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2020造价工程师《土建工程》教材精讲:第二章第一节

来源:中华考试网  [2019年11月6日]  【

第二章工业建筑分类

第一节 工业与民用建筑工程的分类、组成及构造

  一、工业与民用建筑工程的分类及应用

  (一)工业建筑分类

  1.按厂房层数分

  (1)单层厂房。指层数仅为 1 层的工业厂房。适用于有大型机器设备或有重型起重运输设备的厂房。

  (2)多层厂房。指层数在 2 层以上的厂房,常用的层数为 2~6 层。适用于生产设备及产品较轻,可沿垂直方向组织生产的厂房,如食品、电子精密仪器工业等用厂房。

  (3)混合层数厂房。同一厂房内既有单层也有多层的厂房称为混合层数的厂房。多用于化学工业、热电站的主厂房等。

  2.按工业建筑用途分

  (1)生产厂房。指进行备料、加工、装配等主要工艺流程的厂房;如机械制造厂中有铸工车间、电镀车间、热处理车间、机械加工车间和装配车间等。

  (2)生产辅助厂房。指为生产厂房服务的厂房,如机械制造厂房的修理车间、工具车间等。

  (3)动力用厂房。指为生产提供动力源的厂房,如发电站、变电所、锅炉房等。

  (4)仓储建筑。贮存原材料、半成品、成品的房屋(一般称仓库)。

  (5)仓储用建筑。管理、储存及检修交通运输工具的房屋,如汽车库、机车库、起重车库、消防车库等。

  (6)其他建筑。如水泵房、污水处理建筑等。

  3.按主要承重结构的形式分

  (1)排架结构型。排架结构型是将厂房承重柱的柱顶与屋架或屋面梁作铰接连接,而柱下端则嵌固于基础中,构成平面排架,各平面排架再经纵向结构构件连接组成为一个空间结构。它是目前单层厂房中最基本、应用最普遍的结构形式。

  (2)刚架结构型。刚架结构的基本特点是柱和屋架合并为同一个刚性构件。柱与基础的连接通常为铰接,如吊车吨位较大,也可做成刚接。一般重型单层厂房多采用刚架结构。

  (3)空间结构型。空间结构型是一种屋面体系为空间结构的结构体系。

  一般常见的有膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等。

  (二)民用建筑分类

  1.按建筑物的层数和高度分

  根据《民用建筑设计通则》GB 50352,民用建筑按层数或高度分类如下:

  (1)住宅建筑按层数分类:1~3 层为低层住宅,4~6 层为多层住宅,7~9 层(高度不大于 27m)为中高层住宅,10 层及以上或高度大于 27m 为高层住宅。

  (2)除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于 24m 者为单层或多层建筑,大于 24m 者为高层建筑(不包括建筑高度大于 24m 的单层公共建筑)。

  (3)建筑高度大于 100m 的民用建筑为超高层建筑。

  【例题】某八层住宅,建筑高度 24.3m。属于( )建筑。

  A.底层

  B.多层

  C.中高层

  D.高层

  『正确答案』C

  『答案解析』本题考查的是民用建筑分类。住宅建筑按层数分类:1~3 层为底层住宅,4~6 层为多层住宅,7~9 层为中高层住宅,10 层及以上为高层住宅。参见教材 P31。

  2.按建筑的耐久年限分

  (1)一级建筑:耐久年限为 100 年以上,适用于重要的建筑和高层建筑。

  (2)二级建筑:耐久年限为 50~100 年,适用于一般性建筑。

  (3)三级建筑:耐久年限为 25~50 年,适用于次要的建筑。

  (4)四级建筑:耐久年限为 15 年以下,适用于临时性建筑。

  3.按主要承重结构材料分

  (1)木结构。一般分为重型梁柱木结构和轻型桁架木结构。

  (2)砖木结构。建筑物的主要承重构件用砖木做成,其中竖向承重构件的墙体、柱子采用砖砌,水平承重构件的楼板、屋架采用木材。

  (3)砖混结构。砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构。适合开间进深较小、房间面积小,多层或低层的建筑。

  (4)钢筋混凝土结构。主要承重构件,如梁、板、柱采用钢筋混凝土材料,而非承重墙用砖砌或其他轻质材料做成。

  (5)钢结构。主要承重构件均用钢材构成。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,抗震性能好,适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。

  (6)型钢混凝土组合结构。是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构形式。型钢、钢筋、混凝土三者结合使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点。与钢结构相比,具有防火性能好,结构局部和整体稳定性好,节省钢材的优点。型钢混凝土组合结构应用于大型结构中,力求截面最小化,承载力最大,可节约空间,但是造价比较高。

  4.按施工方法分

  (1)现浇、现砌式。

  (2)装配式混凝土结构。是指以工厂化生产的混凝土预制构件为主,通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。构件的装配方法一般有现场后浇叠合层混凝土、钢筋锚固后浇混凝土连接等,钢筋连接可采用套筒灌浆连接、焊接、机械连接及预留孔洞搭接连接等做法。装配式混凝土结构是建筑工业化最重要的方式,它具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点。预制装配式混凝土结构的预制构件主要有:预制外墙、预制梁、预制柱、预制剪力墙、预制楼板、预制楼梯、预制露台等。

