建筑是根据人们物质生活和精神生活的要求,为满足各种不同的社会过程的需要而建造的有组织的内部和外部的空间环境。建筑一般包括建筑物和构筑物,满足功能要求并提供活动空间和场所的建筑称为建筑物,是供人们生活、学习、工作、居住,以及从事生产和文化活动的房屋,如工厂、住宅、学校、影剧院等;仅满足功能要求的建筑称为构筑物,如水塔、纪念碑等。
建筑物通常按其使用性质分为民用建筑和工业建筑两大类。工业建筑是供生产使用的建筑物,民用建筑是供人们从事非生产性活动使用的建筑物。民用建筑又分为居住建筑和公共建筑两类,居住建筑包括住宅、公寓、宿舍等,公共建筑是供人们进行各类社会、文化、经济、政治等活动的建筑物,如图书馆、车站、办公楼、电影院、宾馆、医院等。
(1)单层厂房。指层数仅为一层的工业厂房。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。指层数在二层以上的厂房,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又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。
(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。
(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。这种结构体系充分发挥了建筑材料的强度潜力,使结构由单向受力的平面结构,成为能多向受力的空间结构体系,提高了结构的稳定性。一般常见的有膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等。
(1)冷加工车间。这类车间是指在常温状态下,加工非燃烧物质和材料的生产车间,如机械制造类的金工车间、修理车间等。
(2)热加工车间。这类车间是指在高温和熔化状态下,加工非燃烧的物质和材料的生产车间,如机械制造类的铸造、锻压、热处理等车间。
(3)恒温恒湿车间。这类车间是指产品生产需要在稳定的温、湿度下进行的车间,如精密仪器、纺织等车间。
(4)洁净车间。产品生产需要在空气净化、无尘甚至无菌的条件下进行,如药品生产车间、集成电路车间等。
(5)其他特种状况的车间。有的产品生产对环境有特殊的需要,如防放射性物质、防电磁波干扰等车间。
根据现行国家标准《民用建筑设计通则》GB 50352,民用建筑按层数与高度分类如下:
(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28m)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。
(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。
(1)木结构。木结构是由木材或主要由木材承受荷载的结构,通过各种金属连接件或榫卯进行连接和固定。传统木结构主要由天然材料组成,受材料本身条件的限制,多用在民用和中小型工业厂房的屋盖中。目前,我国正大力发展装配式建筑,其中现代木结构建筑是装配式建筑的重要结构类型之一,现代木结构具有绿色环保、节能保温、建造周期短、抗震耐久等诸多优点。现代木结构建筑是指建筑的主要结构部分由木方、集成材、木质板材所构成的结构系统。主要结构构件采用工程木材(经过现代工业手段和先进技术,加工成适合于建筑用的梁、柱等部品部件),构件连接节点采用金属连接件连接。从结构形式上分,一般分为重型梁柱木结构和轻型桁架木结构。重型木结构是指用较大尺寸或断面的工程木材作为梁、柱的木框架,墙体采用木骨架等组合材料的建筑结构,其承载系统由梁和柱构成;轻型木结构是指用标准的规格材、木基结构板材或石膏板制作、建造的木框架单层或多层建筑结构,其承载系统由墙骨柱和木构架墙体构成。
(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。一般砖木结构适用于低层建筑(1~3层)。这种结构建造简单,材料容易准备,费用较低。
(3)砖混结构。砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。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。由钢筋和混凝土两种材料结合成整体,共同受力的工程结构。钢筋混凝土结构的主要承重构件,如梁、板、柱等均采用钢筋混凝土材料,而非承重墙采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。钢结构的特点是强度高、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,来节约空间,但是造价比较高。
(1)现浇、现砌式。房屋的主要承重构件均在现场砌筑和浇筑而成。
(2)装配式混凝土结构。主体结构部分或全部采用预制混凝土构件装配而成的钢筋混凝土结构,简称装配式结构。装配式建筑(PC建筑)是指房屋的主要承重构件,如墙体、楼板、楼梯、屋面板等均为预制构件,在施工现场组装在一起的建筑。
这种建筑的特点是建筑构件工厂化生产现场装配,建造速度快,节能、环保,施工受气候条件制约小,节约劳动力。符合绿色节能建筑的发展方向,是我国大力提倡的施工方式。虽然目前单方造价比现浇混凝结构高,但由于工期缩短,质量提高,综合效益显著。
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。依据现行行业标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1—2014,各种结构体系适用的最大高度见表2.1.1,并满足下列要求:
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。
表2.1.1 各种结构体系适用的最大高度表(m)
注:房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不考虑局部突出屋顶部分)。
(1)混合结构体系。混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢木结构,而墙和柱采用砌体结构建造的房屋,大多用在住宅、办公楼、教学楼建筑中。因为砌体的抗压强度高而抗拉强度很低,所以住宅建筑最适合采用混合结构,一般在6层以下。混合结构不宜建造大空间的房屋。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。横墙承重方案的主要特点是楼板直接支承在横墙上,横墙是主要承重墙。其优点是房屋的横向刚度大,整体性好,但平面使用灵活性差。
(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-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。框架-剪力墙结构一般适用于不超过170m高的建筑。
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。纵向剪力墙宜布置在房屋两端附近。在水平荷载的作用下,剪力墙好比固定于基础上的悬臂梁,其变形为弯曲型变形,框架为剪切型变形。框架与剪力墙通过楼盖联系在一起,并通过楼盖的水平刚度使两者具有共同的变形。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,水平荷载越来越大,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。它的受力特点是,整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力。筒体结构可分为框架-核心筒结构、筒中筒和多筒结构等,见图2.1.1。框筒结构为密排柱和窗下裙梁组成,亦可视为开窗洞的墙体。内筒一般由电梯间、楼梯间组成。内筒与外筒由楼盖连接成整体,共同抵抗水平荷载及竖向荷载。这种结构体系适用于高度不超过300m的建筑。多筒结构是将多个筒组合在一起,使结构具有更大的抵抗水平荷载的能力。
图2.1.1 筒式体系的形式
(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,见图2.1.2。
图2.1.2 角锥体系平板网架
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。它适用于体育馆、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,钢索是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,它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。它属于空间受力结构,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。
建筑物一般都由基础、墙或柱、楼板与地面、楼梯、屋顶和门窗六大部分组成。这些构件处在不同的部位,发挥各自的作用。建筑物还有一些附属部分,如阳台、雨篷、散水、勒脚、防潮层等,有的还有特殊要求,如楼层之间还要设置电梯、自动扶梯或坡道等。
基础是将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。基础是建筑物的一个组成部分,承受建筑物的全部荷载,并将其传给地基。地基是指支承基础的土体或岩体,承受由基础传来的建筑物的荷载,地基不是建筑物的组成部分。地基基础的设计使用年限不应小于建筑结构的设计使用年限。
地基分为天然地基和人工地基两大类。天然地基是指天然土层具有足够的承载能力,不需经过人工加固便可作为建筑的承载层,如岩土、砂土、黏土等。人工地基是指天然土层的承载力不能满足荷载要求,经过人工处理的土层。
基础的类型与建筑物上部结构形式、荷载大小、地基的承载能力、地基上的地质、水文情况、材料性能等因素有关。
基础按受力特点及材料性能可分为刚性基础和柔性基础;按构造的方式可分为条形基础、独立基础、片筏基础、箱形基础、桩基础等。
(1)按材料及受力特点分类。
1)刚性基础。刚性基础所用的材料如砖、石、混凝土等,抗压强度较高,但抗拉及抗剪强度偏低。用此类材料建造的基础,应保证其基底只受压,不受拉。由于受地耐力的影响,基底应比基顶墙(柱)宽些。根据材料受力的特点,不同材料构成的基础,其传递压力的角度也不相同。刚性基础中压力分角 α 称为刚性角。在设计中,应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致,以确保基础底面不产生拉应力,最大限度地节约基础材料。受刚性角限制的基础称为刚性基础,构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求,见图2.1.3。
图2.1.3 刚性基础受力特点
①砖基础。砖基础具有就地取材、价格较低、设施简便的特点,在干燥和温暖的地区应用很广。砖基础的剖面为阶梯形,称为放脚。每一阶梯挑出的长度为砖长的1/4。为保证基础外挑部分在基底反力作用下不至于发生破坏,大放脚的砌法有两皮一收和二一间隔收两种。在相同底宽的情况下,二一间隔收可减少基础高度,但为了保证基础的强度,底层需要用两皮一收砌筑。由于砖基础的强度及抗冻性较差,因此对砂浆与砖的强度等级,根据施工地区的潮湿程度和寒冷程度有不同的要求。
②灰土基础。灰土基础即灰土垫层,是由石灰或粉煤灰与黏土加适量的水拌和经夯实而成的。灰与土的体积比为2∶8或3∶7。灰土每层需铺22~25cm,夯至15cm为一步。3层以下建筑灰土可做两步,3层以上建筑可做三步。由于灰土基础抗冻、耐水性能差,所以灰土基础适用于地下水位较低的地区,并与其他材料基础共用,充当基础垫层。
③三合土基础。三合土基础是由石灰、砂、骨料(碎石或碎砖)按体积比1∶2∶4或1∶3∶6 加水拌和夯实而成,每层虚铺 22cm,夯至 15cm。三合土基础宽不应小于600mm,高不小于300mm,三合土基础一般多用于地下水位较低的4层以下的民用建筑工程中。
④毛石基础。毛石基础是由强度较高而未风化的毛石和砂浆砌筑而成。它具有抗压强度高、抗冻、耐水、经济等特点。毛石基础的断面尺寸多为阶梯形,并常与砖基础共用,用作砖基础的底层。为了保证锁结力,每一阶梯宜用3排或3排以上的毛石砌筑。由于毛石尺寸较大,毛石基础的宽度及台阶高度不应小于400mm。
⑤混凝土基础。混凝土基础具有坚固、耐久、刚性角大,可根据需要任意改变形状的特点,常用于地下水位高,受冰冻影响的建筑物。混凝土基础台阶宽高比为 1∶1~1∶1.5,实际使用时可把基础断面做成锥形或阶梯形。
⑥毛石混凝土基础。在上述混凝土基础中加入粒径为70~150mm的毛石,且毛石体积不超过总体积的20%~30%,称为毛石混凝土基础。300mm以上可做砌筑毛石。毛石混凝土基础阶梯高度一般不得小于300mm。如基础体积较大,为了节约混凝土用量,在浇灌混凝土时,可掺入毛石,做成毛石混凝土基础。
2)柔性基础。鉴于刚性基础受其刚性角的限制,要想获得较大的基底宽度,相应的基础埋深也应加大,这显然会增加材料消耗和挖方量,也会影响施工工期。在混凝土基础底部配置受力钢筋,利用钢筋抗拉,这样基础可以承受弯矩,也就不受刚性角的限制,所以钢筋混凝土基础也称为柔性基础。在相同条件下,采用钢筋混凝土基础比混凝土基础可节省大量的混凝土材料和挖土工程量,见图2.1.4。
图2.1.4 钢筋混凝土基础
钢筋混凝土基础断面可做成锥形,最薄处高度不小于200mm;也可做成阶梯形,每踏步高 300~500mm。通常情况下,钢筋混凝土基础下面设有素混凝土垫层,厚度100mm左右;无垫层时,钢筋保护层不宜小于70mm,以保护受力钢筋不受锈蚀。
(2)按基础的构造形式分类。
1)独立基础(单独基础)。
①柱下单独基础。单独基础是柱子基础的主要类型。它所用材料根据柱的材料和荷载大小而定,常采用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等。
现浇柱下钢筋混凝土基础的截面可做成阶梯形或锥形,预制柱下的基础一般做成杯形基础,等柱子插入杯口后,将柱子临时支撑,然后用细石混凝土将柱周围的缝隙填实。
②墙下单独基础。墙下单独基础是当上层土质松软,而在不深处有较好的土层时,为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。砖墙砌在单独基础上边的钢筋混凝土地梁上。地梁的跨度一般为3~5m。
2)条形基础。条形基础是指基础长度远大于其宽度的一种基础形式。按上部结构形式,可分为墙下条形基础和柱下条形基础。
