Архитектурные сооружения, особенно здания, при всем разнообразии, как правило, включают в себя одинаковые части: фундамент, стены, крышу, помещения и другие конструктивные и функциональные элементы (рис.2).
Фундамент - элемент сооружения, расположенный ниже поверхности земли, через который осуществляется передача нагрузки от всего сооружения на грунт (основание). Долговечность здания определяется прочностью основных несущих конструкций - фундамента, стен, перекрытий.
Стены и опоры. Стены - одна из главных частей здания. Они служат как вертикальные ограждения помещений, защищая их от внешних температурных, атмосферных воздействий, и одновременно являются опорами, которые поддерживают крышу, междуэтажные перекрытия, лестницы и другие части сооружения.
Кроме стен подобную нагрузку воспринимают и отдельно стоящие опоры: колонны, столбы, пилоны.
Перегородки - это внутренние стены, сравнительно легкие по массе, более тонкие, чем стены наружные. Их назначение - разделять отдельные помещения внутри здания в пределах данного этажа. Перегородки кроме своего веса никакой посторонней нагрузки не несут, а потому опорами быть не могут.
Общие условия, которыми должны удовлетворять стены: долговечность, прочность, устойчивость, незначительная толщина, теплозащита. Стены должны сопротивляться передаче тепла зимой изнутри наружу, летом - наоборот. Кроме того, стены должны быть невозгораемыми и по возможности несгораемыми.
Различают два вида стен: наружные или фасадные и внутренние или несущие. Внутренние стены всегда тоньше, и опираются они на фундамент не такой глубокий, как наружные. Назначение внутренних поперечных стен - связывать противоположные наружные стены и воспринимать нагрузки от конструкций, ветра, от масс мебели и пр.
Сторону стены, обращенную наружу и представляющую собой лицо или поле стены, обычно называют фасадом. Различают главный фасад, если стена лицом обращена на улицу, площадь или набережную, боковые и дворовые фасады.
Наружные стены имеют оконные и дверные проемы, которые располагают горизонтальными рядами по этажам и заполняют оконными и дверными блоками. Во внутренних стенах делают, как правило, только дверные проемы. Участок стены между двумя смежными проемами, а также между крайним проемом в этаже и боковым ограждением стены, называется простенком. Стена лишенная проемов, называется глухой стеной. При расчете кубатуры здания высота наружной стены определяется как расстояние от уровня прилегающей к зданию отмостки до чердачного перекрытия.
Основным и наиболее распространенным для сооружения каменных стен материалом является кирпич керамический или силикатный
Деревянные стены по своим конструктивным решениям чрезвычайно разнообразны: бревенчатые, брусковые, каркасные и др. Самым старым видом деревянного строительства считают рубленое бревенчатое. Для рубленых стен применяют древесину в виде бревен, брусов, досок (рис.4). Рубленые дома иногда облицовывают тесом, оштукатуривают по драни, обмазывают глиной и обкладывают кирпичом на ребро (1/4 кирпича) или плашмя (1/2 кирпича).
В зависимости от качеств стенового материала определяют и главные размеры стены: толщину (зависит от климатических условий) и предельно возможную высоту.
Наиболее слабым местом стены в конструктивном и теплозащитном отношении являются проемы для окон и дверей. В конструктивном смысле сложны также сопряжения стен в углах и места соединения их отдельных элементов (кирпичи, бревна). Поэтому для возведения стен требуются кроме основных еще и вспомогательные материалы - растворы, клей, гвозди, болты, схватки и другие крепления.
К числу вспомогательных материалов относятся также материалы и изделия, применяемые для покрытия поверхности стен. Это делается для усиления теплостойкости, огнезащиты стены или для декоративной отделки ее слоями другого материала в виде облицовки, штукатурки или окраски. Иногда для усиления связи декоративных слоев (или окраски) с поверхностью стены прибегают к искусственным средствам, например, делают поверхность стены шероховатой, дерево перед оштукатуриванием покрывают дранью или стальной сеткой. Для этой же цели швы между камнями кладки оставляют снаружи частично незаполненными раствором (кладка "впустошовку"). Реже поверхности стен нацарапывают или насекают.
Наиболее легкими природными стеновыми материалами считают дерево, туфы, ракушечник.
Стены из искусственных камней независимо от их размеров кладут в основном по тем же правилам, что и из кирпича: перевязка швов, соблюдение отвесного (или горизонтального) положения отдельных элементов (углы, проемы, сопряжения) должны точно соблюдаться. Кладку каменной стены выполняют последовательно горизонтальными рядами, уложенными на растворе, образуя между камнями горизонтальные и вертикальные промежутки - швы, заполненные раствором (рис.5).
Вертикальные швы в соседних рядах по вертикали не должны совпадать между собой ни внутри, ни снаружи стены, образуя тем самым перевязку в кладке. Самый простой способ перевязки - чередование коротких сторон камней или кирпичей (тычки) с длинными (ложки).
