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    第九章 建筑热工构造

    1 建筑热工基础 2 围护结构的保温措施 3 围护结构的表面和内部凝结 4 围护结构的空气渗透 5 围护结构的隔热

    建筑热工

    1 建筑热工基础 1.1 保温的作用与原理

    1）保温的作用 ） ① 减少围护结构热损失 ② 防止围护结构内表面产生冷辐射 ③ 防止围护结构内表面产生凝结水而受潮 ④ 改善室内热环境

    建筑热工—1 建筑热工基础

    2）围护结构传热原理 ） 传热过程： ① 传热过程：内表面吸热 吸热 结构层传热 传热 外表面放热 放热 ② 材料特性 导热系数 λ —千卡/米?时?℃ 蓄热系数 S—千卡/米2?时?℃

    物体表面温度波动1度，单位时间、单位表面积吸收的热量

    比热 C—千卡/公斤?℃ 容重 ρ —公斤/米3

    建筑热工—1 建筑热工基础

    建筑热工—1 建筑热工基础

    3）围护结构热工指标 ） ① 热阻 R—米2?时?℃/千卡

    围护结构抵抗热流通过 热流通过的能力 热流通过

    R=d/λ R0 = Rn + ∑R + Rw

    热阻大，保温性能好， 热阻大，保温性能好，

    240砖墙 R0=0.526 砖墙

    ② 热惰性 D—无量纲

    围护结构抵抗温度波动 温度波动的能力，即热稳定性 温度波动

    D= ∑R?S 240砖墙 D=2.82 砖墙 S=0.51√ λ C ρ 导热系数 λ—千卡/米?时?℃， 轻质材料 蓄热系数 S—千卡/米2?时?℃，重质材料

    建筑热工—1 建筑热工基础

    1.2 保温材料及保温层厚度确定

    1）保温材料 ） 导热系数λ≤0.2的材料 钢砼 1.33 砖墙 0.7 加气砼 0.1～0.16, 泡沫砼 0.18, 陶粒砼 0.2 静止空气 0.02 常用材料： 常用材料：矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气砼、 膨胀蛭石、泡沫砼、泡沫塑料 2）保温层厚度 ） 总热阻大，保温性能好，但土建费用高 低限热阻R 低限热阻Rmin 以围护结构内表面温度不致太低为依据，

    以减弱内表面的冷辐射，避免出现凝结水的热阻标准 建筑热工—1 建筑热工基础

    低限热阻R 低限热阻 min确定

    tn-tw Rmin= tn-τn Rn?a

    Rmin—低限热阻（米?时?℃/千卡）

    tn—冬季室内计算温度 tw—冬季室外计算温度 ty—室内温度与内表面允许温差

    Rn—内表面感热阻（0.133)

    a—热稳定性修正系数（1.0～1.2)

    由 R=d/λ 得 d≥λ(Rmin-Rn-Rw) 墙体为多层材料时，同理可得

    建筑热工—1 建筑热工基础

    实例

    试计算北京地区某医院建筑外墙的保温层厚度。 试计算北京地区某医院建筑外墙的保温层厚度。 已知条件： 已知条件：tn=20℃，tw=-12℃。 墙体构造由三层 组成，内层为20厚,容重为1700公斤/米3的混合砂浆； 外层为20厚，容重为1800公斤/米3的水泥砂浆，中 间填充容重为600公斤/米3的加气混凝土。 基本数据： 基本数据：混合砂浆导热系数0.87 加气混凝土导热系数0.19 水泥砂浆导热系数0.93 允许温差6℃;修正系数1.0 Ri=0.11；Re=0.04 保温层厚度计算实例

    解： 1、Rmin=(ti-te)nRi/△t=(20+12)x1x0.11/6=0.587 2、Rmin=Ri+R1+R2+R3+Re R2=Rmin-Ri-R1-R3-Re=0.587-0.11-0.02/0.870.02/0.93-0.04=0.392 3、R2=d2/λ d2=R2 λ=0.392x0.19=0.075

