第5章 剖面设计

第五章：建筑剖面设计 5.1房间的剖面形状 5.2房屋各部分高度的确定 5.3房屋层数的确定 5.4建筑空间的剖面组合与利用第五章　建筑剖面设计建筑剖面设计主要是确定建筑物在垂直方向的空间组合关系。剖面设计主要解决建筑物各部分应有的高度、剖面形状、建筑层数、建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。通常对于剖面形状比较简单，房间高度尺寸变化不大的建筑物，剖面设计是在平面设计的基础上进行，如大多数住宅、办公楼等；同时又会对建筑平面设计产生一定的影响，在建筑设计中必须充分考虑平面和剖面之间的相互影响，不断修改，最终使两者同时满足要求。建筑剖面设计和竖向组合直接影响到建筑物的使用、造价和节约用地，并对城市景观的形成有直接影响。5.1房间的剖面形状房间的平面形状可以分为矩形和非矩形两类。矩形剖面形式简单、规整，有利于竖向空间组合，体型简洁而完整，结构形式简单，施工方便，在普通民用建筑中广泛使用。非矩形剖面常用于有特殊要求的房间，或由特殊的结构形式而组成。房间剖面形状的确定主要取决于以下几方面的因素。5.1.1房间的使用要求在民用建筑中，大多数建筑的空间在功能上无特殊的要求，如卧室和起居室、教室、办公室和客房等，其剖面形状可以多采用矩形。这样既能满足使用要求，又能发挥矩形剖面优势的作用。对于有特殊功能要求（如视线、音质等）要求的房间，就需要根据使用特点合理选择剖面形状。（1）视线要求对视线质量有特殊要求的建筑物，如影剧院、体育馆、报告厅、阶梯教室等。这类房间除平面形状、大小满足一定的视距、视角要求外，地面还应设计起波。其剖面会采用特殊形状，以避免视线遮挡，或使声音传播较均匀。地面升起坡度的大小与设计视点的选择、视线升高值C（即后排与前排的视线升高差)、座位排列方式（即前排与后排对位或错位排列）、排距等因素有关。使用功能不同，集中视点的高度差别很大。设计视点与地面升起坡度、座位的排列方式、排距、视线升起值有极大关系。一般视点选择越低，地面升起坡度越大；视点选择越高，地面升起坡度就越小。视点高度的选择要满足人的视线不受遮挡。观看行为不同，设计视点的选择高度也不相同。例如：电影院的视点高度选在银幕底边中心点，这样就可以保证人的视线能够看到银幕的全画面；体育馆常要进行多种比赛，视点选择多以较不利观看的篮球比赛为依据，视点高度选在篮球场边线上空300~500mm处；阶梯教室视点高度常选在讲台桌面，大约距地面1100mm处；剧院的视点高度一般定于大幕在舞台面上水平投影的中心点。设计视点确定后，就要进行地面起坡计算。首选要确定每排视线升高值。每排视线升高值应等于后排观众的视线与前排观众眼睛之间的视高差，一般定为120mm。当座位错位排列时，每排视线升高值为60mm（隔排120mm)。每排视线升高值普通教室（a)和阶梯教室(b)对比地坪升起的公共建筑示意图（2）音质要求在影剧院、会堂等建筑中，主要的观众大厅由于对音质要求都很高，需要比较特殊的剖面形状。为了保证室内声场分布均匀，避免出现声音空白区、回声及声音聚焦等现象，在剖面设计中就要特别注意顶棚、墙面、地面的处理。一方面，为了有效的利用声能，加强各处的直达声，大厅的地面需要逐步升高；另一方面，顶棚的高度和形状是保证厅堂音效质量的又一重要因素。为保证大厅的各个部位都能获得均匀的反射声，并加强声压不足的部位，就需要根据声音反射的基本原理对厅堂的顶棚形状进行分析和设计。一般情况下，凸面可以使声音扩散，声场分布较均匀；凹曲面和拱顶都易产生声音聚焦，声场分布不均匀，设计时应尽量避免。下面为几种观众厅剖面形状示意图。5.1.2建筑结构、材料及施工要求房间的剖面形状除了要满足使用要求外，还必须考虑建筑的结构形式、材料选择和施工因素的影响。矩形的剖面形式规整而简洁，可以采用简单的梁板式结构布置，施工方便，适用于大量性民用建筑。特殊的结构形式往往能为建筑创造独特的室内空间。例如钢砼结构的屋顶，一般为平屋面，跨度较小，约6~8m；钢结构屋顶，平面结构形式一般采用桁架体系，跨度可比钢砼结构屋顶要大一些，达10m以上；而采用空间结构形式时，其跨度可以达到相当大的程度，可达几十米以上。