如何给建筑调色 (建筑怎么布置好看)

打一个形象点的比方,基础是建筑的“脚”,使建筑立于不倒之地。那什么样的建筑该配什么样的“脚”呢?这取决于三个因素,其一,建筑的自重(包括楼面活荷载);其二,地基的承载力,其三,建筑的自重力传递到地基上的方式。

建筑自重(包括楼面活荷载)的量纲单位是“吨”,地基承载力的量纲单位是“帕斯卡”。但在设计实践中,我们习惯上把地基的承载力用“吨”来表示。比如粉土的承载力约为120兆帕,重力系数g10N/kg取值,可以折算成12吨,即粉土每平方米可以承载12吨的重量。

这样,我们可以建立一个简单的关系式:基础底面积=建筑自重/地基承载力。

但建筑不是一个匀质的立方实体,而一个空旷的多层格子间。建筑的自重力要通过砖墙(砖混结构)、柱子(框架结构)、剪力墙(剪力墙结构)或者柱子+剪力墙(框架-剪力墙结构)传递到地基上。

如何给室内建筑做设计,建筑怎么布置好看

所以,建筑的基础底面积与砖墙、柱子和剪力墙的落地面积成正比,而与建筑外墙围合而成的建筑基底面积无关。

这样,我们拿出单片墙或单柱来进行研究,也可以大体得出近似正确的结论。

以砖混结构的住宅建筑为例,楼体单层重量折算到每平方米约为2吨(包括家具、人的活动等活荷载的折算值)。在下图中,取两个房间中间的墙体验算。

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根据楼面应力分布线,分配给中间墙体的面积约为10平方米,单层折算重量20吨。以一层住宅为例,以粉土的承载力12吨/平方米进行计算,得基础底面积=20/12=16.67平方米,再除以4.5米的墙长,得基础底宽度为=16.67/4.5=0.37米。

再加上一点余量,我们可以给出一个刚性砖砌条形基础,如下图:

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刚性砖基础

在这种情况下,基础底宽度与楼层数成正比。以五层住宅为例,基础底宽度=0.37*5=1.85米。

那我们还能不能做刚性砖砌条形基础呢?答案是可以的,但是非常不经济。因为砖基础存在刚性角的限制,也就是地基对基础的反作力形成的最大弯矩处会产生拉应力破坏。如下图:

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刚性角与刚性角破坏

砖基础最大允许刚性角的宽高比B/H=1:1.5,那么,1.85米的基础底宽度需要大约2.65米的基础高度才能实现。一来基坑深度需要加大,二来消耗建筑材料增加,怎么算都不划算。

所以,我们改用柔性的钢筋混凝土条形基础,基础高度只有400高,通过基础底部配筋克服刚性角的限制(沿墙方向配分布筋)。如下图:

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对于框架结构的建筑来说,柱下独立基础和墙下条形基础适用的计算原理是一样的,只不过要两个方向同时配筋以克服刚性角。

而剪力墙的基础选型要根据实际情况而定,视墙肢的长短,选择做条形基础还是独立基础。

需要注意的是,砖墙可以视为一条线,柱子可以视为一个点。显然柱子落地面积比墙小很多,也意味着单根柱子传给地基的力比单片墙要大很多。为了防止柱子对基础的剪切破坏,柱子下独立基础会做得比较高。如下图,基础高度为950,为了兼顾节省混凝土和底部配筋,而做成了分步台阶式独立基础。

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柱下独立基础

上述的墙下条形基础和柱下独立基础,在工程实践中尺寸都算比较大的了。如果遇到地基承载力再弱一点,楼层更高一点的情况,上述基础的尺寸不能再加大怎么办呢?

两者的情况差不多,尺寸再加大,相邻基础就合成一片了。合成一片的墙下条形基础,那就是满堂基础或筏板基础了。砖混结构的建筑受地震影响比较大,有严格的高度限制,整体荷重不会太大,除非地承载力比较低且不好整固,才会做筏板基础。剪力墙的情况要复杂一些,要看实际情况而定。

柱下独立基础在合成筏板基础之前,还是有选择的。两个独立基础相连,可以做成联合基础,但柱间的基础顶面需要配筋,以抵抗地基反力产生的弯矩。

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一条轴线上独立基础相连,可以做成柱下条形基础。纵横两个方向的独立基础相连,可以做成十字交叉基础。

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十字交叉基础

如果楼层更高一点,整体荷重更大一些,就只好做筏板基础了。高层带地下室的建筑可以做箱形基础,本质上也是一种筏板基础。

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以上的基础选型和设计所考虑的因素,简而言之,只有两个。

一,建筑荷重对地基是否造成生破坏,这决定了基础底部面积总和的大小。

在基础沉降稳定后,基础和地基都有足够的刚度,使基础与地基之间产生近似均匀的正反作用力。前面的等式“基础底面积=建筑自重/地基承载力”是有效的。

二,来自地基的均匀反作用力,对基础是否造成破坏,这决定了基础内部的配筋分布。

如果将地基与基础倒转过看,基础和梁柱构件受力形态是相同的。如下图所示:

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当然,基础设计还有很多细节要考虑,但这不影响我们基础选型的决策。

随着楼层继续加高,建筑荷重大到连做筏板基础都会破坏地基时,就该考虑做桩基了。

桩,可以理解成是对上述各类基础的补充。当前地基的承载力相对于建筑荷重不足时,我们给它增加一颗桩,相当于增加了一个与另一块地基的接触面。

如果接触面是桩的端头,我们称之为“端承桩”;如果接触面是桩身,我们称之为“摩擦桩”;如果两者皆有,我们称之为“混合桩”。

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极少的情况,桩自身可以替代基础,直接与上部建筑连接。

如何给室内建筑做设计,建筑怎么布置好看

上述的墙下条基、柱下独基、十字交叉基础、筏板基础等,属于浅基础。桩基础介于浅基础与深基础之间。例如静压桩,不需要太多开挖,而且建筑座落的承台也负担着一部分基础的功能,从施工方法上看,更像浅基础。如果是大孔灌注桩,需要机械或人工开挖很深,归于深基础之列似乎更合理。

此外,还有一些深基础类型,例如沉井基础、地下连续墙等,大直径桩墩基础等,在民用建筑中很少用到,我们略过不提。