2020造價工程師《土建工程》教材精講：第二章第一節(jié)

第二章工業(yè)建筑分類

第一節(jié) 工業(yè)與民用建筑工程的分類、組成及構(gòu)造

　　一、工業(yè)與民用建筑工程的分類及應用

　　(一)工業(yè)建筑分類

　　1.按廠房層數(shù)分

　　(1)單層廠房。指層數(shù)僅為 1 層的工業(yè)廠房。適用于有大型機器設備或有重型起重運輸設備的廠房。

　　(2)多層廠房。指層數(shù)在 2 層以上的廠房，常用的層數(shù)為 2～6 層。適用于生產(chǎn)設備及產(chǎn)品較輕，可沿垂直方向組織生產(chǎn)的廠房，如食品、電子精密儀器工業(yè)等用廠房。

　　(3)混合層數(shù)廠房。同一廠房內(nèi)既有單層也有多層的廠房稱為混合層數(shù)的廠房。多用于化學工業(yè)、熱電站的主廠房等。

　　2.按工業(yè)建筑用途分

　　(1)生產(chǎn)廠房。指進行備料、加工、裝配等主要工藝流程的廠房;如機械制造廠中有鑄工車間、電鍍車間、熱處理車間、機械加工車間和裝配車間等。

　　(2)生產(chǎn)輔助廠房。指為生產(chǎn)廠房服務的廠房，如機械制造廠房的修理車間、工具車間等。

　　(3)動力用廠房。指為生產(chǎn)提供動力源的廠房，如發(fā)電站、變電所、鍋爐房等。

　　(4)倉儲建筑。貯存原材料、半成品、成品的房屋(一般稱倉庫)。

　　(5)倉儲用建筑。管理、儲存及檢修交通運輸工具的房屋，如汽車庫、機車庫、起重車庫、消防車庫等。

　　(6)其他建筑。如水泵房、污水處理建筑等。

　　3.按主要承重結(jié)構(gòu)的形式分

　　(1)排架結(jié)構(gòu)型。排架結(jié)構(gòu)型是將廠房承重柱的柱頂與屋架或屋面梁作鉸接連接，而柱下端則嵌固于基礎中，構(gòu)成平面排架，各平面排架再經(jīng)縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接組成為一個空間結(jié)構(gòu)。它是目前單層廠房中最基本、應用最普遍的結(jié)構(gòu)形式。

　　(2)剛架結(jié)構(gòu)型。剛架結(jié)構(gòu)的基本特點是柱和屋架合并為同一個剛性構(gòu)件。柱與基礎的連接通常為鉸接，如吊車噸位較大，也可做成剛接。一般重型單層廠房多采用剛架結(jié)構(gòu)。

　　(3)空間結(jié)構(gòu)型�？臻g結(jié)構(gòu)型是一種屋面體系為空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系。

　　一般常見的有膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等。

　　(二)民用建筑分類

　　1.按建筑物的層數(shù)和高度分

　　根據(jù)《民用建筑設計通則》GB 50352，民用建筑按層數(shù)或高度分類如下：

　　(1)住宅建筑按層數(shù)分類：1～3 層為低層住宅，4～6 層為多層住宅，7～9 層(高度不大于 27m)為中高層住宅，10 層及以上或高度大于 27m 為高層住宅。

　　(2)除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于 24m 者為單層或多層建筑，大于 24m 者為高層建筑(不包括建筑高度大于 24m 的單層公共建筑)。

　　(3)建筑高度大于 100m 的民用建筑為超高層建筑。

　　【例題】某八層住宅，建筑高度 24.3m。屬于( )建筑。

　　A.底層

　　B.多層

　　C.中高層

　　D.高層

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是民用建筑分類。住宅建筑按層數(shù)分類：1～3 層為底層住宅，4～6 層為多層住宅，7～9 層為中高層住宅，10 層及以上為高層住宅。參見教材 P31。

　　2.按建筑的耐久年限分

　　(1)一級建筑：耐久年限為 100 年以上，適用于重要的建筑和高層建筑。

　　(2)二級建筑：耐久年限為 50～100 年，適用于一般性建筑。

　　(3)三級建筑：耐久年限為 25～50 年，適用于次要的建筑。

　　(4)四級建筑：耐久年限為 15 年以下，適用于臨時性建筑。

　　3.按主要承重結(jié)構(gòu)材料分

　　(1)木結(jié)構(gòu)。一般分為重型梁柱木結(jié)構(gòu)和輕型桁架木結(jié)構(gòu)。

　　(2)磚木結(jié)構(gòu)。建筑物的主要承重構(gòu)件用磚木做成，其中豎向承重構(gòu)件的墻體、柱子采用磚砌，水平承重構(gòu)件的樓板、屋架采用木材。

