第8章建筑技術與建筑設計本章主要內容：

1.建筑結構與建筑設計——重點

2.建筑設備與建筑設計

3.建筑經濟與建筑設計——重點8.1建筑結構與建筑設計要研究結構與建筑的關系，我們須了解建筑物受到的荷載以及荷載作用下建筑物產生的變形和為抵抗這些變形所采用的各種結構形式。8.1.1建筑荷載

與自然界所有物體一樣，建筑物承受了各種力，最常見的力是地心引力——重力。建筑物的屋頂、墻柱、梁板和樓梯等的自重，稱為恒荷載；建筑物中的人、家具和設備等對樓板的作用，稱為活荷載。這些荷載的作用方向都朝地心，在這些力的作用下，建筑物有可能發生沉降甚至傾斜。另外還有積雪荷載、風荷載和地震作用力。8.1.2變形和位移荷載作用下的建筑的變形位移通常有彎曲、扭曲、沉降、傾覆、裂縫等。特別值得我們關注的是，建筑構件在力作用下的變形。最主要的變形就是彎曲。圖11.1彎曲和失穩8.1.2變形和位移某些材料，如鋼筋混凝土梁板是允許出現肉眼難以發現的微裂縫的，當裂縫開展到一定程度，即使構件沒有垮塌，但由于它已經不具備需要的抗彎能力了，所以宣告破壞。所以，設計時，要增加構件的剛度，增強構件的抗彎能力。施工過程中，要嚴格控制裂縫的發生。圖8.2

穩定8.1.3結構選型1）墻承重結構：通常選用磚或石材作為砌墻材料，因此也叫磚石結構，隨著混凝土材料被大量使用，該結構演變為磚混結構。

墻承重結構的特點是墻體。墻體既是承重構件，又具有圍護和隔墻的作用。墻體承重方式的墻體承重方案主要有三種：橫墻承重體系、縱墻承重體系、雙向承重體系。8.1.3結構選型如果上述承重墻體全部采用鋼筋混凝土，則稱為剪力墻結構，由于其表現被應用在許多高層建筑中。圖8.3墻體承重方案8.1.3結構選型2）柱承重結構中國古代的木結構多是柱承重結構，現代的柱承重結構，往往以柱一梁一板組成框架體系，稱框架結構，其內外墻僅起圍護和分隔作用。框架結構的優缺點：使用壽命長，空間分隔靈活，整體重量輕，剛度相對較高，抗震性能強。但造價高，施工周期較長。適用于大部分建筑類型。磚混結構優缺點：是混合結構的一種，是采用磚墻和鋼筋混凝土梁柱板等構件構成的混合結構體系。適用于住宅、辦公樓、旅館等中小型建筑，層數一般不超過七層。8.1.3結構選型剪力墻結構優缺點：的剛度比框架結構要更大，建造高度大。剪力墻不但起到普通墻體的承重、圍護和分隔的作用，還承擔了作用在建筑物上水平地震力或風力。綜合框架結構和剪力墻結構兩種結構的特點，形成了一種墻柱共同承重受力的形式，即框架一剪力墻結構，它既有框架結構的靈活空間，又具有較強的剮度。8.1.3結構選型3）屋頂除了平屋頂，建筑中還有其他的各式各樣的屋頂。建筑師在結構選型時。往往對建筑的屋頂結構相當重視。

(1)桁架：由直線桿件按照幾何關系組合成三角形或四邊形單元的平面或空間結構。可以實現較大的跨度，整體質量輕巧，廣泛應用于橋梁、屋架、線塔等。桿件一般為鋼、木或鋼木組合。圖8.4桁架當前在公共建筑設計中，常用的結構形式，基本上可以概括為三種主要類型，即：混合結構、框架結構和空間結構。框剪、筒體等一、混合結構與公共建筑砌體結構一般指建筑物中樞向承重結構的墻、柱等采用磚、石或者砌塊砌筑，梁、板等采用鋼筋混凝土或木結構。磚混結構是混合結構的一種，（其他如磚木）是采用磚墻來承重，鋼筋混凝土梁柱板等構件構成的混合結構體系。一、混合結構與公共建筑適合開間進深較小，房間面積小，多層或低層的建筑，對于承重墻體不能改動。

如：中小學校、宿舍、小型辦公樓等一、混合結構與公共建筑注意事項：承重墻布置均勻、交圈上下層對齊，洞口大小有限大房間在上，小房間在下優缺點：模數空心磚主要規格有190mmX190mmX190mm，240mmX115mmX90mm，240mmXl80mm×115mm。

二、框架結構與公共建筑承重與非承重構件分工明確的一種結構形式，空間處理靈活，適用于高層或空間組合復雜的建筑。

鋼筋混凝土框架鋼筋砼（tong，2）鋼筋混凝土框架結構是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱，再用預制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶粒等輕質板材隔墻裝配成。二、框架結構與公共建筑特點：適合大規模工業化施工，效率較高，工程質量較好。