5.1.3室内采光和通风要求一般房间由于进深不大，侧窗已经能够满足室内采光和通风等卫生要求，剖面形式比较单一，多以矩形为主。但是当房间进深较大，侧窗已经无法满足上述要求时，就需要设置各种形式的天窗，从而也就形成不同形式的剖面形状。有一些房间，虽然进深并不大，但是功能上却有特殊要求，如展览类建筑中的展厅或陈列室，这类用房在设计时，如果利用形式多样的天窗采光，既能避免光线直接照射到展品或陈列品上，消除眩光，又能保证室内照度均匀，光线稳定而柔和，同时还可以留出足够的墙面以便布置展品和陈列品。图5-5反映了不同采光方式对房间剖面形状的影响。一些房间，如食堂的厨房部分，由于在操作时散发的大量的蒸汽和油烟，这些房间的顶部常设置通风天窗来加速有害气体的排出。下图所示为排气窗的厨房剖面形状。5.2房屋各部分高度的确定房屋各部分高度主要是指房间净高与层高、窗台高度和室内外地面高差等。5.2.1净高与层高房间的净高是指楼地面到结构层（梁、板）底面或顶棚下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面之间的垂直距离，其数值反映了房间的高度。层高是指该层楼地面到上一层楼地面之间的距离。房间的净高要比层高小。通常情况下，房间的高度是由房间的使用性质、家具设备的使用要求、室内的采光和通风、技术经济条件、室内空间比例等几方面因素决定的。（1）房间使用性质及家具设备的要求房间的主要用途决定了房间的使用性质和人在其中的活动特征。首先，房间的净高与人体的活动尺度有很大关系。为保证人的正常活动，一般情况下，室内净高度应保证人在举手时不触及到顶棚，也就是不应低于2200mm。地下室、储藏室、局部夹层、走道及房间的最低处的净高应不小于2000mm。其次，不同类型的房间由于人数的不同以及人在其中活动特点的差异，也要求有不同的房间净高和层高。如住宅中的卧室和起居室，因使用人数较少，面积不大，净高一般要求不应小于2400mm，层高在2800mm左右；中学的普通教室，面积较大，净高要求不低于3400mm，层高在3600-3900mm之间；而同样要求的中学舞蹈教室，由于人在其中活动的幅度较大，净高要求不小于4500mm，层高可达4800-5100mm。此外，房间内的家具设备以及人们使用家具设备所需要的空间大小，也直接影响房屋的净高和层高（如图5-9所示）。例如学生宿舍设有双层床时，净高不应小于3000mm，层高一般取3300mm左右；医院手术室的净高应考虑到手术台、无影灯以及手术操作所必须的空间，其净高不小于3000mm。如下图所示：（2）采光通风要求房间的高度应有利于天然采光和自然通风，以保证房间必要的卫生条件。从建筑平面设计中可知，房间的进深与窗口上沿的高度关系密切。位于潮湿和炎热地区的建筑，常需要利用空气的气压差来组织室内穿堂风。如在内墙上开设高窗，或在门上设置亮子等时，房间的高度就应高一些。在公共建筑中，一些容纳人数较多的房间还必须考虑房间正常的气容量，以满足卫生要求。如中小学教室每个学生的气容量为3~5m3/人，电影院为4~5m3/人。设计时应根据房间的容纳人数、面积大小以及气容量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，确定出符合卫生要求的房间高度。（3）结构层高度及其构造方式的要求结构层高度是指楼板（屋面板）、梁以及屋架所占高度。在满足使用高度要求的前提下，结构层高度对建筑物的层高尺寸有较大的影响。结构层越高，层高越大，结构层高度小，则层高也相应小。由教材图5-10可见，一般开间进深较小的房间，如住宅中的卧室、起起居室等，多采用墙体承重，板直接搁置在墙上，结构层所占高度较小；而开间进深较大的房间，如教室、餐厅、商店等，多采用梁板结构布置方式，板搁置在梁上，梁支撑在墙上或柱上，结构层高度较大；一些大跨建筑，如体育馆等，多采用屋架、薄腹梁、空间网架及其他空间结构形式，结构层高度则更大。