第二章民用建筑构造概述

第二章民用建筑构造概论第一节民用建筑的构件组成与作用一、建筑物的组成及各组成部分的作用1、基础作用：建筑物最下部的承重构件要求：坚固、稳定且能抵抗冰冻、地下水和化学侵蚀等。2、墙和柱作用：承重构件和围护构件，内墙还起着分隔房间创造室内舒适环境的作用。要求：足够的强度、稳定性、保温、隔热、隔声、防水、防火等能力以及具有一定的经济性和耐久性。3、楼板层和地坪：楼板是水平方向的承重构件楼板层承受荷载并将这些荷载传给墙或柱；同时对墙体起着水平支撑的作用。因此要求楼板层应具有足够的抗弯强度、刚度和隔声、防潮、防水的性能。地坪是底层房间与地基土层相接的构件，起承受底层房间荷载的作用。要求地坪具有耐磨防潮、防水、防尘和保温的性能。4、楼梯：是建筑的垂直交通设施。供人们上下楼层和紧急疏散之用。要求楼梯具有足够的通行能力，并且防滑、防火，能保证安全使用。5、门窗：非承重构件，也称为配件6、屋顶：是建筑物顶部的围护构件和承重构件。抵抗风、雨、雪霜、冰雹等的侵袭和太阳辐射热的影响；又承受风雪荷载及施工、检修等屋顶荷载，并将这些荷载传给墙或柱。屋顶应具有足够的强度、刚度及防水、保温、隔热等性能。第二节建筑构造设计原则与影响因素

建筑构造研究的对象及其任务建筑构造就是专门研究建筑物各组成部分以及各部分之间的构造方法和组合原理的科学，其主要任务是根据建筑物的功能要求，通过构造技术手段，提供合理的构造方案和措施一、建筑构造设计基本原则1、结构坚固、耐久建筑构造设计应该从材料、结构、施工三方面引入先进技术，但是必须注意因地制宜，不能脱离实际。即在构造方案上首先应考虑坚固实用，保证房屋的整体刚度，安全可靠，经久耐用。一、建筑构造设计基本原则2、必须满足建筑使用功能要求由于建筑物使用性质和所处环境不同，除满足空间尺度要求外，有些建筑物还有某些特殊要求，如保温、通风、隔热、吸声、隔声等。在构造设计时，要综合相关专业的技术知识，优化设计，选择经济合理的构造措施，满足建筑使用功能要求。一、建筑构造设计基本原则3、美观大方建筑构造设计是初步设计的继续和深入，建筑要做到美观大方，构造设计是非常重要的一环

。4、技术先进必须适应建筑工业化的需要。5、

必须讲求建筑经济的综合效益建筑构造设计处处都应考虑经济合理，在选用材料上应就地取材，注意节约钢材、水泥、木材三大材料，并在保证质量前提下降低造价。

二、影响建筑构造的因素

一、经济条件的影响建筑构造在实施时必然受到材料设备施工方案经济效益等条件制约。

二、外界环境的影响

1、气候条件的影响如日晒雨淋、风雪冰冻、地下水等。对于这些影响，在构造上必须考虑相应防护的措施，如防水防潮、防寒隔热、防温度变形等

。2、

外力作用的影响

外力包括人、家具和设备的重量，结构自重，风力，地震力，以及雪重等，这些通称为荷载。

3、人为因素和其他因素的影响如火灾、机械振动、噪声等的影响，在建筑构造上需采取防火、防振和隔声的相应措施。

二、影响建筑构造的因素

四、建筑技术条件的影响建筑构造在实施时必然受到建筑技术条件、材料设备施工方案等条件制约。第八章基础与地下室本章主要介绍地基与基础的基本概念，基础的埋深及其影响因素，基础的类型与构造，地下室的防潮和防水构造等。其中基础的类型与地下室的防潮、防水构造是本章重点。本章提要第一节地基与基础概述一、地基与基础的关系基础与土层直接接触的承重构件地基支承建筑物荷载的土壤层

关系【地耐力】：地基每平方米所能承受的最大压力（地基承载力）F【持力层】：直接承受基础荷载的土层【下卧层】：持力层以下的土层为了保证建筑物的稳定和安全，必须控制建筑物基础底面的平均压应力不超过地耐力。建筑的全部荷载N（kN）是通过基础传递给地基的。

