第七章 建筑的组成及功能

第七章
建筑的组成及功能
第一节概述
建筑是建筑物和构筑物的总称。

凡是供人们在其内部进行生产、生活或从事其他活动的房屋（或场所）统称为建筑物，如住宅、学校、厂房等；只为满足某一特定的功能建造的而人们一般不直接在其内部进行活动的场所则称为构筑物，如水塔、电视塔、蓄水池、烟囱等。

尽管各类建筑物和构筑物有着许多的差别，但其共同点都是为满足人类社会活动的需要，利用物质技术条件，按照科学法则和审美要求建造的相对稳定的人为空间。

由此，我们可以看出，无论建筑物还是构筑物，都是由三个基本的要素构成，即建筑功能，物质技术条件和建筑形象。

上述三个要素中，建筑功能是主导因素，它对物质技术条件和建筑形象起决定作用；物质技术条件是实现建筑功能的手段，它对建筑功能起制约或促进作用；建筑形象则是建筑功能、技术和艺术内容的综合表现。

在优秀的建筑作品中，这三者是辩证统一的。

第二节建筑物的组成系统
要使建筑物正常工作才能为人们提供坚固、安全、舒适的室内环境。

建筑物是一个复杂的大系统，除了需要选用合理的结构系统，还需要设置给排水、照明等系统。

一、建筑结构系统”
建筑结构系统可保证建筑物将各种使用荷载及自重有效地传递给支承建筑物的地基。

不同的建筑空间需要设置不同的建筑结构系统，一般可分为以下四类。

1．墙承重结构
墙承重结构中的墙既用来围护、分隔空间，又用来承担梁板所传递的荷载，如住宅、宿舍、办公楼等建筑，见图7-1。

2．框架结构
框架结构把承重结构和围护结构分开，选择强度高的材料作为承重骨架，然后再覆以围护结构，这样墙的设置便比较自由灵活。

另外，在墙面上开窗所受的限制也不像前～类结构体系那样严格，如商场、医院等建筑，见图7-2。

3．大跨度结构
大跨度结构可以跨越巨大的空间以适应某些特殊的功能要求。

随着科学技术和建筑材料
的发展，近年来已出现了许多种新型的薄壁、高强、大跨度空间结构，如钢筋混凝土壳体结构、悬索结构、网架结构等。

如体育馆、火车站等建筑，见图7-3。

4．悬挑结构
悬挑结构利用极大的悬挑以覆盖空间，从而适应某些特殊的功能要求，如航空站、运动场看台等建筑，见图7-4。

、
二、建筑给排水系统
为满足城镇居民工作、生活用水的需要，房屋建筑中必须设置给排水系统。

下面以一多层住宅为例
说明建筑给水系统、建筑排水系统的组成，见图7-5。

此处少图7-4 p74
1．建筑给水系统的组成
(1)水表井。

是在引入管前安装的水表及其前后的阀门、泄水装置等的总称。

(2)引入管。

指自
室外管网将净水（自来水）引入室内管网的一段水平管。

(3)室内给水管网。

由水平干管、立管、
支管、配水支管等组成的管道系统。

(4)配水器材或用水设备。

管道上的各种配水龙头、阀门、消
防栓及卫生设备等。

(5)升压和贮水设备。

当室外给水管网压力不够时，需要设置水泵、水箱等附属设备。

2．建筑
排水系统的组成
(1)用水设备。

用来接纳、收集污水的设备，是室内排水系统的起点。

污水由用水设备的排出口经
存水弯与设备排水管流人排水横管。

(2)排水横管。

连接用水设备与立管的水平管段称为排水横管。

根据不同管径要有一定的坡度，当
大便器多于一个或用水设备多于两个时，排水横管应设置清扫口。

(3)排水立管。

与排水横管相连接，收集排水横管中的污水，并将其排人排出管。

立管在底层和顶
层（多层建筑应每隔一层），距地（楼）面高1. OOm处应设检查口。

(4)排出管。

是室内排水立管与室外第一个污水检查井之间相连的一段水平管段。

(5)通气管。

在顶层检查口以上的通出屋面的一段立管称为通气管。

其主要是为了排除管道中的有害气体和避免管道内产生负压，通气管高出屋面不得小于0.3m，且必须大于最大积雪厚度。

通气管顶端应装设风帽或网罩。

．少图7-5p77
图7-5 建筑给排水系统
三、设置电气照明系统
现代建筑物中，为满足生活、工作、生产用电而安装的、与建筑物本体结合在一起的各类电气设备，称为电气系统，主要包括以下五个部分。

