建筑模数及其应用-建筑工程概论

任务情景

房屋建筑在进行设计时，尺寸的选择一般都标准化、规范化，并不是随意取值。例如在生活中，装修或购置家具时经常谈到某房间开间××米，住宅建筑的开间常采用下列参数：2.1米、2.4米、2.7米、3.0米、3.3米、3.6米、3.9米、4.2米；再如厂房的柱距一般是符合6M （M为基本模数，即1M＝100mm）为增值单位。关于建筑尺寸的增值单位，《建筑模数协调标准》（GB/T50002—2013）做出了明确的规定。

任务分析

本情景中，开间常用尺寸：2.1米、2.4米、2.7米、3.0米、3.3米、3.6米、3.9米、4.2米，很明显以0.3m为差值递增，说明开间采用的建筑模数为3M （1M＝100mm）。厂房的柱距一般是符合6M制，这样方便厂房吊车等硬件设施的配备，因为现在的标准吊车尺寸还是按此模数推出来的，如果柱距不是模数的话，吊车尺寸就不是国标了。

建筑物及其构配件（或组合件）选定的标准尺寸单位，并作为尺寸协调中的增值单位，称为建筑模数单位。模数系列可由基本模数M的倍数得出。模数系列在建筑工业化生产中有重要的作用，因为借助于它才可能分割某些部件或半成品不剩零头，并把它们的尺寸准确地送进机器中去。建筑设计中的主要建筑构件如承重墙、柱、梁、门窗洞口都应符合模数化的要求，严格遵守模数协调规则，以利于建筑构配件的工业化生产和装配化施工。

知识精讲

为了适应社会现代化的发展，满足大规模的经济建设的需要，建筑物的建筑方式也必须同其他行业一样，实行大规模的工业化生产来改变长期以来分散的、手工业的生产方式。实行大规模的工业生产，必须包括设计标准化，构、配件生产工厂化，施工机械化三个方面的内容。所谓设计标准化，就是从统一设计构配件入手，尽量减少它们的类型，进而形成单元或整个建筑物的标准设计；所谓构配件生产工厂化，就是构配件生产集中在工厂进行，逐步做到商品化；所谓施工机械化，就是用机械取代繁重的体力劳动，用机械在施工现场安装构件与配件。其中，设计标准化是其余两个方面的前提。

在进行标准设计、通用设计时，为了使建筑制品、建筑构配件和组合件实现工业化大规模生产，使不同材料、不同形式和不同制造方法的建筑构配件、组合件，具有较大的通用性和互换性，以加快设计速度，提高施工质量和效率，降低建筑造价，必须把建筑物及其各部分的尺寸统一协调。为此，我国在原《建筑统一模数制》（GBJ2—86）的基础上，制订了《建筑模数协调标准》（GB/T50002—2013），作为设计、施工、构件制作、科研的尺寸依据。在这个标准中，更新规定了模数和模数协调原则。为了满足建筑设计，构件生产以及施工等方面的尺寸协调的要求，进而提高建筑工业化的水平，提高房屋设计和建造的质量和速度，建筑设计应采用国家规定的建筑统一模数制。

一、建筑模数

建筑模数是选定的尺寸单位，作为建筑空间、构配件以及有关设备尺度协调中的增值单位及有关设备尺寸相互间协调的基础。根据国家制定的《建筑统一模数制》，我国采用的基本模数1M＝100mm。同时，由于建筑设计中建筑部位等方面的不同要求，还分别采用：0.5M （50mm）、0.2M （20mm）、0.1M （10mm）⋯这些模数主要用于各种节点构造、构配件断面尺寸等。还有采用1M （100mm）、3M （300mm）、6M （600mm）、9m、12M （1200mm）、30M （3000mm）、60M （6000mm）⋯这些模数主要用于门窗洞口、层高、建筑物的跨度、柱距等。

1.基本模数和导出模数

（1）基本模数。基本模数是模数协调中选用的基本尺寸单位。基本模数的数值应为100mm，其符号为M，即1M＝100mm。整个建筑物和建筑物的一部分以及建筑组合件的模数化尺寸，应是基本模数的倍数。

（2）导出模数。导出模数分为扩大模数和分模数，扩大模数是基本模数的整数倍数，分模数是整数除以基本模数的数值。

2.导出模数基数

模数基数是建筑中普遍需要而又符合建筑工业发展的有限的，并且互相协调的几个基本尺寸的数值。它是组成各模数数列的基础。

水平扩大模数基数为3M、6M、12M、15M、30M、60M，其相应尺寸分别为300mm、600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm。