A≥N／f当荷载一定时，可通过加大基础底面积A（m2）来减少单位面积上地基所承受的压力。

二、地基的分类【天然地基】指天然状态下即可满足承载力要求、不需人工处理的地基。包括岩石、碎石、砂土、黏性土等。【人工地基】经人工处理的地基称为人工地基。包括淤泥、淤泥质土、杂填土、充填土、饱和松散的细砂（粉土）处理方法有换土法、填土法、预压法、强夯法、深层搅拌法、打桩法。【预压、强夯法】

土的压实法主要是通过减小土颗粒间的孔隙，把细土粒压人大颗粒间的孔隙中去，并及时排去孔隙中的空气，从而增加土的干容重，减少土的压缩性，提高地基的强度。常用的压实法有：土的表面压实法、机械压实法。

【换土、填土法】

当遇到地基持力层比较软弱，或部分地基有一定厚度的软弱土层，如淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基时，可将软弱土层的部分或全部挖去，换成其他较坚硬的材料，这种方法称换土法。其特点是：能够充分利用地方材料、节约三材。【打桩法】

当建筑物荷载较大，或建筑物很高，而地基土层较弱，采用浅埋基础已不能满足地基承载力的要求时，建筑物可采用桩基，即通过柱子似的桩，穿过深达十几米、甚至几十米的软弱土层，直接支承在坚硬的岩层上，这种桩称柱桩或承桩。【深层搅拌法】：利用水泥或石灰作固化剂，通过特制的深层搅拌机和机械在一定深度范围内把地基土与水泥（或其他固化剂）强行拌和固化形成稳定和有足够强度的水泥土，制成桩体块体和墙体等并与原地基共同作用，提高地基承载力，改善地基变形特性的一种地基处理技术。三、地基与基础设计要求在设计地基、基础时，一般要求满足下列条件：（一）地基承载力和均匀程度的要求建筑物的建造地址尽可能选在地基土的地耐力较高且分布均匀的地段，如岩石类、碎石类等。若地基土质不均匀，会给基础设计增加困难。若处理不当将会使建筑物发生不均匀沉降，而引起墙身开裂，甚至影响建筑物的使用。比萨斜塔之所以会倾斜，是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下的有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成（二）地基强度和耐久性的要求

基础是建筑物的重要的承重构件，材料必须要有足够的强度。基础的材料、构造选择应与上部建筑物的使用年限相适应。（三）基础工程应注意经济问题基础工程约占建筑总造价的10%-40%，应尽可能选择良好的天然地基，选择较好的土质地段，应尽量使用地方材料，采用恰当的形式和构造方法。四、基础的埋置深度（重点）（一）基础埋置深度的定义【基础埋置深度】是指室设计室外地坪至基础底面的距离。设计室外地坪浅基础和深基础【浅基础】:基础埋置深度≤5m。不能小于500mm。【深基础】：基础埋置深度>5m。在确定基础的埋深时，应优先选择浅基础。只有在表层土质极弱或总荷载较大或其他特殊情况下，才选用深基础。

