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第二章 工程構造與工程材料

知識點一、建筑物的分類

建筑物按使用性質可分為工業建筑、民用建筑和農業建筑。

1．按建筑物的用途分類

(1)居住建筑

居住建筑是供人們生活起居用的房屋，如住宅、公寓、宿舍等。

(2)公共建筑

公共建筑是供人們進行行政辦公、文化娛樂、商業活動、醫療衛生等公共事業所需要的建筑物。

2．按承重結構所用的材料分類

(1)磚木結構

(2)磚混結構

(3)鋼筋混凝土結構

(4)鋼結構

例題1、建筑物的主要承重構件全部采用鋼筋混凝土稱為（）。

a、磚混結構 b、鋼結構

c、鋼筋混凝土結構 d、框架結構

答案：c見教材p11

知識點二、民用建筑組成

1．建筑物的組成

建筑物是由圍護構件和承重結構體系組成，一般民用建筑由基礎、墻和柱、樓層和地面、樓梯、屋頂和門窗等基本構件所組成。

(1)圍護結構

包括墻體、門窗、檐口、女兒墻、雨罩（篷）以及屋面、地面等。

(2)承重結構體系

結構體系必須具有足夠的安全可靠性、堅固耐久性，以保證在它的使用過程中人們生活和工作的安全。

承重結構體系是由各種結構構件組成，包括板、梁、屋架、承重墻、柱、基礎等構件。因此，整幢建筑物的穩固性和地基的堅實程度有密切關系，地基是受建筑物載重影響的那一部分土層，它不屬于建筑物的組成部分。

2．構件與構造組成

(1)基礎和地基

1)基礎和地基

基礎是建筑物最下部分的承重構件，屬建筑物的一部分。地基分天然地基和人工地

基。

①基礎的類型。依構造形式分，有條形基礎、獨立基礎、片筏基礎和箱形基礎等。

a．按受力特點分：

a．剛性基礎。由剛性材料制作的基礎為剛性基礎。剛性材料一般是指抗壓強度高，抗拉、抗剪強度較低的材料，例如，磚、石、混凝土等均屬剛性材料。

b．非剛性基礎。在混凝土底部配以鋼筋，利用鋼筋來承受拉應力使基礎底部能承受較大的拉力，這時，基礎寬度的加大不受剛性角的限制。故稱鋼筋混凝土基礎為非剛性基礎或柔性基礎。

b．按基礎所用材料不同，可劃分為：磚基礎、石基礎、混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎。

c．按基礎結構形式不同，可劃分為：條形基礎、獨立基礎、滿堂基礎、樁基礎。

②基礎的埋深。從室外設計地面至基礎底面的垂直距離稱基礎的埋深。埋深大于4m的稱深埋基礎，小于4m的稱淺埋基礎。對一般民用建筑，基礎應盡量設計為淺基礎。

(2)地下室的防潮、防水

1)地下室的防潮

當地下水的設計最高水位在地下室地面標高以下300～500mm時，只需做防潮處理。對于磚墻，其構造要求是：墻體必須采用水泥砂漿砌筑，灰縫要飽滿；在墻外側設垂直防潮層。

另外，地下室的所有墻體都必須設兩道水平防潮層。一道設在地下室地墻附近，另一

道設置在室外地面散水以上150～200mm的位置。

2)地下室的防水。地下室外墻與底板應做好防水處理。

①卷材防水。按防水卷材的鋪貼位置不同，卷材防水分外包防水和內包防水兩類。

外包防水是將防水材料貼在迎水面，即外墻的外側和底板的下面，防水效果好，采用較多，但維修困難，缺陷處難于查找。內包防水是將防水材料貼于背水一面，其優點是施工簡便，便于維修，便于維護，但防水效果較差，多用于修繕工程。

