模块2 构造部分（一）
本模块内容涵盖学习情境3～7，包含基础、地下室、墙体、门窗及楼地面等学习情境
“教”“学”“做”。
学习情境3 民用建筑构造准备
【情境要点】
掌握民用建筑的构造组成与作用。理解影响建筑构造设计的因素。了解建筑构造设计基本原则。掌握研究建筑构造的基本方法。【情境描述】
建筑设计的研究对象是建筑空间的构成以及建筑物实体的构成。对构成建筑物实体的子系统之一的结构支承系统是如何适用于不同建筑类型的空间构成的需要的，前面已作了大略的介绍和说明。在这里，将就组成建筑物实体的各种构、部件，特别是作为建筑物的围护、分隔系统，它们相互间的基本构成关系和相互连接的方式以及建造实现的可能性和使用周期中的安全性、适用性，作较为详细的讨论。其中的内容涉及建筑材料、建筑物理、建筑力学、建筑结构、建筑施工以及建筑经济等多个方面，具有实践性强和综合性强的特点。
任务3.1 民用建筑的构造组成与作用
图3.1为砌体结构民用建筑的剖面轴测图，从图中可以看到房屋的主要组成部分。
（1）楼地层。其主要作用是提供使用者在建筑物中活动所需要的各种平面，同时将由此而产生的各种荷载，例如家具、设备、人体自重等荷载传递到支承它们的垂直构件上去。其中建筑物底层地坪可以直接铺设在天然土上，也可以架设在建筑物的其他承重构件上。楼层则可以单由楼板构成，或者也包括梁和楼板。它除了具有提供活动平面并传递水平荷载的作用外，还起着沿建筑物的高度分隔空间的作用。对于高层建筑而言，楼层是对抗风荷载等侧向水平力的有效支撑。
（2）墙或柱。在不同结构体系的建筑中，屋盖、楼层等部分所承受的活荷载以及它们的自重，分别通过支承它们的墙或柱传递到基础上，再传给地基。在房屋的有些部位，墙体不一定承重，但无论承重与否，墙体往往还具有分隔空间或对建筑物起到围合、保护作用的功能。
图3.1 民用建筑的构造组成
（3）基础。基础是建筑物的垂直承重构件与支承建筑物的地基直接接触的部分。基础的状况既与其上部的建筑状况有关，也与其下部的地基状况有关。基础是地下的承重构件，承受建筑物的全部荷载，并传给地基。
（4）楼、电梯。楼、电梯是解决建筑物上下楼层之间联系的交通枢纽。特别是楼梯，由于使用时存在高差，对其安全性能应予以足够重视。
（5）屋盖。除了承受由于雨雪或屋面上人所引起的荷载外，屋盖主要起到围护的作用，其防水性能及隔热或保温的热工性能是主要问题。同时，屋盖的形式往往对建筑物的形态起着非常重要的作用。
（6）门窗。门窗用来提供交通及通风采光的方便。设在建筑物外墙上的门窗还兼有分隔和围护的作用。
除上述六大组成部分以外，还有一些附属部分，如阳台、雨篷、台阶、烟道、通风道等。
房屋各组成部分起着不同的作用，概括起来主要是两大类，即承重结构和围护结构。建筑构造设计主要在于围护结构的设计。
任务3.2 影响建筑构造设计的因素
一座建筑物建成并投入使用后，要经受自然界各种因素的影响。为了更好地满足使用功
能的要求，提高建筑物对外界各种影响的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，在进行建筑设计时，必须充分考虑各种因素对它的影响，以便根据影响程度，提供合理的设计方案。对建筑物可能产生影响的因素很多，归纳起来大致包括以下几方面：
1.外力作用的影响
作用到建筑物上的外力称为荷载。荷载有静荷载（如建筑物的自重）和动荷载之分。动荷载又称活荷载，如人流、家具、设备荷载等。荷载的大小是结构设计的主要依据，也是结构选型的重要基础，它决定着构件的尺度和用料。而构件的选材、尺寸、形状等又与构造密切相关。所以在确定建筑构造方案时，必须考虑外力的影响。
在外荷载中，风力的影响不可忽视，风力往往成为高层建筑水平荷载方面的主要因素，特别是在沿海地区，影响更大。此外，地震力是目前自然界中对建筑物影响最大、最严重的一种因素。我国是多地震国家之一，地震带分布相当广，因此必须引起重视。在构造设计中，应该根据各地区的实际情况，予以设防。
2.自然气候的影响
我国幅员辽阔，各地区地理环境不同，大自然的条件也多有差异。由于南北纬度相差较大，从南方到北方，气候悬殊。因此，气温的变化，太阳的热辐射，自然界的风、霜、雨、雪等，均构成了影响建筑物使用功能和建筑构件使用寿命的因素。有的因材料热胀冷缩而开裂，严重的使建筑物构件遭到破坏；有的出现渗、漏水现象；还有的因室内过冷或过热而不适于工作等，总之均影响建筑物的正常使用。为防止由于大自然条件的变化而造成建筑物构件的破坏和保证建筑物的正常使用，在建筑构造设计时，应针对所受影响的性质与程度，采取必要的防范措施，如防潮、防水、保温、隔热、设变形缝、设隔蒸汽层等，以防患于未然。
