Конструктивные элементы и системы зданий

План лекции:

1. Конструктивные системы.

2. Строительные конструкции.

1. Конструктивные системы.

Конструктивное решение здания определяется на начальном этапе проектирования выбором конструктивной и строительной систем и конструктивной схемы.

Конструктивная система представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость.

Несущие конструкции здания состоят из взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных элементов.

Горизонтальные несущие конструкции – покрытия и перекрытия, как правило, выполняют роль диафрагм жесткости – воспринимают горизонтальные нагрузки.

Вертикальных несущих конструкций различают пять видов: каркасную, бескаркасную (стеновую), объемно-блочную, ствольную и оболочковую (периферийную) рис. 1.

1. Каркасная система с пространственным рамным каркасом применяется преимущественно в строительстве многоэтажных зданий (9 и более этажей).

2. Бескаркасная система – самая распространенная в жилищном строительстве зданий до 30 этажей. Несущими элементами являются стены.

3. Объемно-блочная система зданий в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг над другом объемных блоков, в зданиях до 12 этажей.

4. Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей.

5. Оболочковая система присуща уникальным высотным зданиям, административного или многофункционального назначения.

Рис. 1. Ординарные конструктивные системы:

1 – колонна каркаса; 2 – ригель каркаса; 3 – несущая стена; 4 – перекрытие;

5 – объемный блок; 6 – ствол жесткости; 7 – перекрытие консольного типа; 8 – стена-оболочка здания; 9 – ферма или балка перекрытия.

В практике строительства наряду с ординарными широко используют комбинированные конструктивные системы, основанные на применении двух или трех видов вертикальных несущих конструкций: каркасно-стеновую (колонна и стена), каркасно-объемно-блочную (колонны и объемные блоки), каркасно-ствольную (колонны и стволы жесткости), ствольно-оболочковую (стволы и оболочки наружных стен), каркасно-ствольно-оболочковую (колонны, стволы и оболочки) рис. 2.

Рис. 2. Комбинированные конструктивные системы:

а – каркасно-стеновая; б – каркасно-объмно-блочная; в – каркасно-ствольная;

г – каркасно-оболочковая; д – объемно-блочно-стеновая; е – ствольно-стеновая;

ж – оболочкодиафрагмовая; з – ствольно-обемно-блочная; и – ствольно-оболочковая;

к – каркасно-объмно-блочно-дифрагмовая; л – каркасно-ствольно-диафрагмовая;

м – каркасно-ствольео-оболочковая; н – каркасно-подвесная; о – ствольно-подвесная.

В комбинированных конструктивных системах кроме перечисленных пяти видов жестких вертикальных несущих конструкций можно использовать гибкие стержневые конструкции в виде подвесок, работающих на растяжение. Их применяют в каркасно-подвесной и ствольно-подвесной конструктивных системах.

В объмно-планироваччном решении здания могут сочетаться различные по габаритам и назначению помещения, что обуславливает применением в одном здании (фрагментально) различных конструктивных систем. Например: жилой с расположением в первом этаже предприятий обслуживания, общественное здание с сальными и малыми помещениями. Соответственно, для первого этажа жилого дома может быть применена каркасная конструктивная система, а выше – стеновая; в общественном здании могут сочетаться каркасная система для зальных помещений и стеновая для малых обслуживающих помещений. Такое сочетание называют смешанной конструктивной системой.

2. Строительные конструкции.

Строительная конструкция – часть здания, выполняющая определенные несущие, ограждающие и (или) эстетические функции, состоящая из элементов, взаимно связанных в процессе выполнения строительных работ. Строительными конструкциями здания являются: фундаменты, стены, каркасы, перекрытия, крыши, покрытия, лестницы, перегородки, светопропускающие ограждения (окна, витражи, фонари), двери и ворота.

Поскольку строительные конструкции составляют конструктивную структуру здания, их еще называют конструктивными элементами здания рис. 3, 4.

Рис. 3. Строительные конструкции малоэтажного жилого дома (чертеж плана):

1 – входная лестница; 2 – пандус; 3 – ворота автостоянки; 4 – наружная деревянная стена; 5 – внутренняя деревянная стена; 6 – вертикальная лестница; 7 – опора (колонна); 8 – ограждение терассы; 9 – светопропускающее ограждение эркера; 10 – стена эркера; 11 – внутренная дверь; 12 – окно; 13 – входная дверь; 14 – наружная опора.

Фундамент – нижний подземный конструктивный элемент здания, который воспринимает на себя всю нагрузку от здания и действующих на него сил (ветер, снег) и передает эту нагрузку на основание (грунт).

Стена (наружная, внутренняя) – вертикальное ограждение, защищающее одно помещение от другого. Часто стены служат для передачи нагрузки от перекрытий и крыш на фундаменты.

Каркас – стержневой остов здания, воспринимающий нагрузки и обеспечивающий надежность и устойчивость здания.

Перекрытие – горизонтальный конструктивный элемент, разделяющий здание на этажи и передающий нагрузки на стены или отдельные опоры.

Крыша – верхняя, завершающая часть здания, защищающая его от атмосферных осадков и других внешних воздействий. Крыша состоит из водонепроницаемой оболочки – кровли и поддерживающих ее конструкций – стропил и плит.

Покрытие – крыша без чердака, совмещающая перекрытие верхнего этажа с кровлей, или верхняя ограждающая часть одноэтажного здания.

