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1、建筑工程概论,建筑工程概论电子教案,目 录,1 建筑工程概述2 建筑设计3 民用建筑构造4 单层工业厂房构造5 建筑工程材料,6 建筑施工技术7 现代建筑技术简介8 高层建筑9 建筑防火,1 建筑工程概述,本章包括建筑及建筑工程的概念、建筑构成要素、建筑基本属性、建筑工程基本属性、建筑的分类和著名建筑物、构筑物介绍等。其中，重点是建筑及建筑工程的内涵及其基本属性，其他内容作一般了解。,本章提要,本 章 内 容,1.1 建筑和建筑工程的概念1.2 建筑工程的类别及建筑结构体系1.3 建筑物的等级1.4 建筑模数协调统一标准1.5 工程建设程序1.6 地下建筑工程1.7 构筑物1.8 著名建筑工程
2、简介,1.1 建筑和建筑工程的概念,建筑一词英文为architecture，来自拉丁语architectura，可理解为关于建筑物的技术和艺术的系统知识，称为建筑学。汉语“建筑”是一个多义词，既可以表示建筑工程或土木工程的营造活动，又可表示这种活动的成果目前，有关建筑的含义学术界有很多解释，本节按照最通俗的理解去说明，也就是把建筑作为工程实体来对待。,1.1.1 建筑的概念及其基本属性,建筑通常认为是艺术与工程技术相结合，营造出供人们进行生产、生活或者其他活动的环境、空间、房屋或者场所。一般情况下是指建筑物和构筑物。建筑物是指供人们生活居住、工作学习、娱乐和从事生产的建筑。而人们不在其中生产、
3、生活的建筑则称为构筑物。,建筑的形成主要涉及建筑学、结构学、给排水、供暖通风、空调技术、电气、消防、自动控制、建筑声学、建筑光学、建筑热工学、建筑材料、建筑施工技术等方面的知识和技术。同时，建筑也受到政治制度、自然条件、经济基础、社会需要以及人工技巧等因素影响。建筑在一定程度上反映了某个地区某个时期的建筑风格与艺术，也反映了当时的社会活动和工程技术水平。因此，建筑是一门融社会、工程技术和文化艺术于一体的综合性学科，是一个时代物质文明、精神文明和政治文明的产物。,建筑的基本属性包括以下几个方面：（1）建筑的时空性（2）建筑的工程技术性（3）建筑的艺术性（4）建筑的民族性和地方性,构成建筑的基本要
4、素是指不同历史条件下的建筑功能、建筑的物质技术条件和建筑形象。,1.1.2 建筑的基本构成要素,1.1.2.1 建筑功能,建筑功能一是满足人体活动所需的空间尺度，即人是建筑空间活动的主体。二是满足人的生理要求，即要求建筑应具有良好的朝向、保温、防潮、隔声、防水、采光和通风的性能。三是满足不同建筑使用特点的要求，即不同性质的建筑物在使用上又有不同的特点。,建筑的物质技术条件是建造建筑物的手段，一般包括建筑材料、土地、制品、构配件技术、结构技术、施工技术和设备技术等。建筑的物质技术条件是建筑发展的重要因素。建筑技术和建筑设备对建筑的发展同样起到重要作用。,1.1.2.2 建筑的物质技术条件,建筑除
5、满足人们的使用要求外，又以它不同的空间组合、建筑造型、立面形式、细部与重点处理、材料的色彩和质感、光影和装饰处理等，构成一定的建筑形象。建筑的形象是建筑的功能和技术的综合反映。,1.1.2.3 建筑形象,建筑构成的三要素是相互联系、相互约束，而又不可分割的辩证统一关系。建筑功能是建筑的目的，是主导因素；物质技术条件是达到建筑目的的手段；而功能不同的各类建筑可以选择不同的结构形式和使用不同的建筑材料，形成不同的建筑形象。所以，在一定功能和技术条件下，应充分发挥设计者的主观作用，使建筑形象更加美观。,工程是运用科学原理、技术手段、实践经验，利用和改造自然，生产开发对社会有用的产品和实践活动的总称。
6、而建筑工程是运用数学、物理、化学等基础知识和力学、材料等技术知识，以及专业知识研究各种建筑物设计、修建的一门学科。由于建筑工程主要涉及房屋等建筑物，所以建筑工程又指房屋建筑工程，即兴建房屋的规划、勘察、设计（建筑、结构和设备）、施工的总称。,1.1.3 建筑工程的概念及其基本属性,1.1.3.1 建筑工程的概念,土木工程是一门古老、传统、综合的学科，是人类赖以生存与发展的基础。而作为土木工程学科中最有代表性的分支建筑工程，主要解决社会和科技发展所需的“衣、食、住、行”中“住”的问题。表现为形成人类活动所需要的、功能良好和舒适美观的空间。它满足人类物质方面的需要以及精神方面的需要。,建筑工程的基
