Тема 43. Виды зданий и сооружений. Основные требования, предъявляемые к зданиям.
Здания – это наземные сооружения, имеющие внутренне пространство, предназначенное для удовлетворения тех или иных потребностей человеческого общества.
Инженерные сооружения – это наземные сооружения, не имеющие внутреннего пространства и все подземные и подводные сооружения.
По своему назначению здания делятся на: гражданские, промышленные, сельскохоз-ые. Гражданские здания подразделяются на жилые и общественные. Городского или сельского типа. Промышленные здания по характеру выполняемых в них процессов делятся на: транспортные, складские и т.д.
Этаж – помещения, полы которых находятся на одном уровне. По этажности здания подразделяются на: одноэтажные, малоэтажные (1-3 этажа), многоэтажные (4-9 этажей), повышенной этажности (10-20 этажей),высотные (свыше 20 этажей). Все здания по своему народно-хозяйственному назначению и градостроит-му положению делятся на классы: 1 класс: крупные общественные здания, жилые дома повышенной этажности (предъявляются повышенные требования к долговечности, огнестойкости, комфортности). 2 класс: многоэтажные жилые дома, общественные здания массового строительства. 3 класс: жилые дома до 5 этажей, общественные здания небольшой вместимости. 4 класс: временные здания (самые минимальные требования).
Требованиями, предъявляемыми к зданию являются- функциональная целесообразность, прочность, архитектурная выразительность, экономичность. Функциональнаяцелесообразность здания заключается в полном соответствии его своему назначению. Требования к помещениям (освещенность, температура в помещении, вентиляция, звукоизоляция и т.п).
Прочность здания – это его способность не разрушаться в какие бы условия эксплуатации оно ни попало. Прочность здания обеспечивается прочностью основных конструкций. Понятие «прочность» очень объемно, в него так же входят устойчивость здания, жесткость, долговечность. От степени долговечности зависит и выбор материалов для строительства, огнестойкость.
Требования к высокому качеству архитектурно-художественных решений отражают эстетические потребности людей. Это достигается за счет качества архитектурного
решения, отделочных материалов и строительных работ.
Экономичность строительства– одно из важнейших требований, значение его возрастает при его массовом характере строительства.
Тема 44. Основные части и конструктивные элементы здания.
Здание состоит из отдельных взаимосвязанных между собой частей, имеющих
определенное назначение:
1.Объемно-планировочные элементы (крупные части, на которые можно разделить весь объем здания, т.е этаж, лестничная клетка, веранда, чердак, мансарда и т.д)
2.Конструктивные элементы (отдельные части здания, которые определяют структуру здания, составляют его скелет, т.е фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, лестницы и проч.)
3.Строительные изделия (сравнительно мелкие элементы, из которых слагаются
конструктивные элементы, например лестницы выкладываются из ступеней, стены – из отдельных кирпичей и т.д.).
Основными объемно-планировочными элементами являются: Этаж – помещения, полы которых находятся на одном уровне. Лестничная клетка - внутренние лестницы, огражденные со всех сторон несгораемыми стенами. Веранда – открытое или застекленное помещение, пристроенное или встроенное в здание. Чердак –пространство между крышей, наружн. стенами и перекрытием верхнего этажа. Мансарда – жилое помещение чердачного типа, фасад которого полностью или частично образован поверхностью наклонной или ломанной крыши.
По своему назначению все конструктивные элементы подразделяются на несущие и ограждающие. Несущие элементы воспринимают все нагрузки, возникающие в здании или действующие на него. Ограждающие отделяют помещения от внешнего пространства и одно помещение от другого. Элементы могут выполнять сразу и несущую, и ограждающую функцию. Основными конструктивными элементами являются: фундамент, стены, опоры, перекрытия, крыши, лестницы, перегородки, двери, окна. Фундамент – это нижняя часть здания, которая воспринимает на себя всю нагрузку от здания и действующих на него сил и распределяет эту нагрузку на грунт. Стены – это вертикальные ограждающие конструкции. Часто выполняют несущую функцию. Отдельные опоры (колонны, стойки, столбы) Перекрытия – это горизонтальные ограждения, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи. Крыша - конструкция, защищающая здание от атмосферных осадков. Лестница – конструкция, которая служит средством сообщения между этажами. Перегородки – вертикальные ограждающие конструкции, отделяющие одно помещение от другого. Двери – проемы с стенах и перегородках для сообщения между помещениями. Окно - проемы в наружных стенах, для доступа естественного освещения и для зрительной связи между внутренним пространством помещения и внешним пространством за границами здания.