①墙下条形基础。条形基础是承重墙基础的主要形式,常用砖、毛石、三合土或灰土建造。当上部结构荷载较大而土质较差时,可采用钢筋混凝土建造,墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式;如地基在水平方向上压缩性不均匀,为了增加基础的整体性,减少不均匀沉降,也可做成肋式的条形基础。
②柱下钢筋混凝土条形基础。当地基软弱而荷载较大时,采用柱下单独基础,底面积必然很大,因而互相接近。为增强基础的整体性并方便施工,节约造价,可将同一排的柱基础连通做成钢混凝土条形基础。
3)柱下十字交叉基础。荷载较大的高层建筑,如土质软弱,为了增强基础的整体刚度,减少不均匀沉降,可以沿柱网纵横方向设置钢筋混凝土条形基础,形成十字交叉基础。
4)片筏基础。如地基基础软弱而荷载又很大,采用十字基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时,可用钢筋混凝土做成混凝土的片筏基础。按构造不同它可分为平板式和梁板式两类。平板式又分为两类:一类是在底板上做梁,柱子支承在梁上;另一类是将梁放在底板的下方,底板上面平整,可作建筑物底层底面。
5)箱形基础。为了使基础具有更大刚度,大大减少建筑物的相对弯矩,可将基础做成由顶板、底板及若干纵横隔墙组成的箱形基础,是筏片基础的进一步发展。箱形基础一般由钢筋混凝土建造,减少了基础底面的附加应力,因而适用于地基软弱土层厚、荷载大和建筑面积不太大的一些重要建筑物,目前高层建筑中多采用箱形基础。
6)桩基础。桩基由桩身和桩承台组成。桩基是按设计的点位将桩身置入土中的,桩的上端灌注钢筋混凝土承台,承台上接柱或墙体,使荷载均匀地传递给桩基。当建筑物荷载较大,地基的软弱土层厚度在5m以上,基础不能埋在软弱土层内,或对软弱土层进行人工处理困难和不经济时,常采用桩基础。采用桩基础能节省材料,减少挖填土方工程量,改善工人的劳动条件,缩短工期。
桩基的种类很多,根据材料可分为木桩、钢筋混凝土桩和钢桩等;根据断面形式可分为圆形桩、方形桩、环形桩、六角形桩及工字形桩等;根据施工方法可分为预制桩及灌注桩。根据荷载传递的方式可分为端承桩和摩擦桩。如图2.1.5所示。
图2.1.5 基础形式示意图
以上是常见的基础形式,此外还有壳体基础、圆环基础、沉井基础、沉箱基础等其他基础形式。
从室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋深。建筑物上部荷载的大小,地基土质的好坏,地下水位的高低,土壤冰冻的深度以及新旧建筑物的相邻交接等,都影响基础的埋深。埋深大于或等于5m或埋深大于或等于基础宽度的4倍的基础称为深基础;埋深在0.5~5m之间或埋深小于基础宽度的4倍的基础称为浅基础。基础埋深的原则是在保证安全可靠的前提下尽量浅埋,除岩石地基外,不应浅于0.5m;靠近地表的土体,一般受气候变化的影响较大,性质不稳定,且又是生物活动、生长的场所,故一般不宜作为地基的持力层。基础顶面应低于设计地面100mm以上,避免基础外露,遭受外界的破坏。
(1)地下室及其分类。在建筑物底层以下的房间叫地下室。按功能可把地下室分为普通地下室和人防地下室两种;按形式可把地下室分为全地下室和半地下室两种;按材料可把地下室分为砖混结构地下室和钢筋混凝土结构地下室。
(2)地下室防潮。当地下室地坪位于常年地下水位以上时,地下室需做防潮处理。
对于砖墙,其构造要求是:墙体必须采用水泥砂浆砌筑,灰缝要饱满;在墙外侧设垂直防潮层。其具体做法是:在墙体外表面先抹一层20mm厚的水泥砂浆找平层,再涂一道冷底子油和两道热沥青,然后在防潮层外侧回填低渗透土壤,并逐层夯实,土层宽500mm左右,以防地面雨水或其他地表水的影响。
地下室的所有墙体都必须设两道水平防潮层。一道设在地下室地坪附近,具体位置视地坪构造而定;另一道设置在室外地面散水以上150~200mm的位置,以防地下潮气沿地下墙身或勒脚渗入室内。凡在外墙穿管、接缝等处,均应嵌入油膏填缝防潮。当地下室使用要求较高时,可在围护结构内侧涂抹防水涂料,以消除或减少潮气渗入。见图2.1.6。
图2.1.6 地下室防潮示意图
地下室地面主要借助混凝土材料的憎水性能来防潮,但当地下室的防潮要求较高时,地层应做防潮处理。一般设在垫层与地面面层之间,且与墙身水平防潮层在同一水平面上。
(3)地下室防水。当地下室地坪位于最高设计地下水位以下时,地下室四周墙体及底板均受水压影响,应有防水功能。
地下室防水可用卷材防水层,也可用加防水剂的钢筋混凝土来防水。卷材防水层的做法是在地基上先浇混凝土垫层底板,板厚约100mm,将防水层铺满整个地下室,然后于防水层上抹20mm厚水泥砂浆保护层,地坪防水层应与垂直防水层搭接,同时做好接头防水层。图2.1.7为卷材防水层的实例。
图2.1.7 地下室卷材防水层示意图
在一般砖混结构房屋中,墙体是主要的承重构件。墙体的重量占建筑物总重量的40%~45%,墙的造价占全部建筑造价的20%~30%。在其他类型的建筑中,墙体可能是承重构件,也可能是围护构件,所占的造价比重也较大。
墙在建筑物中主要起承重、围护及分隔作用,按墙在建筑物中的位置、受力情况、所用材料和构造方式不同可分不同类型。
根据墙在建筑物中的位置,可分为内墙、外墙、横墙和纵墙;按受力不同,墙可分为承重和非承重墙。建筑物内部只起分隔作用的非承重墙称隔墙。
按构造方式不同,又分为实体墙、空体墙和组合墙三种类型。实体墙是由一种材料构成,如普通砖墙、砌块墙;空体墙也是一种材料构成,但墙内留有空格,如空斗墙、空气间层墙等;组合墙则是由两种以上材料组合而成的墙。
按所用材料不同,有砖墙、石墙、土墙、混凝土或工业废料制成的砌块墙、板材墙等。
墙体材料选择要贯彻“因地制宜,就地取材”的方针,力求降低造价。在工业城市中,应充分利用工业废料。
(1)几种特殊材料墙体。
1)预制钢筋混凝土墙。预制外墙板是装配在预制或现浇框架结构上的围护外墙,适用于一般办公楼、旅馆、医院、教学、科研楼等民用建筑。装配式墙体的建造构造,设计人员应根据确定的开间、进深、层高,进行全面墙板设计。
2)加气混凝土墙。有砌块、外墙板和隔墙板。加气混凝土砌块墙如无切实有效措施,不得在建筑物±0.00以下,或长期浸水、干湿交替部位,以及受化学浸蚀的环境,制品表面经常处于80℃以上的高温环境。
加气混凝土墙可作承重墙或非承重墙,设计时应进行排块设计,避免浪费,其砌筑方法与构造基本与砌墙类似。当外用墙时,其外表面均应做饰面保护层,在门窗洞口设钢筋混凝土圈梁,外包保温块。在承重墙转角处每隔墙高1m左右放水平拉接钢筋,以增加抗震能力。
加气混凝土墙板的布置,按建筑物结构构造特点采用三种形式:横向布置墙板、竖向布置墙板和拼装大板。
3)压型金属板墙。压型金属板材是指采用各种薄型钢板(或其他金属板材),经过辊压冷弯成型为各种断面的板材,是一种轻质高强的建筑材料,有保温与非保温型两种。
4)石膏板墙。主要有石膏龙骨石膏板、轻钢龙骨石膏板、增强石膏空心条板等,适用于中低档民用和工业建筑中的非承重内隔墙。
5)舒乐舍板墙。舒乐舍板由聚苯乙烯泡沫塑料芯材、两侧钢丝网片和斜插腹丝组成,是钢丝网架轻质夹芯板类型中的一个新品种。舒乐舍板墙具有强度高、自重轻、保温隔热、防火及抗震等良好的综合性能,适用于框架建筑的围护外墙及轻质内墙、承重的外保温复合外墙的保温层、低层框架的承重墙和屋面板等,综合效益显著。
(2)隔墙。隔墙是分隔室内空间的非承重构件。由于隔墙不承受任何外来荷载,且本身的重量还要由楼板或墙下小梁来承受,因此设计应使隔墙自重轻、厚度薄、便于安装和拆卸,有一定的隔声能力,同时还要能够满足特殊使用部位(如厨房、卫生间等)的防火、防水、防潮等要求。隔墙的类型很多,按其构造方式可分为块材隔墙、骨架隔墙、板材隔墙三大类。
1)块材隔墙。块材隔墙是用普通砖、空心砖、加气混凝土等块材砌筑而成的,常用的有普通砖隔墙和砌块隔墙。普通砖隔墙一般采用半砖(120mm)隔墙。半砖隔墙用普通砖顺砌,砌筑砂浆宜大于M2.5。隔墙上有门时,要预埋铁件或将带有木楔的混凝土预制块砌入隔墙中以固定门框。半砖隔墙坚固耐久,有一定的隔声能力,但自重大、湿作业多,施工较复杂。
为了减少隔墙的重量,可采用质轻块大的各种砌块,目前最常用的是加气混凝土块、粉煤灰硅酸盐砌块、水泥炉渣空心砖等砌筑的隔墙。隔墙厚度由砌块尺寸而定,一般为90~120mm。砌块大多具有质轻、孔隙率大、隔热性能好等优点,但吸水性强,施工时应按要求进行处理。
砌块隔墙厚度较薄,也需采取加强稳定性措施,其方法与砖隔墙类似。
2)骨架隔墙。骨架隔墙由骨架和面层两部分组成,由于是先立墙筋(骨架)后做面层,因而又称为立筋式隔墙。
①骨架。常用的骨架有木骨架和轻钢骨架。近年来,为节约木材和钢材,出现了不少采用工业废料和地方材料及轻金属制成的骨架,如石棉水泥骨架、浇筑石膏骨架、水泥刨花骨架、轻钢和铝合金骨架等。
木骨架由上槛、下槛、墙筋、斜撑及横档组成,上、下槛及墙筋断面尺寸为 45~50mm×70~100mm,斜撑与横档断面相同或略小些,墙筋间距常用400mm。横档间距可与墙筋相同,也可适当放大。
轻钢骨架是由各种形式的薄壁型钢制成,其主要优点是强度高、刚度大、自重轻、整体性好、易于加工和大批量生产,还可根据需要拆卸和组装。常用的薄壁型钢有0.8~1mm厚的槽钢和工字钢。
②面层。轻骨架隔墙的面层常用人造板材,如胶合板、纤维板、石膏板、塑料板等。
人造板与骨架的关系有两种:一种是在骨架的两面或一面,用压条压缝或不用压条压缝即贴面式;另一种是将板材置于骨架中间,四周用压条压住,称为镶板式。
人造板在骨架上的固定方法有钉、粘、卡三种。采用轻钢骨架时,往往用骨架上的舌片或特制的夹具将面板卡到轻钢骨架上。这种做法简便、迅速,有利于隔墙的组装和拆卸。
3)板材隔墙。板材隔墙是指单板高度相当房间净高,面积较大,且不依赖骨架,直接装配而成的隔墙。目前,采用的大多为条板,如加气混凝土条板、石膏条板、碳化石灰板,蜂窝纸板、水泥刨花板等。
①加气混凝土条板隔墙。加气混凝土由水泥、石灰、砂、矿渣等加发泡剂(铝粉),经过原料处理、配料浇筑、切割、蒸压养护工序制成。
②碳化石灰板隔墙。碳化石灰板是以磨细的生石灰为主要原料,掺3%~4%(质量比)的短玻璃纤维,加水搅拌,振动成型,利用石灰窑的废气碳化而成的空心板。一般的碳化石灰板的规格为长2700~3000mm,宽500~800mm,厚90~120mm。
③增强石膏空心板隔墙。增强石膏空心板分为普通条板、钢木窗框条板及防水条板三种,在建筑中按各种功能要求配套使用。石膏空心板能满足防火、隔声及抗撞击的功能要求。
砖墙是用砂浆将砖按一定技术要求砌筑成的砌体,其主要材料是砖和砂浆。我国普通砖尺寸为240mm×115mm×53mm。用砖块的长、宽、高作为砖墙厚度的基数,在错缝或墙厚超过砖块时,均按灰缝10mm进行组砌。从尺寸上可以看出,以砖厚加灰缝、砖宽加灰缝后与砖长形成1∶2∶4的比例为其基本特征,组砌灵活。砖墙厚度有120mm (半砖)、240mm (一砖)、370mm (一砖半)、490 (两砖)、620mm (两砖半)等。有时为节省材料,砌体中有些砖砌体,构成180mm等按1/4砖厚进位的墙体。
为了保证砖墙的耐久性和墙体与其他构件的连接,应在相应的位置进行构造处理。砖墙的细部构造主要包括:
(1)防潮层。在墙身中设置防潮层的目的是防止土壤中的水分沿基础墙上升和勒脚部位的地面水影响墙身,其作用是提高建筑物的耐久性,保持室内干燥卫生。当室内地面均为实铺时,外墙墙身防潮层在室内地坪以下60mm处;当建筑物墙体两侧地坪不等高时,在每侧地表下60mm处,防潮层应分别设置,并在两个防潮层间的墙上加设垂直防潮层;当室内地面采用架空木地板时,外墙防潮层应设在室外地坪以上,地板木搁栅垫木之下。墙身防潮层一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、细石混凝土防潮层和钢筋混凝土防潮层等。
(2)勒脚。勒脚是指外墙与室外地坪接近的部分。它的作用是防止地面水、屋檐滴下的雨水对墙面的侵蚀,从而保护墙面,保证室内干燥,提高建筑物的耐久性,同时,还有美化建筑外观的作用。勒脚经常采用抹水泥砂浆、水刷石,或在勒脚部位将墙体加厚,或用坚固材料来砌,如石块、天然石板、人造板贴面。勒脚的高度一般为室内地坪与室外地坪高差,也可以根据立面的需要而提高勒脚的高度尺寸。
(3)散水和暗沟(明沟)。为了防止地表水对建筑基础的侵蚀,在建筑物的四周地面上设置暗沟(明沟)或散水。降水量大于900mm的地区应同时设置暗沟(明沟)和散水。暗沟(明沟)沟底应做纵坡,坡度为0.5%~1%,坡向窨井。外墙与暗沟(明沟)之间应做散水,散水宽度一般为600~1000mm,坡度为3%~5%。降水量小于900mm的地区可只设置散水。暗沟(明沟)和散水可用混凝土现浇,也可用有弹性的防水材料嵌缝,以防渗水。
(4)窗台。窗洞口的下部应设置窗台。窗台根据窗子的安装位置可形成内窗台和外窗台。外窗台是防止在窗洞底部积水,并流向室内;内窗台则是为了排除窗上的凝结水,以保护室内墙面。外墙台有砖窗台和混凝土窗台,砖窗台有平砌挑砖和立砌挑砖两种做法,表面可抹1∶3水泥砂浆,并应有10%左右的坡度,挑出尺寸大多为60mm;混凝土窗台一般是现场浇制而成。内窗台的做法也有两种:水泥砂浆窗台,一般是在窗台上表面抹20mm厚的水泥砂浆,并应突出墙面50mm;窗台板,对于装修要求高的房间,一般均采用窗台板。外窗台外挑部分应做滴水,滴水可做成水槽或鹰嘴形,窗框与窗台交接缝处不能渗水,以防窗框受潮腐烂。
(5)过梁。过梁是门窗等洞口上设置的横梁,承受洞口上部墙体与其他构件(楼层、屋顶等)传来的荷载,它的部分自重可以直接传给洞口两侧墙体,而不由过梁承受。宽度超过300mm的洞口上部,应设置过梁。过梁可直接用砖砌筑,也可用木材、型钢和钢筋混凝土制作。钢筋混凝土过梁采用得最为广泛。
(6)圈梁。圈梁是在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处,沿砌体墙水平方向设置封闭状的按构造配筋的混凝土梁式构件。它可以提高建筑物的空间刚度和整体性,增加墙体稳定,减少由于地基不均匀沉降而引起的墙体开裂,并防止较大振动荷载对建筑物的不良影响。在抗震设防地区,设置圈梁是减轻震害的重要构造措施。
宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋,且层数为3~4层时,应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。当层数超过4层时,除应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁外,至少应在所有纵、横墙上隔层设置。多层砌体工业房屋,应每层设置现浇混凝土圈梁。设置墙梁的多层砌体结构房屋,应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁。