7、本属性与土木工程的基本属性大体一致。即：（1）综合性一项建筑工程项目的建设一般都要经过勘察、设计和施工等阶段。每一个阶段的实施过程都需要运用工程地质勘探、工程测量、土力学、建筑力学、建筑结构、工程设计、建筑材料、建筑设备、建筑经济等学科，以及施工技术、施工组织等不同领域的知识。,1.1.3.2 建筑工程的基本属性,（2）社会性建筑工程是伴随人类社会的进步而发展起来的，所建造的建筑物和构筑物反映出不同历史时期社会、经济、文化、科学、技术和艺术发展的全貌。建筑工程在相当大的程度上成为社会政治和历史发展的外在特征和标志。,（3）实践性建筑工程涉及的领域非常广泛，因此，影响建筑工程的因素必然众多且复杂
8、，使得建筑工程对实践的依赖性很强。（4）技术、经济和艺术的统一性建筑工程是为人类需要服务的，所以它必然是集一定历史时期社会经济、技术和文化艺术的产物，是技术、经济和艺术统一的结果。,1.2 建筑工程的类别及建筑结构体系,例如，别墅、宿舍、公寓等。其特点是它的内部房间的尺度虽小但使用布局却十分重要，对朝向、采光、隔热和隔音等建筑技术问题有较高要求。它的主要结构构件为楼板和墙体，层数12层至1020层不等。,1.2.1 按建筑物的使用性质分,1.2.1.1 住宅建筑,例如，展览馆、影剧院、体育馆、候机大厅等。它是大量人群聚集的场所，室内空间和尺度都很大，人流走向问题突出，对使用功能及其设施的要求很
9、高。经常采用将梁柱连接在一起的大跨度框架结构以及网架、拱、壳结构等为主体结构，层数以单层或低层为主。,1.2.1.2 公共建筑,例如，商店、银行、商业写字楼等。由于它也是人群聚集的场所，因此有着与公共建筑类似的要求。但它往往可以做成高层建筑，对结构体系和结构形式有较高的要求。,1.2.1.3 商业建筑,例如，图书馆、实验楼、医院等。这类建筑有较强的针对性，如图书馆有书库、实验楼要安置特殊实验设备、医院有手术室和各种医疗设施。这种建筑物经常采用框架结构为主体结构，层数以410层的多层为主。,1.2.1.4 文教卫生建筑,例如，重型机械厂房、纺织厂房（单层轻工业）、制药厂房、食品厂房（多层轻工业）
10、等。它们往往有很大的荷载，沉重的撞击和振动，需要巨大的空间，而且经常有湿度、温度、防爆、防尘、防菌、洁净等特殊要求，以及要考虑生产产品的起吊运输设备和生产路线等。单层工业建筑经常采用的是铰接排架结构，多层工业建筑往往采用刚接框架结构。,1.2.1.5 工业建筑,例如，暖棚、畜牧场、大型养鸡场等。通常采用的是轻型钢结构。,1.2.1.6 农业建筑,采用砖、石、混凝土砌块等砌体形成。主要用于建筑物的墙体结构。,1.2.2 按建筑物结构采用的材料分,1.2.2.1 砌体结构,采用钢筋混凝土或者预应力混凝土做成。主要用于框架结构、剪力墙结构、筒体结构、拱结构、空间薄壳和空间折板结构等。,1.2.2.2
11、 钢筋混凝土结构,采用各种热轧型钢、冷弯薄壁型钢或钢管通过焊接、螺栓或铆钉等连接方法连接而成。主要用于框架结构、剪力墙结构、筒体结构、拱结构等。,1.2.2.3 钢结构,采用方木、圆木、条木连接而成。但木材主要用于制作建筑物结构所用的木梁、木柱、木屋架、木屋面板等。,1.2.2.4 木结构,主要用于屋盖结构。,1.2.2.5 薄壳充气结构,利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗水平荷载（如风荷载或水平地震荷载）的结构。墙体同时也可作为围护及房间分隔构件用。另外，在高层建筑中墙体结构也称为剪力墙结构。如图1.1（a）。,1.2.3 按建筑物的结构体系分,1.2.3.1 墙体结构,采用梁、柱组成的框架
12、作为房屋的竖向承重结构，同时承受水平荷载。其中，梁和柱整体连接，相互之间不能自由转动但可以承受弯矩时，称为刚接框架结构；如梁和柱非整体连接，其间可以自由转动但不能承受弯矩时，称为铰接框架结构。如图1.1（b）。,1.2.3.2 框架结构,利用房间四周墙体形成的封闭筒体（也可利用房屋外围由间距很密的柱与截面很高的梁，组成一个形式上像框架，实质上是一个有许多窗洞的筒体）作为主要抵抗水平荷载的结构。也可以利用框架和筒体组合成框架筒体结构。如图1.1（d）。,1.2.3.3 筒体结构,利用整层高的桁架横向跨越房屋两外柱之间的空间，并利用桁架交替在各楼层平面上错列的方法增加整个房屋的刚度，也使居住单元的
