第十章建筑工程基礎知識與應用之建筑和構成建筑的基本要素
第一節 建筑和構成建筑的基本要素
一、建筑的基本概念
建筑是建筑物和構筑物的通稱。具體說,供人們進行生產、生活或其他活動的房屋或場所稱為建筑物,如住宅、醫院、學校、商店等;人們不能直接在其內進行生產、生活的建筑稱為構筑物,如水塔、煙囪、橋梁、堤壩、紀念碑等。無論是建筑物還是構筑物,都是為了滿足一定功能,運用一定的物質材料和技術手段,依據科學規律和美學原則而建造的相對穩定的人造空間。
本書所涉及的建筑主要是建筑物。
建筑從根本上看是由三個基本要素構成,即建筑功能、建筑物質技術條件和建筑形象,簡稱“建筑三要素”。
1.建筑功能
建筑功能是指建筑物在物質和精神方面必須滿足的使用要求。當人們說某個建筑物適用或者不適用時,一般是指它能否滿足某種功能要求。所以建筑的功能要求是建筑物最基本的要求,也是人們建造房屋的主要目的。在人類社會,建筑的功能除了滿足人的物質生活要求之外,還有社會生活和精神生活方面的功能要求,因此,具有一定的社會性。
不同的功能要求產生了不同的建筑類型,例如各種生產性建筑、居住建筑、公共建筑等等。而不同的建筑類型又有不同的建筑特點。所以建筑功能是決定各種建筑物性質、類型和特點的主要因素。
2.建筑的物質技術條件
建筑的物質技術條件包括材料、結構、設備和建筑生產技術(施工)等重要內容。材料和結構是構成建筑空間環境的骨架;設備是保證建筑物達到某種要求的技術條件;而建筑生產技術則是實現建筑生產的過程和方法。
3.建筑形象
根據建筑的功能和藝術審美要求,并考慮民族傳統和自然環境條件,通過物質技術條件的創造,構成一定的建筑形象。構成建筑形象的因素,包括建筑群體和單體的體形、內部和外部的空間組合、立面構圖、細部處理、材料的色彩和質感以及光影和裝飾的處理等等。
在上述三個基本構成要素中,滿足功能要求是建筑的首要目的;材料、結構、設備等物質技術條件是達到建筑目的的手段;而建筑形象則是建筑功能、技術和藝術內容的綜合表現。這三者之中,功能常常是主導的,對技術和建筑形象起決定作用;物質技術條件是實現建筑的手段,因而建筑功能和建筑形象在一定程度上受到它的制約;建筑形象也不完全是被動的;在同樣的條件下,根據同樣的功能和藝術要求,使用同樣的建筑材料和結構,也可創造出不同的建筑形象,達到不同的美學要求。在優秀的建筑作品中,這三者是辯證統一的。
二、建筑物的分類和分等
隨著社會和科學技術的發展,一些建筑類型正在消失,例如教堂等;一些建筑類型正在轉化,例如手工業作坊正在轉化為現代化的工業廠房;而更多的新的建筑類型正在產生,例如核電站、衛星站、大型客機機場等等。
到目前為止,建筑物的類型已有許許多多,而各種建筑物都有不同的使用要求和特點,因此有必要對建筑物進行分類和分等。
(一)建筑物分類和分等的目的
1.便于總結各種類型建筑設計的特殊規律,以提高設計水平;
2.便于研究由于社會生活和科學技術的發展而提出的新的功能,要求了解建筑類型發展的遠景,以保證建筑設計更符合實際要求;
3.便于根據不同類型的建筑特點,提出明確的任務,制定規范、定額、指標,以指導設計;
4.便于分析研究同類建筑的共性,以進行標準設計和工業化建造體系的設計;
5.便于掌握建筑標準,合理控制投資,等等。
(二)建筑物的分類
1.按建筑物的用途分類
大致可分為生產性建筑、居住建筑和公共建筑。
(1)生產性建筑
主要指供工農業生產用的建筑物,包括各種工業建筑和農牧業建筑;工業建筑如冶金、機械、食品、紡織廠房等等;農牧業建筑主要包括谷物及種子倉庫、牲畜廄舍、蘑菇房、糧食與飼料加工站、拖拉機站等。
(2)居住建筑
居住建筑主要指供家庭和集體生活起居用的建筑物。包括各種類型的住宅、公寓和宿舍等。
(3)公共建筑