钢筋混凝土圈梁宽度一般同墙厚,对厚度较大的墙体可做到墙厚的2/3,高度不小于120mm。当圈梁遇到洞口不能封闭时,应在洞口上部设置截面不小于圈梁截面的附加梁,其搭接长度不小于1m,且应大于两梁高差的2倍,但对有抗震要求的建筑物,圈梁不宜被洞口截断。
(7)构造柱。在砌体房屋墙体的规定部位,按构造配筋,并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱称为构造柱。圈梁在水平方向将楼板与墙体箍住,构造柱则从竖向加强墙体的连接,与圈梁一起构成空间骨架,提高了建筑物的整体刚度和墙体的延性,约束墙体裂缝的开展,从而增加建筑物承受地震作用的能力。因此,有抗震设防要求的建筑物中须设钢筋混凝土构造柱。
构造柱一般在墙的某些转角部位(如建筑物四周、纵横墙相交处、楼梯间转角处等)设置,沿整个建筑高度贯通,并与圈梁、地梁现浇成一体。施工时先砌墙并留马牙槎,随着墙体的上升,逐段浇筑混凝土。要注意构造柱与周围构件的连接,并且应与基础与基础梁有良好的连接。
砖混结构中构造柱的最小截面尺寸为240mm×180mm,竖向钢筋一般用4 φ 12,箍筋间距不大于250mm,且在柱上下端应适当加密;6、7度抗震设防时超过六层,8度抗震设防时超过五层和9度抗震设防时,构造柱纵向钢筋宜采用4 φ 14,外墙转角的构造柱可适当加大截面及配筋。构造柱可不单独设置基础,但构造柱应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。
(8)变形缝。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝,它的作用是保证房屋在温度变化、基础不均匀沉降或地震时能有一些自由伸缩,以防止墙体开裂,结构破坏。
1)伸缩缝。又称温度缝,主要作用是防止房屋因气温变化而产生裂缝。其做法为:沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙,将建造物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开,基础因受温度变化影响较小,不必断开。伸缩缝的宽度一般为20~30mm,缝内应填保温材料。
2)沉降缝。当房屋相邻部分的高度、荷载和结构形式差别很大而地基又较弱时,房屋有可能产生不均匀沉降,致使某些薄弱部位开裂。为此,应在适当位置如复杂的平面或体形转折处、高度变化处、荷载、地基的压缩性和地基处理的方法明显不同处设置沉降缝。沉降缝与伸缩缝不同之处是除屋顶、楼板、墙身都要断开外,基础部分也要断开,即使相邻部分也可自由沉降、互不牵制。沉降缝宽度要根据房屋的层数定:2~3层时可取50~80mm;4~5层时可取80~120mm;5层以上时不应小于120mm。
3)防震缝。地震区设计的多层房屋,为防止地震使房屋破坏,应用防震缝将房屋分成若干形体简单、结构刚度均匀的独立部分。防震缝一般从基础顶面开始,沿房屋全高设置。缝的宽度按建筑物高度和所在地区的地震烈度来确定。一般多层砌体建筑的缝宽取50~100mm;多层钢筋混凝土结构建筑,高度15m及以下时,缝宽为70mm;当建筑高度超过15m时,按烈度增大缝宽。
(9)烟道与通风道。烟道用于排除燃煤灶的烟气。通风道主要用来排除室内的污浊空气。烟道设于厨房内,通风道常设于暗厕内。
烟道与通风道的构造基本相同,主要不同之处是烟道道口靠墙下部,距楼地面600~1000mm,通风道道口靠墙上方,比楼板低约300mm。烟道与通风道宜设于室内十字形或丁字形墙体交接处,不宜设在外墙内。烟道与通风道不能共用,以免串气。
建筑物的耗热量主要是由围护结构的传热损失引起的,建筑围护结构的传热损失占总耗热量的73%~77%。在围护结构的传热损失中,外墙约占25%左右,减少墙体的传热损失能显著提高建筑的节能效果。在我国节能标准中,不仅对围护结构墙体的主体部分提出了保温隔热要求,而且对围护结构中的构造柱、圈梁等周边热桥部分也提出了保温要求。
外墙的保温构造,按其保温层所在的位置不同分为单一保温外墙、外保温外墙、内保温外墙和夹芯保温外墙4种类型,见图2.1.8。
图2.1.8 外墙保温结构的类型
1—主体结构兼保温材料;2—保温材料;3—空气层;4—主体结构;5—内层墙体;6—外层墙体
(1)外墙外保温。外墙外保温是指在建筑物外墙的外表面上设置保温层。其构造由外墙、保温层、保温层的固定和面层等部分组成。具体构造示意如图2.1.9所示。外墙外保温即将保温材料置于主体围护结构的外侧,是一种最科学、最高效的保温节能技术。
图2.1.9 外墙外保温
1—主体结构;2—胶粘剂;3—保温层;4—抹灰层;5—有钢丝网加强的抹灰层;6—加强网布;7—饰面层;8—固定件;9—底边覆盖条
1)外墙外保温的构造。
①保温层。保温层是导热系数小的高效轻质保温材料层,外保温材料的导热系数通常小于0.05W/(K·m)。保温层的厚度需要经过节能计算确定,要满足节能标准对不同地区墙体的保温要求,保温材料应具有较低的吸湿率及较好的黏结性能。常用的外保温材料有:膨胀型聚苯乙烯板(EPS)、挤塑型聚苯乙烯板(XPS)、岩棉板、玻璃棉毡以及超轻保温浆料等。
②保温层的固定。不同的外保温体系,固定保温层的方法各不相同,有的采用粘贴的方式,有的采用钉固的方式,也可以采用粘贴与钉固相结合的方式。采用钉固方式时,通常采用膨胀螺栓或预埋筋等固件将保温层固定在基层上。国外常用不锈蚀而耐久的不锈钢、尼龙或聚丙烯等材料作锚固件。国内常用经过防锈处理的钢质膨胀螺栓作为锚固件。超轻保温浆可直接涂抹在外墙表面上。
③保温层的面层。保温层的面层具有保护和装饰作用,其做法各不相同,薄面层一般为聚合物水泥胶浆抹面,厚面层则采用普通水泥砂浆抹面,有的则用在龙骨上吊挂板材或在水泥砂浆层上贴瓷砖覆面。
薄型抹灰面层是在保温层的外表面上涂抹聚合物水泥砂浆,施工时分为底涂层和面涂层,直接涂抹于保温层上的为底涂层,厚度一般为4~7mm,在底涂层的内部设置有玻璃纤维网格或钢丝网等加强材料,加强材料与底涂层结合为一体,它的作用是改善抹灰层的机械强度,保证其连续性,分散面层的收缩应力与温度应力,防止面层出现裂纹。在底涂层的上面,一般还要涂抹饰面层,通常饰面层由面层涂料和罩面涂料组成。
不同的外保温体系,面层厚度有一定的差别。薄型面层的厚度一般在10mm以内,厚型面层是在保温层的外表面上涂抹水泥砂浆,厚度为25~30mm。厚型面层施工时,为防止面层材料的开裂、脱落,一般要用直径为2mm、网孔为50mm×50mm的钢丝网覆盖于聚苯板保温层上,钢丝网通过固定件与墙体基层牢固连接。
为便于在抹灰层表面进行装修施工,加强相互之间的黏结,有时还要在抹灰面上喷涂界面剂,形成极薄的涂层,再在上面做装修层。外表面喷涂耐候性、防水性和弹性良好的涂料,使面层和保温层得到保护。
2)外墙外保温的特点。与内保温墙体比较,外保温墙体有下列优点:一是外墙外保温系统不会产生热桥,因此具有良好的建筑节能效果。二是外保温对提高室内温度的稳定性有利。三是外保温墙体能有效地减少温度波动对墙体的破坏,保护建筑物的主体结构,延长建筑物的使用寿命。四是外保温墙体构造可用于新建的建筑物墙体,也可以用于旧建筑外墙的节能改造。在旧房的节能改造中,外保温结构对居住者影响较小。五是外保温有利于加快施工进度,室内装修不致破坏保温层。
但是,由于保温层在室外侧,故外保温构造必须能满足水密性、抗风压以及抵抗温度变化带来的不利影响。同时,应考虑抵抗外界可能产生的外力。在工程应用中,还应处理好门窗洞口、穿墙管线、墙角处以及面层装饰等方面的问题。
(2)外墙内保温。
1)外墙内保温构造。外墙内保温构造由主体结构与保温结构两部分组成,主体结构一般为砖砌体、混凝土墙等承重墙体,也可以是非承重的空心砌块或加气混凝土墙体。保温结构由保温板和空气层组成,常用的保温板有GRC内保温板、玻纤增强石膏外墙内保温板、P-GRC外墙内保温板等,空气层的作用既能防止保温材料变潮,也能提高墙体的保温能力。
外墙内保温大多采用干作业施工,使保温材料避免了施工水分的入侵而变潮。对于冬季采暖的房间,外墙的内外两侧存在着温度差,在墙体内外两侧形成了水蒸气的分压力差,水蒸气逐渐由室内通过外墙向室外扩散。由于主体结构墙的蒸汽渗透性能远低于保温结构,因此,水蒸气不容易穿过主体结构墙,处理不好往往会在保温层中产生水蒸气的凝结水,影响保温性能。通常的处理方法是在保温层靠室内的一侧加设隔汽层,让水蒸气不要进入保温层内部。但这种方法也同时影响了墙体内部的水蒸气向室内空间的排出,不利于墙体的干燥和室内温度的调节。因此,在内保温复合墙体中,也可以不采用在保温层靠近室内一侧设隔汽层的办法,而是在保温层与主体结构之间加设一个空气间层。该方法的优点是防潮可靠,并且还能解决传统隔汽层在春、夏、秋三季难以将内部湿气排向室内的问题,同时空气层还提高了墙体的保温能力。
内保温复合外墙在构造中存在一些保温上的薄弱部位,对这些地方必须加强保温措施。常见的部位有:
①内外墙交接处:内外墙交接处是保温的薄弱部位,处理不好容易出现结露现象,处理的办法是将保温层拐入内墙一定距离,对接近外墙的一段内墙也进行保温处理。
②外墙转角部位:转角部位墙体的内表面温度较其他部位低很多,必须要加强保温处理。
③保温结构中龙骨部位:龙骨一般设置在板缝处,龙骨处理不好容易形成“热桥”,降低了保温结构的保温隔热性能。以石膏板为面层的现场拼装的保温板采用聚苯石膏复合保温龙骨,以降低该部位的传热。
2)外墙内保温构造优缺点。外墙内保温的优点有:一是外墙内保温的保温材料在楼板处被分割,施工时仅在一个层高内进行保温施工,施工时不用脚手架或高空吊篮,施工比较安全方便,不损害建筑物原有的立面造型,施工造价相对较低。二是由于绝热层在内侧,在夏季的晚上,墙的内表面温度随空气温度的下降而迅速下降,减少闷热感。三是耐久性好于外墙外保温,增加了保温材料的使用寿命。四是有利于安全防火。五是施工方便,受风、雨天影响小。
外墙内保温主要缺点是:一是保温隔热效果差,外墙平均传热系数高。二是热桥保温处理困难,易出现结露现象。三是占用室内使用面积。四是不利于室内装修,包括重物钉挂困难等;在安装空调、电话及其他装饰物等设施时尤其不便。五是不利于既有建筑的节能改造。六是保温层易出现裂缝。由于外墙受到的温差大,直接影响到墙体内表面应力变化,这种变化一般比外保温墙体大得多。昼夜和四季的更替,易引起内表面保温的开裂,特别是保温板之间的裂缝尤为明显。实践证明,外墙内保温容易引起开裂或产生“热桥”的部位有保温板板缝、顶层建筑女儿墙沿屋面板的底部、两种不同材料在外墙同一表面的接缝、内外墙之间丁字墙外侧的悬挑构件等部位。
楼板是多层建筑中沿水平方向分隔上下空间的结构构件。它除了承受并传递竖向荷载和水平荷载外,还应具有一定程度的隔声、防火、防水等能力。同时,建筑物中的各种水平设备管线,也将在楼板内安装。主要由楼板结构层、楼面面层、板底天棚三个部分组成。
根据楼板结构层所采用材料的不同,可分为木楼板、砖拱楼板、钢筋混凝土楼板以及压型钢板与钢梁组合的楼板等多种形式。
木楼板具有自重轻、表面温暖、构造简单等优点,但不耐火、隔声,且耐久性较差。为节约木材,现已极少采用。
砖拱楼板可以节省钢材、水泥和木材,曾在缺乏钢材、水泥的地区采用过。由于它自重大、承载能力差,且不宜用于有振动和地震烈度较高的地区,加上施工繁杂,现已趋于不用。
钢筋混凝土楼板具有强度高、刚度好、耐久、防火,且具有良好的可塑性,便于机械化施工等特点,是目前我国工业与民用建筑楼板的基本形式。近年来,由于压型钢板在建筑上的应用,出现了以压型钢板为底模的钢衬板楼板。
钢筋混凝土楼板按施工方式的不同可以分为现浇整体式、预制装配式和装配整体式楼板。
在施工现场支模,绑扎钢筋,浇筑混凝土并养护,当混凝土强度达到规定的拆模强度,并拆除模板后形成的楼板,称为现浇钢筋混凝土楼板。
由于是在现场施工又是湿作业,且施工工序多,因而劳动强度较大,施工周期相对较长,但现浇钢筋混凝土楼盖具有整体性好,平面形状根据需要任意选择,防水、抗震性能好等优点,在一些房屋特别是高层建筑中被经常采用。
现浇钢筋混凝土楼板主要分为板式、梁板式、井字形密肋式、无梁式四种。
(1)板式楼板。整块板为一厚度相同的平板。根据周边支承情况及板平面长短边边长的比值,又可把板式楼板分为单向板、双向板和悬挑板。
单向板(长短边比值大于或等于3,四边支承)仅短边受力,该方向所布钢筋为受力筋,另一方向所配钢筋(一般在受力筋上方)为分布筋。板的厚度一般为跨度的1/40~1/35,且不小于80mm。
双向板(长短边比值小于3,四边支承)是双向受力,按双向配置受力钢筋。
悬挑板只有一边支承,其主要受力钢筋摆在板的上方,分布钢筋放在主要受力筋的下方,板厚为挑长的1/35,且根部不小于80mm。由于悬挑的根部与端部承受弯矩不同,悬挑板的端部厚度比根部厚度要小些。
房屋中跨度较小的房间(如厨房、厕所、贮藏室、走廊)及雨篷、遮阳等常采用现浇钢筋混凝土板式楼板。
(2)梁板式肋形楼板。梁板式肋形楼板由主梁、次梁(肋)、板组成。它具有传力线路明确、受力合理的特点。当房屋的开间、进深较大,楼面承受的弯矩较大,常采用这种楼板。
梁板式肋形楼板的主梁沿房屋的短跨方向布置,其经济跨度为5~8m,梁高为跨度的1/14~1/8,梁宽主为梁高的1/3~1/2,且主梁的高与宽均应符合有关模数规定。
次梁与主梁垂直,并把荷载传递给主梁。主梁间距即为次梁的跨度。次梁的跨度比主梁跨度要小,一般为4~6m,次梁高为跨度的1/6~1/12,梁宽为梁高的1/3~1/2,次梁的高与宽均应符合有关模数的规定。
板支承在次梁上,并把荷载传递给次梁。其短边跨度即为次梁的间距,一般为1.7~3.0m,板厚一般为板跨的1/40~1/35,常用厚度为60~80mm,并符合模数规定。
梁和板搁置在墙上,应满足规范规定的搁置长度。板的搁置长度不小于120mm,梁在墙上的搁置长度与梁高有关,梁高小于或等于500mm,搁置长度不小于180mm;梁高大于500mm时,搁置长度不小于240mm。通常,次梁搁置长度为240mm,主梁的搁置长度为370mm。值得注意的是,当梁上的荷载较大,梁在墙上的支承面积不足时,为了防止梁下墙体因局部抗压强度不足而破坏,需设置混凝土梁垫或钢筋混凝土梁垫,以扩散由梁传来的过大集中荷载。
(3)井字形肋楼板。与上述板式肋形楼板所不同的是,井字形密肋楼板没有主梁,都是次梁(肋),且肋与肋间的跨离较小,通常只有1.5~3.0m,肋高也只有180~250mm,肋宽120~200mm。当房间的平面形状近似正方形,跨度在10m以内时,常采用这种楼板。井字形密肋楼板具有天棚整齐美观,有利于提高房屋的净空高度等优点,常用于门厅、会议厅等处。
(4)无梁楼板。对于平面尺寸较大的房间或门厅,也可以不设梁,直接将板支承于柱上,这种楼板称无梁楼板。无梁楼板分无柱帽和有柱帽两种类型。当荷载较大时,为避免楼板太厚,应采用有柱帽无梁楼板,以增加板在柱上的支承面积。无梁楼板的柱网一般布置成方形或矩形,以方形柱网较为经济,跨度一般不超过6m,板厚通常不小于120mm。