1．变电和配电系统
建筑物内用电设备运行的允许电压（额定电压）出于安全考虑，大都低于380V．但输电线路电压一般为lOkV、35kV或以上。

因此，凡使用高压线路的独立建筑物需自备变压设备，并装设低压配电装置。

这种变电、配电的设备和装置组成变电和配电系统。

2．动力设备系统
建筑物内有很多动力设备，如电梯、水泵、空调设备、送排风机等。

这些设备及其供电线路、控制电路、保护继电器等组成动力设备系统。

3．电气照明系统
利用电能转变为光能进行人工照睨的各种设施。

它主要由照明电光源、照明线路和照明灯具组成。

4．避雷和接地系统
避雷装置的作用是将雷电引泄人地，使建筑物免遭雷击。

另外，从安全角度考虑，建筑物内用电设备不应带电的金属部分都需要接地装置。

5．弱电系统（建筑电气信号系统）
主要用于传输信号。

电话系统、有线广播系统、有线电视系统、消防监测系统、闭路监视系统、对建筑物内各种设备进行统一管理和控制的计算机管理系统等构成弱电系统。

除了这三大系统外，还有供气、供暖、空调等其他系统，这些系统都是人类改善生活质量、营造可控制的人工环境的重要手段。

第三节建筑的分类与等级划分
一、建筑的分类
1．按建筑物的使用性质分
(1)民用建筑。

指供人们居住、生活、工作和学习用的房屋和场所。

一般可分为居住建筑和公共建筑。

居住建筑是供人们生活起居用的建筑物，如住宅、公寓、宿舍等。

公共建筑是供人们进行各项社会活动的建筑物，如办公、科教、文体、商业、医疗、邮电、广播、交通和其他建筑等。

（2>工业建筑。

指供人们从事各类生产活动的用房，如为工业生产服务的生产车间及生产服务的辅助车间、动力用房、仓储建筑等。

(3)农业建筑。

指供农（牧）业生产和加工用的建筑，如种子库、畜禽饲养场、农副产品加工厂、农机修理厂（站）等。

2．按主要承重结构的材料分
(1)木结构建筑。

用木材作为主要承重构件的建筑是我国古建筑中广泛采用的结构形式。

木结构具有自重轻、构造简单、施工方便等特点。

但由于木材易腐、易燃、强度低以及我国森林资源缺乏等问题，一般仅用于低层、规模较小的建筑物，如别墅、旅游建筑等。

(2)砖（或石）结构建筑。

指以砖或石材为主要承重构件的建筑。

这种结构便于就地取材，能节约钢材和水泥，降低造价，但抗震性能较差，且自重大。

(3)混合结构建筑。

指用两种或两种以上材料作承重结构的建筑。

如由砖墙、木楼板构成的砖木结构建筑，由砖墙、钢筋混凝土楼板构成的砖混结构建筑，由钢屋架和混凝土墙（或柱）构成的钢混结构建筑。

其中砖混结构在大量民用建筑中应用得最广泛，钢混结构多用予多跨度建筑，砖木结构在民居中多见。

(4)钢筋混凝土结构建筑。

主要承重构件全部采用钢筋混凝土的建筑，具有坚固耐久、防火和可塑性强等优点，这类结构广泛应用于大中型公共建筑、高层建筑以及工业建筑中。

(5)钢结构建筑。

主要承重构件全部采用钢材制作的建筑。

这种结构力学性能好，便于制作和安装，工期短，自重轻，适宜高层、大跨度建筑和工业建筑使用。

3．按结构的承重方式分
(1)砌体结构建筑。

指用墙体承受楼板及屋顶传来的全部荷载的建筑。

这种结构一般用于多层民用
建筑。

(2)框架结构建筑。

由钢筋混凝土或钢材制作的梁、板、柱形成的骨架来承担荷载的建筑。

墙体只起围护和分隔作用。

这种结构可用于多层和高层建筑中。

