第二节 建筑结构施工基础知识
一、常用专业名词
1.建筑设计（广义）
设计一个建筑物（群）要做的全部工作，包括场地、建筑、结构、设备、室内环境、室内外装修、园林景观等设计和工程概预算。
2.施工图设计
在已批准的初步设计文件基础上进行的深化设计，提出各有关专业详细的设计图，以满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要。
3.建筑标准设计
按照有关技术标准，对具有通用性的建筑物及其建筑部件、构件、配件、工程设备等进行的定型设计。
4.建筑设计（狭义）
对建筑物使用功能和空间合理布置、室内外环境协调、建筑造型及细部处理进行的设计，并与结构、设备等工种配合，使建筑物达到适用、安全、经济和美观等要求。
5.建筑结构设计
为确保建筑物能承担规定的荷载，并保持其刚度、强度、稳定性和耐久性进行的设计。
6.建筑设备设计
对建筑物中给水排水、暖通空调、电气和动力等设备设计的总称。
7.人防设计
在建筑设计中对具有预定战时防空功能的地下建筑空间采取防护措施，并兼顾平时使用的专项设计。
8.建筑节能设计
为降低建筑物围护结构、采暖、通风、空调和照明等的能耗，在保证室内环境质量的前提下，采取节能措施，提高能源利用率的专项设计。
9.无障碍设计
为保障行动不便者在生活及工作上的方便、安全，对建筑室内外的设施等进行的专项设计。
10.建筑设计说明
由文字、表格、简图等组成的对建筑设计进行说明的设计文件。
11.总平面图
表示拟建房屋所在规划用地范围内的总体布置图，并反映与原有环境的关系和邻界的情况等。
12.竖向布置图
表示拟建房屋所在规划用地范围内场地各部位标高的设计图。
13.管线综合图
表示建筑设计所涉及的工程管线平面走向和竖向标高的布置图。
14.平面图
用一水平的剖切面沿门窗洞位置将房屋剖切后，对剖切面以下部分所做的水平投影图。
15.立面图
在与房屋主要外墙面平行的投影面上所做的房屋正投影图。
16.剖面图
用垂直于外墙水平方向轴线的铅垂剖切面，将房屋剖切所得的正投影图。
17.建筑详图
对建筑物的主要部位或房间用较大的比例（一般为1∶20至1∶50）绘制的详细图样。
18.节点详图（建筑大样图）
对建筑物的细部或建筑构、配件用较大的比例（一般为1∶20、1∶10、1∶5）将其形状、大小、材料和做法详细地表示出来的图样。
19.横向
指建筑物的宽度方向。
20.横向轴线
平行于建筑物宽度方向设置的轴线，用以确定横向墙体、柱、梁、基础的位罝。
21.纵向
指建筑物的长度方向。
22.纵向轴线
平行于建筑物长度方向设置的轴线，用以确定纵向墙体、柱、梁、基础的位置。
23.建筑间距
两栋建筑物或构筑物外墙面之间的最小的垂直距离。
24.建筑高度
建筑物室外地面到建筑物屋面、檐口或女儿墙的高度。
25.标高
表示建筑物的地面或某一部位的高度的数值，包括绝对标高和相对标高。
26.绝对标高
以一个国家或地区统一规定的以某一基准面作为零点的标高。
27.相对标高
以建筑物的首层（即底层）室内地面作为零点的标高。
28.室内外高差
室外地面至首层室内地面（标高±0.000）之间的垂直距离。
29.层高
建筑物各楼层之间以楼、地面面层（完成面）计算的垂直距离。
30.开间
建筑物纵向两个相邻的墙或柱中心线之间的距离。
31.进深
建筑物横向两个相邻的墙或柱中心线之间的距离。
32.檐口
屋面与外墙墙身的交接部位，作用是方便排除屋面雨水和保护墙身，又称屋檐。
33.挑檐
建筑屋盖挑出墙面的部分。
34.女儿墙
建筑外墙高出屋面的部分。
35.天沟
屋面上用于排除雨水的流水沟。
36.勒脚
在房屋外墙接近地面部位特别设置的饰面保护构造。
37.散水
沿建筑外墙周边的地面，为避免建筑外墙根部积水而做的一定宽度并向外找坡的保护面层。
38.过梁
设置在门窗或洞口上方的承受上部荷载的构件。
39.屋（顶）盖
建筑物顶部起遮盖作用的围护部件。
40.承重墙
直接承受外加荷载和自重的墙体。
41.非承重墙
一般情况下仅承受自重的墙体。
42.纵墙
沿建筑物长轴方向布置的墙。
43.横墙
沿建筑物短轴方向布置的墙，其中外横墙俗称山墙。
44.基坑
为进行建（构）筑物地下部分的施工由地面向下开挖出的空间。