Перекрытия разделяют здание по высоте на этажи. Кроме междуэтажных (рис.6) на первом этаже устанавливают надподвальное перекрытие, а на самом верхнем - чердачное. В каждом перекрытии имеется опорная часть, т.е. основа его конструкции, термоизоляция, звукоизоляция, полы и потолки
Различают перекрытия балочные, безбалочные (сводчатые) и; смешанные. Наиболее распространены балочные перекрытия, опорной частью для которых служат балки, уложенные параллельно на определенном расстоянии друг от друга. Балки бывают деревянные, железобетонные или стальные.
Лестницы. Наиболее распространенным средством сообщения между этажами в зданиях всех видов служат лестницы. Реже применяются наклонные поверхности (пандусы), заменяющие лестничные ходы.
Различают лестницы: внутренние - главные (основные) и запасные; наружные - входные, пожарные и крыльцо. Каждая лестница состоит из ряда ступеней, которые составляют марш. Два смежных марша разделяют лестничной площадкой. Марши редко идут один за другим в одном направлении, но, минуя площадку, заворачивают вправо или влево под углом 180°, а иногда 90°.
Лестницы бывают деревянные, каменные, стальные, бетонные, железобетонные. В конструкции лестницы различают такие элементы, как: косоуры, ступени, площадки (рис.10), перила - ограждения с боковой стороны. В деревянных лестницах опорой для ступеней служат толстые боковые пластины или тетивы (рис.11). Каждая тетива имеет обычно выдолбленные гнезда, в которые закладывают деревянные ступени. Деревянные ступени могут также прикрепляться к деревянным тетивам. Ступени каменных и бетонных лестниц опираются на стальные (или железобетонные) косоуры, поставленные наклонно. Для удобства хождения по лестнице имеет значение высота ступени или подступенок. Ступень иногда имеет небольшой свес в виде закругленного валика. Иногда лестницы устраивают с одним наружным косоуром. Тогда ступени, опираясь одними концами на косоур, противоположными концами укладывают на выступы стены или заделывают в борозды стены. Каменные и бетонные ступени и площадки обладают большим достоинством - они мало истираются в процессе эксплуатации (рис.12).
Лестницы при спуске в подвальные помещения и для сообщения с чердаком могут иметь менее широкий марш и более крутой уклон. Часто эти лестницы располагаются отдельно от главной и даже вне здания, но примыкая к нему.
Крыльцо - небольшая наружная лестница с площадкой - делается перед входной дверью, чтобы избежать устройства внутреннего короткого марша.
Архитектурному оформлению и художественной отделке лестниц, особенно в зданиях, имеющих общественное значение, уделяется большое внимание. Ступени, балясины, поручни изготовляют из различных материалов особо прочных на изнашивание: камня, металла, дерева
Крыши. Завершением архитектурного объекта является крыша, защищающая его от дождя и снега (рис.17, 18, 19). Кровля из водо-отталкивающего материала препятствует прониканию разрушительной влаги в здание. Правда, в настоящее время эти природные материалы заменяют искусственными. Сначала появились маленькие керамические плиты и фасонные камни "- черепица, потом материалы, покрывающие большие поверхности. К ним относятся жесть, просмоленный картон или пленки. В каждом случае необходимо предотвратить проникание дождевой воды в стыки. От качества кровельного покрытия зависит срок службы здания.
В Европе, где выпадает большое количество осадков, в прошлом преобладали крыши с крутыми скатами. Деревянная стропильная ферма несла кровельное покрытие и имела уклон. Там, где снег, представляющий чрезмерную статическую нагрузку, должен скатываться, устраивали очень крутую крышу. Если снег использовали как дополнительную теплоизоляцию, уклон крыши делали менее крутым, однако в этом случае необходимо было усиление несущей конструкции.
И только в областях, где осадков почти не бывает, почти не использовали крыши с крутыми скатами. Там преобладала оформленная, как терраса, плоская крыша.
В зависимости от кровельного материала, функциональных задач и ландшафтных условий возникло многообразие форм крыш. Самой простой в сооружении и потому самой распространенной, без сомнения, является двухскатная крыша. Кроме того, дома с такими крышами можно без проблем выстроить в ряд фронтон к фронтону, и между ними не возникнут так называемые снежные мешки.
Особенно хорошо зарекомендовала себя на протяжении веков для отдельно стоящих домов вальмовая (четырехскатная) крыша во всех вариантах.
В качестве наиболее оригинальных форм крутых крыш на общественно важных постройках используют купола и башенные шлемы.
Чем сложнее и богаче формами крыша, чем больше ребер и желобков возникает при соединении отдельных архитектурных объектов, тем больше опасность проникания воды в помещение. Подобные проблемы возникают при устройстве изоляции надстроек на крышах, пронизывающих кровлю. Дымовые трубы, слуховые окна, дома с фронтонами поперек конька, коньки и башенки обогащают архитектурную картину, однако в этом случае крышу нужно часто ремонтировать. Вообще, крышу следует обновлять немного чаще, чем другие части архитектурного сооружения.
Вследствие появления нового типа уплотнителей и водонепроницаемых материалов повсеместно, независимо от климатической зоны, стала распространяться плоская крыша - характерный признак современной архитектуры. В XX в. в результате использования большепролетных конструкций стропильных ферм и сетчатых конструкций над большими залами появились совершенно новые и весьма эффективные формы крыш.