抗震較差。適用高層公共建筑中，如：賓館、高層辦公、6-15層，10層較為經濟二、框架結構與公共建筑立面處理靈活空間處理靈活二、框架結構與公共建筑墻厚：柱距：柱網：梁高：梁寬：100、150、200、300等6-9米1/8-1/12h/2-h/3，且不小于200mm二、框架結構與公共建筑其他框架結構我國古代的舉架木構二、框架結構與公共建筑其他框架結構鋼框架結構二、框架結構與公共建筑其他框架結構鋼框架結構三、空間結構與公共建筑三、空間結構與公共建筑（一）懸索結構特點：懸索不承受彎矩不需要模板三、空間結構與公共建筑（一）懸索結構類型單向雙向混合三、空間結構與公共建筑（一）懸索結構鞍形的特點觀眾廳容量相同的情況向，能夠獲得更好的視線相同條件下，技術經濟指標優于其他結構形式使觀眾廳更有利于音質和空調的處理。三、空間結構與公共建筑（一）懸索結構實例三、空間結構與公共建筑（一）懸索結構實例三、空間結構與公共建筑（二）空間薄壁結構特點：剛度取決于它的合理形狀，不需要加大截面尺寸，材料消耗低靜載不隨跨度增加，厚度可以很薄本身具有骨架和屋蓋雙重作用三、空間結構與公共建筑（二）空間薄壁結構實例三、空間結構與公共建筑（二）殼體結構實例清華大學大禮堂三、空間結構與公共建筑（二）殼體結構實例羅馬小體育宮三、空間結構與公共建筑（二）殼體結構實例三、空間結構與公共建筑（二）折板結構實例三、空間結構與公共建筑（三）空間網架結構特點：可以大大節約鋼材材料多為鋼制管材三、空間結構與公共建筑（三）空間網架結構實例三、空間結構與公共建筑（三）空間網架結構實例上海體育館18000人三、空間結構與公共建筑（四）其它空間空間結構充氣膜結構實例三、空間結構與公共建筑（四）其它空間空間結構充氣膜結構實例龐蒂亞克體育館世界上最大的體育館80000人三、空間結構與公共建筑（四）其它空間空間結構充氣膜結構實例三、空間結構與公共建筑（四）其它空間空間結構桁架結構實例五棵松體育館17000多人三、空間結構與公共建筑（四）其它空間空間結構桁架結構實例8.2建筑設備與建筑設計建筑設備包括給水排水，采暖通風與空調以及電力電氣等系統。8.2.1給水與排水1）給水系統室內給水系統由管道、閥門和用水設備等組成，除了生活用水，還有消防用水以及工業建筑的工業用水。室內管道的供給來自市政管網，多數的生活用水是經過凈化的，并具有一定的水壓。對較高的建筑，市政水壓不足以供給。所以這樣的建筑需設置水泵、水池和水箱等，并通過如穩壓、減壓等技術來保證所需的供水。消防給水系統是建筑物防火滅火的主要設備，不同的建筑類型、建筑高度、使用對象有不同的建筑防火等級和分類，對消防給水的要求也不同。8.2建筑設備與建筑設計2）排水系統室內排水系統的組成與給水系統相同，室內管道收集的污水、雨水排入市政雨污管網。和給水系統不同的是，排水管道的水壓是依靠其自身重力產生的，所以排水管道要有一定的坡度，否則會產生堵和漏。排水系統除了要保證其暢通以外，還必須防止污染，所以，建筑室內排水要求雨污分流、油污分流。一部分的排水還可以經過處理后循環使用，如經中水處理后，這些循環使用的水可用于灌溉、洗車等。8.2建筑設備與建筑設計8.2.2采暖通風與空調1）采暖系統：是由散熱器、閥門和管道組成的，根據熱媒的不同，管道中有熱水、蒸汽等。我國北方地區在寒冷季節需采取集中供暖方式，南方地區的冬天，有的采用局部供暖的方式。2）通風系統是為解決空氣中有濕氣、余熱、粉塵和有害氣體的問題，通過風口、管道、風機等設備，排出室內不良空氣，輸入室外新鮮空氣。與水體相似，空氣是有壓力的，風向總是順著壓力由大（正）向小（負）的方向流動，因此，有效的辦法是讓室內的不良空氣處于負壓空間。此外，通風系統往往與消防的排煙系統綜合考慮，即平時作為通風換氣系統，火災時轉換成為排煙系統。8.2建筑設備與建筑設計3）空調系統：分為集中空調和局部空調，后者較簡單，如家用的空調機就是局部空調，而集中空調系統則較復雜，一般由風口、空調機、風管、冷水管、制冷機、熱媒等組成。該系統造價高，耗能大，污染排放也較多。設計中盡量不使用空調或少使用空調，以達到綠色建筑的要求。如采用保溫隔熱的圍護結構、低能耗(Low-E)玻璃、節能門窗，還有“呼吸幕墻”等新技術。8.2.3電力電氣“電”包括了電力、電氣等強電系統以及包括電話、電視、保安在內的弱電系統。8.2建筑設備與建筑設計1）電力電氣系統室內電力電氣系統包含配線、配電、插座開關、燈具和一切用電設備。我國民用建筑的室內電力電氣線路的電壓有220V和380V兩種，以滿足不同電流負載的用電設備。一般民用建筑室內線路多為暗敷，即電線穿套管埋設于墻體和樓板里，在一定的使用區間，設置一個配電箱，并加載短路保護、過載保護等。燈具的設計是室內設計的重點之一，既需有效，還要美觀，選擇時優先考慮高效節能燈。室內供電來自市政電網，某些重要建筑往往設置自備電源和應急電源，即通過發電機組進行室內供電，滿足臨時需要。建筑物的防雷也屬于電力設計的范疇。建筑防雷是通過避雷針、引下線和接地極等組成的。8.2建筑設備與建筑設計2）弱電系統建筑弱電系統一般包括通信、有線電視等系統。有些還設有安保監控、消防報警、背景廣播、智能化系統。隨著對建筑節能的日趨關注，樓宇的智能化管理技術也得到了越來越多的應用，如照明節能智能化、電梯智能化、空調智能化等技術。8.3建筑經濟與建筑設計8.3.1綠色建筑的概念綠色建筑是指能最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，提供人們健康、適用和高效的使用空間，并與自然和諧共生的建筑。綠色建筑還常常被稱為“節能建筑”、“生態建筑”、“可持續建筑”，這些叫法包含了“綠色建筑”的主要理念，但并未完整地概括其內涵。