(3)剪力墙结构建筑。

由纵、横向钢筋混凝土墙组成的结构来承受荷载的建筑。

这种结构多用于高层住宅、旅馆等。

(4)空间结构建筑。

横向跨越30m以上空间的各类结构形式的建筑。

在这类结构中屋盖可采用悬索、网架、拱、薄壳等结构形式，多用于体育馆、大型火车站、航空港等公用建筑。

4．按建筑的层数或总高度分
(1)住宅建筑按层数划分。

1～3层为低层建筑，4～6层为多层建筑，7～9层为中高层建筑，10层以上为高层建筑。

(2)公共建筑按高度划分。

建筑物高度超过24m者为高层建筑（不包括高度超过24m的单层建筑），建筑物高度不超过24m者为非高层建筑。

5．按建筑的规模和数量分
(1)大量性建筑。

指建筑规模不大，但建造数量多，与人们生活密切相关的、分布面广的建筑，如住宅、中小学教学楼、医院、中小型工厂等。

这类建筑广泛分布在大中小城市及村镇。

(2)大型性建筑。

指建造于大中城市的体量大而数量少的公共建筑，如大型体育馆、大型剧院、大型航空港和火车站、大型博物馆、大型工厂等。

这些建筑规模巨大，耗资也大，与大量性建筑相比，其修建数量是很有限的，但这类建筑在一个国家或一个地区具有代表性，对城市面貌的影响较大。

二、建筑物的等级划分
建筑物的等级是从重要性、防火、耐久年限等不同角度划分的建筑级别。

民用建筑可根据下列方式划分等级。

L根据重要性及使用要求的不同划分
各类房屋划分为特等、甲等，乙等，丙等，丁等五个等级，见表7一J。

2．根据耐久年限的不同划分
民用建筑可划分为四个等级。

建筑物耐久等级的指标是使用年限，使用年限的长短主要根据建筑物的重要性和质量标准性。

它是建筑投资、建筑设计和结构构件选材的重要依据。

一级：使用年限为100年以上，适用于重要的建筑和高层建筑。

二级：使用年限为50～100年，适用于一般性的建筑。

三级：使用年限为25～50年，适用于次要的建筑。

四级：使用年限为15年以下，适用于临时性或简易建筑。

3．根据防火性能的不同划分
建筑物的耐火等级是衡量建筑物耐火程度的标准，它是由组成建筑物的构件的燃烧性能和耐火极限的最低值所决定的。

划分建筑物耐火等级的目的是根据建筑物的用处不同提出不同的耐火等级要求，做到既有利于安全，又有利于节约基本建设投资。

我国现行《建筑设计防火规范)(GB 50016-2006)将建筑物的耐火等级分为四级，见表7-2。

耐火极限是指建筑物遇火后能支持的时间。

指对任一建筑构件按一定的标准进行耐火试验，从受到火的作用起到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间，单位用小时来表示。

建筑的燃烧性能是指组成建筑的主要构件，在明火或高温下，燃烧与否以及燃烧的难易如何。

根据燃烧性能的不同，建筑构件可划分为非燃烧体、难燃烧体和燃烧体三种。

第四节建筑模数协调统一标准
为了实现工业化大规模生产，使不同材料、不同形式和不同制造方法的建筑配件、组合件具有一定的通用性和互换性，在建筑业中必须共同遵守《建筑模数协调统一标准》(GBJ2-86)．以下简称标准。

建筑模数是指选定的尺寸单位，作为尺度协调中的增值单位，也是建筑设计、建筑旅工、建筑材料与制品、建筑设备、建筑组合件（指建筑材料或构配件做成的房屋功能组成部分）等各部门进行尺度协调的基础，其目的是使构配件安装吻合，并有互换性。