13、布置更加灵活，这种结构体系称为错列桁架结构，如图1.1（c）。,1.2.3.4 错列桁架结构,以在一个平面内受力的由曲线（或折线）形构件组成的拱所形成的结构，来承受整个房屋的竖向荷载和水平荷载的结构，如图1.1（e）。,1.2.3.5 拱结构,由曲面形板与边缘构件（梁、拱或桁架）组成的空间结构。它能以较薄的板面形成承载能力高、刚度大的承重结构，并能覆盖大跨度的空间而无需中间设柱，如图1.1（g）。,1.2.3.6 空间薄壳结构,由多块平板组合而成的空间结构，是一种既能承重又可围护，用料较省、刚度较大的薄壁结构，如图1.1（i）。,1.2.3.7 空间折板结构,由多根杆件按照一定的网格形式，通过
14、节点连接而成的空间结构，具有空间受力、重量轻、刚度大、可跨越较大跨度、抗震性能好等优点，如图1.1（f）。,1.2.3.8 网架结构,楼面荷载通过吊索或吊杆传递到支承柱上去，再由柱传递到基础的结构，如图1.1（h）。这种结构形式类似悬索结构的桥梁。,1.2.3.9 钢索结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结
15、构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；
16、(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空
17、间折板结构,图1.1 房屋主体结构的各种形式示意,(a)墙体结构；(b)框架结构；(c)错列桁架结构；(d)筒体结构；(e)拱结构；(f)网架结构；(g)空间薄壳结构；(h)钢索结构；(i)空间折板结构,1.3 建筑物的等级,例如，民用建筑设计等级一般分为特级、一级、二级和三级，如表1.1所示（详见P6）。,1.3.1 建筑物的设计等级,建筑物耐久等级是指建筑物的使用年限。使用年限的长短由建筑物的性质决定。影响建筑物使用寿命的主要因素是结构构件的材料和结构体系。例如，我国现行标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）对结构设计的使用年限作了如下规定：1类：设计使用年限5年，适用于
18、临时性的结构；2类：设计使用年限25年，适用于易于替换的结构构件；,1.3.2 建筑物的耐久等级,3类：设计使用年限50年，适用于普通房屋和构筑物；4类：设计使用年限100年，适用于纪念性建筑和特别重要的建筑结构。,危险的建筑物（危房）实际是指结构已经严重损坏，或者承重构件已属危险构件，随时可能丧失稳定性和承载力，不能保证居住和使用安全的房屋。建筑物的危险性一般分为以下四个等级：A级:结构承载力能满足正常使用要求，未发生危险点，房屋结构安全；,1.3.3 建筑物的危险等级,B级:结构承载力基本满足正常使用要求，个别结构构件处于危险状态，但不影响主体结构；C级:部分承重结构承载力不能满足正常使用
19、要求，局部出现险情，构成局部危房；D级:承重结构承载力已不能满足正常使用要求，房屋整体出现险情，构成整幢危房。,我国现行标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）规定，建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构安全等级划分为以下三个等级：一级:破坏后果很严重，适用于重要的房屋；二级:破坏后果严重，适用于一般的房屋；三级:破坏后果不严重，适用于次要房屋。,1.3.4 建筑结构的安全等级,1.4 建筑模数协调统一标准,基本模数是建筑模数协调统一标准中的基本数值，用M表示，且1M=100mm。,1.4.1 基本模数,扩大模数是导出模数的一种。其数
20、值为基本模数的倍数。为减少构配件类型、统一规格，扩大模数分别按3M(300mm)、6M(600mm)、12M(1200mm)、15M(1500mm)、30M(3000mm)、60M(6000mm)选用。其中，用于竖向尺寸的扩大模数仅有3M、6M两个。,1.4.2 扩大模数,分模数是导出模数的另一种。其数值为基本模数的分倍数。为了满足细小尺寸的需要，分模数分别按1/2M(50mm)、1/5M(20mm)、1/10M(10mm)选用。,1.4.3 分模数,模数数列是由基本模数、扩大模数和分模数为基础扩展成的一系列尺寸。水平基本模数的数列幅度为1M到20M，它主要应用于门窗洞口和构配件断面尺寸。竖向