②混凝土自防水。地下室的地坪與墻體材料一般多采用鋼筋混凝土。

(3)墻體的構造

1)墻體的設計要求

①足夠的強度和穩定性；

②滿足保溫、隔熱等熱工方面的要求；

③滿足隔聲要求；

④滿足防火要求；

⑤適應工業化生產的需要。

此外，考慮墻體的防潮、防水、防射線、防腐蝕及經濟等各方面的要求。

2)磚墻的細部構造

①門窗過梁，

過梁是用來支承門窗洞口上部墻體的重量以及樓板等傳來荷載的承重構件，并把這些荷載傳給兩端的窗間墻。

a．磚砌平拱。

磚砌平拱過梁的優點是不用鋼筋，水泥用量少，但洞口跨度一般不超過1. 2m（當拱

高為一磚半時可達1. 8m）。當過梁上有集中荷載或建筑受振動荷載時不宜采用。

b．鋼筋磚過梁。

鋼筋磚過梁是配置鋼筋的平砌磚過梁，通常將φ6鋼筋埋在梁底部厚度為30mm的水

泥砂漿內。

鋼筋磚過梁適用于跨度不大于2m，上部無集中荷載的洞孔上。這種過梁施工方便，

整體性好，特別是在清水墻情況下，建筑立面上可求得與磚墻統一的效果。

c．鋼筋混凝土過梁。

當門窗洞口寬度較大或洞口上出現集中荷載時，多采用鋼筋混凝土過梁。

在現澆鋼筋混凝土過梁的情況下，若過梁與圈梁或現澆樓板位置接近時，則應盡量合并設置，同時澆筑。這樣，既節約模板，便于施工，又增加了建筑物的整體性。

②窗臺。

窗臺須向外形成一定的坡度（10%左右），以利排水。窗臺有懸挑和不懸挑兩種。懸挑窗臺下部應抹出滴水。

③墻腳。

墻腳一般指基礎以上、室內地面以下的這段墻體。在構造上必須采取必要的保護措施。

a．防潮層：

a．防潮層位置。當地面墊層采用混凝土等不透水材料時，防潮層的位置應設在地面墊層范圍以內，當地面墊層為碎石等透水材料時，防潮層的位置應平齊或高于室內地面60mm。

b．勒腳。勒腳是墻身接近室外地面的部分。

c．明溝、散水。

為防止屋頂落水或地表水侵入勒腳而危害基礎，必須將建筑物周圍的積水及時排離。

其做法有兩種：一是在建筑物四周設排水溝；二是在建筑物外墻四周做坡度為3%～5%的排水坡。

3)墻體約束

①圈梁。

圈梁是沿建筑物外墻四周及部分內墻設置的連續閉合的梁。可大大提高建筑物的空間剛度和整體性，提高建筑物的抗震能力。

鋼筋混凝土圈梁其寬度一般同墻厚，對墻厚較大的墻體可做到墻厚的2／3，高度不小

于120mm。常見尺寸為180、240mm。一般情況下，檐口必須設置。圈梁當遇到洞口不能封閉時，應在洞口上部或下部設置不小于圈梁截面的附加圈梁。如圖2-7所示（見教材p18）。但對有抗震要求的建筑物，圈梁不宜被洞口截斷。