一、基本模数
基本模数的数值规定为100mm，表示符号为M，即IM等于100mm，整个建筑物或其中一部分以及建筑组合件的模数化尺寸均应是基本模数的倍数。

二、扩大模数
指基本模数的整数倍，扩大模数的基数应符合下列规定。

1．水平扩大模数
水平扩大模数为3M、6M、12M、15M、30M、60M六个，其相应的尺寸分别为300mm、 600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm。

2．竖向扩大模数
竖向扩大模数的基数为3M、6M两个，其相应的尺寸为300mm、600mm。

I 3．分模数
指整数除基本模数的数值。

分模数的基数为M/IO、M/5、M/2三个，其相应的尺寸为 lOmm、20mm、50ram。

4．模数数列
指由基本模数、扩大模数、分模数为基础扩展成的一系列尺寸，这些模数数列的幅度应符合表7-3的规定。

三、模数数列的幅度及适用范围
(1)水平基本模数的数列幅度为(1～20)M。

主要适用于门窗洞口和构配件断面尺寸。

(2)竖向基本模数的数列幅度为(1‘～36)M。

主要适用于建筑物的层高、门窗洞口、构配
件等尺寸。

(3)水平扩大模数数列的幅度：3M为(3～75)M；6M为(6～96)M；12M为(12—120)M； 15M为(15～120)M；30M为(30—--360)M；60M为(60～360)M，必要时幅度不限。

主要适用于建筑物的开间或柱距、进深或跨度、构配件尺寸和门窗洞口尺寸。

(4)竖向扩大模数数列的幅度为3M。

主要适用于建筑物的高度、层高、门窗洞口尺寸。

(5)分模数数列的幅度：M/IO为(1/10~2)M，M/5为(1/5～4)M；M/2为(1/2～10)M。

主要适用于缝隙、构造节点、构配件断面尺寸。

第五节民用建筑的构造组成
一幢民用建筑，一般是由基础、墙（或柱）、楼板层及地坪层（楼地层）、楼梯、屋盖和门窗六部分组成。

它们在不同部位发挥着各自的作用，见图7-6。

一、基础
基础是建筑物最下部的承重构件，其作用是承受建筑物的全部荷载，并将这些荷载传给地基。

所以基础必须有足够的强度，并能抵御地下各种有害因素的侵蚀。

一、墙（或柱）在墙承重的房屋中，墙既是承重结构，又是围护构件。

在框架承重的房屋中，柱是承重结构，而墙仅为分隔房间的隔墙或遮蔽风雨和阳光辐射的围护构件。

三、楼板和地坪层
楼板是水平方向的承重结构，并用来分隔楼层之间的空间。

它支承着人和家具设备的荷载，并将这些荷载传递给墙或柱，它应有足够的强度和刚度。

地坪层是指房屋底层下面的地坪，地坪层有均匀传力及防潮等要求，应具有坚固、耐磨、易清洁等性能。

四、楼梯
楼梯是房屋的垂直交通设施，作为人们上下楼层和发生紧急事故时疏散之用。

楼梯应有足够的通行能力，并做到坚固和安全。

五、屋顶
屋顶主要是房屋的围护构件，用来抵抗风、雨、雪的侵袭和太阳辐射的影响。

屋顶又是房屋的承重结构，承受风雪荷载和施工期间的各种荷载。

屋顶应具有坚固耐久、防水和保温隔热的性能。

六、门窗
门的主要功能是交通出入、分隔和联系内部与外部或室内空间，有的兼起通风和采光作用，窗的主要功能是用来采光和通风，并兼有空间之间的视觉联系作用。

处于外墙上的门窗又是围护构件的一部分，应考虑防水和热工要求。

除上述六部分以外，还有一些附属部分，如阳台、雨篷、台阶、烟囱等。

组成房屋的各部分各自起着不同的作用，但归纳起来不外乎两大类，即承重结构和围护构件。

墙、柱、基础、楼板、屋顶等属于承重结构。

围护构件是指房屋的外壳部分，如墙、屋顶、门窗等，它们的任务是抵抗自然界的风、雨、雪、太阳辐射和各种噪声的干扰，所以围护构件应具有防风雨、保温隔热、隔绝噪声的功能。