Существую и балконы, козырьки, шахты лифтов, фонари и т.д, но они являются необязательными, и поэтому не входят в основной список конструктивных эл-тов.
Основные несущие конструкции здания, а именно фундаменты, стены, отдельные опоры
и перекрытия, воспринимая и передавая друг другу все нагрузки, включаются в совместную работу и составляют единую пространственно-конструктивную систему,
которая получила название несущий остов здания.
Тема 45. Конструктивные схемы зданий.
Конструктивной схемой здания называют систему вертикальных (стены, столбы) и горизонтальных (перекрытия, покрытия) элементов, которые обеспечивают зданию пространственную жесткость. Конструктивные схемы зависят от типа и расположения вертикальных и горизонтальных элементов несущего остова здания.
Исторически сложились три конструктивных системы:
- стоечно-балочная (или каркасная), в которой горизонтальный элемент (балка) работает на изгиб; - сводчатая и арочная, в которых материал работает на сжатие, передавая с верхних элементов на нижние нагрузку и собственный вес; - подвесная, в которой горизонтальные элементы работают на растяжение.
Каждой системе соответствовал материал, наиболее всего к ней подходивший. В стоечно-балочной системе применяли деревянные конструкции- хорошо работающие на изгиб деревянные балки перекрывали большие пролеты до 10 м. В сводчатых и арочных конструкциях основным материалом стал камень, а затем кирпич, который хорошо работал на сжатие, но плохо на изгиб. Применение железобетона облегчает возведение сводов и куполов. После внедрения в архитектуру металлических конструкций стали применять третью систему - подвесную. Байтовые покрытия, растягиваемые или поддерживаемые системой тросов, могут быть разнообразными по форме. В современном массовом строительстве не требуется перекрывать большие пролеты, поэтому в основном используют три схемы стоечно-балочной системы:
1. Бескаркасная с несущими наружными и внутренними стенами.
2. С неполным каркасом: внутренний каркас и несущие наружные стены.
3. Каркасная, т. е. с несущими отдельными опорами. Состоит она из вертикально поставленных стоек (колонн) и опирающихся на них балок (прогонов). Если соединение горизонтальных и вертикальных элементов заделано намертво с целью увеличения жесткости конструкции, такое сопряжение называется жестким. В этом случае из стоечно-балочной система превращается в рамную с жесткими узлами рамы, а балка - в ригель - горизонтальный элемент рамы. Жесткость конструкции может достигаться введением жестких плоскостей - диафрагм жесткости. Постановка вместо внутренних несущих стен отдельных опор (колонн), соединенных ригелями (балками перекрытий), с опиранием на ригели плит перекрытий дает возможность перекрыть большие пространства, внутри которых можно изменить размеры помещений, передвинув перегородки - ограждающие конструкции. Так возникает понятие гибкой планировки - возможности в процессе эксплуатации здания менять расположение и размеры помещений.
Тема 46. Типизация и стандартизации. Модульная координация размеров в строительстве.
Типизация — направление в строительстве, ориентированное на многократное применение зданий, конструктивных элементов и изделий на основе специально разработанных типов. Типизация существует по 4 основным направлениям:
1. Проектирование типовых зданий. В осн-м типовыми проектируют жилые дома, общественные здания массового строительства (школы и др.) промышленные здания сельскохозяйственного и вспомогательного назначения (трансформаторные и проч.)
2. Проектирование типовых объемно-планировочных элементов зданий. Это секции жилых домов, отдельные планировочные узлы пром-х зданий и др. Применяя различные сочетания таких типовых эл-тов можно создавать различные компоновки зданий.