　　(3)磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)。適合開間進深較小、房間面積小，多層或低層的建筑。

　　(4)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主要承重構(gòu)件，如梁、板、柱采用鋼筋混凝土材料，而非承重墻用磚砌或其他輕質(zhì)材料做成。

　　(5)鋼結(jié)構(gòu)。主要承重構(gòu)件均用鋼材構(gòu)成。鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛性好、變形能力強，抗震性能好，適用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。

　　(6)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。是把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種獨立的結(jié)構(gòu)形式。型鋼、鋼筋、混凝土三者結(jié)合使型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具備了比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力大、剛度大、抗震性能好的優(yōu)點。與鋼結(jié)構(gòu)相比，具有防火性能好，結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定性好，節(jié)省鋼材的優(yōu)點。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)應用于大型結(jié)構(gòu)中，力求截面最小化，承載力最大，可節(jié)約空間，但是造價比較高。

　　4.按施工方法分

　　(1)現(xiàn)澆、現(xiàn)砌式。

　　(2)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。是指以工廠化生產(chǎn)的混凝土預制構(gòu)件為主，通過現(xiàn)場裝配的方式設計建造的混凝土結(jié)構(gòu)類房屋建筑。構(gòu)件的裝配方法一般有現(xiàn)場后澆疊合層混凝土、鋼筋錨固后澆混凝土連接等，鋼筋連接可采用套筒灌漿連接、焊接、機械連接及預留孔洞搭接連接等做法。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工業(yè)化最重要的方式，它具有提高質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約能源、減少消耗、清潔生產(chǎn)等許多優(yōu)點。預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的預制構(gòu)件主要有：預制外墻、預制梁、預制柱、預制剪力墻、預制樓板、預制樓梯、預制露臺等。

　　按照預制構(gòu)件的預制部位不同可以分為全預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系和預制裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系。

　　1)全預制裝配式結(jié)構(gòu)，是指所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均在工廠內(nèi)生產(chǎn)，運至現(xiàn)場進行裝配。全預制裝配式結(jié)構(gòu)通常采用柔性連接技術。

　　所謂柔性連接是指連接部位抗彎能力比預制構(gòu)件低，因此，地震作用下彈塑性變形通常發(fā)生在連接處，而梁柱構(gòu)件本身不會被破壞，或者是變形在彈性范圍內(nèi)。因此全預制裝配式結(jié)構(gòu)的恢復性能好，震后只需對連接部位進行修復即可繼續(xù)使用，具有較好的經(jīng)濟效益。全裝配式建筑的維護結(jié)構(gòu)可以采用現(xiàn)場砌筑或澆筑，也可以采用預制墻板。

　　它的主要優(yōu)點是生產(chǎn)效率高，施工速度快，構(gòu)件質(zhì)量好，受季節(jié)性影響小，在建設量較大而又相對穩(wěn)定的地區(qū)，采用工廠化生產(chǎn)可以取得較好的效果。

　　2)預制裝配整體式結(jié)構(gòu)，是指部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件均在工廠內(nèi)生產(chǎn)，如預制外墻、預制內(nèi)隔墻、半預制露臺、半預制樓板、半預制梁、預制樓梯等預制構(gòu)件。

　　預制構(gòu)件運至現(xiàn)場后，與主要豎向承重構(gòu)件(預制或現(xiàn)澆梁柱、剪力墻等)通過疊合層現(xiàn)澆樓板澆筑成整體的結(jié)構(gòu)體系。預制裝配整體式結(jié)構(gòu)通常采用強連接節(jié)點，由于強連接的裝配式結(jié)構(gòu)在地震中依靠構(gòu)件面的非彈性變形耗能能力，因此能夠達到與現(xiàn)澆混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同或相近的拉震能力，具有良好的整體性能，具有足夠的強度、剛度和延性，能安全抵抗地震力。

　　預制裝配整體式結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是生產(chǎn)基地一次投資比全裝配式少，適應性大，節(jié)省運輸費用，便于推廣。在一定條件下也可以縮短工期，實現(xiàn)大面積流水施工，結(jié)構(gòu)的整體性良好 ，并能取得較好的經(jīng)濟效果。