竖向扩大模数基数为3M和6M，其相应的尺寸为300mm、600mm。

分模数基数为（1/10）M、（1/5）M、（1/2）M，其相应的尺寸为10mm、20mm、50mm。

3.模数数列

模数数列是以基本模数、扩大模数和分模数为基础，按照一定的数值展开方法扩展成的一系列尺寸，如表1-4所示。它可以确保不同类型的建筑物及其各组成部分间的尺寸统一与协调，减少尺寸的范围，使尺寸的叠加和分割具有较大的灵活性。建筑物中的所有尺寸，除特殊情况外，都必须按表1-4的模数数列采用。

表1-4 模数数列 单位：mm

续表

二、建筑模数的适用范围

建筑物及其构配件（或组合件）选定的标准尺寸单位，并作为尺寸协调中的增值单位，称为建筑模数单位。在建筑模数协调中选用的基本尺寸单位，其数值为100mm，符号为M，即1M＝100mm，当前世界上大部分国家均以此为基本模数。基本模数的整数值称为扩大模数。整数除基本模数的数值称为分模数。模数是一种度量单位，这个度量单位的数值扩展成一个系列就构成了模数系列。模数系列可由基本模数M的倍数得出。模数系列在建筑工业化生产中有重要的作用，因为借助于它才可能分割某些部件或半成品不剩零头，并把它们的尺寸准确地送进机器中去。模数可以作为建筑设计依据的度量，它决定每个建筑构件的精确尺寸，它决定体系中和建筑物本身内建筑构件的位置。模数在建筑设计上表现是模数化网格。网格的尺寸单位是基本模数或扩大模数。在建筑设计中，每个建筑构件都应与网格线建立一定的关系，一般常以建筑构件的中心线、偏中线或边线位于网格线上。建筑设计中的主要建筑构件如承重墙、柱、梁、门窗洞口都应符合模数化的要求，严格遵守模数协调规则，以利于建筑构配件的工业化生产和装配化施工。

模数数列的适用范围如下：

（1）水平基本模数1M至20M的数列，应主要用于门窗洞口和构配件截面等处；

（2）竖向基本模数1M至36M的数列，应主要用于建筑物的层高、门窗洞口和构配件截面等处；

（3）水平扩大模数3M、6M、12M、15M、30M、60M的数列，应主要用于建筑物的开间或柱距、进深或跨度、构配件尺寸和门窗洞口等处；

（4）竖向扩大模数3M数列，应主要用于建筑物的高度、层高和门窗洞口等处；

（5）分模数1/10M、1/5M、1/2M的数列，应主要用于缝隙、构造节点、构配件截面等处。

为了保证建筑制品、构配件等有关尺寸的统一协调，《建筑模数协调统一标准》规定了标志尺寸、构造尺寸、实际尺寸及其相互间的关系。

（1）标志尺寸：用以标注建筑物定位轴线间的距离（如开间或柱距、进深或跨度、层高等）以及建筑构配件、建筑组合件、建筑制品、有关设备位置界限之间的尺寸。标志尺寸应符合模数数列的规定。

（2）构造尺寸：是建筑构配件、建筑组合件、建筑制品等的设计尺寸，一般情况下标志尺寸减去缝隙为构造尺寸。缝隙尺寸应符合模数数列的规定。

（3）实际尺寸：是建筑构配件、建筑组合件、建筑制品等生产制作后的实际尺寸。这一尺寸因生产误差造成与设计的构造尺寸有差值，这个差值应符合施工验收规范的规定。

[例1-6] 下列哪组表示建筑物高度的数字符合建筑模数统一制的要求？

A.3000mm B.3300mm C.50mm D.1560mm

解：详见《建筑统一模数制》第2.1.1条基本模数的数值，应为100mm，其符号为M即1M等于100mm。整个建筑物和建筑物的一部分以及建筑组合件的模数化尺寸，应是基本模数的倍数。第2.1.2条 导出模数应分为扩大模数和分模数，其基数应符合下列规定：水平扩大模数基数为3M、6M、12M、15M、30M、60M，其相应的尺寸分别为300mm、600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm；竖向扩大模数的基数为3M 与6M ，其相应的尺寸为300mm和600mm；分模数基数为1/10M 、1/5M 、1/2M ，其相应的尺寸为10mm、20mm、50mm。

建筑物高度属于竖向扩大模数，应该为3M 的整数倍，即300mm的整数倍，因此答案为A、B。

课堂提问

1.什么是建筑模数？什么是基本模数？

2.什么是扩大模数和分模数？

3.怎样理解模数数列的应用？

拓展阅读

绿色建筑

2016年两会召开期间，北京雾霾天再次来袭，而与此同时，绿色发展再次成为会上最受关注的议题之一。“十三五”规划也把“坚持绿色发展、着力改善生态环境⋯⋯”写入其中。政策利好频频出现，让绿色建筑迎来了更好的发展时机。