45.基坑支护
为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与控制地下水而采取的措施。
二、常用建筑材料基础知识
1.土的基本性质与分类
土是地壳表层的岩石，经过风化、剥蚀、搬运、沉积后，所形成的各种疏松的沉积物。土是碎散颗粒的集合体，与一般建筑材料（如钢材、木材）是连续的固体具有根本的区别。由于土体颗粒间没有粘结（如砂土等）或粘结的强度比颗粒本身的强度要小得多，因此它们在外荷载作用下容易发生压缩而产生较大的变形，抗剪强度比一般建筑材料低得多；同时颗粒间的连通孔隙，使土具有透水性。在建筑工程中，土不仅构成承载建筑物的地基，也是基坑工程中支护和开挖的施工对象，因此虽然土并不属于建筑材料，但是熟悉和了解土的工程性质，对于保证建筑物质量及施工安全是十分必要的。
作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。
（1）岩石
根据岩块的饱和单轴抗压强度，岩石的坚硬程度分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩等类别；根据岩石的完整性指标，岩体完整程度分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎等类别。
（2）碎石土
碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土可根据颗粒形状和粒组含量分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。碎石土的密实度可根据重型圆锥动力触探锤击数（N63.5）划分为松散、稍密、中密、密实等类别。
（3）砂土
砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。砂土可按粒组含量（从粗到细）分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。砂土的密实度，可根据标准贯入试验锤击数N分为松散、稍密、中密、密实等类别。
（4）黏性土
黏性土为塑性指数Ip大于10的土，其中Ip＞17的称为黏土；10＜Ip≤17的称为粉质黏土。这里需要注意的是，黏性土和黏土是不一样的，黏土属于黏性土的一类。黏性土的状态，可根据土的液性指数IL分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑等类别。其中液性指数IL是黏性土的天然含水量与塑限含水量之差与塑性指数的比值，是衡量黏性土软硬程度的指标。
（5）粉土
粉土为塑性指数Ip小于或等于10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。粉土的性质介于砂土和黏性土之间。砂粒含量较多的粉土，地震时可能产生液化，类似于砂土的性质。黏粒含量较多（＞10%）的粉土不会液化。
（6）淤泥和淤泥质土
淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的黏性土。当天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的黏性土或粉土为淤泥质土。
（7）人工填土
人工填土根据其组成和成因，可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土。素填土为由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。经过压实或夯实的素填土称为压实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水力冲填泥砂而形成的填土。
2.混凝土基础知识
（1）混凝土强度等级