当房间的顶棚采用吊顶构造时，层高也应该适当加高，以满足房间净高的要求。如图教材5-11所示，对于有空调要求的房间，通常需要在顶棚内布置水平风管，确定层高时必须考虑风管设备的尺寸及必要的检修空间。（4）建筑经济性要求层高是影响建筑造价的一个重要因素。在满足使用要求和卫生要求的前提下，合理地的选择房间高度，适当降低层高可以相应的减少房屋的间距，节约用地，减轻房屋自重，改善结构受力情况，节约材料。寒冷地区以及有空调要求的建筑，降低层高，可以减少采暖和空调费用、节约能源。实践表明，普通砖混结构的建筑物，层高每降低100mm，可节约投资1%。（5）室内空间比例要求在确定房间高度时，既要考虑房间的高宽比例，又要注意选择恰当的尺度，给人以正常的空间感。房间的比例和尺度不同，人在其中的感受也各异。通常高而窄的空间使人产生兴奋、激昂、向上的情绪，但是尺度过高又会使人感到不亲切；宽而低的房间使人感到宁静、开阔和亲切，但是过低又会使人觉得压抑等。建筑的使用性质不同，对空间比例尺度的要求也不同。例如住宅建筑要求空间小巧、亲切、安静；纪念性建筑要求有较大的空间；大型公共建筑的休息厅、门厅应开阔而明朗等。设计时，相同的房间高度，可以利用以下手法获得不同的空间效果。（A）利用窗户及其他细部的不同处理来调节空间的比例感。从下图可以看出，细而高的窗户，强调了竖向线条，加大了房间的视觉高度；宽而长的窗户则强调了横向线条，压低了房间的视觉高度。（B）应用高低对比的手法，通过将次要空间的顶棚降低，衬托出主要空间的高大。如图5-16所示的北京火车站中央大厅，就是利用两侧低矮的夹层空间来衬托出大厅的高大空间。5.2.2窗台高度窗台的高度主要依据室内的使用要求、人体尺度、家具设备的尺寸及通风要求来确定。如下图所示，在民用建筑中，一般的生活、学习、工作用房，窗台高度常取900~1000mm，以保证书桌上有足够的光线。有特殊要求的房间，如展览类建筑中的展厅，陈列室等，往往需要沿墙布置陈列品，为了减少和消除眩光，窗台到陈列品的距离应满足>140保护角的要求，因此窗台高度常提高到距地面2500mm以上。卫生间、浴室的窗台高度常提高到1800左右。托儿所、幼儿园的窗台，由于考虑到儿童的身高和家具尺寸，高度常采用600~700mm。除此之外，公共建筑中的某些房间，如餐厅、休息厅等，常常降低窗台高度，甚至采用落地窗。需要强调的是，临空的窗台低于0.80m时，应采取防护措施。5.2.3室内外地面高差为了防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，一般民用建筑的室内外应设置高差，其数值不应低于150mm，通常取450mm。高差过大，室内外联系不便，建筑造价提高；高差过小，不利于建筑的防水防潮。位于山坡和坡地的建筑物，应结合地形的起伏变化和室外道路布置等因素，综合确定室内地坪标高。建筑设计中，一般取底层室内地坪相对标高为±0.000。建筑其他部位及室外设计地坪的标高均以此为标准，高于底层室内地坪为正值，低于为负值。影响房屋层数的因素有很多，概括起来有以下几个方面：5.3.1使用要求房屋用途不同，使用对象不同，对层数的要求就会有差异。例如，幼儿园设计中，考虑到幼儿的生理特点、活动特征及必要的安全性，建筑层数不应超过3层。中小学的教学楼层数分别控制在4层、5层。影剧院、体育馆等建筑，由于聚焦的人较多，疏散时人流集中，为了疏散安全，也应以单层或低层为主。住宅、写字楼等大量性建筑的使用人数不多，可以采用多层和高层。5.3房屋层数的确定5.3.2基地环境和城市规划要求确定房屋的层数不能脱离一定的基地条件和环境要素。在相同建筑面积的条件下，基地面积小，建筑层数就会增加。而位于城市街道两侧、广场周围、风景园林区的建筑，还必须重视环境与建筑的关系，做到与周围建筑物、道路、绿化的协调一致，并符合城市总体规划的要求。5.3.3建筑结构、材料和施工要求建筑结构形式、材料也是决定房屋层数的基本因素。例如，对于砌体结构，墙体多用砖或砌块，自重大、整体性差，下部墙体厚度随层数的增加而增加，故建筑层数一般控制在6层以内，主要用于住宅、宿舍、普通办公楼等大量性建筑。