Рис. 4. Строительные конструкции многоэтажного здания гостиницы (чертеж разреза):

1 – фундамент; 2 – открытая внутренняя лестница; 3 – пол по грунту; 4 – цокольное перекрытие; 5 – междуэтажное перекрытие; 6 – эксплуатируемое покрытие; 7 – колонна; 8 – балка консольная; 9 – перегородка; 10 – дверной проем в стене; 11 – наружная стена; 12 – стена лоджии; 13 – перекрытие лоджии; 14 – шахта лифта; 15 – крыша; 16 – лестничная клетка.

Лестница – наклонное ступенчатое и горизонтальные элементы, предназначенные для сообщения между этажами. Внутренняя лестница, огражденная со всех сторон несгораемыми стенами, называется лестничной клеткой.

Перегородка – внутренний вертикальный элемент, отделяющий одно помещение от другого.

Светопропускающие ограждения (окна, витражи, фонари) – элементы, предназначенные для защиты от воздействия внешней среды, для освещения и проветривания помещений, а также для визуальной связи с наружным пространством.

Двери и ворота – подвижные ограждения, обеспечивающие связь между помещениями, вход в здание и выход из него.

Совокупность основных конструктивных элементов – вертикальных, горизонтальных и фундаментов – составляет единую пространственную конструктивную систему – несущий остов здания. Предназначение несущего остова – восприятие всех силовых воздействий на здание (вес самих конструкций, оборудования, мебели, людей, снега, ветра) и обеспечение прочности, жесткости и устойчивости здания.

3.Технико-экономические показатели

Технико-экономические показатели, относящиеся к планировке жилых зданий:

- жилая площадь (П_ж) – сумма площадей всех жилых комнат;

- подсобная площадь (П_п) – сумма площадей кухни, санитарного узла, передней, кладовой, коридора, встроенных шкафов;

- общая площадь квартиры (П_о) – П_о = П_ж + П_п.

Площади летних помещений (лоджий, балконов, веранд) в общую площадь не включают и определяют отдельно.

Показатель целесообразности соотношения жилой и общей площади рассчитывается по формуле 1:

. (1)

Показатель экономичности использования строительного объема рассчитывается по формуле 2:

, (2)

где О_с – строительный объем.

Показатель компактности рассчитывается по формуле 3:

, (3)

где с – площадь поверхности наружных стен.

Показатель К₄ определяет общую площадь дома на одного живущего и рассчитывается по формуле 4:

, (4)

где n – число живущих в доме.

Основными расчетными единицами при оценке проектов жилых зданий принимаются: квартира, 1 м² жилой площади, 1 м² полезной площади. При оценке общественных зданий и сооружений принимаются единицы их вместимости (мощности, пропускной способности). Основные расчетные единицы зданий представлены:

Проекты гражданских зданий обосновывают, сравнивая технико-экономические показатели разных вариантных решений или сопоставляя с показателями выполненного раньше сооружения, принятого в качестве эталона. Конструктивные решения проекта сравнивают по приведенным затратам.

Архитектурно-планировочные варианты оценивают объемными, планировочными показателями и индексом эффективности.

Сравнительную экономичность вариантов определяют по индексу эффективности формулы 5,6,7.

Э = ЕDС + DС_эк(5)

_DС = С_i – C_j(6)

DC_эк = С_эк_i - С_эк_j(7)

где Е – коэффициент эффективности;

С_i; C_j – сметные стоимости строительства i-го и j-го вариантов, грн.;

DС_эк – разность эксплуатационных затрат по сравниваемым вариантам, грн.

Когда варианты по своему планировочному или объемному решению не сопоставимы, вместо значения С – сметной стоимости строительства учитывают удельную стоимость строительства. Для этого сметную стоимость приводят к единице функционального показателя (объема, полезной или рабочей площади сооружения, одному рабочему или зрительному месту).

Основной целью ТЭО проектов строительства является выбор оптимального проектного решения в результате сравнительного анализа нескольких вариантов. Поэтому необходимо обеспечить сопоставимость анализируемых проектных вариантов. Сопоставимость должна быть обеспечена по:

ценам материалов и конструкций, принятых в проектном решении;

методам расчета стоимостных показателей в оценке эффективности;

кругу затрат, учитываемых в объеме капитальных вложений;

времени осуществления затрат;

мощности производственных помещений, пропускной способности или вместимости объектов непроизводственного назначения, по количеству рабочей или полезной площади;

характеру конструктивных и объемно-планировочных решений;

условиям строительства (климатическая зона, рельеф местности, гидрогеологические условия и др.);

расчетно-конструктивным предпосылкам (полезная, снеговая, ветровая нагрузки; наружная и внутренняя t^о воздуха; сейсмостойкость и др.).

Литература

6. Архитектура: Учеб. для студентов сантехн. специальностей строит. вузов / Орловский Б.Я., Магай А.А., Бабаян Г.А., Сербинович П.П.; Под ред. Б.Я. Орловского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1984.- с. 67 – 80.

7. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5-ти т. Т. 3. Жилые здания. Под ред. Шевцова К.К. М.: Стройиздат, 1988.- с. 8 – 21, 28 – 39.

8. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания массового строительства. Учеб. для строительных вызов. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. с. 75 – 91.

9. Архитектурное проектирование: Учеб. для техникумов / М.И. Тосунова, М.М. Гаврилова, И.В. Полещук; Под ред. М.И. Тосуновой. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1988. – с. 45 – 64.