3.人为因素和其他因素的影响
人们所从事的生产和生活活动，也会造成对建筑物的影响，如机械振动、化学腐蚀、战争、爆炸、火灾、噪声等，都属于人为因素的影响。因此，在进行建筑构造设计时，必须针对各种可能的因素，从构造上采取隔振、防腐、防爆、防火、隔声等措施。以避免建筑物和使用功能遭受不应有的损失和影响。另外，鼠、虫等也能对建筑物的某些构、配件造成危害，如白蚂蚁等对木结构的影响等，因此，也必须引起重视。
4.技术因素的影响
技术因素的影响是指建筑材料、建筑结构类型、建筑施工方法等建筑技术条件对于建筑物的设计与建造的影响。随着这些技术的发展与变化，建筑构造的方法也在改变。例如，砌体结构建筑构造的方法与过去的砖木结构有明显的不同。同样，钢筋混凝土建筑构造体系又与砌体结构建筑构造体系有很大的区别等。所以建筑构造方法不能脱离一定的建筑技术条件而存在。
5.建筑标准的影响
建筑标准一般包括装修标准、设备标准、造价标准等方面。标准高的建筑，装修质量好，设备齐全，档次较高，但造价也相对较高，反之则较低；标准高的建筑，构造方法考究，反之则一般。不难看出，建筑构造的选材、选型和细部方法均与建筑标准有密切的关系。一般情况下，大量建筑属于一般标准的建筑，构造方法也多为常规作法。而大型公共建筑，标准要求较高，构造方法复杂，尤其是对美观因素考虑较多。
任务3.3 建筑构造设计基本原则
建筑构造设计应遵循以下几项基本原则：1.必须满足建筑使用功能要求
由于建筑物使用性质和所处条件、环境的不同，其对建筑设计的要求也不同。如北方地区要求建筑在冬季能保温；南方地区则要求建筑在夏季能通风、隔热；对要求有良好声环境的建筑物则要考虑吸声、隔声等。总之，为了满足使用功能需要，在构造设计时，必须综合有关技术知识，进行合理的设计，以便选择、确定最经济合理的设计方案。
2.必须有利于结构安全
建筑物除根据荷载大小、结构的要求确定构件的必需尺度外，对一些零、部件的设计，如阳台、楼梯的栏杆、顶棚、墙面、地面的装修，门、窗与墙体的结合以及抗震加固等，都必须在构造上采取必要的措施，以确保建筑物在使用时的安全。
3.注意施工的可能性和现实性
施工现场的条件及操作的可能性是建筑构造设计时必须予以充分重视的。有时有的构造节点仅仅因为设计时没有考虑留有足够的操作空间而在实施时不得不进行临时修改，费工费时，又使得原有设计不能实现。此外，为了提高建设速度，改善劳动条件，保证施工质量，在构造设计时，应尽可能创造构件工厂标准化生产以及现场机械化施工的有利条件。
4.必须适应建筑工业化的需要
为了提高建设速度，改善劳动条件，保证施工质量，在构造设计时，应大力推广先进技术，选用各种新型建筑材料，采用标准设计和定型构件，为构、配件的生产工厂化、现场施工机械化创造有利条件，以适应建筑工业化的需要。
5.必须讲求建筑经济的综合效益
工程建设项目是投资较大的项目，保证建设投资的合理运用是每个设计人员义不容辞的责任，在构造设计方面同样如此。其中涉及材料价格、加工和现场施工的进度、人员的投入、有关运输和管理等方面的内容。此外，选用材料和技术方案等方面的问题还涉及建筑长期的社会效益，例如安全性能和节能等方面的问题，在设计时应有足够的考虑。
在构造设计中，应该注意建筑物的整体效益问题，既要注意降低建筑造价，减少材料的能源消耗；又要有利于降低经常运行、维修和管理的费用，考虑其综合的经济效益。另外，在提倡节约、降低造价的同时，还必须保证工程质量，绝不可为了追求效益而偷工减料，粗制滥造。
6.必须注意美观
构造设计使得建筑物的构造连接合理，同时又赋予构件以及连接节点以相应的形态。在进行构造设计时，必须兼顾其形状、尺度、质感、色彩等方面给人的感官印象以及对整个建筑物的空间构成所造成的影响。
7.符合相关各项建筑法规和规范的要求
法规和规范的条文是不断总结实践经验的产物，带有强制性要求和示范性指导两方面的内容。而且规范会随着实际情况的改变而不断作出修改。设计人员熟知并遵守相关规范和法
规的要求，是取得良好设计和施工质量的基本保证。