框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构，由于抵抗水平荷载的能力强，可以用于多层、高层建筑如宾馆等；而网架结构、薄壳结构、悬索结构等空间结构体系，则常用于体育馆、影剧院等单层或低层大跨度建筑。此外，建筑的施工条件、其中设备以及施工方法等，对确定建筑层数也有影响。例如滑模施工，由于是利用一套提升设备是模板随着浇注的混凝土不断向上滑升，直至完成全部施工，因此，适用于多层或高层钢筋混凝土建筑，且层数越多越经济。5.3.4建筑防火要求按照《建筑设计防火 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》的规定，建筑的层数应根据建筑的性质和耐火等级来确定。耐火等级为一、二级的建筑物，层数原则上不受限制；耐火等级为三级的建筑，层数不应超过5层；耐火等级为四级的建筑，层数不应超过2层（见教材表5-1所示）。5.3.5建筑经济性要求建筑造价与建筑层数关系密切。一砖混结构的住宅为例，墙身截面尺寸不变的情况下，造价随着层数的增加而降低，但是达到6层以上时，由于墙身截面尺寸的变化，造价又会随着层数的增加而显著上升，如图5-19所示。此外，在建筑群体组合中，个体建筑的层数越多，用地越经济。如教材图5-20所示，一栋5层的居住建筑和5层低层居住建筑相比较，在保证日照间距的条件下，前者的用地面积约为后者的1/2，且道路和室外管线设置也相应减少。但是同时也应注意，建筑层数增多也会随着结构形式的变化和公共设施（如电梯）的增加，提高单位造价，所以，确定建筑层数必须综合考虑各个方面的因素。5.4建筑空间的剖面组合与利用建筑空间组合是根据建筑内部的使用要求，结合基地环境等条件，通过分析建筑在水平方向上和垂直方向上的相互关系，将大小、高低各不相同，功能各异的空间组合起来，使之成为使用方便、结构合理、体型简洁而美观的有机整体。因此在掌握建筑平面组合设计的基础上，重点叙述建筑空间的剖面组合与利用问题。5.4.1建筑空间的剖面组合原则（1）根据建筑的功能和使用要求，分析建筑空间的剖面组合关系在剖面设计中，不同用途的房间有着不同的位置要求。一般情况下，对外联系密切、人员出入频繁、室内有较重设备的房间应位于建筑的底层或下部；而那些对外联系较少、人员出入不多、要求安静或有隔离要求、室内无大型设备的房间，可以放在建筑的上部。（2）根据房屋各部分的高度，分析建筑空间的剖面组合关系如前所述，不同功能的房间，有不同的高度要求，而建筑则是集多种用途的房间为一体的综合体。在建筑的剖面组织设计中，需要在功能分析的基础上，将有不同高度要求的大小空间进行归类整合，按照建筑空间的剖面组合规律，使建筑的各个部分在垂直方向上取得协调统一。5.4.2建筑空间的剖面组合规律（1）高度相同或相近的小空间组合在建筑设计中，常常把高度相同或相近、使用性质相似、功能关系密切的房间组合在同一层上，在满足室内功能要求的前提下，通过调整部分房间的高度，统一各层的楼地面标高，以利于结构布置和施工。以住宅设计为例，虽然规范中规定卧室和起居室的最小静高为2.4m，厨房和卫生间的最小静高为2m，但在一般情况下，设计时却统一选择2.8m的层高，这样既有利于结构布置，也简化了构造和施工 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。（2）大小、高低相差悬殊的空间组合1）以大空间为主体的空间组合有的建筑虽然有很多个空间，但是其中主要空间的面积和高度远大于其他空间，如影剧院、体院管等。在空间组合中应以大空间为中心，在其周围布置小空间，或充分利用看台下的结构空间，将小空间布置在大厅看台下面。这种组合方式要注意处理好辅助空间的采光、通风、交通疏散等问题。2）以小空间为主体的空间组合某些类型的建筑物，虽然以小空间为主，但是根据功能要求，其中也应布置有少量的大空间，如教学楼中的阶梯教室、办公楼中的报告厅、商住楼中的营业厅等。