无梁楼板的底面平整,增加了室内的净空高度,有利于采光和通风,但楼板厚度较大,这种楼板比较适用于荷载较大、管线较多的商店和仓库等。
预制装配式钢筋混凝土楼板是在工厂或现场预制好的楼板,然后人工或机械吊装到房屋上经坐浆灌缝而成。此做法可节省模板,改善劳动条件,提高效率,缩短工期,促进工业化水平。但预制楼板的整体性不好,灵活性也不如现浇板,更不宜在楼、板上穿洞。
目前,被经常选用的钢筋混凝土楼板有普通型和预应力型两类。
普通型就是把受力钢筋置于板底,并保证其有足够的保护层,浇筑混凝土,并经养护而成。由于普通板在受弯时较预应力板先开裂,使钢筋锈蚀,因而跨度较小,在建筑物中仅用作小型配件。
预应力型就是给楼板的受拉区预先施加压力,以达到延缓板在受弯后受拉区开裂时限。目前,预应力钢筋混凝土楼板常采用先张法建立预应力,即先在张拉平台上张拉板内受力筋,使钢筋具有所需的弹性回缩力,浇筑混凝土并养护,当混凝土强度达到规定值时,剪断钢筋,由钢筋回缩力给板的受拉区施加预压力。与普通型钢筋混凝土构件相比,预应力钢筋混凝土构件可节约钢材30%~50%,节约混凝土10%~30%,因而被广泛采用。
(1)预制钢筋混凝土板的类型。
1)实心平板。预制实心平板的跨度一般较小,不超过2.4m,如做成预应力构件,跨度可达2.7m。板厚一般为板跨的1/30,即50~100mm,宽度为600mm或900mm。
预制实心平板由于跨度较小,常被用作走道板、贮藏室隔板或厨房、厕所板等。它制作方便,造价低,但隔声效果不好。
2)槽形板。槽形板是由四周及中部若干根肋及顶面或底面的平板组成,属肋梁与板的组合构件。由于有肋,它的允许跨度可大些。当肋在板下时,称为正槽板。正槽板的受力较合理,但安装后天棚因一根根肋梁而显得凹凸不平。当肋在板上时,称为反槽板。它的受力不合理,安装后楼面上有凸出板面的一根根肋梁,但天棚平整。采用反槽板楼盖时,楼面上肋与肋间可填放松散材料,再在肋上架设木地板等作地面。这种楼面具有保温、隔音等特点,常用于有特殊隔音、保温要求的建筑。
3)空心板。空心板是将平板沿纵向抽孔而成。孔的断面有圆形、方形、长方形和长圆形等,其中以圆孔板最为常见。空心板与实心平板比较,结构变形小,减轻了地震作用,抗震性能好。空心楼板具有自重小、用料少、强度高、经济等优点,因而在建筑中被广泛采用。
空心板的厚度尺寸视板的跨度而定,一般多为110~240mm,宽度为500~1200mm,跨度为2.4~7.2m,其中较为经济的跨度为2.4~4.2m。
(2)预制钢筋混凝土板的细部构造。
1)板的搁置构造。板的搁置方式有两种。一种是板直接搁置在墙上,形成板式结构;另一种是将板搁置在梁上,梁支承在墙或柱子上,形成梁板式结构。板的布置方式视结构布置方案而定。
钢筋混凝土预制楼板在梁、承重墙上必须有足够的搁置长度。当圈梁未设在板的同一标高时,板端的搁置长度,在外墙上应不小于120mm,在内墙上不应小于100mm,在梁上不应小于80mm。为使板与墙有可靠的连接,在板安装前,应先在墙上铺设水泥砂浆,俗称坐浆,厚度不小于10mm。板安装后,板端缝内须用细石混凝土或水泥砂浆灌缝;若为空心板,则应在板的两端用砖块或混凝土堵孔,以防板端在搁置处被压坏,同时,也能避免板缝灌浆时细石混凝土流入孔内。空心板靠墙一侧的纵向边应靠墙布置,并用细石混凝土将板边与墙之间的缝隙灌实。为增加建筑物的整体刚度,可用钢筋将板与墙、板与板之间进行拉结。拉结钢筋的配置视建筑物对整体刚度的要求及抗震情况而定。
板在梁上的搁置方式有两种:一是搁置在梁的顶面,如矩形梁;二是搁置在梁出挑的翼缘上,如花篮梁。后一种搁置方式,板的上表面与梁的顶面平齐,此时板的跨度尺寸是梁的中心跨减去梁顶面宽度。
2)板的侧缝有V形缝、U形缝、凹槽缝三种形式。
为便于施工,在进行板的布置时,一般要求的规格、类型越少越好,通常一个房间的预制板宽度尺寸的规格不超过两种。因此,在房间的楼板布置时,板宽方向的尺寸与房间的平面尺寸之间可能会产生差额,即出现不足以排开一块板的缝隙。这时应根据缝隙大小不同,分别采取相应的措施补隙。当缝差在 60mm以内时,调整板缝宽度;当缝差在60~120mm时,可沿墙边挑两皮砖解决;当缝差超过200mm,则需重新选择板的规格。
装配整体式钢筋混凝土楼板是将楼板中的部分构件预制安装后,再通过现浇的部分连接成整体。这种楼板的整体性较好,可节省模板,施工速度较快。
(1)叠合楼板。叠合楼板是由预制板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。预制板既是楼板结构的组成部分,又是现浇钢筋混凝土叠合层的永久性模板,现浇叠合层内应设置负弯矩钢筋,并可在其中敷设水平设备管线。叠合楼板的预制部分,可以采用预应力实心薄板,也可采用钢筋混凝土空心板。
(2)密肋填充块楼板。密肋填充块楼板的密肋小梁有现浇和预制两种。现浇密肋填充块楼板以陶土空心砖、矿渣混凝土空心块等作为肋间填充块,然后现浇密肋和面板。填充块与肋和面板相接触的部位带有凹槽,用来与现浇肋或板咬接,使楼板的整体性更好。密肋填充块楼板底面平整,隔声效果好,能充分利用不同材料的性能,节约模板且整体性好。
地面主要由面层、垫层和基层三部分组成,当它们不能满足使用或构造要求时,可考虑增设结合层、隔离层、找平层、防水层、隔声层、保温层等附加层。
(1)面层。面层是地面上表面的铺筑层,也是室内空间下部的装修层。它起着保证室内使用条件和装饰地面的作用。
(2)垫层。垫层是位于面层之下用来承受并传递荷载的部分,它起到承上启下的作用。根据垫层材料的性能,可把垫层分为刚性垫层和柔性垫层。
(3)基层。基层是地面的最下层,它承受垫层传来的荷载,因而要求它坚固、稳定。实铺地面的基层为地表回填土,它应分层夯实,其压缩变形量不得超过允许值。
地面按是否是直接与土壤接触分为两类:一类是直接接触土壤的地面,另一类是不直接与土壤接触的地面。这种不直接与土壤接触的地面,按情况又可分为接触室外空气的地板和不采暖地下室上部的地板两种。
(1)直接与土壤接触地面的节能构造。
对于直接与土壤接触的地面,由于建筑室内地面下部土壤温度的变化情况与地面的位置有关,对建筑室内中部地面下的土壤层、温度的变化范围不太大。一般冬季、春季的温度在10℃左右,夏季、秋季的温度也只有20℃左右,且变化十分缓慢。因此,对一般性的民用建筑,房间中部的地面可以不做保温隔热处理。但是,靠近外墙四周边缘部分的地面下部的土壤,温度变化是相当大的。在严寒地区的冬季,靠近外墙周边地区下土壤层的温度很低。因此,对这部分地面必须进行保温处理,否则大量的热能会由这部分地面损失掉,同时使这部分地面出现冷凝现象。常见的保温构造方法是在距离外墙周边2m的范围内设保温层,见图2.1.10。
图2.1.10 外墙周边地面的保温构造
对特别寒冷的地区或保温性能要求高的建筑,可对整个地面利用聚苯板对地面进行保温处理。如图2.1.11所示。
图2.1.11 地面的保温构造
(2)与室外空气接触地板的节能构造。
对直接与室外空气接触的地板(如骑楼、过街楼的地板)以及不采暖地下室上部的地板等,应采取保温隔热措施,使这部分地板满足建筑节能的要求。图2.1.12是一种与室外空气接触的地板的节能构造做法。
图2.1.12 与室外空气接触地板的节能构造
阳台是楼房中人们与室外接触的场所。阳台主要由阳台板和栏杆扶手组成。阳台板是承重结构,栏杆扶手是围护安全的构件。阳台按其与外墙的相对位置分为挑阳台、凹阳台、半凹半挑阳台、转角阳台。
(1)阳台的承重构件。挑阳台属悬挑构件,凹阳台的阳台板常为简支板。阳台承重结构的支承方式有墙承式、悬挑式等。
1)墙承式。是将阳台板直接搁置在墙上,其板型和跨度通常与房间楼板一致。这种支承方式结构简单,施工方便,多用于凹阳台。
2)悬挑式。是将阳台板悬挑出外墙。为使结构合理、安全,阳台悬挑长度不宜过大,而考虑阳台的使用要求,悬挑长度又不宜过小,一般悬挑长度为1.0~1.5m,以1.2m左右最常见。悬挑式适用于挑阳台或半凹半挑阳台。按悬挑方式不同有挑梁式和挑板式两种。
①挑梁式。是从横墙上伸出挑梁,阳台板搁置在挑梁上。挑梁压入墙内的长度一般为悬挑长度的1.5倍左右,为防止挑梁端部外露而影响美观,可增设边梁。阳台板的类型和跨度通常与房间楼板一致。挑梁式的阳台悬挑长度可适当大些,而阳台宽度应与横墙间距(即房间开间)一致。挑梁式阳台应用较广泛。
②挑板式。是将阳台板悬挑,一般有两种做法:一种是将阳台板和墙梁现浇在一起,利用梁上部的墙体或楼板来平衡阳台板,以防止阳台倾覆。这种做法阳台底部平整,外形轻巧,阳台宽度不受房间开间限制,但梁受力复杂,阳台悬挑长度受限,一般不宜超过1.2m。另一种是将房间楼板直接向外悬挑形成阳台板。这种做法构造简单,阳台底部平整,外形轻巧,但板受力复杂,构件类型增多,由于阳台地面与室内地面标高相同,不利于排水。
(2)阳台细部构造。
1)阳台栏杆与扶手。阳台的栏杆(栏板)及扶手是阳台的安全围护设施,既要求能够承受一定的侧压力,又要求有一定的美观性。栏杆的形式可分为空花栏杆、实心栏杆和混合栏杆三种。
空花栏杆按材料分为金属栏杆和预制混凝土栏杆两种。金属栏杆一般采用圆钢、方钢、扁钢或钢管等。栏杆与阳台板(或边梁)应有可靠的连接,通常在阳台板顶面预埋通长扁钢与金属栏杆焊接,也可采用预留孔洞插接等方法。组合式栏杆中的金属栏杆有时需与混凝土栏板连接,其连接方法一般为预埋铁件焊接。预制混凝土栏杆与阳台板的连接,通常是将预制混凝土栏杆端部的预留钢筋与阳台板顶面的后浇混凝土挡水边坎现浇在一起,也可采用预埋铁件焊接或预留孔洞插接等方法。
栏板按材料来分有混凝土栏板、砖砌栏板等。混凝土栏板有现浇和预制两种。现浇混凝土栏板通常与阳台板(或边梁)整浇在一起,预制混凝土栏板可预留钢筋与阳台板的后浇混凝土挡水边坎浇筑在一起,或预埋铁件焊接。砖砌栏板的厚度一般为120mm,为加强其整体性,应在栏板顶部设现浇钢筋混凝土扶手,或在栏板中配置通长钢筋加固。
栏板和组合式栏杆顶部的扶手多为现浇或预制钢筋混凝土扶手。栏板或栏杆与钢筋混凝土扶手的连接方法和它与阳台板的连接方法基本相同。空花栏杆顶部的扶手除采用钢筋混凝土扶手外,对金属栏杆还可采用木扶手或钢管扶手。阳台栏板或栏杆净高,六层及六层以下不应低于1.05m;七层及七层以上不应低于1.10m。七层及七层以上住宅和寒冷、严寒地区住宅宜采用实体栏板。
2)阳台排水处理。为避免落入阳台的雨水泛入室内,阳台地面应低于室内地面30~50mm,并应沿排水方向做排水坡,阳台板的外缘设挡水边坎,在阳台的一端或两端埋设泄水管直接将雨水排出。泄水管可采用镀锌钢管或塑料管,管口外伸至少80mm。对高层建筑应将雨水导入雨水管排出。
雨篷是设置在建筑物外墙出入口的上方用以挡雨并有一定装饰作用的水平构件。雨篷的支承方式多为悬挑式,其悬挑长度一般为0.9~1.5m。按结构形式不同,雨篷有板式和梁板式两种。板式雨篷多做成变截面形式,一般板根部厚度不小于70mm,板端部厚度不小于50mm。梁板式雨篷为使其底面平整,常采用翻梁形式。当雨篷外伸尺寸较大时,其支承方式可采用立柱式,即在入口两侧设柱支承雨篷,形成门廊,立柱式雨篷的结构形式多为梁板式。
雨篷顶面应做好防水和排水处理。雨篷顶面通常采用柔性防水。雨篷表面的排水有两种,一种是无组织排水。雨水经雨篷边缘自由泻落,或雨水经滴水管直接排至地表。另一种是有组织排水。雨篷表面集水经地漏、雨水管有组织地排至地下。为保证雨篷排水通畅,雨篷上表面向外侧或向滴水管处或向地漏处应做有1%的排水坡度。
建筑空间的竖向交通联系,主要依靠楼梯、电梯、自动扶梯、台阶、坡道以及爬梯等设施进行。其中,楼梯作为竖向交通和人员紧急疏散的主要交通设施,使用最为广泛。
楼梯的宽度、坡度和踏步级数都应满足人们通行和搬运家具、设备的要求。楼梯的数量,取决于建筑物的平面布置、用途、大小及人流的多少。楼梯应设在明显易找和通行方便的地方,以便在紧急情况下能迅速安全地将室内人员疏散到室外。
楼梯一般由梯段、平台、栏杆扶手三部分组成。
(1)楼梯段。楼梯段是联系两个不同标高平台的倾斜构件。为了减轻疲劳,梯段的踏步步数一般不宜超过18级,且一般不宜少于3级,以防行走时踩空。
(2)楼梯平台。按平台所处位置和高度不同,有中间平台和楼层平台之分。两楼层之间的平台称为中间平台,用来供人们行走时调节体力和改变行进方向。而与楼层地面标高齐平的平台称为楼层平台,除起着与中间平台相同的作用外,还用来分配从楼梯到达各楼层的人流。楼梯梯段净高不宜小于2.20m,楼梯平台过道处的净高不应小于2m。
(3)栏杆与扶手。栏杆是布置在楼梯梯段和平台边缘处有一定安全保障度的围护构件。扶手一般附设于栏杆顶部,供作依扶用。扶手也可附设于墙上,称为靠墙扶手。
按所在位置,楼梯可分为室外楼梯和室内楼梯两种;按使用性质,楼梯可分为主要楼梯、辅助楼梯,疏散楼梯、消防楼梯等;按所用材料,楼梯可分为木楼梯、钢楼梯、钢筋混凝土楼梯等;按形式楼梯可分为直跑式、双跑式、双分式、双合式、三跑式、四跑式、曲尺式、螺旋式、圆弧形、桥式、交叉式等。
楼梯的形式根据使用要求、在房屋中的位置、楼梯间的平面形状而定。
钢筋混凝土楼梯按施工方法不同,主要有现浇整体式和预制装配式两类。
(1)现浇钢筋混凝土楼梯。现浇钢筋混凝土楼梯是在施工现场支模绑扎钢筋并浇筑混凝土而形成的整体楼梯。楼梯段与休息平台整体浇筑,因而楼梯的整体刚性好,坚固耐久。现浇钢筋混凝土楼梯按楼梯段传力的特点可以分为板式和梁式两种。
1)板式楼梯。板式楼梯的梯段是一块斜放的板,它通常由梯段板、平台梁和平台板组成。梯段板承受着梯段的全部荷载,然后通过平台梁将荷载传给墙体或柱子。必要时,也可取消梯段板一端或两端的平台梁,使平台板与梯段板连为一体,形成折线形的板直接支承于墙或梁上。
在一些公共建筑和庭园建筑中,近年来出现了一种悬臂板式楼梯,梯段和平台均无支承,完全靠上下楼梯段与平台组成的空间板式结构与上下层楼板结构共同来受力,其特点为造型新颖,空间感好。
板式楼梯的梯段底面平整,外形简洁,便于支撑施工。当梯段跨度不大时采用。当梯段跨度较大时,梯段板厚度增加,自重较大,不经济。
2)梁式楼梯。梁式楼梯段是由斜梁和踏步板组成。当楼梯踏步受到荷载作用时,踏步为一水平受力构造,踏步板把荷载传递左右斜梁,斜梁把荷载传递给与之相连的上下休息平台梁,最后,平台梁将荷载传给墙体或柱子。
梯梁通常设两根,分别布置在踏步板的两端。梯梁与踏步板在竖向的相对位置有两种,一种为明步,即梯梁在踏步板之下,踏步外露;另一种为暗步,即梯梁在踏步板之上,形成反梁,踏步包在里面。梯梁也可以只设一根,通常有两种形式,一种是踏步板的一端设梯梁,另一端搁置在墙上;另一种是用单梁悬挑踏步板。
当荷载或梯段跨度较大时,采用梁式楼梯比较经济。
(2)预制装配式钢筋混凝土楼梯。装配式钢筋混凝土楼梯根据构件尺度的差别,大致可分为:小型构件装配式、中型构件装配式和大型构件装配式。