3. Проектирование типовых конструкций и изделий. Фундаменты, колонны, балки, фермы, плиты и др. конструктивные эл-ты здания имеют типовые решения для различных объемно-планировочных схем.
4. Проектирование типовых узлов и деталей зданий. Это различные детали кровли, детали кирпичных и панельных стен и т.д.
Типовые конструкции, прошедшие проверку в эксплуатации и получившие широкое распространение используются в качестве стандартов. Стандартизация является высшим уровнем типизации. Чтобы избежать большое разнообразие деталей, ограничили типы изделий, сделали единую систему исходных данных для проектирования. Это называется унификация, т.е приведение к единообразию. Унификация позволяет обеспечить взаимозаменяемость одних конструктивных элементов другими, не изменяя основных проектных решений. Но унификация невозможна без согласованности в размерах деталей и конструкций. Для этого существует «Единая Модульная Система в Строительстве»(ЕМС). Основным принципом ЕМС является кратность всех строительных размеров величине равной 100мм, называемой модулем (М). Для удобства пользования разрешается применять так же укрупненные и дробные модули (укрупненные: 2М=200мм, 60М=6000мм; дробные: 1\2М=50мм, 1\100М=1 мм). Для каждого из таких производных модулей действуют границы применения. Модуль, который положен в основу планировочных решений называется планировочным модулем. Для точного определения положения вертикальных несущих и ограждающих конструкций в строительных чертежах применяют систему модульных осей. На плане здания это выглядит как прямоугольная сетка линий, размер между которыми равен выбранному планировочному модулю. Те из модульных осей, которые совпадают с расположением несущих и ограждающих конструкций (стен и колонн) называются координационными осями. Именно эти оси фиксируются на строительный площадке перед началом строительных работ по разбивке здания. Расположение конструктивных эл-тов здания по отношению к координационным осям называется привязкой.
Тема 47. Технико-экономическая оценка конструктивных решений.
Экономичность здания складывается из многих факторов. Основными критериями экономичности здания являются: строительная (сметная) стоимость, стоимость эксплуатации и комфортность. Сметная стоимость – это единовременные затраты на возведение здания. Они включают в себя стоимость строительных материалов и конструкций, стоимость их монтажа и транспортировки, з\п строителей, накладные расходы и т.д. Основные задачи проектировщиков - определение оптимально необходимого объема здания, выбор материалов и конструкций, позволяющие в кратчайшие сроки и при минимальной трудоемкости возвести здание. На стоимость строительства оказывает вес здания, так как это значительно сокращает расходы по транспортировке материалов и конструкций до строительной площадки и установке их в здании. Стоимость эксплуатации зависит от объемно-планировочных решений, долговечности примененных материалов и качества выполнения работ. При определении объемно-планировочных решений следует стремиться к уменьшению кол-ва перепадов кровли (уменьшение мест возможных протечек), к разумному кол-ву остекленных поверхностей (теплоотдача у данных выше), к оптимальным размерам помещений (вентиляция и отопление). Особое внимание нужно проявить к теплозащите здания (потом затраты по электроэнергии и отопление). Эксплуатационные расходы так же зависят от градостроительных решений (застройка микрорайонов высотками сокращает территорию застройки, сокращает протяженность инженерных сетей и работы на благоустройство). Облицовка стен долговечными материалами хоть и удорожает строительство, но затем в будущем сокращает эксплуатационные расходы и исключает расходы на ежегодную покраску. При оценке конструктивных решений принимают во внимание соответствие конструкции предъявленным к ней требованиям (техническим, эксплуатационным, эстетическим), соответствие индустриальным методам производства (сборность, транспортабельность и т.д), стоимости конструкции с учетом изготовления, транспортировки и монтажа.
Тема 48. Жилые дома разной этажности.