②構造柱。

一般在建筑物的四角、內外墻交界處以及樓梯間、電梯井的四個角等位置設置構造柱。

4)砌塊墻。減少對耕地的破壞和節約能源。

②砌塊的組合。

這是一項十分重要的工作，應事先作砌塊的試排工作。此外，應盡量多用主要砌塊，并使其占砌塊總數的70%以上。

(4)樓地面

1)樓板層的作用及其設計要求

樓板層是多層建筑中沿水平方向分隔上下空間的結構構件。

2)樓板層的組成

為滿足樓板層的使用要求，建筑物的樓板層通常由以下幾部分構成：

①面層②樓板結構層 ③附加層④樓板頂棚層

3)現澆鋼筋混凝土樓板

①板式樓板。是最簡單的一種形式，適用于平面尺寸較小的房問。多用于混合結構住宅中的廚房和衛生間以及公共建筑的走廊。

②梁板式樓板。在板的受力和傳力過程中，板的長邊尺寸l₂與短邊尺寸l₁的比例，對板的受力方式關系極大。當l₂/l₁>2時叫單向板；當l₂/l₁≤2時，稱雙向板。

③無梁樓板。無梁樓板分無柱帽和有柱帽兩種類型。無梁樓板的底面平整，增加了室內的凈空高度，有利于采光和通風，但樓板厚度較大。

④壓型鋼板混凝土組合樓板。

4)地坪，地坪主要由面層、墊層和基層三個基本構造層組成。

(5)陽臺和雨篷

1)陽臺

陽臺主要由陽臺板和欄桿扶手組成。陽臺按其與外墻的相對位置分為挑陽臺、凹陽臺、半凹半凸陽臺。陽臺承重結構的支承方式有墻承式、懸挑式等。

②懸挑式：按懸挑方式不同有挑梁式和挑板式兩種。

2)雨篷

雨篷是設置在建筑物外墻出入口的上方用來擋雨并有一定裝飾作用的水平構件。雨篷的支承方式多為懸挑式，其懸挑長度一般為0.9--1. 5m。按結構形式不同，雨篷有板式和梁板式兩種。雨篷頂面應做好防水和排水處理。

(6)樓梯

建筑物各個不同樓層之間的聯系，需要有上、下交通設施，此項設施有樓梯、電梯、自動扶梯、爬梯以及坡道等。

樓梯主要由樓梯梯段、樓梯平臺及欄桿扶手三部分組成。

1)現澆鋼筋混凝土樓梯。現澆鋼筋混凝土樓梯的整體性能好、剛度大，有利于抗震，但模板耗費大，施工周期長，受季節溫度影響大。一般適用于抗震要求高、樓梯形式和尺寸變化多的建筑物。現澆鋼筋混凝土樓梯按梯段的結構形式不同，可分為板式樓梯和梁式樓梯兩種。

2)樓梯的尺度

①樓梯坡度：公共建筑的樓梯，常在26^--34^/左右。住宅中的公用樓梯通常人流較少，坡度可稍陡些，多用33⁰42^/左右。樓梯坡度一般不宜超過38⁰。

②踏步：踏步由踏面和踢面組成。踏面寬b常取260～320mm。踏步高度h一般宜在140～175mm之間，常用公式為：b+2h=600mm或b+h=450mm。

③樓梯欄桿扶手的尺寸：一般室內樓梯欄桿扶手的高度不宜小于900mm(通常取900mm)。室外樓梯欄桿扶手高度（特別是消防樓梯）應不小于1100mm。在幼兒建筑中，需要在600mm左右高度再增設一道扶手。

④樓梯下部凈高：梯段部位凈高不應小于2200mm，若樓梯平臺下做通道時，平臺中部下凈高應不小于2000mm。

3)室外臺階，室外臺階一般包括踏步和平臺兩部分，臺階的坡度應比樓梯小，通常踏步高度為100～150mm.踏步寬度為300～400mm。平臺設置在出人口與踏步之間，起緩沖過渡作用。平臺深度一般不小于1000mm。

(7)屋頂

1)屋頂的功能和設計要求

屋頂是房屋最上層覆蓋的外圍護結構，其主要功能是用以抵御自然界的風霜雨雪、太陽輻射、氣溫變化和其他外界的不利因素，以使屋頂覆蓋下的空間，有一個良好的使用環境。因此，要求屋頂在構造設計上應解決防水、保溫、隔熱等問題。

2)屋頂的組成與形式

屋頂可分為平屋頂、坡屋頂。其中平屋頂屋面坡度平緩，坡度宜小于5%。坡屋頂屋面坡度一般大于10%。

3)平屋頂的構造

①排水坡度的形成。

平屋頂最常用到的排水坡度為2%-3%。

a．材料找坡。

屋頂結構層保持水平，利用輕質材料（如爐渣等）將屋面墊出坡度，上面做防水層。

b．結構找坡。

這種做法不需另設找坡層，屋頂荷載減輕，造價低，但屋面室內頂棚稍有傾斜。

②卷材防水屋面：

a．找平層。防水卷材應鋪設在表面平整、干燥的找平層上。

b．結合層。結合層就是對找平層表面進行處理，使防水層與基層之間能理想地結合。c．防水層。油氈防水層是由瀝青膠結材料和油氈卷材交替粘合而形成的屋面整體防水覆蓋層。一般每層厚度控制在1. 5mm以內。