混凝土是由水泥、砂、石、水、外加剂等组分，按照一定的比例拌制，经凝固硬化后形成的具有较高抗压强度的密实块体。混凝土的强度大小不仅与组成材料的质量和配合比有关，而且与混凝土的养护条件、龄期等因素有关。混凝土的强度等级分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等不同级别。如C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2，也就是30MPa的混凝土强度等级。C后面的数字越大表示抗压强度越高。在结构施工图中，一般情况下结构设计总说明中会分类别指出各构件或部件所用的混凝土强度等级。
（2）混凝土结构分类
混凝土结构是以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。素混凝土结构是无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构；钢筋混凝土结构是配置受力普通钢筋的混凝土结构；预应力混凝土结构是在混凝土中配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。
（3）泵送混凝土
目前泵送混凝土已经成为施工现场混凝土水平和垂直运输的主要方式。混凝土泵送运输是以混凝土泵为动力，通过管道、布料杆，将混凝土直接运至浇筑地点，能同时实现垂直运输与水平运输。混凝土泵送设备与混凝土运输车相配合，可快速完成混凝土运输、浇筑任务。在泵压作用下，混凝土拌合物通过管道进行输送，因此要求泵送混凝土具有可泵性，其坍落度和坍落扩展度应满足泵送高度要求，见表1-2。
表1-2 混凝土入泵坍落度与泵送高度关系表
（4）防水（抗渗）混凝土
防水混凝土是通过调整配合比或掺加外加剂、掺合料，以提高自身的密实性和抗渗性的特种混凝土。防水混凝土的抗渗能力用抗渗等级表示，它反映了混凝土在不渗漏时的允许水压值，其设计抗渗等级依据工程埋置深度而定，最低为P6（抗渗压力0.6MPa），常用P6、P8、P10、P12等几个等级。防水混凝土的配合比应通过试验确定。为了保证施工后的可靠性，在进行防水混凝土试配时，其抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。
3.钢筋基础知识
（1）钢筋的牌号与表示方法
工程上习惯按钢筋的强度等级进行分级：如强度等级300MPa的钢筋称为Ⅰ级钢；强度等级400MPa的称为Ⅲ级钢，强度等级500MPa的称为Ⅳ级钢。其中除Ⅰ级钢是光圆钢筋外，其他等级的钢筋均为带肋钢筋。HPB是热轧光圆钢筋的英文缩写；HRB（热轧带肋钢筋）、HRBF（细晶粒热轧钢筋）、RRB（余热处理钢筋）是三种常用带肋钢筋品种的英文缩写。钢筋牌号为上述字母缩写加上代表强度等级的数字。例如HPB300表示屈服强度为300MPa的热轧光圆钢筋；RRB400表示屈服强度为400MPa的余热处理带肋钢筋；HRB500表示屈服强度为500MPa的热轧带肋钢筋。热轧带肋钢筋在建筑工程中最为常用，其表示方法及字符含义见表1-3。
表1-3 钢筋的牌号构成及含义
（续）
为便于识别钢筋的牌号、品种和直径，出厂的钢筋表面轧制了相应的符号标志。各种钢筋表面的轧制标志各不相同，HRB400、HRB500分别为4、5，HRBF400、HRBF500分别为C4、C5，RRB400为K4。对于牌号带“E”的热轧带肋钢筋，轧制标志上也带“E”，如HRBF400E为C4E。
（2）带E钢筋及性能要求
规范规定：对有抗震设防要求的结构，其纵向受力钢筋的性能应满足设计要求；当设计无具体要求时，对按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件（含梯段）中的纵向受力普通钢筋应采用HRB400E、HRB500E、HRBF400E或HRBF500E钢筋，其强度和最大力下总伸长率的实测值，应符合下列规定：
1）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25。
2）钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.30。
3）钢筋的最大力下总伸长率不应小于9%。
（3）构件中钢筋的分类与作用
普通钢筋是指用于混凝土结构构件中的各种非预应力筋的总称。预应力筋是用于混凝土结构构件中施加预应力的钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋等的总称。