（二）基础埋深的选择决定基础埋置深度的因素很多，主要应根据三个方面综合考虑确定，即土层构造情况、地下水位情况和冻结深度情况。1、地基土层构造的影响基础埋置的原则：在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土做持力层。一般，应尽可能浅埋。但通常不浅于500mm1)地基由均匀的，压缩性较小的良好土层构成；(2)地基由两层土构成，上层弱土层厚度在2m，下层为良好土层；(3)地基由两层土构成，上层弱土层厚度在2—5m之内(4)弱土层厚度大于5m；(5)地基由两层土构成，上层是好土，而下层是弱土层；(6)地基由好土与弱土交替构成。2、地下水位的影响地基土含水量的大小对承载力影响很大，所以地下水位高低直接影响地基承载力。建筑物的基础应争取埋置在地下水位以上。地下水位较高的地区，宜将基础埋置在最低地下水位以下200mm的深度。3.土的冻结深度的影响【冰冻线】冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。一年四季建筑物的冻融变化：冬季，土的冻胀会把基础抬起；春天，气温回升，土层解冻，基础就会下沉，使建筑物周期性的处于不稳定状态。因此，一般要求基础埋置在冰冻线下200mm。土壤冻胀现象及其严重程度与地基土的颗粒粗细、含水量、地下水位高低等因素有关。【冻胀土】粉砂、轻粉质粘土等土壤颗粒细，孔隙小毛细作用显著，具有冻胀性的土壤。冻胀土中含水量越大，冻胀就越严重；地下水位越高，冻胀越强烈。因此，如地基土有冻胀现象，基础应埋置在冰冻线以下大约200mm的地方。4、其他因素对基础埋深的影响基础的埋深除与地基构造、地下水位、冻结深度等因素有关外，还需考虑周围环境与具体工程特点，如相邻基础的深度、拟建建筑物是否有地下室、设备基础、地下管沟等。新建建筑物基础埋深不宜大于相邻原有建筑物的基础埋深。若新建筑的基础埋深大于原有建筑的基础埋深时，应考虑原有基础的稳定性问题，如图所示。具体做法是必须满足下列条件：两基础之间的水平距离一般控制在两基础底面高差的1～2倍内。第二节基础构造三基础类型与构造按材料分为刚性基础（砖基础、毛石基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、灰土基础）和柔性基础（钢筋混凝土基础）等；按构造形式分为条形基础、独立基础、井格基础、筏片基础、箱形基础和桩基础。由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料制成的墙下条形基础或柱下独立基础又称为无筋扩展基础，适用于低层和多层民用建筑。由钢筋混凝土制成的柱下独立基础和墙下条形基础称为扩展基础，多用于地基承载力差、荷载较大、地下水位较高等条件下的大中型建筑

1、刚性基础定义：由刚性材料做的基础【刚性材料】：抗压强度高而抗弯、抗剪等强度较低的材料如砖、石、素混凝土、灰土等。应用：用于荷载不太大的建筑，一般用于2～3层混合结构中刚性基础断面宽度：应根据材料的刚性角来确定【刚性角】：通常按刚性材料的受力特点，基础的挑出长度与高度应在材料允许范围内控制，这个控制范围的夹角称为刚性角。基础受力在刚性角范围以内基础宽度超过刚性角范围而破坏2、柔性基础定义：钢筋混凝土基础称为非刚性基础，也称柔性基础。特点：这种基础不受刚性角的限制，基础底部不但能承受很大的压应力，而且还能承受很大的弯矩，能抵抗弯矩变形。应用：用于荷载较大的多、高层建筑断面形式：常为锥形，但最薄处不应小于200mm为了保证钢筋混凝土基础施工时，钢筋不致陷入泥土中，常须在基础与地基之间设置混凝土垫层。柔性基础钢筋混凝土基础为了使基础底面均匀传递对地基的压力，常在基础下部用强度等级为C10的混凝土做垫层，其厚度宜为70－100mm。有垫层时，钢筋距基础底面的保护层厚度不宜小于35mm；不设垫层时，钢筋距基础底面不宜小于70mm，以保护钢筋免遭锈蚀。混凝土主要用于抗压，混凝土的抗压强度是通过实验得出的，我国采用边长为150mm的立方体作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。<规范>规定以边长为150mm的立方体在（20±3）℃的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压强度作为混凝土强度等级.

按照《混凝土结构设计规范》规定，混凝土强度分为14个等级，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。

（二）、按构造形式分类基础构造形式的确定随建筑物上部结构形式、荷载大小及地基土质情况而定。常见基础有以下几种：1、条形基础2、独立基础3、井格式基础4、满堂基础5、桩基础（1）条形基础【上部结构】：（砖或石）墙承重【基础】：沿墙身设置成连续的带形，也称带形基础，所以，条形基础是砖石墙基础的基本形式。【优点】：基础纵向整体性好，可减缓局部不均匀下沉。【适用范围】：荷载较大，地基软弱时通常采用钢筋混凝土条形基础【材料】：砖、石、灰土、三合土。混合结构墙下条基