21、基本模数的数列幅度为1M到36M，它主要用于建筑物的层高、门窗洞口和构配件断面尺寸。,1.4.4 模数数列,(1)3M时为3M到75M。(2)6M时为6M到96M。(3)12M时为12M到120M。(4)15M时为15M到120M。(5)30M时为30M到360M。(6)60M时为60M到360M。,1.4.4.1 水平扩大模数的数列幅度,(1)1/10M时为1/10M到2M。(2)1/5M时为1/5M到4M。(3)1/2M时为1/2M到10M。分模数主要应用于缝隙、构造节点和构配件的断面尺寸。,1.4.4.2 分模数的数列幅度,1.5 工程建设程序,工程建设程序是在认识工程建设客观规律的基础
22、上总结出来的，是工程建设全过程中各项工作都必须遵循的先后顺序，也是工程建设各个环节相互衔接的顺序。建筑工程的建设程序一般包括立项报建、可行性研究、选择建设地点、编制设计任务书、编制勘察设计文件、建设施工（含设备安装等）、竣工验收以及交付使用等内容。,1.5.1 工程建设程序概述,立项和报建是一项建筑工程项目建设程序的第一步。其主要内容是建设单位（或业主）对拟建项目的目的、必要性、依据、建设设想、建设条件以及可能性进行初步分析，对投资估算和资金筹措、项目的进度安排、经济效益和社会效益进行估价等，并将上述内容以书面的形式（项目建议书）报请上级主管部门批准后兴建。,1.5.1.1 立项和报建,可行性
23、研究是上级主管部门对拟建工程项目批准立项后，建设单位（或业主）组织有关人员或委托有关咨询机构对建设项目的技术和经济的可行性进行分析论证，为项目投资决策提供依据。通过对项目进行技术和经济论证及多方案比较，提出科学、客观的评价意见，确认可行后，编写可行性研究报告。另外，可行性研究报告是确定建设项目、编制设计文件的基本依据。因此，可行性研究是一项重要的决策准备工作。,1.5.1.2 可行性研究,按照建设布局需要和经济合理、节约用地的原则，考虑环境保护等方面的要求，调查原材料、能源、交通、地质水文等建设条件，在综合研究和进行多方案比较的基础上，提出选址报告。并征得城市规划部门和上级主管部门同意批准后，
24、才能最后确定建设地点。,1.5.1.3 选择建设地点（选址）,在建设项目和可行性报告获得批准后，由建设单位（或业主）组织编写工程地质勘察任务书。,1.5.1.4 编制勘察设计任务书,在建设项目和可行性报告获得批准后，由建设单位（或业主）组织编写设计任务书。并以此设计任务书通过招标的方式择优选择设计单位。中标的设计单位按照设计任务书的要求编制设计文件。设计单位交付建设单位（或业主）的设计文件一般有：全套的建筑、结构、给排水、供热制冷通风、电气等施工图纸以及必要的设计说明和计算书；工程概预算；协助建设单位编制的施工招标标底；主要结构、材料、半成品、建筑构配件品种和数量以及需用的设备等。,1.5.1
25、.5 编制设计文件,在施工图阶段设计的施工图纸必须经过施工，才能使蓝图变成实际的建筑物或房屋。因此，建筑施工是建筑结构施工、建筑装饰施工和建筑设备安装的总称。一般由施工准备、各工种施工实施和竣工验收三部分组成。,1.5.1.6 建筑施工,竣工验收是工程项目建设程序中最后的环节，是全面考核工程项目建设成果，检验设计和施工质量，实施建设过程事后控制的重要步骤。同时，也是确认建设项目能否动用的关键步骤。所有建设项目在按照批准的设计文件所规定的内容建成之后，都必须组织竣工验收。竣工验收时，施工企业应向建设单位提交竣工图、隐蔽工程记录、竣工决算以及其他有关技术文件。另外，施工企业还要提出竣工后在一定时间
26、内保修的保证。,1.5.1.7 竣工验收,竣工验收一般以建设单位为主，组织使用单位、施工企业、设计单位、勘察单位、监理企业和质量监督机构共同进行。竣工验收后都要评定工程质量的等级。验收合格后办理移交手续。,交付使用是工程项目实现建设目的的过程。在使用过程的法定保修期限内，一旦出现质量问题，应通知施工单位或安装单位进行维修，因质量问题造成的损失由工程承包单位负责。目前我国建筑工程建设程序与计划经济体制下的建设程序相比发生了较大的变化。一是在工程项目决策阶段实施了项目咨询评估机制。二是实行了建设监理制。三是实行工程招投标制。,1.5.1.8 交付使用,根据我国现行法规，除了政府的管理部门（行政管理