1)小型构件装配式楼梯。小型构件装配式楼梯是将梯段、平台分割成若干部分,分别预制成小构件装配而成。按照预制踏步的支承方式分为悬挑式、墙承式、梁承式三种。
①悬挑式楼梯。这种楼梯的每一踏步板为一个悬挑构件,踏步板的根部压砌在墙体内,踏步板挑出部分多为L形断面,压在墙体内的部分为矩形断面。由于踏步板不把荷载直接传递给平台,这种楼梯不需要设平台梁,只设有平台板,因而楼梯的净空高度大。
②墙承式楼梯。预制踏步的两端支承在墙上,荷载直接传递给两侧的墙体。墙承式楼梯不需要设梯梁和平台梁。平台板为简支空心板、实心板、槽形板等。踏步断面为L形或一字形。它适宜于直跑式楼梯,若为双跑楼梯,则需要在楼梯间中部砌墙,用以支承踏步。两跑间加设一道墙后,阻挡上下楼行人视线,为此要在这道隔墙上开洞。这种楼梯不利于搬运大件物品。
③梁承式楼梯。预制踏步支承在梯梁上,形成梁式梯段,梯梁支承在平台梁上。平台梁一般为L形断面。梯梁的断面形式,视踏步构件的形式而定。三角形踏步一般采用矩形梯梁;楼梯为暗步时,可采用L形梯梁;L形和一字形踏步应采用锯齿形梯梁。预制踏步在安装时,踏步之间以及踏步与梯梁之间应用水泥砂浆坐浆。L形和一字形踏步预留孔洞应与锯齿形梯梁上预埋的插铁套接,孔内用水泥砂浆填实。
2)中型及大型构件装配式楼梯。中型构件装配式楼梯一般是由楼梯段和带有平台梁的休息平台板两大构件组合而成,楼梯段直接与楼梯休息平台梁连接,楼梯的栏杆与扶手在楼梯结构安装后再进行安装。带梁休息平台形成一类似槽形板构件,在支承楼梯段的一侧,平台板肋断面加大,并设计成L形断面以利于楼梯段的搭接。楼梯段与现浇钢筋混凝土楼梯类似,有梁板式和板式两种。
大型构件装配式楼梯,是将楼梯段与休息平台一起组成一个构件,每层由第一跑及中间休息平台和第二跑及楼层休息平台板两大构件组合而成。
(1)踏步面层及防滑构造。楼梯踏步面层应便于行走、耐磨、防滑并保持清洁。通常面层可以选用水泥砂浆、水磨石、大理石和防滑砖等。
为防止行人使用楼梯时滑倒,踏步表面应有防滑措施,对表面光滑的楼梯必须对踏步表面进行处理,通常是在接近踏口处设置防滑条,防滑条的材料主要有:金刚砂、马赛克、橡皮条和金属材料等。
(2)栏杆、栏板和扶手。楼梯的栏杆、栏板是楼梯的安全防护设施。它既有安全防护的作用,又有装饰作用。
栏杆多采用方钢、圆钢、扁钢、钢管等金属型材焊接而成,下部与楼梯段锚固,上部与扶手连接。栏杆与梯段的连接方法有:预埋铁件焊接、预留孔洞插接、螺栓连接。
栏板多由现浇钢筋混凝土或加筋砖砌体制作,栏板顶部可另设扶手,也可直接抹灰作扶手。楼梯扶手可以用硬木、钢管、塑料、现浇混凝土抹灰或水磨石制作。采用钢栏杆、木制扶手或塑料扶手时,两者间常用木螺丝连接;采用金属栏杆金属扶手时,常采用焊接连接。
因建筑物构造及使用功能的需要,建筑物的室内外地坪有一定的高差,在建筑物的入口处,可以选择台阶或坡道来衔接。
(1)室外台阶。室外台阶一般包括踏步和平台两部分。台阶的坡度应比楼梯小,通常踏步高度为100~150mm,宽度为300~400mm。台阶一般由面层、垫层及基层组成。面层可选用水泥砂浆、水磨石、天然石材或人造石材等块材;垫层材料可选用混凝土、石材或砖砌体;基层为夯实的土壤或灰土。在严寒地区,为了防止冻害,在基层与混凝土垫层之间应设砂垫层。
(2)坡道。考虑车辆通行或有特殊要求的建筑物室外台阶处,应设置坡道或用坡道与台阶组合。与台阶一样,坡道也应采用耐久、耐磨和抗冻性好的材料。坡道对防滑要求较高或坡度较大时可设置防滑条或做成锯齿形。
门和窗是建筑物中的围护构件。门在建筑中的作用主要是交通联系,并兼有采光、通风之用;窗的作用主要是采光和通风。门窗的形状、尺寸、排列组合以及材料,对建筑物的立面效果影响很大。门窗还要有一定的保温、隔声、防雨、防风沙等能力,在构造上,应满足开启灵活、关闭紧密、坚固耐久、便于擦洗、符合模数等方面的要求。
(1)按所用的材料分,有木、钢、铝合金、玻璃钢、塑料、钢筋混凝土门窗等几种。
1)木门窗。选用优质松木或杉木等制作。它具有自重轻、加工制作简单、造价低、便于安装等优点。但耐腐蚀性能一般,且耗用木材,目前采用较少。
2)钢门窗。由轧制成型的型钢经焊接而成的。可大批生产,成本较低,又可节约木板。它具有强度大、透光率大、便于拼接组合等优点,但易锈蚀,且自重大,目前采用较少。
3)铝合金门窗。铝合金门窗由经表面处理的专用铝合金型材制作构件,经装配组合制成。它具有质量轻、强度高、安装方便、密封性好、耐腐蚀、坚固耐用及色泽美观的特点。
组合型铝合金门窗的设计宜采用定型产品门窗作为组合单元,应根据使用和安全要求确定铝合金门窗的风压强度性能、雨水渗漏性能、空气渗透性能等综合指标。外墙铝合金门窗的安装高度应有限制,例如,有些地区规定,外墙铝合金门窗安装高度小于或等于60m (不包括玻璃幕墙),层数小于或等于20层,若高度大于60m或20层,则应进行更细致的设计。必要时应进行风洞模型试验。
4)塑料门窗。塑料门窗由工程塑料经注模制作而成,是近几年发展起来的一种新型门窗。它具有轻质、耐腐蚀、密闭性好、隔热、隔音、美观新颖的特点。塑料门窗的缺点是变形较大,刚度较差。为了提高塑料门窗的刚度,一般在塑料型材内腔中加入钢或铝等,形成塑钢门窗或塑铝门窗。塑料门窗本身具有耐腐蚀等功能,不用涂刷涂料,可节约施工时间和费用。因此,在建筑中得到广泛应用。
塑料门窗的发展十分迅猛,与铝合金门窗相比,塑料门窗的保温效果较好,造价经济,单框双玻璃窗的传热系数小于双层铝合金窗的传热系数,但是运输、储存、加工要求较严格。
5)钢筋混凝土门窗。主要是用预应力钢筋混凝土做门窗框,门窗扇由其他材料制作。它具有耐久性好、价格低、耐潮湿等优点,但密闭性及表面光洁度较差。
(2)按开启方式分类。可分为平开门、弹簧门、推拉门、转门、折叠门、卷门、自动门等。窗分为平开窗、推拉窗、悬窗、固定窗等几种形式。
(3)按镶嵌材料分类。可以把窗分为玻璃窗、百叶窗、纱窗、防火窗、防爆窗、保温窗、隔音窗等几种。按门板的材料,可以把门分为镶板门、拼板门、纤维板门、胶合板门、百叶门、玻璃门、纱门等。
(1)门的构造组成。一般门的构造主要由门樘和门扇两部分组成。门樘又称门框,由上槛、中槛和边框等组成,多扇门还有中竖框。门扇由上冒头、中冒头、下冒头和边梃等组成。为了通风采光,可在门的上部设腰窗(俗称上亮子),有固定、平开及上、中、下悬等形式,其构造同窗扇,门框与墙间的缝隙常用木条盖缝,称门头线,俗称贴脸。门上还有五金零件常见的有铰链、门锁、插销、拉手、停门器、风钩等。
(2)窗的构造组成。窗主要由窗樘和窗扇两部分组成。窗樘又称窗框,一般由上框、下框、中横框、中竖框及边框等组成。窗扇由上冒头、中冒头、下冒头及边梃组成。依镶嵌材料的不同有玻璃窗扇、纱窗扇和百叶窗扇等。窗扇与窗框用五金零件连接,常用的五金零件有铰链、风钩、插销、拉手及导轨、滑轮等。窗框与墙的连接处,为满足不同的要求,有时加有贴脸、窗台板、窗帘盒等。
(1)门的尺度。房间中门的最小宽度,是由人体尺寸、通过人流股数及家具设备的大小决定的。门的最小宽度一般为700mm,常用于住宅中的厕所、浴室。住宅中卧室、厨房、阳台的门应考虑一人携带物品通行,卧室常取900mm,厨房可取800mm。住宅入户门考虑家具尺寸增大的趋势,常取1000mm。普通教室、办公室等的门应考虑一人正在通行,另一人侧身通行,常采用1000mm。
当房间面积较大,使用人数较多时,单扇门宽度小,不能满足通行要求,为了开启方便和少占使用面积,当门宽大于1000mm时,应根据使用要求采用双扇门、四扇门或者增加门的数量。双扇门的宽度可为 1200~1800mm,四扇门的宽度可为 2400~3600mm。
按照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的要求,当房间使用人数超过50人,面积超过60m 2 时,至少需设两个门。对于一些大型公共建筑如影剧院的观众厅、体育馆的比赛大厅等,由于人流集中,为保证紧急情况下人流迅速、安全的疏散,门的数量和总宽度应按每100人600mm宽计算,并结合人流通行方便分别设双扇外开门于通道外,且每扇门宽度不应小于1400mm。
(2)窗的尺度。窗的尺度主要取决于房间的采光、通风、构造做法和建筑造型等要求,并要符合现行国家标准《建筑模数协调统一标准》GBJ 2的规定。一般平开木窗的窗扇高度为800~1200mm,宽度不宜大于500mm,上下悬窗的窗扇高度为300~600mm,中悬窗窗扇高不宜大于 1200mm,宽度不宜大于 1000mm;推拉窗高宽均不宜大于1500mm。各类窗的高度与宽度尺寸通常采用扩大模数3M数列作为洞口的标志尺寸,需要时只要按所需类型及尺度大小直接选用。
门窗是建筑节能的薄弱环节,通过门窗损失的能量由门窗构件的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透耗热量两部分组成。对北方采暖居住建筑的能耗调查发现,有一半以上的采暖能耗是通过门窗损失出去的。因此,门窗是建筑节能的重要部位,提高建筑门窗的节能效率应从改善门窗的保温隔热性能和加强门窗的气密性两个方面进行。
(1)窗户节能。
1)控制窗户的面积。窗墙比是节能设计的一个控制指标,它是指窗口面积与房间立面单元面积(即房间层高与开间定位线围成的面积)的比值。国家现行行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75对不同的民用建筑的窗墙比限值有明确规定,见表2.1.2。
表2.1.2 不同热工分布区不同朝向的窗墙比限值
2)提高窗的气密性。窗的密封措施是保证窗的气密性、水密性以及隔声、隔热性能达到一定水平的关键。在工程实践中,窗的空气渗透主要是由窗框与墙洞、窗框与窗扇、玻璃与窗扇这三个部位的缝隙产生的,提高这三个部位的密封性能是改善窗户的气密性能、减少冷风渗透的主要措施。
现行国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106—2008标准中将窗的气密性能分为八级。建筑节能标准要求选用密封性良好的窗户(包括阳台门),居住建筑七层以下气密性能不应低于3级,七层及以上气密性能不应低于4级。公共建筑气密性能不应低于4级。
3)减少窗户传热。在我国《建筑外窗保温性能分级及检测方法》GB 8484—2008中,根据外窗的传热系数,将窗户的保温性能分为10级,我国现行的建筑节能标准对各种情况下外窗传热系数的限制都有详细的规定,在建筑设计中,应选择满足节能设计标准要求的建筑外窗。
减少窗户的传热能耗应从减少窗框、窗扇型材的传热耗能和减少窗玻璃的传热耗能两个方面考虑。
①减少窗框、窗扇型材的传热耗能。目前,减少窗框、窗扇型材部分的传热耗能主要通过下列三个途径实现:
一是选择导热系数小的框料型材。在目前采用的框料型材中,相对于铜、铝、钢、木材等,PVC塑料型材的导热系数最小。在解决了框料型材变形和气密性问题的情况下,使用PVC框料型材对建筑节能是最有力的。
二是采用导热系数小的材料截断金属框料型材的热桥形成断桥式窗户。常见的做法是用木材或塑料来阻断金属矿料的传热通道,形成钢木型复合框料或钢塑型复合框料,如图2.1.13所示。
图2.1.13 断桥式铝合金窗
三是利用框料内的空气腔室或利用空气层截断金属矿料型材的热桥。常见双樘窗框串联钢窗,利用两樘钢窗之间的空气层来阻断窗框间的热桥是此种做法的常见形式。
②减少玻璃的传热耗能。普通平板玻璃的导热系数很大,单层3~5mm厚的平板玻璃几乎没有保温隔热使用。利用热反射玻璃、Low-E玻璃、中空玻璃、真空玻璃等可大大降低窗户的传热系数,节能效果明显。
③采用隔热保温窗帘。隔热保温窗帘是指具有良好的夏天隔热、冬天保温、防紫外线功能的窗帘。它有窗帘、窗纱、卷帘、立式移帘等多种形式,多用于商务办公大楼、酒店、别墅、家居、学校等场所,具有隔热保温、防紫外线的优点,可以有效调节室内温度、节约空调能耗、减少碳排放量。
(2)门的节能。门的保温隔热性能与门框、门扇的材料和构造类型有关。
1)入户门。根据我国建筑节能设计标准,不同气候地区应选择不同保温性能的户门。例如,郑州、徐州地区应选择传热系数不大于2.7W/(m 2 ·K)的入户门,北京地区应选择传热系数不大于2.0W/(m 2 ·K)的入户门。
单层金属实体门的传热系数为6.5W/(m 2 ·K),不能满足节能建筑入户门的设计要求。对普通的金属板入户门采取15mm厚玻璃棉板或18mm厚岩棉板的保温构造处理后,传热系数能控制在不大于2.0W/(m 2 ·K)的范围内。
2)阳台门。目前阳台门有两种类型:一种落地玻璃阳台门,这种门的节能设计可将其看作外窗来处理;另一种是由门芯板及玻璃组合形成的阳台门。这种门的玻璃部分按外窗处理,阳台门下部的门芯板应采取保温隔热措施,例如可用聚苯夹芯板型材代替单层钢质门芯板等。
(3)建筑遮阳。建筑遮阳是防止太阳直射光线进入室内引起夏季室内过热及避免产生眩光而采取的一种建筑措施。遮阳的效果用遮阳系数来衡量,建筑遮阳设计是建筑节能设计的一项重要内容。在建筑设计中,建筑物的挑檐、外廊、阳台都有一定的遮阳作用。在建筑外表面设置的遮阳板不仅可以遮挡太阳辐射,还可以起到挡雨和美观的作用。由建筑方法设置在建筑物外表面,长久性使用的遮阳板称为构件遮阳。窗户遮阳板根据其外形可分为水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳和挡板式遮阳四种基本形式,如图2.1.14所示。每个窗口应采取哪种形式遮阳,应根据建筑物窗口的朝向合理选择。
图2.1.14 遮阳板的基本形式
1)水平遮阳。水平遮阳是位于窗口上方水平状的遮阳板,它能够遮挡太阳高度角较大时从窗口上方照射下来的阳光,故水平遮阳板适合于南向及南向附近的窗口。北回归线以南低纬度地区的北向窗口也可用这种遮阳板。
2)垂直遮阳。垂直遮阳是位于窗口两侧呈垂直状设置的遮阳板。这种遮阳板能够遮挡太阳高度角较小时从窗口两侧斜射下来的阳光,对太阳高度角较大时从窗口上方照射下来的阳光或接近日出日落时正射窗口的阳光,垂直遮阳不起遮挡作用。所以,垂直遮阳主要适用于东北、北和西北附近的窗口。
3)综合遮阳。水平遮阳和垂直遮阳的结合就是综合遮阳。综合遮阳能够遮挡从窗口正上方和两侧斜射之阳光,主要用于南、东南及西南附近的窗口。
4)挡板遮阳。挡板式遮阳板是在窗口正前方一定距离处垂直悬挂一块挡板而形成的。由于挡板封堵于窗口前方,能够遮挡太阳高度角较小时正射窗口的阳光,主要适用于东、西向以及附近朝向的窗口,该种形式的遮阳的不足之处是容易挡住室内人的视线,对眺望和通风影响大,使用时应慎重。
上述四种形式是遮阳板的基本形式,在建筑工程中,可根据建筑物的窗口大小和立面造型的要求,把遮阳设计成更复杂、更具装饰效果的形式。
屋顶是房屋最上层起承重和覆盖作用的构件。它的作用主要有三个:一是防御自然界的风、雨、雪、太阳辐射热和冬季低温等的影响;二是承受自重及风、沙、雨、雪等荷载及施工或屋顶检修人员的活荷载;三是屋顶是建筑物的重要组成部分,对建筑形象的美观起着重要的作用。