10. Понамарев В.А. Архитектурное конструирование / М.: Архитектура-С, 2008 – С.20-25.

Лекция № 6

ОСНОВАНИЯ и ФУНДАМЕНТЫ

План лекции:

1. Основания.

1.1 Естественные основания.

1.2 Искусственные основания.

2. Фундаменты.

2.1 Общие понятия.

2.2 Классификация.

2.3 Конструктивные решения.

3. Технико-экономические анализ фундаментов.

1. Основания.

Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий через них нагрузку от здания или сооружения.

1.1. Естественные основания

В природном состоянии имеющие достаточную несущую способность для восприятия нагрузки от здания. Качество естественных оснований зависит от влажности грунта, уровня грунтовых вод и условий промерзания.

Действующие силы при расчете фундамента на основания зданий и сооружений представлена на рис. 1.

Грунты подразделяются на:

Скальные – залегают в виде сильного массива (граниты, кварциты, песчаники и др.), водоустойчивы, несжимаемы. При отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями.

Крупнообломочные – несвязанные обломки пород размером > 2 мм (щебень, галька, гравий и др.). Хорошие основания, если подстилаются плотными грунтами и не подвержены размыванию.

Песчаные – из округленных частиц диаметром 0.1 – 2мм. Бывают крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем выше несущая способность и меньше осадка.

Глинистые – связанные породы с очень маленькими частицами (<0.005мм). Они пластичны, изменяют объем при увлажнении. В сухом состоянии очень прочные.

суглинки – 10 ¸ 30% глинистых частиц

супеси – 3 ¸ 10% глинистых частиц.

1.2. Искусственные основания.

Увеличивают несущую способность путем уплотнения или замены грунта более прочным.

Уплотнение – укаткой, тромбованием, вибрацией и устройством грунтовых свай.

Закрепление грунтов силикатизацией, цементированием и битумизацией – путем нагнетания по трубам в грунт соответствующих эмульсий.

Силикатизация – для песчаных пылеватых грунтов, плывунов.

Цементирование – гравелистые, крупно- и среднезернистые грунты.

Битумизация – сильно трещиноватые скальные и песчаные породы и песчаные грунты.

2. Фундаменты.

2.1. Общие понятия.

Фундамент – это часть здания, расположенная ниже отметки поверхности грунта.

Назначение – передать все нагрузки от здания на грунт основания.

В общих затратах на возведение здания доля фундаментов составляет по стоимости 8-10% и по трудоемкости 10-15%

Воздействия:

1. Силовые:

ž Масса здания (1);

ž Боковое давление грунта (2);

ž Сейсмические нагрузки (3).

ž Силы пучения (4);

ž Отпор грунта (5);

ž Вибрация (6);

2. Несиловые

ž Температура грунта (7);

ž Температура подвала (8);

ž Влага грунта (9);

ž Влага воздуха подвала (10);

ž Агрессивные примеси в грунте и воздухе (11);

ž Биологические факторы (12).

Рис. 2. Воздействие на фундамент.

Требования.

Прочность, устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечность, экономичность и индустриальность.

2.2. Классификация.

По материалу:

ž Дерево – для деревянных зданий, необходимо антисептировать, лучше полностью в грунтовой воде;

ž Бут – рваный камень (кладка прочностью 18-24 кгс/см²);

ž Бутобетон, возводят в опалубке, добавляя в бетон 25-35% бута (50-90 кгс/см²);

ž Бетонные и ж/б.

По конструктивной схеме:

ž Ленточные – устраивают под стены здания или под отдельные опоры. Имеет вид сплошных стен или перекрестных балок, рис. 2а, 4;

ž Столбчатые (отдельно стоящие) – имеет вид отдельных опор, предусматриваемые под стены или колонны, рис. 2б, 5;

ž Сплошные – применяются на слабых грунтах при глубоком залегании

материковых пород и больших нагрузках, рис. 2в, 6 .

По методу возведения:

ž Индустриальные (бетонные, ж/б, сборные) – без ограничения сезона и трудозатраты на строительной площадке;

ž Неиндустриальные.

По величине заглубления:

ž Мелкого заложения (<5м);

ž Глубокого (>5м).

По характеру работы:

ž Жесткие – работающие только на сжатие (все фундаменты, кроме ж/б);

ž Гибкие – воспринимают растягивающие усилия.

Глубина заложения

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента для наружных стен 0,7м, а для внутренних 0,5м в отапливаемых зданиях.

Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта.

Гидроизоляция фундаментов – окрасочная, штукатурная, литая асфальтовая, оклеечная, оболочковая.

Гидроизоляция фундаментов представлена на рис. 8.

2.3. Конструктивные решения.

3.Технико-экономические анализ фундаментов

Технико-экономические показатели фундаментовразличных конструкций колеблются в широких пределах. Соотношение стоимости, трудоемкости и массы фундаментов различных конструкций приведено в табл.1. Показатели приведены к стоимости 1 м² жилой площади.

Таблица 1

Соотношение стоимости, трудоемкости и массы фундаментов

Показатели	Монолит-ный фундамент ленточный	Сборный ленточный железобетонный со сплошной стенкой	Панельный ленточный	Свайный
Стоимость	100	99	68	76 – 86
Трудоемкость	100	66	54	44
Масса	100	62	40	42

Поэтому требования экономики являются главными при проектировании и выборе типа фундамента в различных условиях.