这类建筑的空间组合应以小空间为主形成主体，将大空间依附于主体建筑一侧，从而不受层高与结构的限制；或将大小空间上下叠合，分别将大空间布置在顶层或一、二层（如教材图5-22所示）。3）综合性空间组合某些综合型建筑为了满足多种功能的需要，常常由若干个大小、高低、形状各不相同的空间构成。如文化馆建筑中的电影院、餐厅、健身房等空间，与其他阅览室、办公室等空间的差异就较大；又如图书馆建筑中的阅览室、书库、办公室等用房，在空间要求上也各不相同。对于这一类复杂空间的组合，必须综合应用多种组合形式，才能满足功能及艺术性要求。（3）错层式空间结构当建筑内部出现高差，或由于地形变化使建筑中部分楼地面出现高低错落现象时，可以采用错层的处理方式使空间取得和谐统一。1）踏步解决错层高差在某些建筑中，虽然各种用房的高差并不大，但是为了节约空间，降低造价，可分别将相同高度的房间集中起来，采用不同的层高，并用踏步来解决两部分空间的高差。如学校的教室和办公室，由于容纳人数不同，使用性质各异，教室的高度应比办公室大些，空间组合中就常采用这种方式。此外，在建筑设计中也可以利用踏步来降低或抬高某些空间的地面高度，有意创造错层高差，达到丰富室内空间的目的（如教材图5-24所示）。2）楼梯解决错层高差当建筑物的两部分空间高差较大，或由于地形的起伏变化，造成房屋楼地面高低错落时，可以利用楼梯间来解决错层高差。即通过调整楼梯梯段的踏步数量，使楼梯平台与错层楼地面标高一致。这种方法既能较好的结合地形，又能灵活地解决建筑中较大的错层高差。如教材图5-25所示的教学楼设计，就是将楼梯和踏步结合起来，解决教室与办公室之间的错层问题。3）室外台阶解决错层高差如下图所示为垂直等高线布置的住宅建筑，各单元垂直高差相错一层，均有室外台阶达到楼梯间。这种错层做法能较好的适应地形变化，与室外空间联系密切。（4）退台式空间组合退台式空间组合的特点是使建筑由下至上内收，形成退台，从而为人们提供了进行室外活动及绿化布置的露天平台。如教材图5-27是美国海特摄政旅馆，这种形式可以减小建筑间距，节约用地，同时也丰富了建筑造型。5.4.3建筑空间的利用建筑空间的利用涉及到建筑的平面及剖面设计。充分利用室内空间不仅可以增加使用面积、节约投资，而且还可以改善室内空间比例、丰富室内空间的艺术效果。利用室内空间的处理方法很多，归纳起来有以下几种：（1）夹层空间的利用一些公共建筑，基于功能要求，内部空间的大小很不一致，如体育馆的比赛大厅、影剧院的观众厅、候机楼的候机大厅等，空间高度都很大，而与此相联的其他辅助用房空间高度却较小，因此，就常采用在大空间中设夹层的方法来组合大小空间，既提高了大厅的利用率，又改善了室内空间的艺术效果（如下图所示为图书馆中夹层空间的利用）。（2）房间上部空间的利用房间上部空间主要指除了人们日常活动和家具布置以外的空间。如教材图5-29所示，住宅中常利用房间上部空间设置搁板、吊柜作为贮藏之用。图5-30为某工作室在使用面积不足时，巧妙应用人体活动的基本特点和家具设备尺寸，充分利用房间上部空间有效地扩大了工作面积。（3）结构空间的利用在建筑中,建筑结构构件往往会占去很多室内空间。如果能够结合建筑结构形式及特点，对结构构件的间隙加以利用，就能争取到更多的室内空间。如墙体厚度较大时，利用墙体空间可以设置壁壁龛、窗台柜、暖气槽等；利用坡屋顶的山尖部分，可以设置搁板、阁楼。在我国的许多地方居民中，有许多优秀的传统设计手法值得借鉴（如下图所示）。卧室空间的利用厨房中空间的利用坡屋顶空间利用（4）楼梯及走道空间的利用一般民用建筑楼梯间的底层休息平台下，至少有半层的高度，如果采用降低平台下地面标高和增加第一梯段长度的方法，就可以加大平台下的静高，用以布置贮藏间、辅助用房以及出入口。居住建筑的户外楼梯下还可以布置家居。民用建筑的走廊宽度一般较小，但却与其他房间的高度相同，空间浪费较大。设计时，可以利用走道上面的多余空间布置设备管道及照明线路，住宅的室内走道上空还可以布置贮藏空间。这样处理不仅充分利用了空间，而且使走道的空间比例和尺度更加协调。走廊上部设备的空间楼梯间的顶层平台上部设置房间