    保温层厚度计算实例

    2 围护结构的保温措施 2.1 保温措施

    1）增加围护结构的厚度 ） 2）选用导热系数小的材料 ） 3）围护结构中设空气间层 ） 4）围护结构中设保温层 ） ① 保温层设在承重层内侧 ② 保温层设在承重层外侧 ③ 保温层设在承重层中间 5）减少和消除“冷桥”的影响 ）减少和消除“冷桥”

    建筑热工—2 围护结构的保温措施

    2.2 外墙保温

    1）增加墙体厚度 ） 热稳定性好，但材料力学性能不能充分发挥 材料用量大 2）选用导热系数小的材料 ） 保温好、重量轻、材料省 但厚度太小时，热稳定性差 3） 3）设空气间层 可用空斗墙、空心墙、空心砌块 保温好、热稳定性好、厚度小，但构造复杂 4）设保温夹层 ） 保温层在内侧：构造简单，但热稳定性差 保温层在中间：耐久，稳定性好，但构造复杂

    建筑热工—2 围护结构的保温措施

    外墙保温

    2.3 屋顶保温

    1）保温材料类型 ） 散材： ① 散材：石灰炉渣、水泥蛭石、水泥珍珠岩 块材： ② 块材：泡沫砼块、加气砼块 板材： ③ 板材：轻质砼条板 2）保温层位置 ） ① 保温层设在结构层之上 ② 保温层设在结构层之下 ③ 保温层设在结构层之中

    建筑热工—2 围护结构的保温措施

    屋顶保温

    屋顶保温

    3 围护结构的表面和内部凝结 3.1 基本原理

    1）蒸汽渗透：冬季室内湿度大，水蒸汽含量高，在外 ）蒸汽渗透： 围护结构两侧存在压力差，水蒸汽分子将从高压侧 向低压侧扩散、渗透。 蒸汽渗透量随材料的水蒸汽渗透性和水蒸汽压力差 而变化 2）露点温度 ） 空气中相对湿度达到100% 100%时的空气温度 空气中相对湿度达到100%时的空气温度 3）凝结现象 ） 当围护结构表面或内部温度达到露点温度时，室内 空气或围护结构内水蒸汽达到饱和状态，这时水蒸 汽便在围护结构表面或内部凝结成水或甚至在负温 时结成冰

    建筑热工—3 围护结构的表面和内部凝结

    3.2 避免凝结的构造措施

    1）合理布置材料 ） 将导热系数小的材料设在围护结构低温侧 尽量在水蒸汽渗透通路上做到“进难出易” 2）设置隔蒸汽层 ） 在保温层高温侧设塑料膜、卷材、铝箔、涂料等 3）控制室内相对湿度 ） 控制较低湿度， 控制较低湿度，可减少冷凝现象 一般建筑30～60%，住宅建筑30～40% 4）避免贯通式“冷桥” ）避免贯通式“冷桥” 冷桥——围护结构中保温性能较低而容易传热、 围护结构中保温性能较低而容易传热、 冷桥 围护结构中保温性能较低而容易传热 产生冷凝水的部位 冷桥部位： 冷桥部位：厂房、框架中的钢柱、钢砼梁柱 砖墙中的钢砼过梁、圈梁、梁垫 预制保温板材中的肋条

    建筑热工—3 围护结构的表面和内部凝结

    外墙隔蒸汽层设置

    冷桥作用

    屋面排气

    4 围护结构的空气渗透

    1）空气渗透 ） 当围护结构两边空气具有压力差时，空气由高压侧 通过围护结构流向低压侧 热压渗透： ① 热压渗透：冬季空气从房间向室外渗透 风压渗透： ② 风压渗透：空气从临风面向室内渗透 2）避免措施 ） ① 墙体砌筑密实 ② 外墙两侧抹灰，清水墙严格勾缝处理 ③ 门窗与墙连接缝隙塞填密实

    建筑热工—4 围护结构的空气渗透

    5 围护结构的隔热 5.1 隔热原理

    1）热作用 ） ① 太阳辐射 ② 室外气温 2）热指标 ）

    ① 辐射等效温度

    ρs—围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数 I —太阳辐射强度（千卡/米2?时）

    I*ρs/αe α

    αe—-围护结构外表面换热系数，夏季取19 tsa=te + I*ρs/αe α

    ② 室外综合温度

    tsa

    建筑热工—5 围护结构的隔热

    5.2 实体隔热

    1）隔热原理 ） 利用实体材料吸收太阳辐射， 减少进入室内的热量 但当室外降温时，实体材料开始放热 不适用于夜间使用的房间 2）屋面隔热做法 ） ① 大阶砖实铺 ② 砾石屋面 ③ 堆土种植

