1、建筑工程概论建筑工程概论 1.建筑与建筑工程1.1 建筑与建筑学科基本概念1.2 建筑的基本构成要素1.3 建筑的分类与分等级1.4 建筑工程与基本建设程序1.5 建筑法规与标准1.6 建筑模数本章小结1.1建筑与建筑学科1.1.1 建筑 (Architecture建筑作为工程实体，是指建筑艺术与工程技术相结合，营造出供人们进行生产、生活或其他活动的环境、空间、房屋或场所。在这个意义上，建筑是建筑物和构筑物的通称。 1）建筑物：供人们在其内进行生产、生活或其他活动的房屋或场所，如：住宅、医院、商店等。 2）构筑物：不能供人们直接在其内进行生产、生活或其他活动的场所或实体，如：水塔、桥梁、堤坝、
2、纪念碑等。1.1.2 建筑学科 一幢建筑物的形成，涉及了建筑、结构、材料、施工、给排水、暖通、空气调节、电气、消防、自动控制、声、光、热工等方方面面的知识和技术。 广义的建筑学科包括建筑、结构和设备三个主要专业，而狭义的建筑学科主要指建筑专业。 1）建筑专业形成早期包括建筑、构造、艺术，目前扩展到城市规划、园林、古建、建筑物理（声、光、热） 2）结构专业包括力学、结构理论、结构工程设计、建筑施工技术与施工组织设计。 3）建筑设备专业涉及了水、电、空调乃至自动化设施方面。 而如今，随着经济、管理理论和方法在工程技术领域的交叉，以建筑工程项目为对象的工程管理专业越来越丰富着建筑学科的内涵与外延。1
3、.2建筑的基本构成要素 建筑物构成的三个基本要素是：建筑功能 、建筑的物质技术条件 与建筑形象 。 1.2.1 建筑功能 建筑的实用性，满足人们的使用要求。 1.2.2 建筑的物质技术条件 实现满足人们要求的建筑的物质材料与工程技 术。 1.2.3 建筑形象 根据建筑功能和艺术审美要求，并结合建筑物与 所在环境之间的和谐，通过物质技术条件的创造，构成一定的建筑外在形象。 由基本要素内涵可以看出：建筑功能是目的，建筑的物质技术条件是手段，建筑形象是功能、技术与艺术的综合表现，三者辨证统一。1.3建筑的分类与分等级 为何建筑要分类分等，依据什么来分？ 随着科学技术与人类文明的发展进步，建筑的内涵与
4、外延日益复杂，如何去认识纷繁复杂，形式多样的建筑，便于 总结各类建筑设计的特殊规律，以提高设计水平。 研究新的功能要求，了解建筑类型的发展。 针对不同类型建筑特点，提出具体明确任务，制定相应规范、定额、指标以指导设计与施工。 分析研究同类建筑的共性，以推进标准设计与工业化建造体系设计 便于掌握建筑标准，合理控制投资。1.3.1 建筑分类 可以从建筑使用情况、层数、结构材料、结构体系等方面来认识。 1）按照使用情况 1）按照层数建筑类型 各国按层数对建筑分类的标准各异。 中国民用建筑设计通则，将住宅建筑按层数划分为：13层为低层；46层为多层；79层为中高层；十层及十层以上统称为高层。 3）按照
5、主要承重构件采用的材料分 4）按照承重结构体系分 建筑耐用等级类别使用年限（年）适于类型15临时结构225易于替换的结构构件4100纪念性和特别重要建筑结构1.3.2 建筑物等级 建筑物按照其性质和不同的耐久程度，分为不同的建筑等级。 1）建筑耐久等级 建筑物耐久等级指标是依据建筑物性质决定的使用年限。影响建筑寿命的主要因素是结构构件的选型与选材。 建筑结构可靠度设计统一标准（ GB50068 2001）对结构的设计年限作以下规定： 2）建筑耐火等级 建筑物耐火等级指标取决于房屋建筑的主要构件耐火极限与燃烧性能，它以小时（H）为单位。 1.1）耐火极限：从受到火的作用起，到失掉支持能力或发生穿
6、透性裂缝、或背火一面温度升高到220?C时所持续的时间。 1.2）燃烧性能：区分材料的燃烧性。将材料分成燃烧材料（木材等）、难燃材料（木丝板等）和非燃材料（砖石）。 多层建筑的耐火等级按照我国现行的建筑设计防火规范（GBJ1687）（2001）分为四级，详见教材或规范；高层高层民用建筑设计防火规范（GB5004595）（2001）分一级、二级两个等级。 3）建筑抗震设防类别 根据其使用功能的重要性划分。类别适于类型甲属重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害建筑乙属地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑丙属于除甲、乙、丁类外的一般建筑丁属于抗震次要建筑 4）建筑物设计等级 与民用建筑类型、特