普通钢筋按其在构件中所起的作用不同，通常加工成各种不同的形状。构件中常见的钢筋可分为纵向受力钢筋、弯起钢筋（斜钢筋）、架立钢筋、分布钢筋、腰筋、拉筋和箍筋等几种类型。
1）纵向受力钢筋。可分受拉钢筋和受压钢筋两类，配筋面积一般通过计算确定。受拉钢筋，配置在受弯构件的受拉区和受拉构件中，承受拉力；受压钢筋，配置在受弯构件的受压区和受压构件中，与混凝土共同承受压力。
2）弯起钢筋。弯起钢筋是受拉钢筋的一种变化形式。在简支梁中，为抵抗支座附近由于受弯和受剪而产生的斜向拉力，就将受拉钢筋的两端弯起来，承受这部分斜拉力，称为弯起钢筋。而在连续梁中，受拉区是变化的：跨中受拉区在连续梁的下部；到接近支座的部位时，梁承受负弯矩，受拉区位于梁的上部，因此为了适应这种受力情况，受拉钢筋到一定位置须弯起。
3）架立钢筋。架立钢筋能够固定箍筋，并与纵向受力钢筋等一起连成钢筋骨架，保证受力钢筋的位置准确，使其在浇筑混凝土过程中不发生移动。
4）箍筋。箍筋除了可以满足斜截面抗剪强度外，还用于固定纵向受力钢筋的位置，使构件内各种钢筋构成钢筋骨架。箍筋的形式主要有开口式和闭口式两种。单个矩形闭口式箍筋也称双肢箍；两个双肢箍拼在一起称为四肢箍。在截面较小的梁中可使用单肢箍；在圆形或有些矩形的长条构件（如柱、桩等）中也常用螺旋形箍筋。
5）腰筋与拉筋。腰筋（又称腹筋）的作用是防止梁太高时，由于混凝土收缩和温度变化导致梁变形而产生竖向开裂，同时也可加强钢筋骨架的刚度。腰筋通过拉筋连结。
6）分布钢筋。分布钢筋是指在垂直于板内纵向受力钢筋方向上布置的构造钢筋。其作用是将板面上的荷载更均匀地传递给受力钢筋，在施工中通过绑扎或点焊来固定主钢筋位置，还可抵抗温度应力和混凝土收缩应力。
7）其他钢筋。由于安装钢筋混凝土构件的需要，在预制构件中，根据构件的体形和质量，在一定位置设置有吊环钢筋。为了进行设备安装和幕墙施工，还需要在主体施工时按设计要求设置预埋钢筋。
4.砌筑用块体
砌体是由块体和砂浆两部分组成的，砂浆是胶结材料，而块体起骨架作用。根据材质和外形尺寸的不同，砌体中采用的块体可分为砖、砌块、石块三大类，其中砖和砌块的使用最为普遍。砖和砌块都属于人工块体，砖的尺寸比较小而砌块体积比较大。根据规范规定，小型人工块材，长度不超过365mm，宽度不超过240mm，高度不超过115mm的叫作砖，也就是长、宽、高三项指标都不超过相应限值，叫作砖；如果长、宽、高有一项或一项以上的尺寸超过了相应的限值，就叫作砌块。一般来说，砌块体积较大，对于提高生产效率有利。
工程上最常用的块体包括烧结砖、混凝土小型空心砌块和加气混凝土砌块。
（1）烧结砖
烧结砖根据孔洞率大小可以分为烧结普通砖、烧结多孔砖和烧结空心砖。其中烧结普通砖和烧结多孔砖多用于承重砌体结构，烧结空心砖多用于框架填充墙等非承重墙砌筑。
烧结普通砖是指没有孔洞或孔洞率很小的砖，尺寸是240mm×115mm×53mm，按材料分为黏土砖、页岩砖、粉煤灰砖、煤矸石砖等类别，其中黏土砖已经逐步被限制使用了。砖的强度等级用大写字符“MU”加一个数字来表示，数字表示砖的抗压强度，单位为MPa。烧结普通砖一般用于承重墙，因此强度等级较高，具体可分为MU10、MU15、MU20、MU25、MU30等几个等级。
烧结多孔砖指的是孔洞率不大于40%，孔的尺寸小而数量多的烧结砖。常用的有P型、M型多孔砖，规格分别是240mm×115mm×90mm和190mm×190mm×90mm，一个长宽不等、一个长宽相等。其厚度比普通砖要大，都是90mm。因为同样是主要用于承重部位，多孔砖和普通砖的强度等级设置是一样的，最低强度等级是MU10。
如果烧结砖的孔洞率大于等于40%，我们就把这种砖叫作空心砖。空心砖的有效承载截面较小，强度等级也相对较低，一般只有2.5MPa到10MPa，主要用于填充墙的砌筑。常用的烧结空心砖的规格有三种：240mm×115mm×90mm、190mm×190mm×115mm和240mm×180mm×115mm，分别适用于砌筑厚度为120mm、190mm和180mm的墙体。
（2）混凝土小型空心砌块