    建筑热工—5 围护结构的隔热

    屋面隔热

    屋面隔热

    5.3 反射隔热

    1）隔热原理 ） 利用表面光洁、颜色浅亮的材料反射太阳辐射， 减少进入室内的热量 构造简单，施工方便 但反射表面易受污染，影响隔热效果 2）屋面隔热做法 ） ① 浅色绿豆砂 ② 喷洒石灰水 ③ 铺贴地面砖 ④ 增设铝箔层 材料反射性能： 材料反射性能：沥青15%，砼35%，镀锌铁皮35% 砂59%， 石灰刷白82%，铝箔%

    建筑热工—5 围护结构的隔热

    5.4 通风间层隔热

    1）隔热原理 ） 利用架空间层空气的流动，带走大量太阳辐射， 减少进入室内的热量 2）隔热做法 ） ① 架空砖 ② 架空砼板 ③ 架空瓦 架空层高度宜为180～300，以利于通风 架空层表面宜用浅色，以增强反射效果

    建筑热工—5 围护结构的隔热

    空气间层隔热

    屋面隔热

    屋面隔热

    屋面隔热

    5.5 蓄水隔热

    1）隔热原理 ） 利用水体吸收太阳辐射，减少进入室内的热量 蓄水深度150～300 可与蓄水种植、养殖相结合 2）蓄水屋面做法 ） 三孔一壁

    建筑热工—5 围护结构的隔热

    屋面隔热

    5.6 淋水降温隔热

    1）隔热原理 ） 利用流动水层的反射、吸收、蒸发使屋顶降温，减 少进入室内的热量。 隔热效果明显 但投资高、维修管理复杂 2）屋面隔热做法 ） ① 喷雾 ② 淋水 ③ 倒置隔热屋面

    建筑热工—5 围护结构的隔热

    建筑热工

    本 章 完

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    第一章 绪 论

    1．建筑及其构成要素 2. 建筑设计的完成过程 3．建筑物的构造组成 4．建筑的分类与分级 5．建筑构造的影响因素 6．建筑统一模数制

    1. 建筑及其构成要素 1.1 什么是建筑

    建筑是建筑物和构筑物的总称， 建筑是建筑物和构筑物的总称，是人类为了满足自身 物质和精神的需要而创造出来的固定的空间环境。 物质和精神的需要而创造出来的固定的空间环境。

    1.1.1 建筑物和构筑物

    区别：人能否直接在其中从事各种生产性或非生产性活动 区别：

    1.1.2 物质和精神性

    物质性： 物质性：建筑的适用性 精神性： 精神性：由建筑而产生的精神感受

    1.1.3 创造性

    · 是建筑师空间形象创造力的高度体现 · 是同一时代科学技术发展的结晶

    1.1.4 固定性

    建筑与运输工具有所区分

    1.1.5 空间环境

    ① 什么是空间 “埏埴以为器，当其无有器之用；凿户牖以为室，当其 埏埴以为器，当其无有器之用；凿户牖以为室， 埏埴以为器 无有室之用。故有之以为利，无之以为用。” 无有室之用。故有之以为利，无之以为用。 ② 空间环境的限定方式 · 以“封、堵、围合”形成空间 围合” · 以“地面变化”形成空间 地面变化” · 以“顶棚变化”形成空间 顶棚变化”