在政府工作报告中，李克强总理还指出：“积极推广绿色建筑和建材⋯⋯加大建筑节能改造力度。”另据了解，今年年初，国家发展改革委、住房城乡建设部制订的《城市适应气候变化行动方案》中明确表明，到2020年，绿色建筑推广比例将达50％。(www.xing528.com)

据住建部统计数据显示，中国的建筑能耗约占全社会总能耗的30％，我国既有的500亿平方米建筑中，99％以上为高能耗建筑。在国家大力提倡绿色发展的当下，无论从环境治理的角度，还是行业的发展趋势，建筑业都有义务承担起相关的社会责任。

那么，什么才是真正意义上的绿色建筑？绿色建筑的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶绿色建筑花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源，节能、节地、节水、节材，保护环境和减少污染，提供健康适用、高效使用，与自然和谐共生的建筑。各国也竞相推出“绿色建筑”来保护地球。绿色建筑以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。减少对地球资源与环境的负荷和影响，创造健康、舒适的生活环境及与周围自然环境相融合是绿色建筑设计的三大特点。

面对资源生态环境及绿色建筑的优越性，世界上也相继出现许多绿色建筑设计，例如：

1. 巨蛋办公楼

位于印度孟买的蛋形办公楼是一座令人印象深刻的可持续建筑（如图1-2所示）。它利用了被动式太阳能设计，能够通过减少热增益来调整建筑内部的温度。办公楼由太阳能电池板和屋顶的风力涡轮机提供能量，它甚至能够独立收集水分进行花园灌溉。

2.弗莱堡太阳能城市

居民建筑的屋顶由设置成完美角度的光伏板构成，但是它们也可以作为一个巨大的遮阳弗莱堡太阳能城市伞（如图1-3所示）。所以即使日照非常强烈的时候，下面的居民也能享受凉爽的温度。

图1-2 巨蛋办公楼

图1-3 弗莱堡太阳能城市

3.垂直村落

迪拜以其怪异的建筑风格闻名于世，现在的最新趋势是可持续设计。很少有设计样本超越格拉夫特建筑事务所的建筑师建造的垂直村落（如图1-4所示）。垂直村落设计的精髓在于，它如何在最大化收获太阳能的同时保持建筑物凉爽。

4.高雄体育馆

体育馆通常都损耗大量的能量，而且通常被用作可持续建筑的反面典型。然而我国台湾的这座龙形体育馆是一个例外，它的电能100％由外侧的太阳能电池板提供（如图1-5所示）。高雄的这座体育馆足以为3300个照明灯和2个巨型显示屏供电。

图1-4 迪拜垂直村落

图1-5 高雄体育馆

建筑是城市绿色发展的具体体现。“零能耗建筑”或“低能耗建筑”可被称为“具有绿色思想的建筑”。绿色建筑的出现，体现了人类社会对新发展观的追求。选择绿色，就是选择了一种新的生活方式，选择了可持续发展的未来。

（文章来源：《“坚持绿色发展”写入“十三五”规划绿色建筑迎来发展良机》；图片来源：360百科）

知识巩固

一、选择题。

1.普通房屋和构造物的设计使用年限为（ ）年。

A.5 B.25 C.50 D.100

2.下列建筑属于构筑物的是（ ）。

A.医院 B.水塔 C.体育馆 D.商业大厦

3.某办公楼高度为32m，则它属于（ ）。

A.高层建筑 B.中层建筑 C.多层建筑 D.低层建筑

4.在建筑法规的表现形式中，（ ）具有最高的法律地位和效力

A.宪法 B.行政法规 C.地方性法规 D.国际惯例与标准

5.建筑物的耐火等级是由建筑物主要构件的燃烧性能和（ ）两方面决定的。

A.耐火极限 B.耐火时间 C.抗火性能 D.材料性能

6.普通建筑的耐火等级划分为（ ）级。

A.一 B.二 C.三 D.四

7.建筑模数协调统一标准中的基本数值：用M表示，1M＝（ ）mm。

A.10 B.100 C.500 D.1000

8.模数数列是以（ ）、扩大模数和分模数为基础，按照一定的数值展开方法扩展成的一系列尺寸。

A.基本模数 B.水平模数 C.竖向模数 D.导出模数

二、填空题。

1.建筑作为工程实体是__________和__________的通称。

2.在建筑构成三要素中，__________常常起主导作用。

3.按照承重结构的材料分类，建筑结构可以分为__________、__________、__________、__________、__________。

三、简答题。

1.建筑构成的三要素是什么？

2.《建筑模数协调统一标准》规定了哪些内容？

3.建筑物按使用性质分为哪几类？