖楼板预制小梁现浇板装配整体式压型钢板与钢梁组合的楼板（按材料不同分类）（根据受力和传力情况划分）（按施工方法不同分类）砖拱楼板

木楼板因其耐火和耐久性差，砖拱楼板因其自重大，不利于抗震，现已趋于不用。目前我国建筑中多采用钢筋混凝土楼板。钢筋混凝土楼板强度高、刚度好、即耐久又防火，可塑性好且便于工业化生产和机械化施工。

3.楼地面构造

板和地层基层上面的装修分别称为楼面和地面。它们的类型和构造基本相同。在设计上要求表面平整、光洁、不起尘、易清洁、耐磨、坚固、有弹性，给人以舒适感，而且隔音好，特殊的房间还要求防水（如厕、浴）、防火（如厨房）、对某些酸碱作用的房间（如实验室）还要求有耐腐蚀的能力等。楼地面由垫层、附加层和面层组成。

根据面层材料和施工方法不同有以下类型：(1)现浇类(2)镶贴类

(3)粘贴类(4)涤料类(5)木材类水泥砂浆地面细石混凝土地面水磨石地面块砖地面陶瓷砖地面人造石板和天然石板地面

1.阳台：是楼房建筑中各层房间用以与室外接触的小平台。它由承重结构和栏杆（板）、扶手等组成。有挑阳台、凹阳台、半挑半凹及转角阳台等几种形式。承重结构宜用钢筋混凝土。挑阳台为悬臂结构，挑出长度一般为1.2～1.5米。阳台栏杆高度一般为1～1.2m。为防止雨水从阳台泛入室内，阳台地面的标高应低于室内地面20mm并在阳台一侧栏杆（板）下设排水孔。

2.雨蓬：是建筑物入口处位于外门上部用以遮挡雨水，保护外门免受雨水侵害的水平构件。它包括雨蓬板及过梁两部分。雨蓬多为钢筋混凝土现浇，过梁高度一般不小于300mm。板宽要将外开门扇遮盖住，一般为1～1.5m左右，板的最薄处不小于50mm。阳台、雨棚

楼梯是楼层间的主要垂直交通设施，虽然多层公共建筑、高层建筑经常需要设置电梯或自动扶梯及坡道，但楼梯也必不可少。楼梯一般由梯段、平台和栏杆扶手组成（见图）。楼梯是建筑物中重要的交通和疏散设施，因此，要有足够的坚固性和耐久性。楼梯间在耐火和抗震性能上，都应该高于房屋的其他部分。楼梯的组成楼梯1.楼梯的形式

按楼层间梯段数量和上下楼层方式的不同，楼梯的平面形式有下列几种(1)单跑楼梯：只有一个楼梯段，中间不设休息平台。适用于层高较低的房屋。(2)双跑楼梯：有两个楼梯段，中间设休息平台。这种楼梯结构简单，节省面积，在民用建筑中使用最广泛。(3)三跑楼梯：由三个楼梯段和二个休息平台组成。常用于层高较大的建筑物。三跑楼梯中央可以设电梯。(4)双分、双合式楼梯：这种楼梯由双跑式楼梯变化出来的。此外还有螺旋楼梯、弧形楼梯剪刀式楼梯和交叉式楼梯等。2.楼梯的尺度

楼梯的密度、坡度和踏步级数都应满足人们通行和搬运家具、设备的要求。楼梯的数量取决于建筑物的平面布置