总之，在建筑构造设计中，全面考虑坚固适用，美观大方，技术先进，经济合理，是最根本的原则。读者可以通过以下各章节所讨论的具体内容，加深对这些要求的了解。
任务3.4 研究建筑构造的基本方法
一座建筑物建成后，会经历数十年甚至上百年的使用周期。因此，在对建筑物进行设计之初，不但要考虑建造时的现实性，例如造价和施工的可能性，还应该考虑其在长期的使用过程中，是否能够适应环境和使用要求变更的需求。如果更进一步，还应该考虑其在使用周期中对周围环境的影响，例如能耗、排放物等。所以在对建筑物进行设计时，必须关注每一个细部的构造，充分考虑到各种因素的长期、综合的影响。归纳起来，可以从以下几个方面进行研究：
1.关注造成建筑物变形的因素
建筑物在建造和使用的过程中，都不可避免地发生着变形。即便肉眼看不出来，变形却每刻都在发生，例如基础的沉降、混凝土的徐变、高层建筑在风荷载作用下的侧向位移等。作为结构专业的人士，可能更为关注变形对结构安全性能的影响，尤其是建造在可能发生地震区域的建筑物，对其在震害发生时可能产生的变形及受破坏的程度，绝对不能掉以轻心。但在其他一些方面，变形因素对于建筑物有可能造成的危害，也是不容忽视的。
变形因素对建筑物可能造成的最大影响是使建筑物的某些部位出现裂缝。例如基础的不均匀沉降有可能造成建筑物墙面开裂或者装配式楼板的板缝间出现裂缝；昼夜间的温差引起的热胀冷缩所产生的温度应力有可能使建筑物屋面的防水材料发生破裂；各种相关的建设活动，像进行装修以及周边道路、建筑物的改造和建设等，都有可能给建筑物的某些部位带来非正常使用条件下的影响。这些细小的破坏虽然不一定会影响建筑物结构的安全性能，却会造成建筑物外围护系统的渗漏、装饰效果的改变等不良后果。特别是渗漏，如果建筑物本身不出现裂缝，渗漏是不容易发生的。渗漏会使建筑物的使用质量大幅度下降。因此，在进行构造设计时，应当对建筑物进行动态的研究，关注引起建筑物变形的因素，在有可能因变形而出现构造问题的地方针对引发问题的原因采取相应的构造措施。
2.关注自然环境和人工环境的相互影响
建筑物是室内外空间的界定物，处在自然因素和人工因素的交互作用下。仅以建筑物的外墙为例，为了通风和采光，需要开门开窗。但门窗缝往往是发生渗漏的薄弱环节，而且门窗材料的热工性能往往不如墙体的其他部分，这样就需要在门窗的构造节点上进行许多加强气密性以及水密性方面的处理，还要对门窗框以及玻璃的材料性能进行有效的选择和改良。更值得注意的是，建筑物外墙的两侧在很多时候都会存在较大的温差。例如处于寒冷地区冬季室内采暖的建筑物，室内外温差可以达到几十度，这样墙身就需要进行保温处理。但保持墙体两侧的温差又意味着空气中所携带的水气有可能因温度下降而在墙体中结露，从而引起保温材料甚至墙身的破坏。这也是外墙构造所要解决的一个重要问题。随着人类对客观环境干预的增加，在建筑物上引发的类似问题也随之增多，应该引起相关工程技术人员的重视。而且，出于对人类生存环境可持续性发展的越来越清醒的认识，对建筑物长期的能效等方面的研究，也应在建筑物的构造方面有明确的体现。
3.关注建筑材料和施工工艺的发展
材料性能是建筑构造得以成立的基本依据，包括力学性能、机械性能以及热工性能、光学性能、防水性能、燃烧性能等其他物理特性和稳定性等方面的化学特性。这些性能决定了材料的可加工性、构件相互连接的可能性、构造节点的安全性以及耐久性等。例如用高聚物制作的人工合成橡胶卷材，具有良好的延展性和弹性，而且耐气候性能也较好，就适用于需要较长使用保证期的一、二类建筑物的屋面防水工程。实际上，随着建材工业的不断发展，已经有越来越多的新型建筑材料不断问世，而且伴以相适应的构造节点做法和合适的施工方法。例如作为脆性材料的玻璃，经过加工工艺的改良以及采用新型高分子材料作为胶合剂做成夹层玻璃，其安全性能和力学、机械等性能都得到大幅度的提高，使得不但可使用的单块块材面积有较大增长，而且连接工艺也大大简化。像用玻璃来做楼梯栏板的做法，过去一定要先安装金属立杆，再通过这些杆件来固定玻璃。现在则可以先安装玻璃栏板，再用玻璃栏板来固定金属扶手。因此，只有熟悉建筑材料的发展趋势，不断加强对各种建筑材料，尤其是新材料的性能和加工工艺的了解，掌握它们在长期的使用过程中有可能出现的变化，才有可能使相应的设计更趋合理。
复习思考题
1.民用建筑的构造组成有哪些?
2.影响建筑构造设计的因素有哪些?3.简述建筑构造设计的基本原则?4.研究建筑构造的基本方法有哪些?