d．保護層。一般多在表面用瀝青膠粘著一層3～6mm粒徑的粗砂作為保護層。

e．泛水構造。

③剛性防水屋面。

剛性防水屋面是以防水砂漿抹面或細石混凝土澆搗而成的屋面防水層。它主要適用于防水等級為ⅲ級的屋面防水。其主要特點為構造簡單、施工方便、造價低。另外，剛性屋面不適于設置在有松散材料保溫層的屋面，以及受較大振動或沖擊的建筑屋面。

a．配筋。b．設置分倉縫。c．設置隔離層。d．泛水構造。

④涂膜防水屋面。涂膜防水是用防水涂料直接涂刷在屋面基層上，形成一層滿鋪的不透水薄膜層，涂膜防水主要適用于防水等級較低的屋面，涂膜防水屋面應設置保護層。水泥砂漿保護層厚度不宜小于20mm 。涂膜防水只能提高屋面的防水能力，但對溫度和結構引起的較為嚴重的變形，仍束手無策。

(8)變形縫

變形縫有三種，即伸縮縫、沉降縫和防震縫。

1)伸縮縫

當建筑物長度超過一定限度時、建筑平面變化較多或結構類型變化較大時，建筑物會因熱脹冷縮變形較大而產生開裂。

伸縮縫要求把建筑物的墻體、樓板層、屋頂等地面以上部分全部斷開，基礎部分因受

溫度影響不大而無需斷開。

2)沉降縫

沉降縫與伸縮縫最大的區別在于：伸縮縫只需保證建筑物在水平方向的變形，而沉降

縫主要應滿足建筑物各部分在垂直方向的自由沉降，故應將建筑物從基礎到屋頂全部斷

開。同時，沉降縫也應兼顧伸縮縫的作用

3)防震縫

對于層數和結構形式不同的建筑物，其設縫的條件與構造均有差別。但若基本烈度為6度時，一般不宜降低。

①多層砌體結構房屋。

應重點考慮采用整體剛度較好的橫墻承重或縱橫墻混合承重的結構體系，在設防烈度

為8度和9度地區，有下列情況之一時，宜設抗震縫：

a．建筑立面高差在6m以上；

b．建筑物有錯層且錯層樓板高差較大；

c．建筑物相鄰部分結構剛度、質量差別較大。

此時防震縫寬度可采用50～70mm，縫兩側均需設置墻體，以加強防震縫兩側房屋的剛度。

②多層鋼筋混凝土結構房屋。

應根據建筑物高度和抗震設計裂度來確定。其最小寬度應符合下列要求：

a．當高度不超過15m時，可采用70mm。

b．當高度超過15m時，按不同設防烈度增加縫寬：

a．6度地區，建筑每增高5m，縫寬增加20mm；

b．7度地區，建筑每增高4m，縫寬增加20mm；

c．8度地區，建筑每增高3m，縫寬增加20mm；

d．9度地區，建筑每增高2m，縫寬增加20mm。

③高層鋼筋混凝土結構房屋。

防震縫應與伸縮縫、沉降縫統一布置，并滿足抗震的設計要求。一般情況下，防震縫

的基礎可不分開，但在平面復雜的建筑中，或建筑相鄰部分剛度差別很大時，基礎將被分

開。另外，按沉降縫要求的防震縫也應將基礎分開。

知識點三、單層工業廠房的組成

我國單層工業廠房的結構體系大部分采用裝配式鋼筋混凝土排架結構和裝配式鋼筋混

凝土剛架結構兩種形式，最常用的是排架結構，這種體系由兩大部分組成，即承重構件和

圍護構件。

1．承重構件

(1)排架柱，廠房結構的主要承重構件，承受屋架、吊車梁、支撐、連系梁和外墻傳來的荷載。(2)基礎 (3)屋架(5)吊車梁，設在柱子的牛腿上(6)基礎梁(7)連系梁，是廠房縱向柱列的水平連系構件。(8)支撐系統構件，分別設在屋架之間和縱向柱列之間，其作用是加強廠房的空間整體剛度和穩定性。主要傳遞水平荷載和吊車產生的水平剎車力。