屋顶(从下到上)主要由结构层、找坡层、隔热层(保温层)、找平层、结合层、防水层、保护层等部分组成。其构造简图如图2.1.15所示。
图2.1.15 平屋顶构造
由于地域不同、自然环境不同、屋面材料不同、承重
结构不同,屋顶的类型也很多。归纳起来大致可分为三大类:平屋顶、坡屋顶和曲面屋顶。
(1)平屋顶。平屋顶是指屋面坡度在10%以下的屋顶,最常用的排水坡度为2%~3%。这种屋顶具有屋面面积小、构造简便的特点,但需要专门设置屋面防水层。这种屋顶是多层房屋常采用的一种形式。
(2)坡屋顶。坡屋顶是指屋面坡度在10%以上的屋顶。它包括单坡、双坡、四坡、歇山式、折板式等多种形式。这种屋顶的屋面坡度大,屋面排水速度快。其屋顶防水可以采用构件自防水(如平瓦、石棉瓦等自防水)的防水形式。
(3)曲面屋顶。屋顶为曲面,如球形、悬索形、鞍形等等。这种屋顶施工工艺较复杂,但外部形状独特。
与坡屋顶相比,平屋顶具有屋面面积小,减少建筑所占体积,降低建筑总高度,屋面便于上人等特点,因而被广泛采用。
(1)平屋顶的排水。
1)平屋顶起坡方式。要使屋面排水通畅,平屋顶应设置不小于1%的屋面坡度。形成这种坡度的方法有两种:第一种方法是材料找坡,也称垫坡。这种找坡法是把屋顶板平置,屋面坡度由铺设在屋面板上的厚度有变化的找坡层形成。设有保温层时,利用屋面保温层找坡;没有保温层时,利用屋面找平层找坡。找坡层的厚度最薄处不小于20mm,平屋顶材料找坡的坡度宜为2%。第二种方法是结构起坡,也称搁置起坡。把顶层墙体或圈梁、大梁等结构构件上表面做成一定坡度,屋面板依势铺设形成坡度,平屋顶结构找坡的坡度宜为3%。檐沟、天沟纵向找坡不应小于1%,沟底水落差不得超过200mm。
2)平屋顶排水方式。屋面排水方式的选择,应根据建筑物屋顶形式、气候条件、使用功能等因素确定。屋面排水方式可分为有组织排水和无组织排水两种方式。有组织排水时,宜采用雨水收集系统。
高层建筑屋面宜采用内排水;多层建筑屋面宜采用有组织外排水;低层建筑及檐高小于10m的屋面,可采用无组织排水。多跨及汇水面积较大的屋面宜采用天沟排水,天沟找坡较长时,宜采用中间内排水和两端外排水。
屋面应适当划分排水区域,排水路线应简捷,排水应通畅。采用重力式排水时,屋面每个汇水面积内,雨水排水管不宜少于2根,暴雨强度较大地区的大型屋面,宜采用虹吸式屋面雨水排水系统。严寒地区应采用内排水,寒冷地区宜采用内排水。湿陷性黄土地区宜采用有组织排水,并应将雨雪水直接排至排水管网。
3)屋面落水管的布置。屋面落水管的布置量与屋面集水面积大小、每小时最大降雨量、排水管管径等因素有关。它们之间的关系可用下式表示:
式中: F ———单根落水管允许集水面积(水平投影面积,m 2 );
D ———落水管管径(cm,采用方管时面积可换算);
H ———每小时最大降雨量(mm/h,由当地气象部门提供)。
【例2.1.1】某地 H =145mm/h,落水管径 D =10cm,每个落水管允许集水面积为:
若某建筑的屋顶集水面积(屋顶的水平投影面积)为1000m 2 ,则至少要设置4根落水管。在工程实践中,落水管间的距离(天沟内流水距离)以10~15m为宜。当计算间距大于适用距离时,应按适用距离设置落水管;当计算间距小于适用间距时,按计算间距设置落水管。
(2)平屋顶柔性防水及构造。屋面防水工程应根据建筑物的类别、重要程度、使用功能要求确定防水等级,并按相应等级进行防水设防,对防水有特殊要求的建筑屋面,应进行专项防水设计。屋面防水等级和设防要求应符合表2.1.3规定。
表2.1.3 屋面防水等级和设防要求
平屋顶的防水是屋顶使用功能的重要组成部分,它直接影响整个建筑的使用功能。防水层是指能够隔绝水而不使水向建筑物内部渗透的构造层。柔性防水屋顶可采用防水卷材防水、涂膜防水或复合防水。
1)找平层。卷材、涂膜的基层宜设找平层,找平层设置在结构层或保温层上面,常用15~25mm厚的1∶2.5~1∶3水泥砂浆做找平层,或用C20的细石混凝土做找平层。找平层厚度和技术要求应符合表2.1.4所示。
表2.1.4 找平层厚度及技术要求
与卷材防水屋面相比,找平层的平整度对涂膜防水层的质量影响更大,如果涂膜防水层的厚度得不到保证,将影响涂膜防水层的防水可靠性和耐久性,因此涂膜防水层对平整度的要求更严格。涂膜防水层是满粘于找平层的,按剥离区理论,找平层开裂(强度不足)易引起防水层的开裂,因此涂膜防水层的找平层应有足够的强度,尽可能避免裂缝的产生,出现裂缝应进行修补。
保温层上的找平层应留设分隔缝,缝宽宜为5~20mm,纵横缝的间距不宜大于6m。基层转角处应抹成圆弧形,其半径不小于50mm。找平层表面平整度的允许偏差为5mm。分格缝处应铺设带胎体增强材料的空铺附加层,其宽度为200~300mm。
2)结合层。当采用水泥砂浆及细石混凝土为找平层时,为了保证防水层与找平层能更好地黏结,采用沥青为基材的防水层,在施工前应在找平层上涂刷冷底子油做基层处理(用汽油稀释沥青),当采用高分子防水层时,可用专用基层处理剂。
3)卷材防水屋面。防水卷材应铺设在表面平整、干燥的找平层上,待表面干燥后作为卷材防水屋面的基层,基层不得有酥松、起砂、起皮现象。为了改善防水胶结材料与屋面找平层间的连接,加大附着力,常在找平层表面涂冷底子油一道(汽油或柴油溶解的沥青),这层冷底子油称为结合层。油毡防水层是由沥青胶结材料和油毡卷材交替黏合而形成的屋面整体防水覆盖层。由于沥青胶结在卷材的上下表面,因此沥青总是比卷材多一层。沥青防水卷材规范已经不提倡使用,目前卷材防水使用较多的是合成高分子防水卷材和高聚物改性沥青防水卷材,其最小厚度如表2.1.5所示。
表2.1.5 每道卷材防水层最小厚度(mm)
为了防止屋面防水层出现龟裂现象,一是阻断来自室内的水蒸气,构造上常采取在屋面结构层上的找平层表面做隔汽层,阻断水蒸气向上渗透。在北纬40°以北地区,室内湿度大于75%或其他地区室内空气湿度常年大于80%时,保温屋面应设隔汽层。二是在屋面防水层下保温层内设排汽通道,并使通道开口露出屋面防水层,使防水层下水蒸气能直接从透气孔排出。
4)涂膜防水屋面。涂膜防水屋面是在屋面基层上涂刷防水涂料,经固化后形成一层有一定厚度和弹性的整体涂膜,从而达到防水目的的一种防水屋面形式。涂膜防水屋面的构造如图2.1.16所示。
图2.1.16 涂膜防水屋面的构造
按防水层和隔热层的上下设置关系可分为正置式屋面和倒置式屋面。正置式屋面(传统屋面构造做法),其构造一般为隔热保温层在防水层的下面。因为传统屋面隔热保温层的材料普遍存在吸水率大的通病,吸水后保温隔热性能大大降低,无法满足隔热的要求,要靠防水层做在其上面,防止水分的渗入,保证隔热层的干燥,方能隔热保温。倒置式做法即把传统屋面中防水层和隔热层的层次颠倒一下,防水层在下面,保温隔热层在上面。与传统施工法相比该工法能使防水层无热胀冷缩现象,延长了防水层的使用寿命;同时保温层对防水层提供一层物理性保护,防止其受到外力破坏。
施工时根据涂料品种和屋面构造形式的需要,可在涂膜防水层中增设胎体增强材料。胎体增强材料是指在涂膜防水层中增强用的聚酯无纺布、中性玻璃纤维网络布、中碱玻璃布等材料。
防水涂料按成膜物质的主要成分,可将涂料分成聚合物水泥防水涂膜、高聚物改性沥青防水涂膜和合成高分子防水涂料膜等。涂膜防水层平均厚度应符合设计要求,且最小厚度不得小于设计厚度的80%。每道涂膜的最小厚度如表2.1.6所示。
表2.1.6 每道涂膜防水层最小厚度规定(mm)
5)复合防水屋面。由彼此相容的卷材和涂料组合而成的防水层称作复合防水层。在复合防水层中,选用的防水卷材与防水涂料应相容,防水涂膜宜设置在防水卷材的下面,挥发固化型防水涂料不得作为防水卷材黏结材料使用,水乳型或合成高分子类防水涂膜上面,不得采用热熔型防水卷材。复合防水层厚度如表2.1.7所示。
表2.1.7 复合防水层最小厚度规定(mm)
6)保护层。保护层是防水层上表面的构造层。它可以防止太阳光的辐射而致防水层过早老化。对上人屋面而言,它直接承受人在屋面活动的各种作用。块体材料、水泥砂浆、细石混凝土保护层与卷材、涂膜防水层之间,应设置隔离层。块体材料、水泥砂浆保护层可采用塑料膜(0.4mm厚聚乙烯膜或3mm厚发泡聚乙烯膜)、土工布(200g/m 2 聚酯无纺布)、卷材(石油沥青卷材一层)做隔离层;细石混凝土保护层可采用低强度等级砂浆做隔离层。
采用块体材料做保护层时,宜设分隔缝,其纵横间距不宜大于10m,分隔缝宽度宜为20mm,并用密封材料嵌填。采用水泥砂浆做保护层时,表面应抹平压光,并应设表面分隔缝,分格面积宜为1m 2 。采用细石混凝土做保护层时,表面应抹平压光,并应设分隔缝,其纵横间距不应大于6m,分格缝宽度宜为10~20mm,并应用密封材料嵌填。采用淡色涂料做保护层时,应与防水层黏结牢固,厚薄应均匀,不得漏涂。块体材料,水泥砂浆,细石混凝土与女儿墙或山墙之间,应预留宽度为30mm的缝隙,缝内宜填塞聚苯乙烯泡沫塑料,并应用密封材料嵌填。需经常维护的设施周围和屋面出入口至设施之间的人行道,应铺设块体材料或细石混凝土保护层。
7)平屋顶防水细部构造。屋面细部构造应包括檐口、檐沟和天沟、女儿墙和山墙、水落口、变形缝等。防水屋面必须特别注意各个节点的构造处理。细部构造防水应做到多道设防、复合用材、连续密封、局部增强,并应满足使用功能、温差变形、施工环境和可操作性的要求。细部构造中容易形成热桥的部位均应进行保温处理。檐口、檐沟外侧下端及女儿墙压顶内侧下端等部位均应做滴水处理,滴水槽宽度和深度不宜小于10mm。
①檐口。卷材防水屋面檐口800mm范围内的应满粘,卷材收头应采用金属压条钉压,并应用密封材料封严。涂膜防水屋面檐口的涂膜收头,应用防水涂料多遍涂刷。卷材防水和涂膜防水檐口下端均应做鹰嘴和滴水槽。如图2.1.17和图2.1.18所示。
②檐沟和天沟。卷材或涂膜防水屋面檐沟和天沟的防水层下应增设附加层,附加层伸入屋面的宽度不应小于250mm。檐沟防水层和附加层应由沟底翻上至外侧顶部,卷材收头应用金属压条钉压,并应用密封材料封严,涂膜收头应用防水涂料多遍涂刷。檐沟外侧下端也应做鹰嘴和滴水槽。檐沟外侧高于屋面结构板时,应设置溢水口。卷材或涂膜防水屋面檐沟和天沟的防水构造如图2.1.19所示。
图2.1.17 卷材防水屋面檐口
1—密封材料;2—卷材防水层;3—鹰嘴;4—滴水槽;5—保温层;6—金属压条;7—水泥钉
图2.1.18 涂膜防水屋面檐口
1—涂料多遍涂刷;2—涂料防水层;3—鹰嘴;4—滴水槽;5—保温层
图2.1.19 卷材、涂膜防水屋面檐沟
1—防水层;2—附加层;3—密封材料;4—水泥钉;5—金属压条;6—保护层
③女儿墙。女儿墙压顶可采用混凝土或金属制品。压顶向内排水坡度不应小于5%,压顶内侧下端应做滴水处理。女儿墙泛水处的防水层下应增设附加层,附加层在平面和立面的宽度均不应小于250mm。低女儿墙泛水处的防水层可直接铺贴或涂刷至压顶下,卷材收头应用金属压条钉压固定,并应用密封材料封严;涂膜收头应用防水涂料多遍涂刷,如图2.1.20所示。高女儿墙泛水处的防水层泛水高度不应小于250mm,泛水上部的墙体应做防水处理,如图2.1.21所示。
图2.1.20 低女儿墙防水处理
1—防水层;2—附加层;3—密封材料;4—金属压条;5—水泥钉;6—压顶
图2.1.21 高女儿墙防水处理
1—防水层;2—附加层;3—密封材料;4—金属盖板;5—保护层;6—金属压条;7—水泥钉
(3)平屋顶的保温、隔热。
保温层是指减少屋面热交换作用的构造层。隔热层是指减少太阳辐射热向室内传递的构造层。在寒冷地区,为防止冬季室内热量通过屋顶向外散失,一般需设保温层,即在结构层上铺一定厚度的保温材料。把保温层分为板状材料、纤维材料、整体材料三种类型,隔热层分为种植、架空、蓄水三种形式。保温材料使用时的含水率,应相当于该材料在当地自然风干状态下的平衡含水率。
1)平屋顶的节能措施。
①屋顶的保温、隔热要求应符合现行国家标准《屋顶工程技术规范》GB 50345的规定。
②平屋顶保温层的构造方式有正置式和倒置式两种,在可能条件下平屋顶应优先选用倒置式保温。倒置式屋顶是将传统屋顶构造中保温隔热层与防水层的位置“颠倒”,将保温隔热层设置在防水层之上。倒置式屋顶可以减轻太阳辐射和室外高温对屋顶防水层不利影响,提高防水层的使用年限。
③平屋顶均可在屋顶设置架空通风隔热层或布置屋顶绿化,以提高屋顶的通风和隔热效果。覆土植草屋顶是具有环保生态效益、节能效益和热环境舒适效益的绿色工程。对未设置保温层的覆土植草屋顶,需要对人行道、排水沟等易产生冷(热)桥的部位进行保温节能改造处理。
④在室内空气湿度常年大于80%的地区,吸湿性保温材料不宜用于封闭式保温层,当需要采用时,应选用气密性、水密性好的防水卷材或防水涂料做隔汽层。
2)平屋顶的保温材料。
平屋顶倒置式保温材料可采用:挤塑聚苯板、泡沫玻璃保温板等。平屋顶正置式保温材料可采用:膨胀聚苯板、挤塑聚苯板、硬泡聚氨酯、石膏玻璃棉板、水泥聚苯板、加气混凝土等。设计时根据建筑的使用要求、屋面的结构形式等选用保温材料,并经热工计算确定保温层的厚度。为保证建筑物室内有良好的学习、工作和生活的环境,在我国南方地区,屋顶的隔热是建筑物必须采用的措施。
3)平屋顶的几种节能构造做法。
①高效保温材料节能屋顶构造。这种屋顶保温层选用高效轻质的保温材料,保温层为实铺。高效保温材料节能屋顶的构造做法可见图2.1.22,其防水层、找平层、找坡层的做法与普通平屋顶的做法相同,结构层可用现浇钢筋混凝土楼板或是预制混凝土圆孔板。
②架空型保温节能屋顶构造。在屋顶内增加空气层有利于提高保温效果,同时也有利于改善屋顶夏季的隔热。架空层的常见做法是砌2~3块实心黏土砖的砖墩,上铺钢筋混凝土板,架空层内铺轻质保温材料。具体构造见图2.1.23。
架空隔热层宜在屋顶有良好通风的建筑物上采用,不宜在寒冷地区采用。当采用混凝土板架空隔热层时,屋面坡度不宜大于5%。架空隔热制品及其支座的质量应符合国家现行有关材料标准规。架空隔热层的高度宜为180~300mm,架空板与女儿墙的距离不应小于250m。当屋面宽度大于10m时,架空隔热层中部应设置通风屋脊。架空隔热层的进风口宜设置在当地炎热季节最大频率风向的正压区,出风口宜设置在负压区。
③保温、找坡结合型保温节能屋顶构造。这种屋顶常用浮石砂或蛭石做保温与找坡相结合的构造层,保温层厚度要经过节能计算,并形成 2%的排水坡度。具体构造见图2.1.24。
图2.1.22 高效保温材料节能屋顶构造
图2.1.23 架空型保温节能屋顶构造
④倒置型保温节能屋顶构造。倒置型保温屋顶可以防止太阳光直接照射防水层,延缓了防水层老化进程,延长防水层的使用寿命。屋顶最外层适用的蓄热系数大的卵石层或烧制方砖保护层,在夏季还可充分利用其蓄热能力强的特点,调节屋顶内表面温度,使温度最高峰值向后延迟,错开室外空气温度的峰值,有利于屋顶的隔热效果。另外,夏季雨后,卵石或烧制方砖类的材料有一定的吸水性,这层材料可通过蒸发其吸收的水分来降低屋顶的温度而达到隔热的效果。图2.1.25为其构造图。