    1.2 建筑的三大构成要素

    · 建筑功能 工程技术、建筑艺术 建筑功能、工程技术、 建筑功能、

    —— 建筑的存在目的 建筑的功能使用要求， 建筑的功能使用要求，可以随着社会的发展而改变

    · 工程技术

    —— 建筑的形成手段 材料、构造、结构、施工、设备…… 含：材料、构造、结构、施工、设备

    · 建筑艺术

    —— 建筑的最终结果 空间构成、建筑造型、色彩运用…… 含：空间构成、建筑造型、色彩运用

    三者彼此制约，相互影响， 三者彼此制约，相互影响，共同对建筑空间产生作用

    2. 建筑设计的完成过程 2.1 前期准备阶段

    2.1.1 熟悉设计任务书

    · 建设目的及要求； 建设目的及要求； · 设备条件 ·2.1.2 收集资料数据· 工程进度； 工程进度； 面积分配 · 基地范围及环境； 基地范围及环境； · 总投资及单方造价

    · 气象、地质、地理条件 · 管线资料 · 定额指标、设计规范 气象、地质、 定额指标、

    2.1.3 调研

    · 建筑使用要求 · 材料供应、施工技术 材料供应、 了解有关的方针、法令、 · 2.1.4 了解有关的方针、法令、法规 · 民俗民风 基地踏勘

    2.2 建筑设计阶段

    初步设计（方案设计） 技术设计（扩初） 初步设计（方案设计）、 技术设计（扩初）、 施工图设计

    3. 建筑物的构造组成 （名称、作用、要求 ） 名称、作用、

    屋顶 内墙

    外墙

    门 楼板

    窗

    基础 地坪 基础

    楼梯

    地坪层） 楼层 地坪层） 屋顶 （结构构件） 结构构件） ↓ 非结构“构件” （非结构↓构件”） “ ↓↓ ↓ 楼梯 基础 疏散） (疏散） 承重承重 承重 ↓ 承重 ↓ 通风、 围护 通风、采光 围护 基础 水平支撑 承重 承重 围护 屋面 围护、 围护、 分隔 分隔墙 分隔 ↓ 垂直交通 ↓ ↓ ↓坚固 ↓ 地面 ↓ 柱 坚固耐久 ↓ 坚固耐久 强度 墙面坚固 人流疏散 排水防水 耐久 坚固安全 梁、楼板 刚度 防水防潮 门窗耐久 家具进出 保温隔热 稳定 疏散方便 屋架 防潮 防水 保温隔热 栏杆 日照隔声 隔声 保温 防火隔声 保温隔热 细部装修

    建筑构件 ··（门）窗 建筑配件 墙(柱)

    4. 建筑物的分类与分级 4.1 建筑物的分类

    4.1.1 按使用要求分类

    生产性建筑： 生产性建筑： · 工业建筑 4.1.2 按建筑规模分类 · 农业建筑 非生产性建筑： 民用建筑） 非生产性建筑：（民用建筑） · 居住建筑 大量性、 大量性、大型性 4.1.3 按层数与高度分类 · 公共建筑 住宅：1～3层为低层 住宅： 公建：＜24m为低层 公建：＜24m ：＜24 4.1.4 按承重结构材料分类 ≥24m为高层 24m 4～6层为多层 24 木结构、砖石结构、混合结构、钢砼结构、 木结构、砖石结构、混合结构、钢砼结构、钢结构 7～9层为中高层 4.1.5 按承重方式分类 ↓ 10层以上为高层 10层以上为高层 ·砖 + 木 墙承重、框架承重、框剪结构承重、空间结构承重、 墙承重超高层：≥100框剪结构承重、空间结构承重、混合承重 、框架承重、 m为超高层 —— 砖墙 + 木楼盖 超高层： 100 · 砖 + 钢砼 100m 钢砼——砖墙 + 钢砼楼盖 砖墙 · 钢 + 钢砼 钢砼——钢砼墙、楼板 + 钢框架 钢砼墙、 钢砼墙

    4.2 建筑物的分级

    4.2.1 建筑的耐火等级

    建筑物的耐火等级是按组成房屋的构件的耐火极限和 燃烧性能这两个因素来确定的。 燃烧性能这两个因素来确定的。 共分四级：一级：用于重要的或大型性的建筑 共分四级：一级： 二、三级：用于大量性或一般的建筑 三级： 四级：用于临时性建筑 四级：