7、征有关。 5）建筑物危险性等级 结构已经严重破坏或承重构件已属危险构件，随时可能丧失稳定和承载能力，不能保证居住和使用安全的房屋称为危险房屋。建筑物危险等级级别适于类型A结构承载能力满足正常使用要求，未发现危险点，房屋结构安全。B结构承载能力基本能满足正常使用要求，个别结构构件处于危险状态，但不影响主体结构。C部分承重构件承载力不能满足正常使用要求，局部出现险情，构成局部危房。D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。1.4 建筑工程与基本建设程序 一般而言，建筑工程是指兴建建筑物或构筑物项目的规划、勘察、设计、施工的总称，目的是为人类的生产、生活、娱乐提供必要
8、的基础设施与场所。若作工程实体言，建筑工程又称为“建筑物”，一般指民用或工业建筑物。 而基本建设程序，我们可以这么理解，是建筑工程中，各类建筑活动的内容与先后顺序。建筑活动是指“各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动”（建设法）。 建筑活动包括房屋及其附属设施、管道、设备的新建、改建、扩建、维修、拆除、装饰等施工，以及各类配套线路、管道的安装，同时也包括建设单位及其主管部门的投资决策活动以及征用土地、勘察、设计、工程监理和相应的技术与管理咨询工作。1.4.1 建筑活动中所涉及的单位（Stakeholders） 1）建设单位（国际通行的“业主”） 2）行政主管部门和
9、监督部门（如建委、质检站） 3）工程勘察设计单位（各类设计研究所、院） 4）工程总承包企业 5）工程监理单位 6）建筑业企业（各类建（设）筑公司） 7）房地产开发企业 8）工程咨询和服务单位1.4.2 建设程序阶段划分 依据我国现行法规，工程建设程序共分5个阶段，每个阶段又含若干环节，一般情况下，各阶段、各环节应按顺序进行。 A-B-C-D-E A. 前期阶段 a1. 投资机会分析 a2. 项目建议书 a3. 可行性研究 a4. 审批立项 B. 准备阶段 b1. 规划 b2.获取土地使用权 b3.拆迁 b4.报建 b5.工程发包与承包 C. 建设阶段 c1.勘察设计 c2.设计文件审批 c3.
10、施工准备 c4.工程施工和生产准备D.验收与保修阶段 d1.工程竣工与验收 d2.工程保修 E.终结阶段 e1.生产运营 e2.交付使用 1.5 建设法规? 1.5 建设法律规范? 国家制定的规范建设活动文件总称。? 建设法律规范? 规范建设项目相关人之间在建设活动中发生的各种社会关系的法律、法规和规章。 ? ? 建设工程标准? 调节人与自然关系，是人在生产建设中利用自然资源和生产工具应遵循的行为准则。? 1.6建设法律规范 按照不同层次可分为：建设法律，如中华人民共和国建筑法建设行政法规建设部门规章地方性建设法规地方建设规章? ? 建设工程标准 按照中华人民共和国标准化法(1) 标准分级*
11、国家标准* 行业标准* 地方标准* 企业标准(2) 标准分类* 强制* 推荐1.6 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。 * 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。 * 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。 *