图2.1.24 保温、找坡结合型保温节能屋顶构造
图2.1.25 倒置型保温节能屋顶构造
所谓坡屋顶是指屋面坡度在10%以上的屋顶。与平屋顶相比较,坡屋顶的屋面坡度大,因而其屋面构造及屋面防水方式均与平屋面不同。屋面构造层次主要由屋顶天棚、承重结构层及屋面面层组成。必要时还应增设保温层、隔热层等。如图2.1.26所示。坡屋面采用沥青瓦、块瓦、波形瓦和一级设防的压型金属板时,应设置防水垫层,与瓦屋面共同组成防水层。防水垫层是指设置在瓦材或金属板材下面,起防水、防潮作用的构造层。
(1)坡屋顶的承重结构。
1)砖墙承重。砖墙承重又叫硬山搁檩,是将房屋的内外横墙砌成尖顶状,在上面直接搁置檩条来支承屋面的荷载。在山墙承檩的结构体系中,山墙的间距即为檩条的跨度,因而房屋横墙的间距尽量一致,使檩条的跨度保持在比较经济的尺度以内。砖墙承重结构体系适用于开间较小的房屋。
檩条可用木材、预应力钢筋混凝土、轻钢桁架、型钢等材料制作。木檩条的跨度一般在4m以内,断面为矩形或圆形。大小需经结构计算确定。檩条的斜距不得超过1.2m。木质檩条常选用Ⅰ级杉圆木,木檩条与墙体交接段应进行防腐处理,常用方法是在山墙上垫上油毡一层,并在檩条端部涂刷沥青。砖墙承重体系将屋架省略,构造简单,施工方便,因而采用较多。如图2.1.27 (a)所示。
图2.1.26 坡屋顶的构造
2)屋架承重。屋顶上搁置屋架,用来搁置檩条以支承屋面荷载。通常屋架搁置在房屋的纵向外墙或柱上,使房屋有一个较大的使用空间。屋架的形式较多,有三角形、梯形、矩形、多边形等。如图2.1.27 (b)所示。
当坡屋面房屋内部需要较大空间时,可把部分横向山墙取消,用屋架作为横向承重构件。坡屋面的屋架多为三角形(分豪式和芬克式两种)。屋架可选用木材(Ⅰ级杉圆木)、型钢(角钢或槽钢)制作,也可用钢木混合制作(屋架中受压杆件为木材,受拉杆件为钢材),或钢筋混凝土制作。若房屋内部有一道或两道纵向承重墙,可以考虑选用三点支承或四点支承屋架。
为了防止屋架的倾覆,提高屋架及屋面结构的空间稳定性,屋架间要设置支撑。屋架支撑主要有垂直剪刀撑和水平系杆等。
房屋的平面有凸出部分时,屋面承重结构有两种做法。当凸出部分的跨度比主体跨度小时,可把凸出部分的檩条搁置在主体部分屋面檩条上,也可在屋面斜天沟处设置斜梁,把凸出部分檩条搭接在斜梁上。当凸出部分跨度比主体部分跨度大时,可采用半屋架。半屋架的一端支承在外墙上,另一端支承在内墙上;当无内墙时,支承在中间屋架上。对于四坡形屋顶,当跨度较小时,在四坡屋顶的斜屋脊下设斜梁,用于搭接屋面檩条;当跨度较大时,可选用半屋架或梯形屋架,以增加斜梁的支承点。
3)梁架结构。民间传统建筑多采用由木柱、木梁、木坊构成的这种结构,又称为穿斗结构。如图2.1.27 (c)所示。
图2.1.27 坡屋顶的承重结构方式
4)钢筋混凝土梁板承重。钢筋混凝土承重结构层按施工方法有两种:一种是现浇钢筋混凝土梁和屋面板,另一种是预制钢筋混凝土屋面板直接搁置在山墙上或屋架上。
对于空间跨度不大的民用建筑,钢筋混凝土折板结构是目前坡屋顶建筑使用较为普遍的一种结构形式。如图 2.1.28 所示。这种结构形式无须采用屋架、檀条等结构构件,而且整个结构层整体现浇,提高了坡屋顶建筑的防水、防渗性能。在这种结构形式中,屋面瓦可直接用水泥砂浆粘贴于结构层上。
图2.1.28 钢筋混凝土折板结构
(2)坡屋顶屋面。
1)平瓦屋面。平瓦有水泥瓦和黏土瓦两种,其外形按防水及排水要求设计制作机平瓦的外形尺寸约为230mm×(380~420mm),瓦的四边有榫和沟槽。铺瓦时,每张瓦的上下左右利用榫、槽相互搭接密合,避免雨水从接缝处渗入。
为了保证瓦屋面的防水性,平瓦屋面下必须做一道防水垫层,与瓦屋面共同组成防水层。防水垫层宜采用自粘聚合物沥青防水垫层、聚合物改性沥青防水垫层,其最小厚度和搭接宽度应符合表2.1.8的规定。
表2.1.8 防水垫层的最小厚度和搭接宽度(mm)
为保证有效排水,烧结瓦、混凝土瓦屋面的坡度不得小于30%,沥青瓦屋面的坡度不得小于20%。在屋脊处需盖上鞍形脊瓦,在屋面天沟下需放上镀锌铁皮,以防漏水。平瓦屋面的构造方式有下列几种:
①有椽条、有屋面板平瓦屋面。在屋面檩条上放置椽条,椽条上稀铺或满铺厚度在8~12mm的木板(稀铺时在板面上还可铺芦席等),板面(或芦席)上方平行于屋脊方向铺干油毡一层,钉顺水条和挂瓦条,安装机制平瓦。采用这种构造方案,屋面板受力较小,因而厚度较薄。
②屋面板平瓦屋面。在檩上钉厚度为15~25mm的屋面板(板缝不超过20mm)平行于屋脊方向铺油毡一层,钉顺水条和挂瓦条,安装机制平瓦。这种方案屋面板与檩条垂直布置,为受力构件因而厚度较大。
③冷摊瓦屋面。这是一种构造简单的瓦屋面,在檩条上钉上断面35mm×60mm,中距500mm的椽条,在椽条上钉挂瓦条(注意挂瓦条间距符合瓦的标志长度),在挂瓦条上直接铺瓦。由于构造简单,它只用于简易或临时建筑。
2)波形瓦屋面。波形瓦屋面包括水泥石棉波形瓦、钢丝网水泥瓦、玻璃钢瓦、钙塑瓦、金属钢板瓦、石棉菱苦土瓦等。根据波形瓦的波浪大小又可分为大波瓦、中波瓦和小波瓦三种。波形瓦具有重量轻、耐火性能好等优点,但易折断破,强度较低。
3)小青瓦屋面。小青瓦屋面在我国传统房屋中采用较多,目前有些地方仍然采用。小青瓦断面呈弧形,尺寸及规格不统一。铺设时分别将小青瓦仰俯铺排,覆盖成垅。仰铺瓦成沟,俯铺瓦盖于仰铺瓦纵向接缝处,与仰铺瓦间搭接瓦长1/3左右。上下瓦间的搭接长在少雨地区为搭六露四,在多雨区为搭七露三。小青瓦可以直接铺设于椽条上,也可铺于望板(屋面板)上。
(3)坡屋面的细部构造。
1)檐口。坡屋面的檐口式样主要有两种:一是挑出檐口,要求挑出部分的坡度与屋面坡度一致;另一种是女儿墙檐口,要做好女儿墙内侧的防水,以防渗漏。
①砖挑檐。砖挑檐一般不超过墙体厚度的 1/2,且不大于 240mm。每层砖挑长为60mm,砖可平挑出,也可把砖斜放,用砖角挑出,挑檐砖上方瓦伸出50mm。
②椽木挑檐。当屋面有椽木时,可以用椽木出挑,以支承挑出部分的屋面。挑出部分的椽条,外侧可钉封檐板,底部可钉木条并油漆。
③屋架端部附木挑檐或挑檐木挑檐。如需要较大挑长的挑檐,可以沿屋架下弦伸出附木,支承挑出的檐口木,并在附木外侧面钉封檐板,在附木底部做檐口吊顶。对于不设屋架的房屋,可以在其横向承重墙内压砌挑檐木并外挑,用挑檐木支承挑出的檐口。
④钢筋混凝土挑天沟。当房屋屋面集水面积大、檐口高度高、降雨量大时,坡屋面的檐口可设钢筋混凝土天沟,并采用有组织排水。
2)山墙。双坡屋面的山墙有硬山和悬山两种。硬山是指山墙与屋面等高或高于屋面成女儿墙。悬山是把屋面挑出山墙之外。
3)斜天沟。坡屋面的房屋平面形状有凸出部分,屋面上会出现斜天沟。构造上常采用镀锌铁皮折成槽状,依势固定在斜天沟下的屋面板上,以作为防水层。
4)烟囱泛水构造。烟囱四周应做泛水,以防雨水的渗漏。一种做法是镀锌铁皮泛水,将镀锌铁皮固定在烟囱四周的预埋件上,向下披水。在靠近屋脊的一侧,铁皮伸入瓦下,在靠近檐口的一侧,铁皮盖在瓦面上。另一种做法是用水泥砂浆或水泥石灰麻刀砂浆做抹灰泛水。
5)檐沟和落水管。坡屋面房屋采用有组织排水时,需在檐口处设檐沟,并布置落水管。坡屋面排水计算、落水管的布置数量、落水管、雨水斗、落水口等要求同平屋顶有关要求。坡屋面檐沟和落水管可用镀锌铁皮、玻璃钢、石棉水泥管等材料。
(4)坡屋顶的天棚及保温、隔热与通风。
1)天棚。坡屋面房屋,为室内美观及保温隔热的需要,多数均设天棚(吊顶),把屋面的结构层隐蔽起来,以满足室内使用要求。
天棚可以沿屋架下弦表面做成平天棚,也可沿屋面坡向做成斜天棚。吊天棚的面层材料较多,常见的有抹灰天棚(板条抹灰、芦席抹灰等)、板材天棚(纤维板天棚、胶合板天棚、石膏板天棚等)。
天棚的骨架主要有:主吊顶筋(主搁栅)与屋架或檩条拉接;天棚龙骨(次搁栅)与主吊顶筋连接。按材质,天棚骨架又可分为木骨架、轻钢骨架等。
2)坡屋面的保温。坡屋顶应该设置保温隔热层,当结构层为钢筋混凝土板时,保温层宜设在结构层上部。当结构层为轻钢结构时,保温层可设置在上侧或下侧。坡屋顶保温层和细石混凝土现浇层均应采取屋顶防滑措施。
坡屋顶常采用的保温材料有:挤塑聚苯板、泡沫玻璃、膨胀聚苯板、微孔硅酸钙板硬泡聚氨酯、憎水性珍珠岩板等。当保温层在结构层底部时,保温材料科采用泡沫玻璃、微孔硅酸钙板等,此时应注意,保温板应固定牢固,板底应采用薄抹灰。
坡屋顶保温节能构造根据屋面瓦材的安装方式不同分为钉挂型和粘铺型两种。
①瓦材钉挂型保温节能屋顶,构造做法见图2.1.29。
②瓦材粘铺型保温节能屋顶,构造做法见图2.1.30。
图2.1.29 瓦材钉挂型保温节能屋顶的构造
图2.1.30 瓦材粘铺型保温节能屋顶的构造
3)坡屋面的隔热与通风。坡屋面的隔热与通风有以下几种方法:
①做通风屋面。把屋面做成双层,从檐口处进风,屋脊处排风。利用空气的流动,带走热量,降低屋面的温度。
②吊顶隔热通风。吊顶层与屋面之间有较大的空间,通过在坡屋面的檐口下,山墙处或屋面上设置通风窗,使吊顶层内空气有效流通,带走热量,降低室内温度。
装饰装修可以起到保护建筑物、改善建筑物的使用功能、美化环境、提高建筑物艺术效果的作用。
装饰构造的分类方法很多,这里按装饰的位置不同进行分类。
(1)墙面装饰。墙面装饰也称饰面装修,分为室内和室外两部分,是建筑装饰设计的重要环节。它对改善建筑物的功能质量、美化环境等都有重要作用。墙面装饰有保护和改善墙体的热功能性、美观方面的功能。
(2)楼地面装饰。楼地面的构造前面已有论述,以下着重讲解属于装饰范畴的面层构造。楼面和地坪的面层,在构造上做法基本相同,对室内装修而言,两者可统称地面。它是人们日常生活、工作、学习必须接触的部分,也是建筑中直接承受荷载,经常受到摩擦、清扫和冲洗的部分。
(3)天棚装饰。天棚的高低、造型、色彩、照明和细部处理,对人们的空间感受具有相当重要的影响。天棚本身往往具有保温、隔热、隔声、吸音等作用,此外人们还经常利用天棚来处理好人工照明、空气调节、音响、防火等技术问题。
按材料和施工方式的不同,常见的墙体饰面可分为抹灰类、贴面类、涂料类、裱糊类和铺钉类等。
饰面装修一般由基层和面层组成,基层即支托饰面层的结构构件或骨架,其表面应平整,并应有一定的强度和刚度。饰面层附着于基层表面起美观和保护作用,它应与基层牢固结合,且表面需平整均匀。通常将饰面层最外表面的涂料作为饰面装修构造类型的命名。
(1)抹灰类。抹灰类墙面是指用石灰砂浆、水泥砂浆、水泥石灰混合砂浆、聚合物水泥砂浆、膨胀珍珠岩水泥砂浆,以及麻刀灰、纸筋灰、石膏灰等作为饰面层的装修做法。它主要的优点在于材料的来源广泛、施工操作简便和造价低廉。但也存在着耐久性差、易开裂、湿作业量大、劳动强度高、工效低等缺点。一般抹灰按质量要求分为普通抹灰、中级抹灰和高级抹灰三级。
为保证抹灰层与基层连接牢固,表面平整均匀,避免裂缝和脱落,在抹灰前应将基层表面的灰尘、污垢、油渍等清除干净,并洒水湿润。同时还要求抹灰层不能太厚,并分层完成。普通标准的抹灰一般由底层和面层组成;装修标准较高的房间,当采用中级或高级抹灰时,还要在面层与底层之间加一层或多层中间层。
(2)贴面类。贴面类是指利用各种天然石材或人造板、块,通过绑、挂或直接粘贴于基层表面的饰面做法。这类装修具有耐久性好、施工方便、装饰性强、质量高、易于清洗等优点。常用的贴面材料有陶瓷面砖、马赛克,以及水磨石、水刷石、剁斧石等水泥预制板和天然的花岗岩、大理石板等。其中,质地细腻的材料常用于室内装修,如瓷砖、大理石板等。而质感粗放的材料,如陶瓷面砖、马赛克、花岗岩板等,多用作室外装修。
(3)涂料类。涂料类是指利用各种涂料敷于基层表面,形成完整牢固的膜层,起到保护墙面和美观的一种饰面做法,是饰面装修中最简便的一种形式。它具有造价低、装饰性好、工期短、工效高、自重轻,以及施工操作、维修、更新都比较方便等特点,是一种最有发展前途的装饰材料。
建筑材料中涂料的品种很多,选用时应根据建筑物的使用功能、墙体周围环境、墙身不同部位,以及施工和经济条件等,选择附着力强、耐久、无毒、耐污染、装饰效果好的涂料。例如,用于外墙面的涂料,应具有良好的耐久、耐冻、耐污染性能。内墙涂料除应满足装饰要求外,还应有一定的强度和耐擦洗性能。炎热多雨地区选用的涂料,应有较好的耐水性、耐高温性和防霉性。寒冷地区则对涂料的抗冻性要求较高。
(4)裱糊类。裱糊类是将各种装饰性墙纸、墙布等卷材裱糊在墙面上的一种饰面做法。依面层材料的不同,有塑料面墙纸(PVC墙纸)、纺织物面墙纸、金属面墙纸及天然木纹面墙纸等。墙布是指可以直接用作墙面装饰材料的各种纤维织物的总称。包括印花玻璃纤维墙面布和锦缎等材料。
墙纸或墙布的裱贴,是在抹灰的基层上进行,它要求基层表面平整、阴阳角顺直。
(5)铺钉类。铺钉类指利用天然板条或各种人造薄板借助于钉、胶粘等固定方式对墙面进行的饰面做法。选用不同材质的面板和恰当的构造方式,可以使这类墙面具有质感细腻、美观大方,或给人以亲切感等不同的装饰效果。同时,还可以改善室内声学等环境效果,满足不同的功能要求。铺钉类装修是由骨架和面板两部分组成,施工时先在墙面上立骨架(墙筋),然后在骨架上铺钉装饰面板。
骨架有木骨架和金属骨架,木骨架截面一般为50mm×50mm,金属骨架多为槽形冷轧薄钢板。常见的装饰面板有硬木条(板)、竹条、胶合板、纤维板、石膏板、钙塑板及各种吸声墙板等。面板在木骨架上用圆钉或木螺丝固定,在金属骨架上一般用自攻螺丝固定。
地面的材料和做法应根据房间的使用要求和装修要求并结合经济条件加以选用。地面按材料形式和施工方式可分为四大类,即整体浇筑地面、块料楼地面、卷材地面和涂料地面。
(1)整体浇注楼地面。整体浇注地面是指用现场浇注的方法做成整片的地面。按地面材料不同有水泥砂浆地面、水磨石地面、菱苦土地面等。
1)水泥砂浆楼地面。水泥砂浆地面通常是用水泥砂浆抹压而成。一般采用1∶2.5的水泥砂浆一次抹成。即单层做法,但厚度不宜过大,一般为15~20mm。水泥砂浆地面构造简单,施工方便,造价低,且耐水,是目前应用最广泛的一种低档地面做法。但地面易起灰,无弹性,热传导性高,且装饰效果较差。
2)水磨石楼地面。水磨石地面是将用水泥作胶结材料、大理石或白云石等中等硬度石料的石屑作骨料而形成的水泥石屑浆浇抹硬结后,经磨光打蜡而成。水磨石地面的常见做法是先用15~20mm厚1∶3水泥砂浆找平,再用10~15mm厚1∶1.5或1∶2的水泥石屑浆抹面,待水泥凝结到一定硬度后,用磨光机打磨,再由草酸清洗,打蜡保护。水磨石地面坚硬、耐磨、光洁,不透水,不起灰,它的装饰效果也优于水泥砂浆地面,但造价高于水泥砂浆地面,施工较复杂,无弹性,吸热性强,常用于人流量较大的交通空间和房间。
3)菱苦土楼地面。菱苦土地面是用菱苦土、锯末、滑石粉和矿物颜料干拌均匀后,加入氯化镁溶液调制成胶泥,铺抹压光,硬化稳定后,用磨光机磨光打蜡而成。
菱苦土地面易于清洁,有一定弹性,热工性能好,适用于有清洁、弹性要求的房间。由于这种地面不耐水也不耐高温,因此,不宜用于经常有水存留及地面温度经常处在35℃以上的房间。