公共建筑主要指供人們從事各種政治、文化、福利服務等社會活動用的建筑物,如展覽館、醫院及寫字樓等。
建筑物分類有時還按建筑層數、規模以及主要承重結構的材料來分,例如低層建筑、多層建筑、高層建筑,大量性建筑、大型性建筑以及木結構建筑、砌體結構建筑、混凝土結構建筑等等。
2.按主要承重結構材料分類
(1)磚木結構建筑:用磚墻木樓板和木屋蓋建造的建筑;
(2)磚混結構建筑:用塊材與砂漿砌筑成墻體,用鋼筋混凝土樓板和鋼筋混凝土屋面板建造的建筑;
(3)混凝土結構建筑:主要承重構件全部采用鋼筋混凝土建造的建筑;
(4)鋼結構建筑:主要承重構件全部采用鋼材建造的建筑;
(5)木結構建筑:承重材料或包括圍護材料主要由木材建造的建筑。
3.按建筑層數分類
(1)住宅建筑:低層:1~3層;多層:4~6層;中高層:7~9層;高層:10~30層。
(2)公共建筑及綜合性建筑:建筑物總高度在24米以下為非高層建筑,總高度在24米以上為高層建筑。
(3)超高層建筑:建筑物高度超過100米時,不論住宅或公共建筑均稱為超高層建筑。
4.按抗震設防分類
根據其使用功能及重要性,建筑抗震設防分類和設防標準分為甲類、乙類、丙類、丁類四個抗震設防類別。
(1)甲類建筑應屬于重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害的建筑;
(2)乙類建筑應屬于地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的建筑;
(3)丙類建筑應屬于除甲、乙、丁類以外的一般建筑;
(4)丁類建筑應屬于抗震次要建筑。
(三)建筑物分等
建筑物按其性質和耐久程度分為不同的建筑等級。設計時應根據不同的建筑等級,采用不同的標準和定額,選擇相應的材料和結構。
1.按建筑的耐火程度分等
建筑物的耐火性能標準,主要是由建筑物的重要性和其在使用中的火災危險性來確定的。例如,具有重大政治意義的建筑物或使用貴重設備的工廠和實驗樓,以及使用人數眾多的大型公共建筑或使用易燃原料的車間和熱加工車間等,都應采用耐火性能較高的建筑材料和結構形式。有些建筑為了保證在3~4小時燃燒時間內不發生結構倒塌,還必須在結構設計中通過耐火計算,以確定構件斷面尺寸與構造等。而一般住宅或金屬冷加工的機械車間,則可采用耐火性能相對低一些的建筑材料和結構形式。
建筑物的耐火等級是由建筑材料的燃燒性能和建筑構件最低的耐火極限決定的,分為一、二、三、四級。建筑材料的燃燒性能一般分為不燃、難燃、可燃和易燃四級。建筑構件的耐火極限是指對任意建筑構件按時間一溫度標準曲線進行耐火試驗,從受到火的作用時起,到失去支持能力或完整性被破壞或失去隔熱作用時止的時間(用小時表示)。
劃分建筑物耐火等級的方法,一般是以樓板為基準,然后再按構件在結構安全上所處的地位,分級選定適宜的耐火極限,如在一級耐火等級建筑中,支承樓板的梁比樓板重要,可定為2.00h,而墻體因承受梁的重量而比梁更為重要,則可定為2.50~3.0h等等。
有關建筑防火的詳細內容可見建筑防火一章。
2.按建筑物性質及耐久年限分等
建筑物的耐久一般包括抗凍、抗熱、抗蛀、抗腐等等。
耐久年限在100年以上,耐火等級不低于二級的國家性和國際性的高級建筑為一等。耐久年限在50~100年,耐火等級不低于三級的較高級的公共建筑和居住建筑為二等。耐久年限在25~50年,耐火等級不低于三~四級的一般公共建筑和居住建筑為三等。耐久年限在5~20年的稱為簡易房屋。耐久年限在15年
以下的叫臨時建筑。
3.按破壞產生的后果分等
按破壞產生的后果(危機人的生命、造成經濟損失、產生社會影響)嚴重性分為三級
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