Технико-экономический анализ фундаментов для жилых домов различной этажности позволяет сделать следующие выводы.

Для зданий высотой 1-2 этажа без подвалов экономически целесообразны столбчатые фундаменты; в 5-этажных домах с подвалом – ленточные сборные, особенно с панельной стеной; в зданиях без подвала (5 этажей) при большой нагрузке и небольшом нормативном давлении на основание рекомендуются свайные фундаменты с длиной свай до 7 м; в 9-этажных зданиях без подвала – свайные, а с подвалом – ленточные с панельной стеной; для 16-этажных зданий рекомендуются свайные фундаменты или сплошные коробчатые.

Выбор фундаментов зданий в 16 этажей и более необходимо в каждом случае сопровождать экономическим анализом.

Свайные фундаменты экономичнее ленточных на 30-34% по стоимости; на 40% - по расходу бетона; на 80% - по объему земляных работ.

Однако на сваи увеличивается расход арматурной стали примерно на 1-3 кг на 1 м² общей площади.

Литература

1. Архитектура: Учеб. для студентов сантехн. специальностей строит. вузов / Орловский Б.Я., Магай А.А., Бабаян Г.А., Сербинович П.П.; Под ред. Б.Я. Орловского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1984.- с. 92 – 97, 207 – 209, 216 – 217.

2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5-ти т. Т. 3. Жилые здания. Под ред. Шевцова К.К. М.: Стройиздат, 1988.- с. 93 – 104.

3. Архитектура гражданских и промышленных зданий. В 5 т. Учебник для вузов. Т. 5. Промышленные здания / Л.Ф. Шубин.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1986.- с. 173 –175.

4. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания массового строительства. Учеб. для строительных вызов. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. с. 112 – 133.

5. Орловский Б.Я., Орловский Я.Б. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Промышленные здания: Учеб. для вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1991.- с. 212 – 214.

6. Понамарев В.А. Архитектурное конструирование / М.: Архитектура-С, 2008 – С.136-156, 156-162.

Лекция №7

СТЕНЫ И перегородки

План лекции:

1. Воздействия на стены.

2. Конструкции стен.

2.1 Каменные стены.

2.2 Стены из крупных блоков.

2.3 Стены из панелей.

3. Технико-экономические показатели стен.

1. Воздействия на стены.

1.1. Воздействия на наружные стены.

Р₁, Р¢₁ – собственный вес стены

Р₂, Р¢₂ – вертикальная нагрузка от перекрытия

Р₃, М – вертикальная нагрузка и изгибающий момент от балки и плиты

W – давление ветра

R – солнечная радиация

А – атмосферные осадки

DТ, DW – разность температур и влажности воздуха

L₁, L₂ – внешний и внутренний шум

S₁, S₂, – сейсмические воздействия

Q – тепловой поток

E – потери пара.

Рис. 1. Воздействия на стены.

2.Конструкции стен.

Классификация стен. В зависимости от восприятия нагрузок стены зданий могут быть несущими, самонесущими и ненесущими.

Несущие стены воспринимают нагрузки от других частей здания (перекрытий, крыш) и вместе с собственным весом передают их на фундаменты.

Самонесущие стены опираются на фундаменты, но нагрузку несут только от собственной силы тяжести.

Ненесущие (в том числе навесные) стены являются ограждениями, опирающимися в каждом этаже на др. элементы (перекрытия, внутренние стены) и воспринимающимися собственный вес в пределах одного этажа.

· По положению в здании стены подразделяют на внутренние и наружные (по периметру здания).

· По роду основного материала несущие и самонесущие стены могут быть деревянными, каменными, бетонными, комбинированными. Для стен используют следующие основные материалы и изделия:

1. древесину (бревна, брусья, доски, панели);

2. обожженную глину (кирпич, камни);

3. силикатную массу (кирпич);

4. природный камень;

5. стабилизированный грунт (блоки);

6. легкие бетоны (камни, блоки, панели, монолит);

7. ячеистые бетоны (камни, блоки, монолит);

8. тяжелые бетоны (панели, монолит).

• В зависимости от типа и размера применяемых изделий стены бывают:

1. из мелкоразмерных стеновых изделий - кирпичей, камней, мелких блоков, рис. 1;

2. крупноэлементными - из стеновых элементов высотой от 1/4 до полной высоты этажа и более; крупноэлементные стены подразделяют на крупноблочные и крупнопанельные рис. 2.

• По способу возведения различают стены из кладки (сборки) мелкоштучных изделий, сборные, монолитные, сборно-монолитные.

• По конструктивным признакам стены бывают однослойными (как правило, внутренние) и слоистыми, сплошными и пустотелыми.

• По наличию и расположению теплоизоляции наружные стены подразделяют на:

1. стены без специального устройства теплоизоляции - из конструкционно-теплоизоляционных материалов (древесины, деревобетона, ячеистых бетонов, полистиролбетона);

2. стены с теплоизоляционными слоями, располагаемыми внутри стены, с наружной стороны конструкционного слоя, с наружной и внутренней сторон совместно.

• По наличию специального воздушного зазора (прослойки) стены подразделяют на:

1. вентилируемые - с воздушными прослойками, располагаемыми либо внутри конструкционного слоя (между конструкционными слоями), либо между утеплителем и защитной облицовкой;

2. невентилируемые - без воздушной прослойки.