有些部分既是承重结构也是围护构件，如墙和屋顶。

第六节基础与地下室
一、基础的作用
基础是位于建筑物最下部的承重构件，它的作用是承受建筑物的全部荷载，并把这些荷载连同自身的重量一起传给它下面的土层（地基）。

地基与基础共同保证房屋的坚固、耐久和安全，在工程设计和施工中，基础应满足强度、刚度及耐久性等方面的要求。

地基按土层性质不同，分为天然地基和人工地基。

天然地基是指不需人工加固或改良便可在其上建造建筑物的地基。

人工地基是指须预先对土壤进行人工加固或改良后，才能在其上建造建筑物的地基。

二、基础埋置深度
基础埋置深度是指由室外设计地面到基础底面的垂直距离，简称基础埋深（通常用字母d表示）。

通常把相对埋深（埋深与基宽之比）不大，采用一般方法施工的基础称为浅基础，而把基础埋深超过某一值，并采用特殊施工方法将建筑物的荷载传递到地下较深土（岩）层的基础称为深基础，当基础直接做在地表面上的称为不埋基础。

在保证安全使用的前提下应优先选用浅基础。

但基础埋深也不可过小，一般不小于0.5m，见图7-7。

．三、基础的类型及适用条件
基础的类型很多，主要根据建筑物的结构类型、体量高度、荷载大小、地质水文和地方材料供应等因素来确定基础类型。

1．按基础所采用的材料及受力特点分
(1)无筋扩展基础（也称刚性基础）。

无筋扩展基础是指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等抗压强度好而抗弯、抗剪等强度很低的材料制成的墙下条形基础或柱下独立基础，基础底宽应根据材料的刚性角口来决定适用于低层、多层民用建筑和轻型厂房，见图7-8。

(2)扩展基础（也称柔性基础）。

扩展基础是指由钢筋混凝土制成的柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础（它不仅能承受压应力，还能承受较大拉应力，不受材料刚性角限制），多用于地基承载力较差、荷载较大、地下水位较高等条件下的大中型建筑，见图7-9。

2．按基础的构造形式分
按基础的构造形式分为条形基础、独立基础、井格基础、筏形基础、箱形基础和桩基础等，见图8-10。

四、地下室
地下室是指位于地面以下的建筑使用空间，按使用功能分为普通地下室和防空地下室；按 结构材料分为砖墙结构地下室和混凝土墙结构地下室；按地下室埋入深度分为全地下室和半 地下室。

全地下室是指地下室地面低于室外地坪的高度超过该房间净高的1/Z ；半地下室是 指地下室地面低于室外地
坪的高度超过该房间净高的1/3，但不超过净高的1/2的房屋。

1．地下室的组成
地下室一般由墙、底板、顶板、门窗、楼梯和采光井等部分组成，见图7-11。

2．地下室的防潮与防水
当地下室地坪高于地下水的常年水位和最高水位时，由于地下水不会直接侵入地下室，墙和底板仅受土层中毛细水和地表下渗而形成的无压水影响，只需做防潮处理。

在地下室外墙外面设垂直防潮层，所有墙体应设两道水平防潮层，见图7-12。

当地下水最高地下水位高于地下室地坪时，地下室的底板和部分外墙将浸在水中，此时地下室外墙受到地下水的侧压力，地坪受到水的浮力影响，因此必须对地下室外墙和地坪做防水处理，并把防水层连贯起来。