（一）毛石基础

毛石基础是由石材和不小于M5砂浆砌筑而成。毛石是指开采未经雕凿成型的石块，形状不规则。由于石材抗压强度高，抗冻、抗水、抗腐蚀性能均较好，所以毛石基础可以用于地下水位较高、冻结深度较大的底层或多层民用建筑，但整体性欠佳，有震动的房屋很少采用。二、条形基础构造构造要求：毛石基础的剖面形式多为阶梯形。基础顶面要比墙或柱每边宽出100mm，基础的宽度、每个台阶挑出的高度均不宜小于400mm，每个台阶挑出的宽度不应大于200mm，其台阶的宽高比应小于1∶1.25～1∶1.50，当基础底面宽度小于700mm时，毛石基础可做成矩形截面。（二）砖基础

砌筑砖基础的普通粘土砖，其强度等级要求在MU10以上，砂浆强度等级一般不低于M5。砖基础具有取材容易、价格低廉、施工方便等特点，由于砖的强度及耐久性较差，故砖基础常用于地基土质好、地下水位较低、5层以下的砖混结构中。

构造要求：砖基础采用逐级放大的台阶式，其台阶的宽高比应小于1∶1.5，常采用每隔二皮砖挑出1/4砖长的形式，简称二皮一收。当基础宽大时，也可采用二皮一挑与一皮一挑相间的砌筑方法，简称二一间隔收。如图6-8所示。，砖基础的大放脚下需设垫层，其厚度应根据上部结构荷载和地基承载力大小等确定，一般不小于100mm（三）灰土与三合土基础

灰土基础是由粉状的石灰与松散的粉土加适量水拌和而成，用于灰土基础的石灰与粉土的体积比为3∶7或4∶6，灰土每层均需铺220mm厚，夯实后厚度为150mm。由于灰土的抗冻、耐水性差，灰土基础适用于地下水位较低的低层建筑。三合土是指石灰、砂、骨料（碎石、碎砖或矿渣），按体积比1∶3∶6或1∶2∶4加水拌和而成。三合土基础的总厚度大于300mm，宽度大于600mm。三合土基础广泛用于南方地区，适用于四层以下的建筑。与灰土基础一样，应埋在地下水位以上，顶面应在冰冻线以下。灰土与三合土基础（四）混凝土基础混凝土基础具有坚固、耐久、耐腐蚀、耐水等特点，与前几种基础相比，可用于地下水位较高和有冰冻的地方。由于混凝土可塑性强，基础断面形式可做成矩形、阶梯形和锥形。为了施工方便。当基础宽度小于350mm时多做成矩形；大于350mm时，多做成阶梯形；当基础底面宽度大于2000mm时，还可做成锥形，锥形断面能节约混凝土，从而减轻基础自重。

混凝土基础的刚性角α为45°，阶梯形断面宽高比应小于1∶1或1∶1.5。混凝土标号为C7.5～C10。混凝土浇筑前应进行验槽，轴线、基坑（槽）尺寸和土质等均应符合设计要求，基坑（槽）内浮土、积水、淤泥、杂物等均应清除干净，基底局部软弱土层应挖去，用灰土或砂砾回填夯实至基底相平，如图所示。（五）毛石混凝土基础

为了节约水泥用量，对于体积较大的混凝土基础，可以在浇筑混凝土时加入20%～30%的粒径不超过300mm的毛石，这种基础叫毛石混凝土基础。所用毛石尺寸应小于基础宽度的1/3，且毛石在混凝土中应分布均匀。当基础埋深较大时，也可将毛石混凝土做成台阶形，每阶宽度不应小于400mm。如果地下水对普通水泥有侵蚀作用时，应采用矿渣水泥或火山灰水泥拌制混凝土，如图所示

毛石混凝土基础（2）独立基础【上部结构】：框架结构或单层排架及门架结构承重【基础】：方形或矩形的单独基础，也称柱式基础，所以，独立基础是柱下基础的基本形式。【形式】：杯形、台阶形、锥形、方形等。【优点】：减少土方工程量，便于管道穿过，节约基础材料。【缺点】：基础与基础之间无构件连接件，整体刚度较差。【适用范围】：土质均匀、荷载均匀的骨架结构建筑中。工业厂房的阶梯形独立基础（3）井格式基础当框架结构处在地基条件较差的情况时，为了提高建筑物的整体性，以免各柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成“十”字交叉的井格基础，故又称十字带形基础。柱下钢筋混凝土十字交叉基础（4）筏片基础当建筑物上部荷载大，而地基又软弱时【基础】：将墙下基础连成一片，使建筑物的荷载承受在一块整板上，这种满