12、3M时为3M到75M。 * 6M时为6M到96M。 * 12M时为12M到120M。 * 15M时为15M到120M。 * 30M时为30M到360M。 * 60M时为60M到360M。 * 1/10M时为1/10M到2M。 * 1/5M时为1/5M到4M。 * 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。 建筑工程概论2.建筑设计概述 民用建筑设计依据用户对功能 的要求，具体确 定建筑标准 、结构形式 、建筑物的空间 和平面布置 以及建筑群体的合理安排 的设计 工业设计是按照工艺流程 和设备布置 的要求， 完善地表达建筑物和构筑物的外型 、空间布置 、结
13、构类型 及建筑群体的合理组成 的设计。 2.1建筑设计概述2.1.1 建筑工程设计内容 1）建筑设计 目的：确定建筑使用功能及使用空间的存在形式与布局。 作用：建筑工程设计的主导与先行。 从业人员：注册建筑师 2）结构设计 目的：确定使用空间存在的可能 范围：结构造型、选材、构件的力学计算，完成全部结构施工图。 从业人员：注册结构工程师 3）设备设计 目的：改善建筑空间的使用条件 范围：给排水、暖通和电气照明与动力。 从业人员：相应专业的注册工程师2.1.2 设计程序 1）建设项目决策 1.1）可行性研究 1.2）参加设计任务书编制 1.3）参加项目建设地点论证选择 2）编制设计文件（概预算依
14、据之一） 2.1）初步设计 2.2）技术设计 2.3）施工图设计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、技术设计和施工图设计三个阶段进行。 2.1.3 民用建筑设计的基本要求与依据2.1.3.1 民用建筑设计的基本要求 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。
15、 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。2.1.3.2 民用建筑设计的依据 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。见图2.6a, b, c, （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
16、及设备所占用的尺度及人们使用中所需要的活动空间气象条件是指大气中的温度、日照、雨雪、风（3）气象条件 向、云雾、风速等现象。建筑物中的保温、隔热、通风、采光、朝向、防水、排水以及建筑物体形组合等均与气象条件有关。在设计前应收集当地气象资料，作为设计依据。（4） 地形、地质、水文及地震烈度 建筑物基地地形的平缓或起伏对建筑物的剖面有较大影响。当地形平缓时，将房屋首层设在同一标高；当地形起伏较大时，将房屋错层建造。 基地的地质构造、土质情况影响地基承载力，对房屋平面组合、结构布置产生影响。* 水文条件是指地下水及水位高低。它直接影响建筑的基础埋深、地下室的防潮防水构造处理。 * 地震烈度表示震区房
17、屋建筑遭受地震破坏程度。地震烈度直接影响建筑物的结构和构造。 2.2 建筑平面设计 民用建筑平面设计主要分为： 1）总平面设计 2）平面设计2.2.1 总平面设计 针对单项工程，比如一个新校区的建设。此设计主要依据学校的功能要求，安排整个校区的功能分区（教学场所、活动场所、办公场所、绿化等等）、交通联系。如图2.7 民用建筑设计，按使用性质的不同，各房间可分为使用房间和交通联系房间。* 使用房间又可分为主要使用房间和辅助使用房间。主要使用房间是建筑物的主体部分，如住宅中的起居室、卧室，学校中的教室、实验室等。辅助使用房间是为了保证主要使用房间使用要求而设置的，如住宅中的卫生间、厨房，学校中的厕
18、所、储藏室等。 * 交通联系房间是指建筑中的门厅、过厅、走廊、楼梯、电梯等。 有的公共建筑由于结构、功能、视线、音质、建筑艺术等要求，把房间设计成各种形状，如图2.10所示的哈尔滨市黑天鹅电影院和北京市地坛体育馆* 厕所在建筑平面中的位置 应隐蔽、使用方便、隔绝气味，常设在走道的两端或中部又比较隐蔽的部位，转角处朝向较差的位置。公共厕所的位置应具有良好的采光、通风，并设有前室，男女厕所尽量组合在一起，不应设在有严格卫生要求和配电室的直接上层。公共厕所前室的进深通常为1.22m，以利于防止气味扩散并遮挡视线，通常设置洗手盆、污水池等。公共厕所的布置方式一般有单排和双排两种。图2.14为厕所卫生设