    构件的耐火极限

    建筑构件的耐火极限，是按建筑构件的时间 温度标准曲 建筑构件的耐火极限，是按建筑构件的时间-温度标准曲 线进行耐火试验，从受到火的作用时起， 线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或 整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，用小时表示。 整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，用小时表示。 · 失去支持能力： 失去支持能力： 非承重构件自身解体或塌垮； 非承重构件自身解体或塌垮；梁、板等受弯 构件挠度过大（ 构件挠度过大（总挠度值达到构件长度的 2%、3.5%、5%时） 、 、 时 · 完整性被破坏： 完整性被破坏： 楼板、 楼板、墙体出现穿透性的缝隙或孔隙 140℃ · 失去隔火作用：隔火构件背火面平均温度升到140℃，或背火 失去隔火作用：隔火构件背火面平均温度升到140 面任一点温度达220 220℃ 即不具备隔火作用。 面任一点温度达220℃时，即不具备隔火作用。

    构件的燃烧性能

    · 不燃烧体： 不燃烧体： 用不燃烧材料做成的构件， 用不燃烧材料做成的构件，如：石材、金属等 石材、 · 燃烧体： 燃烧体： 用燃烧材料做成的构件， 用燃烧材料做成的构件，如：木材、织物等 木材、 · 难燃烧体： 难燃烧体： 用难燃烧材料做成的构件，如：木板条抹灰等 用难燃烧材料做成的构件，

    4.2.2 建筑物的质量等级 建筑的耐久年限） （即：建筑的耐久年限）

    一级： 年以上 一级：100年以上 ——重要及高层建筑 重要及高层建筑 二级：50～100年 —— 一般性建筑 二级： ～ 年 三级： ～ 年 三级： 25～50年 —— 次要建筑 四级： 年以下 四级： 15年以下 —— 临时性建筑

    5. 建筑构造的影响因素及设计原则 5.1 影响因素

    5.1.1 外环境的影响

    1）外力的影响： · 竖向荷载：恒载 外力的影响： 竖向荷载： 活载 2）自然气候的影响 · 横向荷载：地震、 横向荷载： 防潮、防水、保温、隔热、 地震、风载 防潮、防水、保温、隔热、变形缝、隔蒸汽层…… 3）人为因素和其他因素的影响 变形缝、隔蒸汽层 防振、防火、隔声、防腐、防爆、隔尘…… 防振、防火、隔声、防腐、防爆、隔尘

    5.1.2 技术条件的影响

    材料、结构、施工…… 材料、结构、施工 5.1.3 建筑标准的影响

    2.2 设计原则

    坚固实用、技术先进、经济合理、美观大方 坚固实用、技术先进、经济合理、美观大方……

    6. 建筑统一模数制

    建筑工业化：设计标准化、构配件工厂化、施工机械化、 建筑工业化：设计标准化、构配件工厂化、施工机械化、管理科学化

    6.1 建筑模数

    模数——即：以选定的尺寸单位作为尺度的增值单位 即 模数

    6.1.1 基本模数

    ——模数制中选定的基本尺寸单位， ——模数制中选定的基本尺寸单位，1M = 100mm 100mm 模数制中选定的基本尺寸单位

    6.1.2 导出模数

    扩大模数——基本模数的整数倍。 基本模数的整数倍。 扩大模数 基本模数的整数倍 基数为3 12M 15M 30M 60M 基数为3M、6M、12M、15M、30M、60M，六个 分模数——以整数除基本模数的数值 以整数除基本模数的数值 分模数 基数为1 10M 基数为1/10M、1/5M、1/2M，三个

    6.1.3 各模数数列的适用范围

    · 基本模数：层高、门窗洞口、构配件截面 基本模数：层高、门窗洞口、 · 扩大模数：开间、柱距、进深、跨度、层高、门窗洞口 扩大模数：开间、柱距、进深、跨度、层高、 · 分 模 数：缝隙、构造节点、构配件截面 缝隙、构造节点、

    6.2 预制构件的尺寸

    标志尺寸——轴线尺寸，应符合模数数列的规定 轴线尺寸， 标志尺寸 轴线尺寸 构造尺寸——标志尺寸 － 缝隙尺寸 标志尺寸 构造尺寸 实际尺寸——构造尺寸 ± 公差 实际尺寸 构造尺寸