27、、质量监督等部门）和建设单位（或业主）以及建筑材料、设备供应商之外，在我国从事建筑工程活动的单位主要还有房地产开发企业、工程总承包企业、工程勘察设计单位、工程监理单位、建筑企业以及工程咨询服务单位等。,1.5.2 与工程建设相关的机构,1.6 地下建筑工程,地下建筑工程是建筑工程的分支。即建造在岩石中、土中或水底以下的建筑工程，统称地下建筑工程。它们一般都是以地下建筑物和地下构筑物的形式出现，如图1.2所示。地下建筑工程可按照使用功能进行如下分类：（1）工业建筑工程（2）民用建筑工程,1.6.1 地下建筑工程的概念及特点,（3）交通运输工程（4）矿山建筑工程（5）水工建筑工程（6）军事工程另外
28、，还有各种公用服务性地下建筑工程。地下建筑物的优点很多。地下建筑物的形式可以多种多样。,由于地下建筑物要承受四周岩层和土层传来的压力作用，因此，地下建筑物的横截面最常用圆形、矩形、拱顶直墙、拱顶曲墙、落地拱和穹顶直墙等形式。地下建筑物因所处的位置与地上建筑物不同，因此，在结构处理上有独特之处。即与岩（土）层接触处必须有衬砌结构。衬砌结构的作用主要是承受岩（土）层和爆炸等静力和动力荷载，防止地下水和潮气的侵入，如图1.3所示。,衬砌结构的材料一般为钢筋混凝土或砖、石等圬工材料。衬砌结构的形式，主要考虑地下建筑物的使用性质、地质水文条件以及施工方法等因素。为了保证衬砌四壁基本处于受压而较少受弯、受
29、拉的受力条件，最适宜的衬砌结构外形是介于圆形和蛋形之间。,图1.2 地下建筑工程示意,1出入口；2储藏室,图1.3 衬砌结构示意,(a)土中衬砌结构；(b)衬砌四壁受力；(c)常用衬砌形式,人类在原始时期就利用天然洞穴作为群居、活动场所和墓室。20世纪中叶以来，城市人口增多造成城市用房紧张、地皮昂贵、环境污染日益严重以及能源危机等，迫使建筑物在向空间发展的同时，地下建筑工程在一些国家和地区也得到高速发展。我国自20世纪50年代初开始，修建了大量的防空地下建筑工程，据统计约有700万m2。,1.6.2 地下建筑物的应用,美国目前已建有4000余座人防指挥所。有的指挥所还配有医院、水库和能储藏30
30、天用量的食品、物品的仓库，并安装了最现代化的指挥、通信、警报设备和防震设施。另外，隧道工程也属于地下工程的一种类型。即修建在岩体、土体或水底的两端有出入口供车辆、行人水流及管线等通过的通道，包括交通运输方面的铁路、道路、水底隧道和各种水工隧洞等。连接英法两国的英吉利海峡隧道（图1.4）1990年顺利贯通，全长50.5km。,图1.4 英吉利海峡隧道示意,(a)纵断面；(b)横断面,1.7 构筑物,建筑工程中常用的给水排水工程构筑物，用于储存水。水池一般位于地表面以上或地下或者半地下，有时还可以放置在建筑物的屋面上。水塔则是用各种形式的支架支撑，高于地面，矗立在空中，如图1.5所示。目前世界上容
31、量最大的水塔是瑞典的马尔墨水塔，容量10000m3，水塔顶上还设有供人们用餐的旋转餐厅。,1.7.1 水池和水塔,图1.5 水塔结构形式示意,常用于工业生产上的构筑物。一般用砌体、钢筋混凝土或型钢制造。烟囱的外形呈圆台形居多。另外，烟囱还可以做成单筒、多筒或筒中筒等结构形式。我国单筒烟囱最高的是山西神头二电厂的烟囱，高270m。,1.7.2 烟囱,筒仓是一种立式容器，常用于储存粒状和粉状松散物体，例如，储存谷物、面粉、碎煤、水泥等。平面形状可为圆形、矩形、多边形或者多个筒组合形成群仓。1941年建成的加拿大特朗斯康谷仓（Transcona Grain Elevator）由65个圆筒仓组成，谷仓
32、平面呈矩形，长59m，宽23m，高31m，容积36368m3，是著名的构筑物，后因地基发生失稳破坏而倒塌。,1.7.3 筒仓,冷却塔是为了冷却各种液体、气体和蒸汽的高耸结构。在冷却塔内依靠水的蒸发将水的热量传给空气而使水冷却。冷却塔广泛应用于火力发电厂和化学工业。在水源缺乏的地区利用冷却塔使冷却水回收，循环利用，节约水资源。目前为了节约能源，一些大型冷却塔多数采用自然通风冷却塔，它是由通风筒、支柱和基础组成。通风筒的外形和材料多采用钢筋混凝土双曲线旋转壳，充分利用它的结构力学和流体力学良好的特性。,1.7.4 冷却塔,纪念碑是一种纪念性的建筑，用于纪念重大历史事件或重要历史人物，也可作为城市的