Малоэтажные дома – 1-2 эт. Могут присутствовать веранды, террасы, мансарды, подвалы. Подразделяются на здания с каменным несущим остовом (кам-е здания), с деревянным несущим остовом, здания из естественных строит мат. В каменных зданиях применяют конструктивные схемы – с несущими стенами и неполным каркасом (для стен исп искусств и естеств каменные крупные блоки, монолитный ж/б и жидкий бетон), а так же исп несущие стены из кирпича и мелких каменных блоков. Деревянные здания – исп конструктивные схемы, отвечающие требованиям индустриал. строительства. Они экономичны (брус, дерев каркас, дерев панели). Применяются ленточные и стойчатые фундаменты.
Многоэтажные дома. Самый распространенный тип здания. Массовый характер строительства предъявляет к ним повышенные экономические требования.примен-ся более современные индустриальные методы строительства и боеле крупноразмерные сборные элементы, рассчитанные на механиз. мощными подъемно-транспортными средствами. Для них разработаны конструктивные схемы – с несущими каменными стенами, с неполным каркасом, с каркасом из сборных ж/б элементов, крупнопанельные бескаркасные, из монолитных ж/б блоков, из объемных элементов. Резко возрастают нагрузки на фундамент и грунт. Применяют сплошные и сваечные фундаменты глубокого заложения.
Виды несущих остовов.
Малоэтажные дома: 1.каменные дома (со стенами из мелких камней, со стенами из монолитного ж/б) 2. Деревянные(стены из дерев брусьев, каркасов, панелей)
Многоэтажные дома: 1. Несущий остов каменных многоэтажек – пустотелый кирпич, крупные бетонные боки. Конструктивные схемы – с продольными и поперечными несущими стенами; смешанные системы; с неполным каркасом роль жесткости вып-ют сиены и лестничные клетки, перекрытия лифтов и шахты. 2. Несущий остов крупнопанельных зданий, это каркас (жесткость осущ-ся за счет колонн, ригелей, плит перекрытий, фундамента). 3. Бескаркасный с несущими стенами, где жесткость осущ за счет фундамента, наружных и внутр несущих стен, плит перекрытия, лестничной клетки, констр крыши.
Тема 49. Общественные здания.
Общественные здания должны удовлетворять культурно-бытовым нуждам общества. В О.Зд. воплощают самые разнообразные объемно-планировочные решения. Делятся на 2 типа: 1. С набором мелких помещений – ячеистый тип 2. С большими помещениями зального типа(большепролетные констр.)
Балки – двускатные, односкатные, горизонтальные. Высота балки зависит от пролета (деревянные, ж/б, металл-е)
Рамные конструкции – безшарнирные, двухшарнирные, 3хшарнирные. Выполняются из дерева, ж/б, металла.
Фермы - состоят из верхнего и нижнего пояса, кот. соединяются вертикальными и наклоннопоставленными элементами – решеткой фермы. Вертик элементы решетки называют стойками, наклонные – раскосами. Они намного легче балок и перекрывают бОльшие пролеты. Быв деревянные, ж/б, стальные.
Своды – позволяют перекрывать значит прост-во без доп промежуточных опор. Быв цилиндрические, цилиндр с распалубками, крестовый свод, сомкнутый свод, парусный, купольный, купол на парусе, крестово-купольный.
Оболочки – современные пространственные конструкции из жесткого материала с криволинейными очертаниями. Бывают: цилиндрические и их разновидности, двоякой положительной кривизны, гиперболические параболы, комбинированные. Сетчатая оболочка — несущая строительная конструкция. Используются сетчатые перекрытия-оболочки, башни-оболочки и сложные сетчатые аморфные конструкции. Несущие сетчатые оболочки выполняются из металлов, композиционных материалов и древесины. Стальные сетчатые гиперболоидные оболочки с ромбовидной несущей решёткой впервые использовал в архитектуре российский инженер и архитектор В.Г.Шухов.
| Ребристые покрытия – сборные ж/б плиты перекрытия. эта плита имеет 7 ребер жесткости. Тсользуется для строительства общественных зд и одноэтажных производств. | 
|
Вантовые конструкции – подвесные сооружения, висячие кровли, покрытия, мосты. Отличительной особенностью является то, что все детали из которых они состоят работают на растяжение. В.К. используют для возведения таких типов проектов как спортивные комплексы, стадионы, производственные помещ больших размеров. Основаны на жестких опорах и стальных стержнях, тросах, канатах, кабелей.