  按照预制构件的预制部位不同可以分为全预制装配式混凝土结构体系和预制装配整体式混凝土结构体系。

  1)全预制装配式结构,是指所有结构构件均在工厂内生产,运至现场进行装配。全预制装配式结构通常采用柔性连接技术。

  所谓柔性连接是指连接部位抗弯能力比预制构件低,因此,地震作用下弹塑性变形通常发生在连接处,而梁柱构件本身不会被破坏,或者是变形在弹性范围内。因此全预制装配式结构的恢复性能好,震后只需对连接部位进行修复即可继续使用,具有较好的经济效益。全装配式建筑的维护结构可以采用现场砌筑或浇筑,也可以采用预制墙板。

  它的主要优点是生产效率高,施工速度快,构件质量好,受季节性影响小,在建设量较大而又相对稳定的地区,采用工厂化生产可以取得较好的效果。

  2)预制装配整体式结构,是指部分结构构件均在工厂内生产,如预制外墙、预制内隔墙、半预制露台、半预制楼板、半预制梁、预制楼梯等预制构件。

  预制构件运至现场后,与主要竖向承重构件(预制或现浇梁柱、剪力墙等)通过叠合层现浇楼板浇筑成整体的结构体系。预制装配整体式结构通常采用强连接节点,由于强连接的装配式结构在地震中依靠构件面的非弹性变形耗能能力,因此能够达到与现浇混凝土现浇结构相同或相近的拉震能力,具有良好的整体性能,具有足够的强度、刚度和延性,能安全抵抗地震力。

  预制装配整体式结构的主要优点是生产基地一次投资比全装配式少,适应性大,节省运输费用,便于推广。在一定条件下也可以缩短工期,实现大面积流水施工,结构的整体性良好 ,并能取得较好的经济效果。

  装配式结构可分为装配整体式框架结构、装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架-现浇剪力墙结构、装配整体式部分框支剪力墙结构。依据《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1)各种结构体系适用的最大高度见表 2.1.1,并满足下列规定:

  1)当结构中竖向构件全部为现浇且楼盖采用叠合梁板时,房屋的最大适用高度可按现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3 中的规定采用。

  2)装配整体式剪力墙结构和装配整体式部分框支剪力墙结构,在规定的水平力作用下,当预制剪力墙构件底部承担的总剪力大于该层总剪力的 50%时,其最大适用高度应适当降低;当预制剪力墙构件底部承担的总剪力大于该层总剪力的 80%时,最大适用高度应取表 2.1.1 中括号内的数值。

  5.按承重体系分

  (1)混合结构体系。住宅建筑最适合采用混合结构,一般在 6 层以下。混合结构根据承重墙所在的位置,划分为纵墙承重和横墙承重两种方案。纵墙承重方案的特点是楼板支承于梁上,梁把荷载传递给纵墙。横墙的设置主要是为了满足房屋刚度和整体性的要求。其优点是房屋的开间相对大些,使用灵活。

  【2018 年真题】某房间多为开间 3m,进深 6m 的四层办公楼常用的结构形式为( )。

  A.木结构

  B.砖木结构

  C.砖混结构

  D.钢结构

  『正确答案』C

  『答案解析』本题考查的是工业与民用建筑工程的分类及应用。砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构。适合开间进深较小,房间面积小,多层或低层的建筑。参见教材 P33。

  (2)框架结构体系。框架结构是利用梁、柱组成的纵、横两个方向的框架形成的结构体系,同时承受竖向荷载和水平荷载,其主要优点是建筑平面布置灵活,可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也比较方便;缺点是侧向刚度较小,当层数较多时,会产生较大的侧移,易引起非结构性构件(如隔墙、装饰等)破坏,而影响使用。

  (3)剪力墙体系。剪力墙体系是利用建筑物的墙体(内墙和外墙)来抵抗水平力。因为剪力墙既承受垂直荷载,也承受水平荷载。高层建筑主要荷载为水平荷载,墙体既受剪又受弯,所以称剪力墙。剪力墙一般为钢筋混凝土墙,厚度不小于 160mm,剪力墙的墙段长度一般不超过 8m,适用于小开间的住宅和旅馆等。在 180m 高的范围内都可以适用。剪力墙结构的优点是侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小;缺点是间距小,建筑平面布置不灵活,不适用于大空间的公共建筑,另外结构自重也较大。

  (4)框架-剪力墙结构体系。框架-剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构,具有框架结构平面布置灵活,有较大空间的优点,又具有侧向刚度较大的优点。框架一剪力墙结构中,剪力墙主要承受水平荷载,竖向荷载主要由框架承担。在 170m 高的范围内都可以适用。

  横向剪力墙宜均匀对称布置在建筑物端部附近、平面形状变化处。一般情况下,整个建筑的剪力墙至少承受 80%的水平荷载。

  (5)筒体结构体系。在高层建筑中,特别是超高层建筑中,水平荷载愈来愈大,起着控制作用,筒体结构是抵抗水平荷载最有效的结构体系。筒体结构可分为框架-核心筒结构、筒中筒和多筒结构等,筒中筒结构的内筒一般由电梯间、楼梯间组成。适用于高度不超过 300m 的建筑。