混凝土小型空心砌块的高度一般为115～380mm，常用的规格有390mm×190mm×190mm、390mm×140mm×190mm和390mm×90mm×190mm。混凝土小型空心砌块多用于承重部位，强度等级分为5MPa、7.5MPa、10MPa、15MPa和20MPa。根据采用骨料的不同，混凝土小型空心砌块又可分为普通混凝土小型空心砌块和轻骨料混凝土小型空心砌块。普通混凝土小型空心砌块是指以碎石或卵石为粗骨料制作的混凝土小型空心砌块；轻骨料混凝土小型空心砌块是指以浮石、陶粒等为粗骨料制作的混凝土小型空心砌块。
（3）加气混凝土砌块
加气混凝土砌块的最大特点是体积大、重量轻，工人可以比较轻松地搬起来。砌块的长度一般是600mm，宽度有125mm、150mm、200mm和250mm四种，高度有200mm、250mm、300mm三种。加气混凝土砌块的密度比较小，一般每立方米的重量在300～800kg之间。这种砌块的强度也是比较低的，强度等级在1.0MPa到10MPa之间，一般用于填充墙。
三、常见建筑结构体系简介
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结构，而墙和柱采用砌体结构建造的房屋。混合结构不宜建造大空间的房屋，大多用在住宅、办公楼、教学楼建筑中，一般在6层以下。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。
为了提高多层砖砌体结构的整体性和抗震性能，需要在砌体内设置圈梁和构造柱。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。构造柱是在砌体房屋墙体的规定部位，按构造配筋，并按先砌墙后浇筑混凝土的施工顺序制成的混凝土柱。由于钢筋混凝土构造柱的作用主要在于对墙体的约束，因此截面不必很大，但需与各层纵横墙的圈梁或现浇楼板连接，才能发挥约束作用。
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。它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；主要缺点是侧向刚度较小，当层数较多时，会产生过大的侧移，易引起非结构性构件（如隔墙、装饰等）破坏进而影响使用。框架结构梁和柱节点的连接构造直接影响结构安全及施工的方便，因此对于梁柱节点区域的混凝土强度等级，钢筋排布与锚固等，都应符合相关的构造要求。
3.剪力墙体系
剪力墙结构，是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构，即结构采用剪力墙的结构体系。墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外，还对房屋起围护和分割等作用。剪力墙的刚度很大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，方便使用。缺点是剪力墙的间距小，建筑平面布置不灵活，适用于小开间的住宅和旅馆建筑，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
框架-剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构。它具有框架结构平面布置灵活，空间较大的优点，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。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连系在一起，并通过楼盖的水平刚度使两者具有共同的变形。
5.筒体结构
在高层、超高层建筑中，水平荷载在建筑结构设计中起着控制作用。筒体结构便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、筒中筒结构以及多筒结构等。框架-核心筒结构就是在建筑的中央部分，由电梯井道、楼梯、通风井、电缆井、公共卫生间、部分设备间围护形成中央核心筒，与外围框架形成一个外框内筒结构。这种结构体系十分有利于结构受力，并具有较好的抗震性能，是目前高层、超高层建筑广泛采用的主流结构形式。