2.1. Каменные стены.

Требования к каменным стенам:

Прочность – обеспечивается прочностью камня, раствора и укладкой камней с взаимной перевязкой вертикальных швов.

Дополнительное повышение несущей способности – за счет армирования горизонтальными сварными сетками – через 2-5 рядов.

Устойчивость – обеспечивается пространственным взаимодействием с внутренними несущими конструкциями – стенами и перекрытиями. Заводят плиты на 100 мм и закрепляют анкерами.

Долговечность – обеспечивается морозостойкостью материалов, применяемых для внешней кладки.

Теплозащитная способность – назначается в соответствии с гигиеническим требованиями и учетом необходимости экономии топливных ресурсов.

По конструктивным признакам стены бывают однослойными (как правило, внутренние) и слоистыми, сплошными и пустотелыми рис. 2.

Рис.2. Кирпичная слоистая стена:1 – кирпичная кладка; 2 – пенополистирольный утеплитель; 3 – противопожарная рассечка из негорючего утеплителя; 4 – гибкая связь из стали или стеклопластика; 5 – железобетонная связевая рамка; 6 – железобетонная перемычка; 7 – железобетонная плита перекрытия; 8 – оконный блок.

Стена с облицовочным самонесущим слоем из кирпича представлена на рис. 3, кирпичная вентилируемая стена с навесной фасадной облицовкой представлена на рис. 4. Кирпичная стена с наружной оштукатуренной теплоизоляцией представлено на рис. 5.

Рис. 3. Стена с облицовочным самонесущим слоем из кирпича: 1 - несущий слой кладки; 2 - плитный утеплитель; 3 - облицовочный слой кладки; 4 - гибкая связь; 5 - плита перекрытия.

Рис. 4.Кирпичная вентилируемая стена с навесной фасадной облицовкой: а - вертикальное сечение; б - горизонтальное сечение у оконного проема; 1 - кладка; 2 - утеплитель; 3 - гидроветрозащита; 4 -ригель подоблицовочной конструкции; 5 - вертикальный элемент подоблицовочной конструкции; 6 - воздушная прослойка; 7 - облицовочный камень.

Рис. 5. Кирпичная стена с наружной оштукатуренной теплоизоляцией:

а - фрагмент стены в зоне перекрытия; б - примыкание к цоколю;

1 - кирпичная кладка; 2 -утеплитель; 3 - паропроницаемая штукатурка;

4 - дюбель; 5 -плита перекрытия; 6 - балконная плита; 7 - фундамент;

8 - гидроизоляция; 9 - керамическая плитка.

2.2. Стены из крупных блоков.

Крупноблочными называются здания, стены которых возводятся из крупных камней (блоков) массой от 0,1 до 2 т. Другие основные конструкции - перекрытия - выполняют также из крупных элементов - плит.

Малоэтажные крупноблочные здания проектируют на основе двух конструктивно-статических схем: с продольными или поперечными несущими стенами. Соответственно схемам крупноблочные стены выполняются несущими (внутренние и наружные) и самонесущими (наружные) рис. 2:

- с продольными стенами до 5 этажей;

- с поперечными (поперечно-продольными) – высотные;

Наружные стены членятся по высоте на 2, 3 и 4 ряда.

2.3. Стены из панелей.

Панельные стены в жилых зданиях бывают несущими (бескаркасная конструктивная схема), самонесущими (до 4-х этажей) и ненесущими (каркасная конструктивная схема).

Панельные стены бывают различной разрезки: однорядная (на одну или две комнаты и только для несущих стен), на два этажа, горизонтальная, плетенная, Ш-образная, Т-образная, двутавровое, крестообразное.

Однослойные бетонные панели.

Выполняют из легких и ячеистых бетонов. Однослойные легкобетонные панели формуют из конструктивно-теплоизоляционных бетонов на искусственных пористых заполнителях (керамзит, перлит, шлаковая пемза, шунгезит, аглопорит) и естественных легких заполнителях (щебень вулканических пород – пемза, шлак, туф и др.), рис. 3а. Плотность бетона должна быть не более 1400 кг/м³.

Двухслойные бетонные панели.

Имеют несущий и утепляющий слои: несущий – из тяжелого или конструктивного легкого бетона, утепляющий – из конструктивно-теплоизоляционного легкого бетона плотной или пористой структуры рис. 2.б.

Температурно-влажностный режим благоприятнее, чем у однослойных. Внутренний слой не пропускает пар, а из наружного слоя легко удаляется.

Трехслойные бетонные панели.

Имеют наружный и внутренний конструктивные слои из тяжелого или легкого конструктивного бетона и заключенный между ними утепляющий слой рис. 2.в.

Горизонтальные стыки.

1. Контактный – усилие передается через слой раствора непосредственно с панели на панель, рис. 4.а. Перекрытие опирается с помощью "пальцев".

2. Платформенный – через торец панели перекрытия рис. 4.б.

3. Комбинированный – через торец перекрытия и панель стены, рис. 4.в.

4. Монолитный – через бетон замоноличенного стыка, рис. 4д.

Вертикальные стыки.

Вертикальные стыки панелей стен воспринимают усилия сдвига, растяжения и сжатия. По геометрической форме и характеру статической работы различают бесшовные и шпоночные стыки, рис. 5.

1. Сварные связи – применяются при различной этажности в обычных и

сложных грунтовых условиях, в индивидуальном строительстве.