  (6)桁架结构体系。桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时,节点一般假定为铰节点,当荷载作用在节点上时,杆件只有轴向力,其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。

  屋架的弦杆外形和腹杆布置对屋架内力变化规律起决定性作用。同样高跨比的屋架,当上下弦成三角形时,弦杆内力最大;当上弦节点在拱形线上时,弦杆内力最小。屋架的高跨比一般为 1/6~1/8 较为合理。一般屋架为平面结构,平面外刚度非常弱。在制作运输安装过程中,大跨屋架必须进行吊装验算。

  (7)网架结构体系。网架是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构。网架结构可分为平板网架和曲面网架。它改变了平面桁架的受力状态,是高次超静定的空间结构。平板网架采用较多,其优点是:空间受力体系,杆件主要承受轴向力,受力合理,节约材料,整体性能好,刚度大,抗震性能好。杆件类型较少,适于工业化生产。

  平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。角锥体系受力更为合理,刚度更大。

  网架的高度主要取决于跨度,网架尺寸应与网架高度配合决定,腹杆的角度以 45°为宜。网架的高度与短跨之比一般为 1/15 左右。网架杆件一般采用钢管,节点一般采用球节点。

  (8)拱式结构体系。拱是一种有推力的结构,其主要内力是轴向压力,因此可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。由于拱式结构受力合理,在建筑和桥梁中被广泛应用。适用于体育馆、展览馆等建筑中。

  按照结构的组成和支承方式,拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。

  (9)悬索结构体系。悬索结构是比较理想的大跨度结构形式之一。目前,悬索屋盖结构的跨度已达160m,主要用于体育馆、展览馆中。悬索结构的主要承重构件是受拉的钢索,钢索用高强度钢绞线或钢丝绳制成。

  悬索结构包括三部分:索网、边缘构件和下部支承结构。

  索的拉力取决于跨中的垂度,垂度越小拉力越大。索的垂度一般为跨度的 1/30。

  索的合理轴线形状随荷载的作用方式而变化。

  悬索结构可分为单曲面与双曲面两类。单曲拉索体系构造简单,屋面稳定性差;双曲拉索体系由承重索和稳定索组成,支承结构可以有很多种,如框架、拱等。

  (10)薄壁空间结构体系。薄壁空间结构也称壳体结构,其厚度比其他尺寸(如跨度)小得多,所以称薄壁。属于空间受力结构,主要承受曲面内的轴向压力,弯矩很小。它的受力比较合理,材料强度能得到充分利用。薄壳常用于大跨度的屋盖结构,如展览馆、俱乐部、飞机库等。薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土,费模板、费工时。薄壁空间结构的曲面形式很多,下面主要介绍筒壳和双曲壳这两种形式。

  ①筒壳:一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。筒壳的空间工作是由这三部分结构协同完成的。它的跨度在 30m 以内是有利的。当跨度再大时,宜采用双曲薄壳。

  ②双曲壳:适用于大空间大跨度的建筑。双曲壳又分为圆顶壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳。目前圆顶的直径已达 200 多米。圆顶结构可用在大型公共建筑中,如天文馆、展览馆的屋盖。圆顶结构由壳面、支座环组成,通过支座环支于垂直构件上,壳面主要承受压力,支座环承受拉力。

  (三)绿色建筑与节能建筑

  绿色建筑是指在全寿命期内,节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境、减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的高性能建筑。

  (1)绿色建筑及分类。根据现行国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378,绿色建筑的评价应以单栋建筑或建筑群为评价对象。评价单栋建筑时,凡涉及系统性、整体性的指标,应基于该栋建筑所属工程项目的总体进行评价。

  绿色建筑的评价分为设计评价和运行评价。 设计评价应在建筑工程施工图设计文件审查通过后进行,运行评价应在建筑通过竣工验收并投入使用一年后进行。

  绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、施工管理、运营管理 7 类指标组成。

  绿色建筑分为一星级、二星级、三星级 3 个等级。3 个等级的绿色建筑均应满足现行国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378 所有控制项的要求,并且每类指标的评分项得分不应小于 40 分。当绿色建筑总得分分别达到 50 分、60 分、80 分时,绿色建筑等级分别为一星级、二星级、三星级。

  (2)节能建筑及分类。根据建筑节能水平可分为一般节能建筑、被动式节能建筑、零能耗建筑和产能型建筑。

  被动式节能建筑不需要主动加热,它基本上是依靠被动收集来的热量来使房屋本身保持一个舒适的温度。使用太阳、人体、家电及热回收装置等带来的热能,不需要主动热源的供给。

  零能耗建筑是不消耗常规能源建筑,完全依靠太阳能或者其他可再生能源。

  产能型住宅一般被定义为住宅所产生的能量超过其自身运行所需要能量的住宅,这是一种新的住宅类型,在现今国家对建筑低碳节能标准不断提高的社会大背景下应运而生。

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