2．圍護構件

(4)地面

對于排架結構來講，以上所有構件中，屋架、排架柱和基礎，是最主要的結構構件。

知識點四、建筑材料

1．磚石和混凝土、砂漿

(1)磚石

1)磚，分為燒結磚和非燒結磚兩種。磚是剛性材料，強度等級按抗壓強度取值，燒結普通磚的強度等級分mu30、mu25、mu20、mu15、mu10五級（單位為n／m2）。

磚具有一定的耐久性和耐火性，可用于低層和多層房屋的砌筑承重墻體及大部分房屋

的圍護、分隔墻。

(2)混凝土

混凝土是用膠凝材料（如水泥）和骨料加水澆筑結硬后制成的。

混凝土是一種剛性材料，其抗壓性能良好而抗拉、抗彎的強度較低。

混凝土的強度等級分為c15、c20、c25、c30、c35、c40、c45、c50、c55、c60、

c65、c70、c75、c80等。

混凝土的耐火性和耐久性都較好

(3)建筑砂漿

建筑砂漿是由膠凝材料和細骨料加水拌合結硬后制成的。其強度等級分為m2.5、m5.o、

m7.5、ml0、m15等五個等級。

建筑砂漿主要用于砌體的砌筑和建筑物表面的裝修。

2．鋼材

鋼材強度較高，有良好的抗拉伸性能和韌性，因此，常用于受拉或受彎的構件。鋼材的防火性能較差，鋼構件往往需要進行表面的防銹和防火的處理。

3．常用的人造建材

(1)水泥系列制品

1)加氣混凝土制品，分砌塊和板材兩大系列，必要時可以配筋。加氣混凝土制

品廣泛用于各種砌筑或填充的內、外墻以及用作某種復合樓板的底襯，還可單獨用作

保溫材料。

2)纖維水泥制品。可用于不承重的內外墻、管井壁等處所。

3)水泥高聚物制品。具有較好的耐久性及抗凍性，可用作墻體或屋面的內外保

溫層。

(2)石膏系列制品

石膏系列制品主要用作建筑外墻的內襯板和一些隔墻的面板，還可用于建筑吊頂和一

些需要裝飾的部位。

4．玻璃

玻璃是天然材料經高溫煅燒制成的產品，根據原料不同分普通玻璃和浮法玻璃。

5．其他常用建筑材料

(1)卷材，建筑用卷材分防水卷材和飾面卷材兩大類。

1)防水卷材

防水卷材按防水材料的類別可分為瀝青、瀝青和高分子聚合物的共混物以及高分子材

料三類。對應的成品分別稱為瀝青油氈、改性瀝青油氈和高分子卷材。

2)飾面卷材

飾面卷材主要用于各種室內外的建筑面層處理或作為鋪設物。

(2)涂料和油漆彩

1)涂料

建筑用涂料也分為防水涂料和飾面涂料兩大類。防水涂料。分為瀝青基防水涂料、高聚物改性瀝青防水涂料和合成高分子防水涂料三類。

②飾面涂料。

2)油漆

油漆工藝分“清水”和“混水”兩種，前者主要用于木材表面，使木材的紋理清晰

地表現出來。后者以不透明的調和漆涂覆表面，起保護和著色的效果。

(3)膠結材料和密封材料

1)膠結材料應有合適的粘結強度，易于使用，并穩定、耐久。常用的建筑膠結材料有：

①108膠（聚乙烯醇縮甲醛膠）——用于水泥砂漿作添加劑，鋪貼面磚；粘貼壁紙；

作內墻涂料的膠結料。

②4115建筑膠粘劑——水泥混凝土、鈣塑板、塑料地板、門窗、頂棚等的粘結。

③環氧樹脂膠粘劑——金屬、陶瓷、玻璃、磚石等的粘結。

④聚酯酸乙烯乳膠液（白膠）——木料、陶瓷等的粘結。

⑤氯丁橡膠膠粘劑——結構粘結。

⑥聚氯酯類膠粘劑——木材、玻璃、金屬、混凝土、塑料等加工粘結，并適用于地

下及水中施工。

2) 建筑密封材料必須具備以下性質：

①非滲透性；

②優良的粘結性、施工性、抗下垂性；

③良好的伸縮性，能經受建筑物及構件因溫度、風力、地震、振動等作用引起的接

縫變形的反復變化；

④具有耐候、耐熱、耐寒、耐水等性能。

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