Петлевые связи (петля-скоба) стальные скобы вставляются в петлевые арматурные выпуски панелей. Прочность зависит от прочности бетона (М 200), трудоемки и уступают по прочности предыдущему варианту.

Самофиксация – замковая связь, которая является монтажной и рабочей.

Железобетонная – шпоночная.

Болтовая.

3. Перегородки.

Перегородки подвергаются силовым воздействиям от собственной массы в пределах одного этажа, незначительным случайным силовым воздействиям в процессе эксплуатации, несиловым акустическим воздействиям.

Конструкции перегородок проектируют из кирпича, камня, бетона, гипсобетона, дерева, и других небетонных материалов. Звукоизоляционную способность перегородок обеспечивают по принципу акустически однородных или раздельных конструкций в зависимости от избранного материала. В крупноблочных и панельных домах перегородки изготовляют из тяжелого или легкого бетона толщиной не менее 60мм или из гипсобетона толщиной не менее 80мм. Межквартирные перегородки, как правило, проектируют акустически раздельными, двойными с воздушным зазором между панелями не менее 40мм.

Перегородки из небетонных материалов проектируют, как правило, слоистыми в виде каркасных или бескаркасных (клееных) конструкций панельного типа или поэлементной сборки. Каркас таких перегородок выполняют из дощатых реек, алюминиевых или тонкостенных стальных оцинкованных стержней прямоугольного трубчатого или швеллерного сечения с двухсторонней обшивкой гипсовой сухой штукатуркой и заполнением полости минерало- или стекловатными материалами.

В зданиях с трансформируемой в процессе эксплуатации планировкой применяют раздвежные перегородки. В зависимости от используемого материала применяют мягкую гармончатую или жесткую складчатую конструкцию раздвижной перегородки.

4.Технико-экономиские показатели стен.

Как мы уже говорили, кладка стен из кирпича – трудоемкий процесс. Для его выполнения требуется большое количество квалифицированных каменщиков. Затраты труда на 1 м³ кирпичной кладки в 3 раза больше, чем на монтаж панелей такого же объема. Кроме того, при выполнении стен из кирпича требуется большой объем послемонтажных работ. Кирпичные стены нужно штукатурить и шпаклевать под окраску и оклейку. Панельные стены требуют только разделки швов и их штукатурки. Продолжительность строительства кирпичных зданий намного больше панельных или блочных. Один этаж здания с кирпичными стенами строится 6-12 дней, а сборные многоэтажные дома полностью возводятся на 1-1,5 мес. Однако эксплуатационная надежность стен сборных зданий ниже, чем кирпичных. Уже в период приработки конструкций (в первые 1-3 года) появляются нарушения герметичности швов, трещины в панелях, повышается их теплопроводность.

Удельный вес стоимости стен в полной стоимости кирпичного жилого дома составляет в среднем 23,7%, а крупнопанельного – 30,5%.

Масса стен в кирпичном доме составляет в среднем 54% от общей массы жилого дома, а в крупнопанельном – 40%.

Сметная стоимость 1 м² общей площади в крупнопанельных домах меньше, чем в кирпичных, на 3%. Однако, с учетом инвестиций, необходимых в развитие производственной базы для изготовления сборных деталей, в пересчете на 1 м² стены удельные капитальные вложения в сборном домостроении в 2-4 раза выше, чем при кладке из кирпича. Поэтому удельный вес кирпичных домов в общем объеме жилищного строительства довольно высок.

Перегородки в полной стоимости жилого кирпичного дома составляют 8%, в крупноблочном – 7% и в панельном – 5%. По массе они составляют соответственно 2, 3 и 6% от общей массы здания, по площади они занимают от 4 до 7% общей площади квартиры.

Самую высокую звукоизоляцию обеспечивают межкомнатные перегородки из шлакобетонных плит. Они же имеют и наибольшую трудоемкость. Если их заменить на прокатные гипсовые перегородки, у которых звукоизоляция меньше на 5 дБ (45 и 40 дБ), а трудоемкость ниже на 24%, то, например, в панельном доме получаем снижение стоимости общей площади на 2,5%, а за счет снижения толщины перегородок на 2 см (100 и 80 мм) стоимость общей площади снижается на 1%. Полная экономия составляет 2,5 + 1 = 3,5%. При этом стоимость перегородок снижается на 45%.Трудоемкость кладки перегородок из штучных материалов в 1,2-3 раза выше, чем монтажа из панелей.

Литература

2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5-ти т. Т. 3. Жилые здания. Под ред. Шевцова К.К. М.: Стройиздат, 1988.- с. 105 – 130, 147 – 164.

3. Архитектура гражданских и промышленных зданий. В 5 т. Учебник для вузов. Т. 5. Промышленные здания / Л.Ф. Шубин.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1986.- с. 222 – 231.

4. Орловский Б.Я., Орловский Я.Б. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Промышленные здания: Учеб. для вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1991.- с. 238 – 245.

5. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания массового строительства. Учеб. для строительных вызов. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. с. 135 – 149, 205 – 214, 247 – 275, 292 – 297.

6. Понамарев В.А. Архитектурное конструирование / М.: Архитектура-С, 2008 – С.163-201, 255-263.

Лекция № 8

Перекрытия, ПОЛЫ

План лекции:

1. Перекрытия.

1.1 Междуэтажные перекрытия.