19、备尺寸及布置方式。 * 楼梯的宽度包括楼梯段的宽度和平台宽度。楼梯梯段或平台的净宽，是指扶手中心线间的水平距离或墙面至扶手中心线的水平距离。有儿童经常使用的楼梯井净宽大于200mm时，必须采取安全措施。 * 楼梯的净空高度包括楼梯段的净高和平台过道处的净高。图2.19* 楼梯的踏步尺寸包括踏步宽度和踏步高度。其中，踏步宽度（B）指相邻两踏步前缘线之间的水平距离。踏步高度（H）是指相邻两踏步之间的垂直距离。踏步面宽度与人的脚长和人在上、下楼梯时脚与踏步面接触的状态有关。 2.3 建筑剖面设计房间的剖面形状主要是根据房间的使用要求确定的，同时也要考虑结构、材料、施工、采光通风、空间的艺术效果等因素
20、的影响。 * 不同用途的房间，剖面形状相差较大；* 结构形式以及所采用的材料影响建筑剖面的形状。* 当房间的进深较大或使用上有特殊要求时，仅靠侧窗采光和通风不能满足要求时，常需设置各种形式的天窗，形成了不同形状的剖面。 （2）结构、材料和施工的要求 建筑物建造时使用的结构类型和材料不同，层数也不同。如：砖混结构常用于6、7层以下的住宅、中小学教学楼、中小型办公楼等；钢筋混凝土框架剪力墙结构、筒体结构常用于多层或高层建筑；空间结构常用于单层、低层的大跨度建筑，如体育馆、影剧院等。 （3）防火要求 建筑层数应根据建筑的性质和耐火等级来确定。当耐火等级为一、二级时，层数不受限制；为三级时，最多允许建
21、5层；为四级时，允许建2层。 2.3.3 建筑剖面空间组合设计 建筑剖面空间组合设计，是在平面组合的基础上，分析建筑物各部分应有的高度、层数及在垂直方向上的空间组合和利用等。 （1）建筑剖面空间组合设计的原则 依据使用要求: 组合建筑设计中，房间所在的层数应依据使用要求确定。依据房间各部分高度组合:合理调整和组织不同高度的空间组合，使建筑各部分房间在垂直方向上协调统一。 （2）建筑剖面空间组合设计的形式 单层的组合形式: 当人流、货流进出较多，多采用单层的组合形式，如车站、影剧院等。 多层和高层组合: 根据节约用地、城市规划布局及使用要求，建筑设计中多采用多层或高层的组合形式。这种组合交通联系
22、紧凑，垂直方向通过楼梯将各层联成一体。 错层的组合形式: 由于地形条件限制或使用要求不同，使建筑物内部出现高低差时，可采用错层组合方式。在衔接处设置的高差可采用踏步、楼梯、室外台阶等方式处理。 建筑体型设计主要是对建筑外形总的体量、形状、比例、尺度等方面的确定，并针对不同类型建筑采用相应的体型组合方式。立面设计主要是对建筑体型的各个方面进行深入刻画和处理，使整个建筑形象趋于完善。 建筑的体型和立面应体现建筑特性，具有时代感，给人以美的感受，同时还要与室内空间、结构形式相结合。 2.4.1 建筑体型和立面设计的要求（1）体型和立面特征要反映建筑功能要求 建筑的外部体型和立面设计应正确地反映建筑的
23、功能特征。 （2）要结合材料、结构形式和施工特点 结构形式、材料性能、施工方法的不同，建筑会产生不同的外部形象。 （3）适应基地环境和规划的总体要求 单体建筑是城市建筑群中的一个单元，单体建筑的形象应与周围的建筑及环境保持有机的联系，互相衬托，达到美化环境的目的。同时也要满足城市整体规划的要求。（4）符合建筑美学原则 建筑造型设计中的美学原则，是指建筑构图中的一些基本规律，如尺度、比例、均衡、统一、韵律、对比、变化等，综合运用这些规律来创造美好的建筑形象。 正方形、圆形、三角形、多边形、风车形、Y形等。这种组合给人留下完整、简洁、大方、轮廓明确的印象。 * 组合体型是由若干个简单体型组合在一起
24、的体型。组合方式主要有对称体型和非对称体型两类。对称体型具有明确的中轴线，组合体的主从关系明确，出入口通常设在中轴线上，这种组合体给人以庄重严谨、匀称和稳定的感觉，如一些纪念性建筑（2）建筑体型组合的基本要求 比例适当、整体匀称：组合体型各部分之间的比例适当、整体匀称是建筑组合体型设计的基本要求。 主次分明、交接明确：建筑体型的组合应按功能的要求，分为主要部分和附属部分。应处理好相互关系，使主次明确、交接清楚。组合体之间的连接要明确、自然，不能模糊不清。图2.34为建筑各体型连接方式。 2.4.3 建筑的立面设计 建筑立面是建筑物各个墙面的外部形象。立面设计要结合建筑内部空间、使用要求进行设计