目前，常采用的防水措施有三种：沥青卷材防水（图7-13）、防水混凝土防水(图7-14)、弹性材料防水。

第七节墙与柱
一、墙体的作用及要求
墙（或柱）是建筑物的竖向承重构件，在墙承重的房屋中，墙既是承重构件又是围护构件。

作为承重构件，墙承受着建筑物屋顶、楼板、楼梯等构件传来的荷载t并将这些荷载连同自重传给基础。

作为围护构件，外墙抵御自然界风、雨、雪及寒暑等对建筑物的侵袭，使建筑物的室内具有良好的生活与工作环境。

内墙主要起分隔空间及保证舒适环境的作用。

另外，墙面也是建筑物装修的重要部分，墙的装修具有保护房间、装饰建筑物室内外空间环境的功能。

根据墙所处的位置和所起的作用，分别要求它具有足够的强度、稳定性以及保温、隔热、节能、隔声、防潮、防水、防火等功能。

为了扩大空间，提高空间的灵活性，也为了结构的需要，有时以柱代墙，起承重作用。

在框架或排架结构的建筑物中，柱起承重作用，墙仅起围护作用j
二、墙体的分类
墙体的分类方法很多，可按其位置、方向、承重情况、砌墙材料以及墙体与门窗洞口的关系等进行分类。

(1)按墙所处位置分为外墙和内墙。

位于建筑物四周的墙称为外墙，主要起围护作用；位于建筑物内部的墙称为内墙，主要起分隔作用。

(2)按墙的方向分为纵墙和横墙。

沿建筑物横向布置（即建筑物的短轴方向）的墙称为横墙，外横墙称为山墙；沿建筑物纵向布置（即建筑物长轴方向）的墙称为纵墙，外纵墙也称为檐墙。

在一面墙上，窗与窗和窗与门之间的墙称为窗间墙；窗台下部的墙称为窗下墙；高出屋顶的墙称为女儿墙。

(3)按承重情况分承重墙与非承重墙两种。

承重墙直接承受上部结构传来的荷载；非承
重墙不承受外来荷载。

非承重墙包括隔墙、填充墙、建筑幕墙等。

(4)按墙体所用材料分为土坯墙、砖墙、石墙、砌块墙、混凝土墙等。

(5)按墙体的构造方式分为实体墙、空体墙和组合墙。

实体墙是由单一材料组成，如砖墙、砌块墙
等；空体墙是由单一材料砌成内部有空腔的墙体，如空斗墙、空心砌块墙等；组合墙是由两种以上材料组合而成，如混凝土、加气混凝土复合板材墙等，其中混凝土起承重作用，加气混凝土起保温隔热作用。

(6)按施工方法分为块材墙、板筑墙、装配式板材墙三种。

块材墙是指用砂浆等胶结材料将砖、石、砌块等块材组砌而成，如砖墙、石墙及各种砌块墙等；板筑墙是在现场立模板，现浇而成的墙体，如现浇混凝土墙等；板材墙是预先制成墙板，施工时安装而成的墙，如预制混凝土大板墙、各种轻质条板内隔墙等。

三、墙体结构布置方案
墙体结构布置方案有横墙承重、纵墙承重、混合承重、部分框架承重等几种结构方案。

凡以横墙承重的称为横墙承重方案或横向结构系统；凡以纵墙承重的称为纵墙承重方案或纵向结构系统；凡由纵向墙和横向墙共同承受楼板、屋顶荷载的结构布置称为混合承重方案，见图7-15。

四、砖墙
1．砖墙的组砌方式
主要指砖块在砌体中的排列方式，为保证墙体的强度和稳定性，无论采用何种砌式，均应遵循横平竖直、错缝搭接、砂浆饱满、厚薄均匀的原则，同时砖缝砂浆必须饱满。

常见的砖墙砌式有全顺式、三顺一顶式、一顺一顶式、每皮顶顺相间式、两平一侧式等。

2．墙体细部构造
墙体细部构造包括墙身防潮层、勒脚、散水、窗台、门窗过梁、圈梁和构造柱等。

(1)墙身防潮层是指在墙脚铺设防潮层，以防止土壤中的水分由于毛细作用上升使建筑物墙身受潮，提高建筑物的耐久性，保持室内干燥、卫生。

因此，墙身防潮层应在所有的外墙中连续设置，按构造形式分为水平防潮层和垂直防潮层两种，见图7-16。