Пневматические и тентовые покрытия – мягкие оболочки, несущие функции которых обеспечиваются воздухом, находящимся внутри них под некоторым избыточным давлением. Материалом для таких покрытии служит воздухонепроницаемая ткань, синтетическая обычно армированная, пленка. Быв воздихоопорные оболочки и воздухонесомые покрытия. Избыточное давление воздуха у первых находится под покрытием, а у вторых оно находится только в несущих пневмобаллонах.
Тема 50. Промышленные здания.
Особенностью промышленных зданий является их зависимость от технологических требований. В П.З. механизация технологических процессов диктует условия объемно-планировочным и конструктивным решениям. По санитарным условиям производства делятся на: 1.очень грязные 2.стерильно чистые. По пожарной опасности производства делятся на: 1.непожароопасные 2.пожароопасные 3.взрывопожароопасные. По своему назначению промышленные здания делятся на: 1.производственные (химические, металлургические и тд) 2.вспомогательные 3.складские 4.энергетические 5.транспортные Каждые из них имеют свои особенности. Машиностроительные здания обычно одноэтажные с крупной сеткой колонн из-за габаритности изделий и условий внутрицеховой транспортировки. Так же отличается особой высотой помещений, т.к в таком производстве есть необходимость в подвесном оборудовании. Многие производства комбинируют разные планировки здания.
На конструктив здания влияет оснащение помещения подъемно-транспортным оборудованием. Оно предназначено для перемещения обрабатываемых материалов и изделий, а так же для монтажа и демонтажа производственного оборудования. Видами подъемно-транспортного оборудования являются: мостовые краны, подвесные кран-балки, разнообразные конвейерные системы и т.д. Наибольшее влияние на строительные конструкции здания оказывает мостовой кран (мостовая конструкция, на опорах которой установлены тележки, благодаря которым кран передвигается вдоль пролета здания). В пром. зд. применяют и напольный транспорт: транспортеры, конвееры, электрокары и т.д. В многоэтажных зданиях применяют вертикальный транспорт: грузовые подъемники, эскалаторы, винтовые поверхности и так далее.
Все промышленные здания делятся на одноэтажные и многоэтажные.
Одноэтажные промышленные здания: однопролетные, многопролетные, крановые, бескрановые, фонарные, бесфонарные. Конструктивная схема таких зданий – каркасная с применением сборных железобетонных конструкций. Несущий остов состоит из фундаментов, балок, колонн, ферм покрытия, плит покрытия, связей жесткости.
Многоэтажные здания: современные пром. здания обычно являются каркасными самонесущими стенами. В состав несущего остова входят фундаменты, фундаментные балки, колонны, ригели и плиты перекрытия, вертикальные связи жесткости.
В нашей стране разработаны типовые серии многоэтажных промышленных зданий. При проектировании зданий с небольшими нагрузками применяется сборный железобетонный каркас.
В пром.зд существуют два вида оконных проемов: отдельные проемы со стенками и ленточные, в виде сплошной остекленной ленты. В среднем площадь оконных проемов занимает от 50% площади наружных стен, а при ленточном остеклении еще больше.
В зависимости от теплотехнических требований устанавливают одинарные или
двойные стеклопакеты.
Двери пром. зданий по конструкции и габаритам не отличаются от щитовых дверей гражданских зданий, но отделка их проще. Ворота для пропуска транспортных средств бывают распашные, раздвижные, шторные и подъемно-поворотные. С наружной стороны ворот устанавливают пандус с уклоном 1:10.
В многопролетных одноэтажных зданиях для освещения помещения используют верхний свет, предусматривая на крыше здания световые фонари. Плоские фонари называют зенитными. Для остекления применяют армированное стекло. В цехах, где верхнее освещение не требуется, применяют аэрационные фонари без остекления. Главным требованием к нему является его незадуваемость, т.е возможность одновременно использования вытяжных отверстий с обеих сторон фонаря при любом направлении ветра.