    6.3 房屋定位轴线的标定

    1） 定位轴线的作用 ） 将房屋视为一个三向直角坐标空间， 将房屋视为一个三向直角坐标空间 ， 以其三维坐标网 格中的平面定位轴线和竖向定位轴线为基准， 格中的平面定位轴线和竖向定位轴线为基准 ， 来确定建筑 组合件、构配件的位置与尺寸及其相互关系。 物、组合件、构配件的位置与尺寸及其相互关系。 2） 平面定位轴线的标注 即：纵向、横向定位轴线 ） 纵向、 · 轴圈与轴号 轴圈——φ8mm 轴圈 纵、横轴号标注 附加轴号

    · 分区编号 · 圆形、折线形平面轴线编号 圆形、 3） 竖向定位轴线 ） 标高

    6.3.1 墙的定位 ① 承重内墙

    1.）上下层等厚： ）上下层等厚： 轴线从墙体中心通过 2.）上下层不等厚： · 底层墙体中分 ）上下层不等厚： · 底层墙体偏分 1.) 上下层等厚：a. 砖墙： 上下层等厚： 砖墙：

    ② 承重外墙

    120

    轴线距顶层墙身的内缘120mm 轴线距顶层墙身的内缘

    b. 剪力墙： 轴线从墙体中心通过 剪力墙： 2.) 上下层不等厚：以砖墙为多，轴线以顶层墙体为依据 上下层不等厚：以砖墙为多，

    ③ 带壁柱的墙体

    轴线从墙身内缘或距墙身内缘120mm处通过 轴线从墙身内缘或距墙身内缘120mm处通过 120mm

    ④ 非承重墙

    轴线多居中或从墙身内缘通过

    6.3.2 柱的定位 ① 现浇结构 · 轴线从柱中心通过 · 柱子上小下大时，以上部柱子为基准 柱子上小下大时，

    ② 预制墙板 （单层厂房除外） 单层厂房除外） 中柱——轴线位于柱中心 中柱 轴线位于柱中心 边柱——轴线从柱外皮通过 边柱 轴线从柱外皮通过

    6.3.3 构配件的平面定位

    标注构配件与纵横向定位轴线之间的尺寸关系

    6.3.4 构配件的竖向定位

    标注构配件与所在层的楼地面标高之间的尺寸关系 ① 楼地面标高 —— 面层的完成面处标高 常指结构板面处标高， ② 平屋顶标高 —— 常指结构板面处标高，需予以文字说明 ③ 坡屋顶标高 —— 常指屋架底面处标高

    6.4 施工图绘制

    6.4.1 制图标准

    尺寸标注： ·尺寸标注： 比例、 图幅、字体 比例 图幅、图框 直线尺寸标注 圆弧尺寸标注 尺寸简化标注 坡度尺寸标注

    · 符号： 符号： 6.4.2 建筑施工图编制深度及图面内容 · 绘制步骤： 绘制步骤： · 图面内容： 图面内容：

    总平面；平立剖面若干；设计说明；用料表；门窗表； 总平面；平立剖面若干；设计说明；用料表；门窗表；详图

    结 束

    剖切符号 断面剖切符号 索引符号 详图符号 引出线 对称符号 详图中的轴号

    围合物高于视线

    围合物低于视线

    纽约世界贸易中心

    钢结构 用钢 78000 吨 楼外围有密柱钢框筒 墙面由铝板和玻璃组成 84万平方米 办公面积 84万平方米 可容纳 5万人办公 2~3万人就餐及参观 3 地下6层,与裙房地下室连成一片 地下6 有可供停车2000辆的车库 有可供停车2000辆的车库 2000

    世界贸易中心主体结构布置

    （外筒240根柱，内框架47根柱） 外筒240根柱，内框架47根柱） 240根柱 47根柱

    美.能源部福雷斯特总部大楼 “日 光 墙”设 计

    表示2号轴线后附加的第一根轴线 表示C号轴线后附加的第三根轴线 表示 号轴线后附加的第三根轴线 表示1号轴线之前附加的第一根轴线 表示 号轴线之前附加的第一根轴线 表示A号轴线之前附加的第一根轴线 表示 号轴线之前附加的第一根轴线

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