　　裝配式結(jié)構(gòu)可分為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)、裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。依據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(JGJ1)各種結(jié)構(gòu)體系適用的最大高度見表 2.1.1，并滿足下列規(guī)定：

　　1)當結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件全部為現(xiàn)澆且樓蓋采用疊合梁板時，房屋的最大適用高度可按現(xiàn)行行業(yè)標準《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》JGJ 3 中的規(guī)定采用。

　　2)裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)和裝配整體式部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，在規(guī)定的水平力作用下，當預制剪力墻構(gòu)件底部承擔的總剪力大于該層總剪力的 50%時，其最大適用高度應適當降低;當預制剪力墻構(gòu)件底部承擔的總剪力大于該層總剪力的 80%時，最大適用高度應取表 2.1.1 中括號內(nèi)的數(shù)值。

　　5.按承重體系分

　　(1)混合結(jié)構(gòu)體系。住宅建筑最適合采用混合結(jié)構(gòu)，一般在 6 層以下�；旌辖Y(jié)構(gòu)根據(jù)承重墻所在的位置，劃分為縱墻承重和橫墻承重兩種方案。縱墻承重方案的特點是樓板支承于梁上，梁把荷載傳遞給縱墻。橫墻的設置主要是為了滿足房屋剛度和整體性的要求。其優(yōu)點是房屋的開間相對大些，使用靈活。

　　【2018 年真題】某房間多為開間 3m，進深 6m 的四層辦公樓常用的結(jié)構(gòu)形式為( )。

　　A.木結(jié)構(gòu)

　　B.磚木結(jié)構(gòu)

　　C.磚混結(jié)構(gòu)

　　D.鋼結(jié)構(gòu)

　　『正確答案』C

　　『答案解析』本題考查的是工業(yè)與民用建筑工程的分類及應用。磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)。適合開間進深較小，房間面積小，多層或低層的建筑。參見教材 P33。

　　(2)框架結(jié)構(gòu)體系�？蚣芙Y(jié)構(gòu)是利用梁、柱組成的縱、橫兩個方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系，同時承受豎向荷載和水平荷載，其主要優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可形成較大的建筑空間，建筑立面處理也比較方便;缺點是側(cè)向剛度較小，當層數(shù)較多時，會產(chǎn)生較大的側(cè)移，易引起非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件(如隔墻、裝飾等)破壞，而影響使用。

　　(3)剪力墻體系。剪力墻體系是利用建筑物的墻體(內(nèi)墻和外墻)來抵抗水平力。因為剪力墻既承受垂直荷載，也承受水平荷載。高層建筑主要荷載為水平荷載，墻體既受剪又受彎，所以稱剪力墻。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻，厚度不小于 160mm，剪力墻的墻段長度一般不超過 8m，適用于小開間的住宅和旅館等。在 180m 高的范圍內(nèi)都可以適用。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是側(cè)向剛度大，水平荷載作用下側(cè)移小;缺點是間距小，建筑平面布置不靈活，不適用于大空間的公共建筑，另外結(jié)構(gòu)自重也較大。

　　(4)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設置適當剪力墻的結(jié)構(gòu)，具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，有較大空間的優(yōu)點，又具有側(cè)向剛度較大的優(yōu)點。框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻主要承受水平荷載，豎向荷載主要由框架承擔。在 170m 高的范圍內(nèi)都可以適用。

　　橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ布置在建筑物端部附近、平面形狀變化處。一般情況下，整個建筑的剪力墻至少承受 80%的水平荷載。

　　(5)筒體結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中，特別是超高層建筑中，水平荷載愈來愈大，起著控制作用，筒體結(jié)構(gòu)是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系。筒體結(jié)構(gòu)可分為框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒和多筒結(jié)構(gòu)等，筒中筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒一般由電梯間、樓梯間組成。適用于高度不超過 300m 的建筑。

　　(6)桁架結(jié)構(gòu)體系。桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進行內(nèi)力分析時，節(jié)點一般假定為鉸節(jié)點，當荷載作用在節(jié)點上時，桿件只有軸向力，其材料的強度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。

　　屋架的弦桿外形和腹桿布置對屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架，當上下弦成三角形時，弦桿內(nèi)力最大;當上弦節(jié)點在拱形線上時，弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為 1/6～1/8 較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu)，平面外剛度非常弱。在制作運輸安裝過程中，大跨屋架必須進行吊裝驗算。