33、标志性建筑。例如，1956年我国建成的人民英雄纪念碑为一石砌体结构，高39.40m，它是我国近代革命历史中具有重要政治意义的纪念性建筑。1885年在美国首都华盛顿建成的华盛顿纪念碑高169.2m，至今仍是世界上最高的砌体承重结构。,1.7.5 纪念碑,广播电视事业的快速发展需要电视塔。电视塔一般为筒体悬臂结构或空间框架结构，由塔基、塔座、塔身、塔楼及桅杆等五部分组成。目前世界上最高的电视塔是加拿大多伦多CN电视塔，塔高553m，塔身的横断面自上而下逐渐加大，呈等边Y形。我国上海1994年建成的东方明珠塔高468m，其高度居中国第一，世界第三。,1.7.6 电视塔,20世纪80年代以后，中国的电
34、视塔逐步朝着多功能方向发展。例如，电视塔除了电视通讯方面的功能外，还具有城市旅游景点、环保、气象、娱乐和餐馆等功能。另外，由法国工程师古斯塔夫埃菲尔设计和主持建造的埃菲尔铁塔也是世界上著名的塔建筑。埃菲尔铁塔位于法国巴黎的塞纳河畔，高300m，1887年始建，1889年建成，是19世纪世界上最高的钢结构构筑物，这个高度保持了40年的世界领先地位。埃菲尔铁塔是为1889年巴黎展览会而建。,1.8 著名建筑工程简介,木结构建筑是人类历史上最早兴建的建筑工程。西安半坡遗址显示了中国5000年前的木结构建筑。古代大量宫殿、庙宇、民居建筑采用的是抬梁式木结构（或称木举架）。当今木结构建筑则可以做成木制“
35、板-梁-柱”式或“板-屋架-柱”式的传统结构体系，也可以做成木刚架、木拱、木网状筒拱或木薄壳式的新型结构体系。,1.8.1 木结构建筑,目前中国现存最高的木结构建筑是山西应县木塔（佛宫寺释迦塔），如图1.6所示。此塔建于公元1056年，外观5层，内有4暗层，实为9层，平面为八角形，底层直径30.27m，塔高67.31m。近几年由于木材资源逐年匮乏，为节约木材，合理使用木材资源，建筑工程中采用胶合木代替整体木材做成的结构成为发展趋势，这包括层板胶合结构和胶合板结构等，体现“次材大用、小材大用”的理念。,图1.6 山西应县木塔示意,砌体结构建筑同样是人类历史上最早兴建的建筑工程。砌体结构建筑在古代
36、取得了辉煌的成就。历史悠久、享誉世界的古埃及胡夫金字塔于公元前2000多年建成，是一座用230余万块巨石砌筑起来的高146.6m的宏伟建筑，是一个伟大的人间奇迹。巴黎圣母院是世界著名哥特式教堂建筑，始建于1163年，大约建成于1180年。建筑平面宽47m，深125m，可容纳万人。它是12世纪西方典型的有划时代意义的砌体结构建筑。,1.8.2 砌体结构建筑,中国古代的砌体建筑同样有着辉煌的成就。明代建成的南京灵谷寺无梁殿就是其中之一。灵谷寺以砖拱券为主体结构，室内空间为一大型砖拱，总长53.5m，总宽37.35m，纵横两个方向均为砖砌穹拱，无一根梁。近代（20世纪以前）世界上最高的砌体结构办公用
37、楼房是1891年在美国芝加哥建成的莫纳德洛克大楼，长62m，宽21m，高61层，是一幢带有电梯的大厦，沿用至今。,20世纪50年代以来，中国的砌体建筑结构经历了由砖砌体配筋砖砌体大型振动砖壁板材配筋混凝土砌块砌体的发展过程。目前我国最高的砌体结构建筑是1998年在上海建成的18层住宅楼。该建筑采用190mm厚的混凝土空心砌块配筋砌体，是配筋砌块剪力墙结构体系的高层建筑。,1824年英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥（在我国称为硅酸盐水泥）的专利权后，于1850年开始生产水泥。水泥的出现使混凝土结构的建筑成为可能。加之混凝土的可模性、整体性、刚性均较好，而且还可以与钢筋、型钢有良好粘结等特点，因此，
38、混凝土结构已经成为现代建筑工程的主要结构形式之一。世界上利用混凝土建造的第一幢混凝土结构高层建筑是1903年在美国辛辛那提州建成的英格尔大楼。,1.8.3 混凝土结构建筑,我国的水泥工业起步较晚，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大楼是中国最早的钢筋混凝土框架结构建筑。解放后，混凝土结构才在建筑工程中得到广泛的应用。目前世界上最高的混凝土建筑是马来西亚吉隆坡的石油双塔大厦，如图1.7所示。,1990年建成的广东国际大厦采用钢筋混凝土结构，高200.18m，地上63层，地下2层，局部4层。目前美国正在拟建