(2)块料楼地面。块料楼地面是指利用板材或块材铺贴而成的地面。按地面材料不同有陶瓷板块地面、石板地面、塑料板块地面和木地面等。
1)陶瓷板块楼地面。用作地面的陶瓷板块有陶瓷锦砖和缸砖、陶瓷彩釉砖、瓷质无釉砖等各种陶瓷地砖。陶瓷锦砖(又称马赛克)是以优质瓷土烧制而成的小块瓷砖,它有各种颜色、多种几何形状,并可拼成各种图案。
缸砖是用陶土烧制而成,可加入不同的颜料烧制成各种颜色,以红棕色缸砖最常见。
陶瓷彩釉砖和瓷质无釉砖是较理想的新型地面装修材料,其规格尺寸一般较大,如200mm×200mm、300mm×300mm等。
陶瓷板块地面的特点是坚硬耐磨、色泽稳定,易于保持清洁,而且具有较好的耐水和耐酸碱腐蚀的性能,但造价偏高,一般适用于用水的房间以及有腐蚀的房间。
2)石材楼地面。石板地面包括天然石地面和人造石地面。
天然石有大理石和花岗石等。天然大理石色泽艳丽,具有各种斑驳纹理,可取得较好的装饰效果。大理石板的规格尺寸一般为 300mm×300mm~500mm×500mm,厚度为20~30mm。天然石地面具有较好的耐磨、耐久性能和装饰性,但造价较高。
人造石板有预制水磨石板、人造大理石板等,价格低于天然石板。
3)塑料板块楼地面。随着石油化工业的发展,塑料地面的应用日益广泛。塑料地面材料的种类很多,目前聚氯乙烯塑料地面材料应用最广泛。它是以聚氯乙烯树脂为主要胶结材料,添加增塑剂、填充料、稳定剂、润滑剂和颜料等经塑化热压而成。可加工成块材,也可加工成卷材,其材质有软质和半硬质两种。目前在我国应用较多的是半硬质聚氯乙烯块材,其规格尺寸一般为100mm×100mm~500mm×500mm,厚度为1.5~2.0mm。
4)木楼地面。木地面按构造方式有空铺式和实铺式两种。
空铺式木地面是将支承木地板的搁栅架空搁置,使地板下有足够的空间便于通风,以保持干燥,防止木板受潮变形或腐烂。空铺式木地面构造复杂,耗费木材较多,因而采用较少。
实铺式木地面有铺钉式和粘贴式两种做法。铺钉式实铺木地面是将木搁栅搁置在混凝土垫层或钢筋混凝土楼板上的水泥砂浆或细石混凝土找平层上,在搁栅上铺钉木地板。粘贴式实铺木地面是将木地板用沥青胶或环氧树脂等黏结材料直接粘贴在找平层上,若为底层地面,则应在找平层上做防潮层,或直接用沥青砂浆找平。
木地面具有良好的弹性、吸声能力和低吸热性,易于保持清洁,但耐火性差,保养不善时易腐朽,且造价较高。
(3)卷材楼地面。卷材地面是用成卷的卷材铺贴而成。常见的地面卷材有软质聚氯乙烯塑料地毡、油地毡、橡胶地毡和地毯等。
(4)涂料楼地面。涂料地面是利用涂料涂刷或涂刮而成。它是水泥砂浆地面的一种表面处理形式,用以改善水泥砂浆地面在使用和装饰方面的不足。地面涂料品种较多,有溶剂型、水溶性和水乳型等地面涂料。
为保护墙面,防止外界碰撞损坏墙面,或擦洗地面时弄脏墙面,通常在墙面靠近地面处设踢脚线(又称踢脚板)。踢脚线的材料一般与地面相同,故可看作是地面的一部分,即地面在墙面上的延伸部分。踢脚线通常凸出墙面,也可与墙面平齐或凹进墙面,其高度一般为120~150mm。
一般天棚多为水平式,但根据房间用途不同,天棚可做成弧形、凹凸形、高低形、折线形等。依构造方式不同,天棚有直接式天棚和悬吊式天棚之分。
(1)直接式天棚。直接式天棚系指直接在钢筋混凝土楼板下喷、刷、粘贴装修材料的一种构造方式。多用于大量性工业与民用建筑中。直接式天棚装修常用的方法有以下几种:直接喷、刷涂料、抹灰装修、贴面式装修。
(2)悬吊式天棚。悬吊式天棚又称吊天花,简称吊顶。在现代建筑中,为提高建筑物的使用功能,除照明、给排水管道、煤气管需安装在楼板层中外,空调管、灭火喷淋、感知器、广播设备等管线及其装置,均需安装在天棚上。为处理好这些设施,往往必须借助于吊天棚来解决。
吊顶依所采用材料、装修标准以及防火要求的不同有木质骨架和金属骨架之分。
单层厂房的骨架结构,是由支承各种竖向和水平荷载作用的构件所组成。厂房依靠各种结构构件合理的连接为一体,组成一个完整的结构空间以保证厂房的坚固、耐久。
(1)横向排架:由基础、柱、屋架组成,主要是承受厂房的各种竖向荷载。
(2)纵向连系构件:由吊车梁、圈梁、连系梁、基础梁等组成,与横向排架构成骨架,保证厂房的整体性和稳定性。
(3)支撑系统构件:支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分。支撑构件设置在屋架之间的称为屋架支撑;设置在纵向柱列之间的称为柱间支撑。支撑构件主要传递水平荷载,起保证厂房空间刚度和稳定性的作用。
单层厂房的围护结构包括外墙、屋顶、地面、门窗、天窗、地沟、散水、坡道、消防梯、吊车梯等。
(1)屋盖结构类型。屋盖结构根据构造不同可以分为两类:有檩体系屋盖或无檩体系屋盖。有檩体系屋面的刚度差,配件和接缝多,在频繁振动下易松动,但屋盖重量较轻,适合小机具吊装,适用于中小型厂房。无檩体系屋面板直接搁置在屋架或屋面梁上,整体性好,刚度大,大中型厂房多采用这种屋面结构形式。
(2)屋盖的承重构件。屋盖结构的主要承重构件,直接承受屋面荷载。按制作材料分为钢筋混凝土屋架或屋面梁、钢屋架、木屋架和钢木屋架。
1)钢筋混凝土屋架或屋面梁。钢筋混凝土屋面梁构造简单、高度小、重心低、较稳定、耐腐蚀、施工方便。但构件重、费材料。一般跨度9m以下时用单坡形,跨度12~18m为双坡。普通钢筋混凝土屋面梁的跨度一般不大于15m,预应力钢筋混凝土屋面梁跨度一般不大于18m。
两铰或三铰拱屋架都可现场集中预制,现场组装,用料省,自重轻,构造简单。但其刚度较差,尤其是屋架平面的刚度更差,对有重型吊车和振动较大的厂房不宜采用。一般的实用跨度是9~15m。
桁架式屋架按外形可分为三角形、梯形、拱形、折线形等类型。三角形组合式屋架自重较轻,这种屋架的弦杆受力不太理想,但其上弦坡度却适于使用板瓦等有檩结构的屋面。拱形屋架受力最合理,但由于屋架端部屋面坡度太陡,适用于卷材屋面防水面中的中、重型厂房。折线形屋架吸引了拱形屋架的合理外形,改善了屋面坡度,是目前较常采用的一种屋架形式。见图2.1.31。
图2.1.31 钢筋混凝土屋架的类型
2)钢屋架。无檩钢屋架是将大型屋面直接支承地钢屋架上,屋架间距就是大型屋面板的跨度。一般为6m。特点是:构件的种类和数量少,安装效率高,施工进度快,易于进行铺设保温层等屋面工序的施工。其突出的优点是屋盖横向刚度大、整体性好、屋面构造简单、较为耐久。但因屋面自重较重,对抗震不利。一般是中型以上特别是重型厂房,因其对厂房的横向刚度要求较高,采用无檩方案比较合适。
有檩钢屋架是在屋架上设檩条,在檩条上再铺设屋面板,屋架间距就是檩条的跨度,通常为4~6m,檩条间距由所用屋面材料确定。有檩方案具有构件重量轻、用料省、运输及安装较方便等优点;缺点是屋盖构件数量多、构造复杂、吊装次数多、横向整体刚度差。对于中小型厂房,特别是不需要设保温层的厂房,采用有檩方案比较合适。
3)木屋架、钢木屋架。对于温度高、湿度大、结构跨度较大和有较大振动荷载的场所,不宜采用木屋盖结构。木屋盖结构适用范围:跨度不超过12m,室内相对湿度不大于70%,室内温度不大于50℃,吊车起重量不超过5t,悬挂吊车不超过1t。一般全木屋架适用跨度不超过15m,钢木屋架的下弦受力状况好,刚度也较好,适用跨度为18~21m。
厂房中的柱由柱身(包括上柱和下柱)、牛腿及柱上预埋铁件组成,柱是厂房中的主要承重构件之一,在柱顶上支承屋架,在牛腿上支承吊车梁。柱子的类型很多,按材料分为砖柱、钢筋混凝土柱、钢柱等,目前采用较多的是钢筋混凝土柱。
(1)钢筋混凝土柱。钢筋混凝土柱按截面的构造尺寸分为矩形柱、工字形柱、双肢柱、管柱等。见图2.1.32。
矩形柱截面有方形和长方形两种,多采用长方形,截面尺寸 b × h ,一般为400mm×600mm,其特点是外形简单,受弯性能好,施工方便,容易保证质量要求。但柱截面中间部分受力较小,不能充分发挥混凝土的承载能力,自重也重,仅适用于小型厂房。
图2.1.32 钢筋混凝土柱的类型
工字形柱截面尺寸 b × h ,一般为 400mm×600mm、400mm×800mm、500mm×1500mm等,与截面尺寸相同的矩形柱相比,承载力基本相等,但因为工字形柱将矩形柱横截面受力较小的中间部分的混凝土省去做成腹板,则可节约混凝土30%~50%。若截面高度较大时,为了方便水、暖、电等管线穿过,又减轻柱的自重,也可在腹板上开孔。但工字形柱制作比矩形柱复杂,在大、中型厂房内采用较为广泛。
双肢柱由两根承受轴向力的肢杆和联系两肢的腹杆组成。其腹杆有平腹杆和斜腹杆两种布置形式。平腹杆双肢柱的外形简单,施工方便,腹杆上的长方孔便于布置管线,但受力性能和刚度不如斜腹杆双肢柱。斜腹杆双肢柱是桁架形式,各杆基本承受轴向力,弯矩很小,较省材料。当柱的高度和荷载较大,吊车起重量大于30t,柱的截面尺寸 b × h 大于600mm×1500mm时,宜选用双肢柱。
钢筋混凝土管柱有单肢管柱和双肢管柱之分,单肢管柱的外形和等截面的矩形柱相似,可伸出支承吊车梁的牛腿。双肢管柱的外形类似双肢柱,管肢 D 为300~500mm,壁厚60mm左右。钢筋混凝土管柱在工厂预制,可采用机械化方式生产,可在现场拼装,受气候影响较小;但因外形是圆的,设置预埋件较困难,与墙的连接也不如其他形式的柱方便。
(2)钢-钢混凝土组合柱。当柱较高,自重较重,因受吊装设备的限制,为减轻柱重量时一般采用钢-钢混凝土组合柱。其组合形式为上柱为钢柱,下柱为钢筋混凝土双肢柱。
(3)钢柱。一般分为等截面和变截面形式两类柱。它们可以是实腹式的,也可以是格构式的。吊车吨位大的重型厂房适用选用钢柱。
(4)柱牛腿。单层厂房结构中的屋架、托梁、吊车梁和连系梁等构件,常由设置在柱上的牛腿支承。钢筋混凝土牛腿有实腹式和空腹式之分,通常多采用实腹式。钢筋混凝土实腹式牛腿的构造要求要满足如下要求,见图2.1.33。
图2.1.33 牛腿的构造要求
1)为了避免沿支承板内侧剪切破坏,牛腿外缘高 h k ≥ h /3≥200mm。
2)支承吊车梁的牛腿,其外缘与吊车梁的距离为100mm,以免影响牛腿的局部承压能力,造成外缘混凝土剥落。
3)牛腿挑出距离 c 大于100mm时,牛腿底面的倾斜角 α ≤45°,否则会降低牛腿的承载能力。当 c 小于或等于100mm时,牛腿底面的倾斜角 α 可以为0°。
基础是厂房的主要承重构件,承担着厂房上部的全部重量,并传送到地基。所以基础起着承上传下的重要作用。
基础类型的选择主要取决于建筑物上部结构荷载的性质和大小、工程地质条件等。单层厂房一般是采用预制装配式钢筋混凝土排架结构,厂房的柱距与跨度较大,所以厂房的基础一般多采用独立式基础。
吊车梁是有吊车的单层厂房的重要构件之一。当厂房设有桥式或梁式吊车时,需要在柱牛腿上设置吊车梁,吊车的轮子就在吊车梁铺设的轨道上运行。吊车梁直接承受吊车起重、运行和制动时的各种往返移动荷载;同时,吊车梁还要承担传递厂房纵向荷载(如山墙上的风荷载),保证厂房纵向刚度和稳定性的作用。
钢筋混凝土吊车梁的类型很多,按截面形式分,有等截面的T形、工字形吊车梁,元宝式吊车梁、鱼腹式吊车梁、空腹鱼腹式吊车梁等,见图2.1.34。吊车梁可用非预应力与预应力钢筋混凝土制作。
图2.1.34 钢筋混凝土吊车梁的类型
(1)T形吊车梁。T形截面的吊车梁,上部翼缘较宽,以增加梁的受压面积,便于固定吊车轨道。它施工简单,制作方便。但自重大,耗费材料多,不是很经济。非预应力混凝土T形截面吊车梁一般用于柱距6m、厂房跨度不大于30m、吨位10t以下的厂房,预应力钢筋混凝土T形吊车梁适用于10~30t的厂房。
(2)工字形吊车梁。工字形吊车梁腹壁薄,节约材料,自重较轻。预应力工字形吊车梁适用于厂房柱距6m,厂房跨度12~33m,吊车起重量为5~25t的厂房。
(3)鱼腹式吊车梁。鱼腹式吊车梁腹板薄,外形像鱼腹。该种形式的梁受力合理,能充分发挥材料的强度和减轻自重,节省材料,可承受较大荷载,梁的刚度大。但构造和制作比较复杂,运输、堆放需设专门支垫。预应力混凝土鱼腹式吊车梁适用于厂房柱距不大于12m,厂房跨度12~33m,吊车起重量为15~150t的厂房。
单层厂房的支撑作用:可以使厂房形成整体的空间骨架,保证厂房的空间刚度;在施工和正常使用时保证构件的稳定和安全;承受和传递吊车纵向制动力、山墙风荷载、纵向地震力等水平荷载。单层厂房的支撑分屋架支撑和柱间支撑两类。
(1)屋架支撑。屋架支撑构件主要有:上弦横向支撑、上弦水平系杆、下弦横向水平支撑、下弦垂直支撑及水平系杆、纵向支撑、天窗架垂直支撑、天窗架上弦横向支撑等。支撑、系杆构件为钢构件或钢筋混凝土构件。
1)屋架支撑布置原则。屋架支撑应根据厂房的跨度、高度、屋盖形式、屋面刚度、吊车起重量及工作制,有无悬挂吊车和天窗设置等情况并结合抗震要求等进行合理布置。
①天窗架支撑:天窗上弦水平支撑一般设置于天窗两端开间和中部有屋架上弦横向水平支撑的开间处,天窗两侧的垂直支撑一般与天窗上弦水平支撑位置一致。上弦水平系杆通常设置在天窗中部节点处。
②屋架上弦横向水平支撑:对于有檩体系必须设置;对于无檩体系,当厂房设有桥式吊车时,通常宜在变形缝区段的两段及有柱间支撑的开间设置。支撑间距一般不大于60m。
③屋架垂直支撑:一般应设置于屋架跨中和支座的垂直平面内。除有悬挂吊车外,应与上弦横向水平支撑同一开间内设置。
④屋架下弦横向水平支撑:一般用于下弦设有悬挂吊车或该水平面内有水平外力作用时。
⑤屋架下弦纵向水平支撑:通常在有托架的开间内设置。只有当柱子很高,吊车起重量很大,或车间内有臂行吊车或有较大的锻锤时,才在变形缝区段内与下弦横向水平支撑组合成下弦封闭式支撑体系。
⑥纵向系杆:通常在设有天窗架的屋架上下弦中部节点设置;此外,在所有设置垂直支撑的屋架端部均设置有上弦和下弦的水平系杆。
2)屋架支撑的类型。包括上、下弦横向水平支撑,上下弦纵向水平支撑,垂直支撑和纵向水平系杆(加劲杆)等。横向水平支撑和垂直支撑一般布置在厂房端部和伸缩缝两侧的第二或第一柱间上。见图2.1.35。
屋架上弦横向支撑、下弦横向水平支撑和纵向支撑,一般采用十字交叉形式,交叉角一般为25°~65°,多为45°。
图2.1.35 屋盖支撑的类型
(2)柱间支撑。柱间支撑的作用是加强厂房纵向刚度和稳定性,将吊车纵向制动力和山墙抗风柱经屋盖系统传来的风力经柱间支撑传至基础。柱间支撑的形式见图2.1.36。
图2.1.36 柱间支撑的形式
柱间支撑的布置形式如下:
1)有吊车或跨度小于18m或柱高大于8m的厂房,在变形缝区段中设置;有桥式吊车时,还应在变形缝区段两端开间上加设上柱支撑。
2)当吊车轨顶标高大于或等于10m时,柱间支撑应做成两层;当柱截面高度大于或等于1.0m时,下柱支撑宜做成双肢,各肢与柱翼缘连接,肢间用角钢连接。
3)当柱间需要通行、需设置设备或柱距较大,采用交叉式支撑有困难时,可采用门架式支撑。
柱间支撑一般用钢材制作。其交叉角一般为35°~55°,以45°为宜。