1.2 Чердачные, подвальные и цокольные перекрытия.

1.3 Конструктивные решения перекрытий.

1. Перекрытия.

Перекрытия – внутренняя горизонтальная ограждающая конструкция здания, делящая его по высоте.

Назначение – воспринимать и передавать нагрузки на стены или колонны.

По виду различают следующие перекрытия: подвальные (полуподвальные), цокольные, чердачные, междуэтажные.

Подвержены различным нагрузкам, поэтому имеют особенности конструирования, но в целях унификации следует добиваться максимального конструктивного единообразия.

Наиболее массовые – междуэтажные перекрытия.

1.1. Междуэтажные перекрытия.

Конструкция: несущие элементы, изолирующие слои, пол и потолок.

Силовые воздействия: вес перегородок, технологического оборудования, кабеля, людей, собственный вес. Максимальный прогиб междуэтажного перекрытия допускается 1/200 – 1/400 от пролета.

Несиловые воздействия: ударный шум (от хождения людей, падения предметов, и т.д.), воздушный шум (от громких разговоров, радио, телевизора и т.д.).

Требования:

Долговечность – должна соответствовать долговечности всего дома (санузлы – коррозия, биологические процессы)

Огнестойкость – 1 час при I степени огнестойкости здания; 0.75 часа при II и III степенях; 0.25 часа при IV степени.

Удобство эксплуатации пол и потолок.

Архитектурная выразительность.

Технологичность.

Экономическая целесообразность – 16-20 % капитальные затраты и 20-25% трудозатраты от всего строительства здания.

1.2. Чердачные, подвальные и цокольные перекрытия.

Чердачные – теплозащитные качества, утеплитель, защищать от кондиционного увлажнения (для этого применяют слой пароизоляции).

Подвальные – усиливают теплофизические и акустические качества.

Цокольные – в зданиях, не имеющих подвалов тепловой поток движется сверху вниз.

1.3. Конструктивные решения перекрытий.

Рис. 1. Типы перекрытий: а – плитные; б - балочные

2. Полы.

Пол настилают по междуэтажным перекрытиям или устраивают непосредственно по

Рис. 2. Перекрытия по деревянным балкам: 1-балки; 2-черепные бруски; 3-щиты из досок; 4-гипсобетонные плиты; 5-известковая или глиняная смазка; 6-усиление изоляции воздушного шума (песок); 7-изоляция ударного шума (упругие прокладки); 8-пол по лагам; 9-сухая штукатурка; 10-пароизоляция (глиняная смазка); 11-теплоизоляция; 12-стяжка Рис. 3. Перекрытия по железобетонным балкам: 1-балки; 2-плиты; 3-пустотелые блоки; 4-промазка щелей раствором или подстилка толя; 5-усиление изоляции воздушного шума; 6-изоляция ударного шума; 7-изоляция воздушного и ударного шумов; 8-пол по лагам; 9-пол по стяжке; 10-пароизоляция; 11-теплоизоляция; 12-стяжка; 13-затирка

Рис. 4. Перекрытие по железобетонным плитам: 1 – сплошная плита; 2 – круглопустотная; 3 – ребристая; 4 – типа двойного Т; 5 – изоляция ударного шума; 6 – пол по стяжке; 7 – усиление изоляции воздушного шума (гипсобетонные плиты по лагам); 8 – пол; 9 – пароизоляция; 10 – теплоизоляция; 11 – стяжка

Плитные и балочные перекрытия представлены на рис. 1, перекрытия по деревянным балкам рис. 2. Перекрытия по железобетонным балкам представлено на рис. 3, перекрытие по железобетонным плитам рис. 4.

2.1. Требования к полам.

Требования: прочность, жесткость (на истирание и удар), гигиеничность (ровная гладкая поверхность, нескользящая, хорошо поддающаяся очищению от пыли и грязи), дополнительно – водонепроницаемость.

Температура поверхности пола. При t_в=16-18 ⁰С, t_чел=36.6 ⁰С, t_пола»14-16 (Dt= 2 ⁰С).

Акустические требования.

Плавающий пол – нигде не имеющий местных закреплений с конструкциями перекрытия.

Физиологические требования: отсутствие токсичности, ограниченная статическая электризация, бактерицидность материалов, пылеотталкивающая способность.

2.2. Конструктивные решения полов.

По конструкции: монолитные (бесшовные), из штучных, из рулонных материалов.

Покрытие – верхний слой, непосредственно подвергающийся эксплуатационным воздействиям. По материалу дают название пола – дощатый, паркетный, из линолеума и т.д.

Прослойка – промежуточный слой, связывающий покрытие с нижележащими элементами.

Стяжка – выравнивающий слой, образующий по утеплителю или специальной посыпке жесткое или равное основание для перекрытия.

Изоляционный слой – влаго-, тепло- или звукоизоляционный.

При устройстве штучных полов дополнительно устраивают:

Лаги – несущий элемент, передающий нагрузку на перекрытие или грунт.

Столбики под лаги – вспомогательные элементы пола в виде отдельных опор из кирпича или бетона.

Бесшовные (асфальт, асфальтобетон, бетонно-цементных растворов, бетонной мозаики, синтетических паст.)

Асфальт и асфальтобетон (20-25) – один слой; (40-50) – два слоя.

Бетон, мозаичные.

Ксилитовые – из массы каустического магнезита, раствора хлористого магния и органических добавок в виде опилок и древесной муки.