39、米格林-拜尔特大厦，它是巨型柱核心筒结构体系，高609.7m，125层，由12.7万m2的办公用房及12个楼层的停车场和若干个楼层的商场、俱乐部、空中大厅组成。,图1.7 马来西亚吉隆坡的石油双塔大厦平面图示意,钢结构通常由型钢、钢管、钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件之间采用焊接、螺栓或铆钉连接成钢结构。钢结构常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种建筑中。钢结构的发展与钢铁的冶炼技术密切相关。目前世界上最高的全钢结构建筑是美国芝加哥的西尔斯大厦（图1.8），高442m，110层，建筑面积41380m2。,1.8.4 钢结构建筑,中国香港的汇丰银行大楼（图1.9）因将结构
40、体系完全暴露的独特建筑造型而闻名世界。美国纽约世界贸易中心大楼（图1.10）是由两座塔式摩天楼和4幢7层建筑组成。近几年在钢结构建筑中，网架、桁架、悬索、索膜、充气等适用于大跨度屋盖的结构形式发展迅速。这些结构形式都具有空间受力好、重量轻、刚度大、整体性强、稳定性好和抗震性能好等特点。,图1.8 西尔斯大厦示意,图1.9 香港汇丰银行大楼平面示意,图1.10 世界贸易中心双塔外貌及“911”事件中飞机撞击示意图,钢-混凝土组合结构的建筑是采用钢构件和钢筋混凝土构件，或者钢-混凝土组合构件共同组成的承重结构体系或抗侧力结构体系。这种组合以后的结构可使钢和混凝土两种材料取长补短，取得良好的技术经济
41、效果。钢-混凝土组合构件有组合板、组合梁、组合柱等。目前世界上最高的钢混凝土组合结构建筑是上海的金茂大厦（图1.11），也是中国最高、世界第三高的建筑。,1.8.5 钢混凝土组合结构建筑,1989年建成的香港中国银行大厦（图1.12），高315m，地上71层，天线顶端高368m。目前我国最高的钢管混凝土结构建筑是1999年建成的深圳赛格广场大厦。,图1.11 上海金茂大厦,(a)剖面和结构体系示意；(b)标准平面示意,图1.12 香港中国银行大厦不同标高处的平面示意,索-膜结构是利用薄膜材料和钢索共同形成的结构形式。它或者在薄膜覆盖的空间内充气，利用内外气压差来承受荷载，并与钢索共同形成结构，
42、称为气承式索-膜结构；或者将薄膜与钢索张紧在刚性或柔性的边缘构件上，通过张拉建立预应力，获得确定的形状，称为张拉式索-膜结构。索-膜结构中膜材料主要有玻璃纤维布、塑料薄膜、金属编织物等。,1.8.6 索-膜结构建筑,索-膜结构的建筑在发达国家发展较快。日本东京后乐园棒球场是日本最大的室内体育场，屋盖是钢索与气承膜组成的索-膜结构。屋盖直径201m。1996年美国亚特兰大夏季奥运会主体育馆屋顶为索-膜结构，椭圆形平面的轴线尺寸达240m193m。外形为双曲抛物线形全张力穹顶。我国首次在大型建筑上采用膜结构是1997年建成的上海八万人体育场,2 建筑设计,本章主要包括建筑设计概述、民用建筑设计、工
43、业建筑设计三部分内容。建筑设计概述主要介绍建筑设计的内容和建筑设计的程序。民用建筑设计是本章的重要内容，它包括民用建筑设计的基本要求，设计依据，建筑平面设计、建筑剖面设计、建筑体形组合及建筑立面设计的依据、要求、方法等。工业建筑设计包括单层厂房设计和多层厂房设计两部分内容，具体讲述工业建筑的特点、类型，平面设计、剖面设计的依据、要求和方法等。,本章提要,本 章 内 容,2.1 建筑设计概述2.2 民用建筑设计2.3 工业建筑设计,2.1 建筑设计概述,建筑设计是指建筑物在建筑、结构、设备等方面的综合性设计工作，指由建筑师来承担和完成的设计工作。,2.1.1 建筑设计内容,建筑设计内容包括建筑设
44、计、结构设计和设备设计等内容。,建筑设计主要是根据建设单位提供的任务书，在满足总体规划的前提下，对基地环境、建筑功能、材料设备、结构布置、建筑施工、建筑经济和建筑形象等方面做全面的综合分析，提出建筑设计方案，并将此方案绘制成建筑设计施工图。,2.1.1.1 建筑设计,结构设计是在建筑设计的基础上选择结构方案，确定结构类型，进行结构计算与结构设计，最后完成结构施工图。,2.1.1.2 结构设计,设备设计包括给水排水、采暖通风、电器照明、通讯、燃气、动力等专业的设计，确定其方案类型、设备选型并完成相应的施工图设计。,2.1.1.3 设备设计,（1）熟悉设计任务书或可行性研究报告它的内容包括：建设项