　　(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系。網(wǎng)架是由許多桿件按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。它改變了平面桁架的受力狀態(tài)，是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點是：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)約材料，整體性能好，剛度大，抗震性能好。桿件類型較少，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

　　平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理，剛度更大。

　　網(wǎng)架的高度主要取決于跨度，網(wǎng)架尺寸應與網(wǎng)架高度配合決定，腹桿的角度以 45°為宜。網(wǎng)架的高度與短跨之比一般為 1/15 左右。網(wǎng)架桿件一般采用鋼管，節(jié)點一般采用球節(jié)點。

　　(8)拱式結(jié)構(gòu)體系。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，其主要內(nèi)力是軸向壓力，因此可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應用。適用于體育館、展覽館等建筑中。

　　按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。

　　(9)懸索結(jié)構(gòu)體系。懸索結(jié)構(gòu)是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一。目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達160m，主要用于體育館、展覽館中。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索，鋼索用高強度鋼絞線或鋼絲繩制成。

　　懸索結(jié)構(gòu)包括三部分：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)。

　　索的拉力取決于跨中的垂度，垂度越小拉力越大。索的垂度一般為跨度的 1/30。

　　索的合理軸線形狀隨荷載的作用方式而變化。

　　懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類。單曲拉索體系構(gòu)造簡單，屋面穩(wěn)定性差;雙曲拉索體系由承重索和穩(wěn)定索組成，支承結(jié)構(gòu)可以有很多種，如框架、拱等。

　　(10)薄壁空間結(jié)構(gòu)體系。薄壁空間結(jié)構(gòu)也稱殼體結(jié)構(gòu)，其厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以稱薄壁。屬于空間受力結(jié)構(gòu)，主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力，彎矩很小。它的受力比較合理，材料強度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，如展覽館、俱樂部、飛機庫等。薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，費模板、費工時。薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多，下面主要介紹筒殼和雙曲殼這兩種形式。

　�、偻矚ぃ阂话阌蓺ぐ濉⑦吜汉蜋M隔三部分組成。筒殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在 30m 以內(nèi)是有利的。當跨度再大時，宜采用雙曲薄殼。

　�、陔p曲殼：適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前圓頂?shù)闹睆揭堰_ 200 多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中，如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成，通過支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上，殼面主要承受壓力，支座環(huán)承受拉力。

　　(三)綠色建筑與節(jié)能建筑

　　綠色建筑是指在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共生的高性能建筑。

　　(1)綠色建筑及分類。根據(jù)現(xiàn)行國家標準《綠色建筑評價標準》GB/T 50378，綠色建筑的評價應以單棟建筑或建筑群為評價對象。評價單棟建筑時，凡涉及系統(tǒng)性、整體性的指標，應基于該棟建筑所屬工程項目的總體進行評價。

　　綠色建筑的評價分為設計評價和運行評價。 設計評價應在建筑工程施工圖設計文件審查通過后進行，運行評價應在建筑通過竣工驗收并投入使用一年后進行。

　　綠色建筑評價指標體系由節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、施工管理、運營管理 7 類指標組成。

　　綠色建筑分為一星級、二星級、三星級 3 個等級。3 個等級的綠色建筑均應滿足現(xiàn)行國家標準《綠色建筑評價標準》GB/T 50378 所有控制項的要求，并且每類指標的評分項得分不應小于 40 分。當綠色建筑總得分分別達到 50 分、60 分、80 分時，綠色建筑等級分別為一星級、二星級、三星級。

　　(2)節(jié)能建筑及分類。根據(jù)建筑節(jié)能水平可分為一般節(jié)能建筑、被動式節(jié)能建筑、零能耗建筑和產(chǎn)能型建筑。

　　被動式節(jié)能建筑不需要主動加熱，它基本上是依靠被動收集來的熱量來使房屋本身保持一個舒適的溫度。使用太陽、人體、家電及熱回收裝置等帶來的熱能，不需要主動熱源的供給。

　　零能耗建筑是不消耗常規(guī)能源建筑，完全依靠太陽能或者其他可再生能源。

　　產(chǎn)能型住宅一般被定義為住宅所產(chǎn)生的能量超過其自身運行所需要能量的住宅，這是一種新的住宅類型，在現(xiàn)今國家對建筑低碳節(jié)能標準不斷提高的社會大背景下應運而生。