1）節約資源：就是在房屋的建造過程中盡量減少資源的使用，力求使資源可再生利用，例如要節約土地、節約用水和其他能源，盡量利用可再生的建筑材料代替不可再生的。所以，在建筑設計時，應努力設法降低建筑占地率．擴大綠化面積，充分利用如太陽能、風能、地熱等天然可再生能源。8.3建筑經濟與建筑設計圖8.13天然能源的利用8.3建筑經濟與建筑設計2）保護環境：即減輕環境的負荷，減少污染。人們越來越認識到，建筑使用能源所產生的二氧化碳是造成氣候變暖的主要原因，因此，建筑節能已成為建筑設計的主要任務之一，不僅對新建筑如此，對既存建筑的更新也以節能和資源再利用為關鍵策略。3）健康與回歸自然的生活建筑設計應該使建筑的室外空間與周邊環境相融合、和諧、互補，做到融于生態、保護生態，同時還要營造出舒適健康的室內空間，不能使用對人體健康有害的建筑材料、裝飾材料和家具陳設，不能追求過度的奢華和浪費。8.3建筑經濟與建筑設計8.3.2主要經濟技術指標1）建筑面積：沿建筑物勒腳以上外墻所圍合的各層水平投影面積之和，包括陽臺、挑廊、儲藏室、設備間、地下室、室外樓梯等。這些建筑物應是層高2.20m以上的有頂蓋的堅固性建筑，否則建筑面積的計算需折減。我國某些城市和地區還規定，當建筑物層高超過5m時，建筑面積應再乘1.5。建筑面積是國家控制建設規模、評價建筑經濟的重要指標。2）單位造價：也稱單方造價、平米造價，是指建筑的每平方米的工程造價，以元／m2表示，是控制和評價建筑工程的投資、經濟效益和質量標準的重要指標。它包括土建工程（如墻體、混凝土、門窗、裝飾等）和管道設備安裝工程，除特殊情況外，一般不包括室外工程和室內的如家具設備等。8.3建筑經濟與建筑設計單位造價影響因素：建筑質量標準的高低、建筑村料的價格、勞動力成本、施工能力、工程設計、項目管理等。單位造價的控制方法：在建筑設計初期需計算確定工程估算和工程概算，待詳細的施工圖紙完成時，應提供工程預算，工程竣工后，由施工承建單位計算工程決算，以獲得準確的單位造價和總造價。3）平面系數與體形系數平面系數，以K表示，其計算公式如下：

K=使用面積(m2)／建筑面積(m2)×100%一般住宅建筑的K在65%一85%之間，而公共建筑因需要較多的交通輔助面積，故K較小，約為60%。8.3建筑經濟與建筑設計體形系數：用S表示。是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。S值越小．則該建筑越符合節能要求，我國嚴寒或寒冷地區的S值不大于0.4。因此，從節能觀點出發，建筑的體形宜簡單、低矮。4）建筑容積率與建筑密度建筑容積率：是指項目規劃建設用地范圍內的所有建筑物的建筑面積之和與規劃建設用地面積之比。建筑容積率是反映建設項目經濟性的一個重要指標。用R（%）表示，R值越大，建設用地范圍內的可建造面積越大，建筑外部空間就越擁擠。建筑密度：即建筑覆蓋率，指項目用地范圍內所有建筑物、構筑物的基底面積之和與規劃建設用地總面積之比，用D(%)表示，D值越大，即建筑密度越高，可布置的道路