25、。建筑立面主要由墙面、外露梁柱、门窗、阳台、外廊、檐口、勒脚、台阶、花饰等组成。立面设计的任务是合理确定立面各组成部分的形状、色彩、比例关系、材料质感等，运用节奏、韵律、虚实对比等构图规律设计出完整、美观、反映时代特征的立面。 建筑立面设计的步骤：* 首先初步确定建筑平面、剖面关系，描绘出各个立面的轮廓；* 然后分析立面上各部分总的比例关系，如墙面、门窗的处理；* 最后对重点部位进行细部处理，如建筑入口、门廊、装饰等处理。 形象美观的建筑物，是建筑平、剖、立面图及体型、环境各方面因素有机结合、相互协调的结果。第四章 建筑构造4.1 建筑构造：概述4.1.1 建筑构造定义 建筑构造研究的是建筑物
26、（如民用住宅建筑物）结构体系中各结构构件（如梁、柱、板等），建筑物部件（如起维护作用的墙等）与配件（如门、窗、烟道或其他管道等）的构成、组合联接原理及建造方法（工艺做法）。4.1.2 建筑构造作用（任务）根据建筑的使用功能、物质技术经济条件与艺术造型要求，提供合理的构造方案，作为建筑（专业）设计的技术依据与保证。4.1.3 建筑物组成（民用住宅建筑 由建筑构造定义可知，研究一幢建筑物的建筑构造，必须从该幢建筑物局部入手。因此，我们必须将整个建筑划分几个构造组成来研究。4.2 建筑构造：基础与地下室构造4.2.1 基础之构造 “经济基础决定上层建筑”。实际中，一幢建筑物其基础亦是决定因素；基础的
27、重要性可见一斑，但基础不能空中楼阁，最终还是要依赖于坚实的地基而岿然不动。 4.2.1.1 地基* 定义：建筑工程中，直接承受整个建筑物全部荷载的地层称为地基。* 分类： (1) 按地质成因：土基，岩基 ； (2) 按承载大笑：天然地基，人工地基。 * 地基作用及要求 (1) 作用：完全支撑其上建筑物全部荷载，并保持稳定。 (2) 要求： 足够强度且遇水稳定； 较大压缩模量； 水平荷载作用下不失稳； 动载作用下不震动液化； 冻胀效应小。天然地基无法满足其功能要求时，必须通过人工加固方法来处理，从而诞生了地基加固技术。* 地基加固技术 地基加固方法很多， (1) 从学科领域把地基处理方法分为：物
28、理法与化学法。 (2) 从加固范围把地基处理方法分为：浅加固和深加固。 一般而言，人工处理地基的方法归纳起来，有如下三种： (1) 密实法 原理：通过夯击、振动、挤压使土体孔隙减少而密实，力学性能得到改善。 手段：碾压机、夯锤等(2) 置换法 原理：以粗粒土（碎石），细粒土（砂）等材料置换软弱土中的部分土体，或在软弱土中掺入水泥、石灰等固化剂，原位拌和形成固化体。 (3) 复合地基法 原理：在天然地基中设置一定比例的增强体，并由原土和增强体共同承担由地基传递来的建筑物荷载。 4.2.1.2 基础* 定义：建筑工程中，通常以室外地面标高为划分标准将室外地面标高以上的建筑物部分称为建筑物上部结构(
29、Superstructure)；将室外地面标高以下的建筑物部分称为建筑物下部结构(Substructure)，也称之为基础。基础承受建筑物上部结构荷载，并将其传递到地基。* 功能：通过扩大的基础底面或深桩基础等形式，将上部结构荷载传递到地基持力层；调整地基不均匀变形，保障上部结构安全。(1) 深基础 1）按埋深 2) 浅基础(3) 不埋基础 2）按基础所采用材料及受力特点 (1) 刚性基础(2) 柔性基础 3）按构造形式，常见的基础有 (1) 独立基础 (2) 条形基础桩基础施工方法： (1) 爆扩桩 (2) 锤击沉管灌注桩* 基础工程的基本要求： 1）基底压力小于等于地基允许承载力。 2）建筑物的沉降值应小于地基允许应变值。 3）地基无滑动危险。* 基础构造 1）刚性基础 试验可知，上部结构在刚性基础中传力是按一定角度分布的，这个角度称为压力分布角或刚性角。因此，基础底面宽度受刚性角限制。 另一方面，砖基础一般做成阶梯形状，这部分称为大放脚，能够使上部荷载均匀扩散到基础