45、目总要求和建设目的，具体使用要求，总投资和单方造价，建设基地状况，供水、供电、采暖、空调等设备方面要求，设计期限等。,2.1.2 建筑设计程序,2.1.2.1 设计的准备工作,（2）收集有关设计资料设计资料包括气象、基地地形及地质水文、水电等设备管线资料，设计项目的国家有关定额指标等。（3）调查研究调查研究的主要内容是建筑物使用要求、材料供应和基地勘测、当地传统的风俗习惯等。,建筑工程设计一般分为初步设计和施工图设计两个阶段。大型和重要的民用建筑工程，在初步设计前，应进行设计方案优选。小型和简单的建筑工程，可由方案设计代替初步设计。技术复杂的建设项目，根据主管部门的要求，可以按初步设计、技术设
46、计和施工图设计三个阶段进行。,2.1.2.2 设计阶段,（1）初步设计阶段初步设计阶段任务是提出设计方案。初步设计的内容包括设计说明、设计图纸、主要设备材料和工程概算。设计说明设计说明包括工程设计的主要依据、规模、总指标、建筑防水、卫生标准等。设计图纸设计图纸包括建筑总平面图，各层平面图及主要剖面图、立面图等。常用比例为150、1100、1200或11000。主要设备材料用量和工程概算。,（2）技术设计阶段技术设计阶段的主要任务是在批准的初步设计的基础上，进一步深化和完善初步设计，为各专业工种之间提供资料，提出要求，最后确定方案。技术设计的各种图纸和设计文件与初步设计大致相同，但每一部分要求更
47、具体、详细。要求建筑图标注有关的详细尺寸，并编制建筑部分的技术说明。要求结构图绘出房屋的结构布置方案，并附初步设计说明。其他专业也要提供相应的设备图纸及说明书。,（3）施工图设计阶段施工图设计是建筑设计的最后阶段，它的任务是绘制满足施工要求的全套图纸。施工图设计的内容为：确定全部工程尺寸和材料，绘制建筑、结构、设备等全部施工图纸，编制工程说明书、结构计算书和工程预算书。施工设计图纸有：,设计说明包括建设地点，建筑规模、建筑面积、抗震设计烈度、人防工程等级，主要结构类型，建筑总图绝对标高与相对标高的关系，建筑室内外各部分装饰做法，用料的说明等。总平面图标明基地上建筑物、道路、绿化等位置的尺寸、标
48、高，注明指北针及风玫瑰图。常用比例为1500、11000或12000。各层平面图 包括底层平面图、楼层平面图、屋顶平面图。常用比例为150、1100或1200。,立面图 立面图上画出两端轴线及其编号，建筑物各部分建筑材料与色彩或节点详图索引，标注各剖面图上表示不出的各部位标高和高度，常用比例同平面图。剖面图 剖面图的剖切位置要选择在层高不同、层数不同，内外空间比较复杂，具有代表性的部位，要注明墙柱轴线及编号，剖视方向可见的所有建筑物配件的内容，标明建筑物配件的高度尺寸、相应标高。常用比例同平面图。,详图 在建筑详图、立面图、剖面图中未能表示清楚的一些局部构造、建筑装饰做法应绘制详图，表明该局部
49、构造尺寸及详细做法。主要有墙身、檐口、楼梯、门窗以及各构件的连接节点和各部分的装饰等详图。常用比例为11、12、15、110、120或150。各专业工种的施工图 各专业工种的施工图包括基础平面图、楼板及屋顶平面图和详图、结构构造节点详图，以及给排水、电气照明、暖气空调、上下水等设备施工图。,2.2 民用建筑设计,建筑房屋的主要目的是满足人们居住、教育、办公、文化和娱乐等使用要求，满足物质和精神的需求，同时建筑物首先保障人身安全，保障人体健康的卫生条件，不影响公众利益，不破坏周围环境，同时还要符合节约能源等基本国策。,2.2.1 建筑设计的基本要求和设计依据,2.2.1.1 建筑设计的基本要求,
50、建筑设计要符合下列基本要求：（1）建筑布置应符合城市规划要求；（2）各项建筑设施应符合安全使用要求；（3）室内应符合人体健康要求；（4）各类建筑的使用不影响公众利益和周围环境。,建筑设计的主要依据是人体尺寸和人体活动所需的空间尺度，家具、设备要求的空间，气象条件和地形、地质、水文及地震烈度。（1）人体尺度和人体活动所需的空间尺度建筑物是供人使用的，确定其空间尺度必须满足人体活动所需的空间尺度。门洞、走廊、楼梯的宽度和高度以及家具设备的大小等都与人体尺度有关。,2.2.1.2 建筑设计的依据,（2）家具、设备要求的空间在确定建筑物的平面及空间尺寸时，要考虑家具及设备所占用的尺度及人们使用中所需要