Два слоя: первый пористый, а верхний – более плотный из добавок песка, каменной крошки и красителя.

Наливные синтетические – синтетические пасты в один и два слоя (2-4мм).

Элементы конструкции пола представлены на рис. 5.

4. Технико-экономические показатели полов

Перекрытия по удельному весу стоимости в общей стоимости жилого дома занимают почти такое же место, как и стены. Удельный вес стоимости перекрытий в кирпичном доме составляет 26%, в крупноблочном – 24, в крупнопанельном – 21%.

По удельному весу массы перекрытия находятся на втором месте после стен в общей массе здания и составляют 19 - 24%.

Поэтому применение рациональной конструкции может существенно повлиять на стоимость жилого дома.

Применение перекрытий высокой заводской готовности позволяет сократить продолжительность и уменьшить трудоемкость работ по их устройству. Затраты труда при использовании деталей большой площади с поверхностями, подготовленными под окраску, в 5-8 раз меньше, чем сборных железобетонных перекрытий меньших размеров. Это связано с тем, что при применении конструкций высокой заводской готовности нет надобности в последующей штукатурке всей плоскости потолка, нужно только обработать места стыков, а их немного.

Уменьшение массы перекрытия позволяет экономить затраты на возведение конструкции, особенно на транспортные расходы. Но уменьшение массы ведет к снижению звукоизоляционных свойств перекрытия. Повышение звукоизолирующей способности перекрытий при уменьшении массы достигается разделением перекрытия по высоте на отдельные слои. Однако, при слоистой конструкции перекрытия увеличивается его высота, а следовательно, и объем здания. А это приводит к увеличению стоимости здания: каждые 0,1 м высоты вызывают удорожание строительства дома на 1,2%.

Поэтому при проектировании уделяют большое внимание выбору оптимального решения конструкции перекрытия. Применяют различные комбинированные конструкции с эффективными звукоизоляционными слоями, воздушными прослойками, упругими прокладками и полами.

Эффективность покрытий полов той или иной конструкции определяют такими показателями как единовременные затраты, эксплуатационные свойства и технологичность устройства.

Наиболее дорогие полы из естественного камня, но они долговечны и красивы. Поэтому гранит и мрамор применяют только в парадных помещениях общественных зданий. в квартирах жилых домов самые дорогие полы – паркетные. Полы из паркетной рейки или полового бруса намного дешевле. Самые дешевые – линолеумные полы. Стоимость их настилки в 2-3 раза меньше, чем паркетных но и срок службы линолеумных полов значительно меньше, чем других.

Эксплуатационные качества покрытий полов складываются из гигиеничности и долговечности. Гигиенические качества при современном уровне развития бытовой техники уступают по важности требованиям долговечности.

Долговечность полов зависит от прочности, химической и биологической стойкости материала и от условий эксплуатации. Например, паркетные полы надо предохранять от поражения грибком. Для этого нужна хорошая вентиляция подполья. Кроме того, паркетные полы надо покрывать лаком или мастикой, но не мыть водой. Линолеум нельзя мыть горячими содосодержащими растворами, т.к. от этого линолеум становится хрупким.

С долговечностью полов связаны эксплуатационные затраты. Чем меньше долговечность, тем чаще требуется ремонт. Эксплуатационные расходы сокращаются, если межремонтный срок покрытия полов совпадает со сроками службы перекрытий в целом.

На экономические показатели устройства полов влияют трудоемкость устройства и возможность механизации работ, т.е. технологичность покрытия. С этой точки зрения наиболее эффективны линолеумные и монолитные полы.

Монолитные полы дешевы, т.к. имеют небольшую полимерность, а полы из пластбетонов, полимербетонов и полимерных пленок износоустойчивы и долговечны при правильной эксплуатации.

Литература

2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5-ти т. Т. 3. Жилые здания. Под ред. Шевцова К.К. М.: Стройиздат, 1988.- с. 166 – 174.

3. Архитектура гражданских и промышленных зданий. В 5 т. Учебник для вузов. Т. 5. Промышленные здания / Л.Ф. Шубин.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1986.- с. 211 – 217, 296 – 309.

6. Понамарев В.А. Архитектурное конструирование / М.: Архитектура-С, 2008 – С.674-693.

Лекция № 9

Покрытия

План лекции:

1. Общие положения.

2. Конструкции стропильных чердачных покрытий.

2.1 Наслонные системы.

2.2 Висячие системы.

3. Конструкции плоских покрытий.

3.1 Жилые здания.

4. Технико-экономические показатели покрытия.

1. Общие положения.

Покрытие защищает помещение от атмосферных осадков и наружных температур (положительных и отрицательных). Воздействие на покрытие представлено на рис. 1.

Подвергаются воздействию:

· Силовые – давление ветра, вес несущих конструкций, нагрузка от снегового покрова, присутствия работающих людей.

· Несиловые – атмосферных осадков, парообразной влаги и химических веществ, солнечной радиации, положительных и отрицательных температур.

Требования: прочность, устойчивость, герметичность, влагоустойчивость, коррозиеустойчивость, сопротивление солнечной радиации (не трескаться).

Покрытие состоит из крыши и чердачного перекрытия.

Крыша состоит из кровли и несущей конструкции.

Типы покрытий: чердачные скатные с уклоном кровли более 10º, чердачные с малым уклоном кровли (1° ¸ 10°), бесчердачные раздельные вентилируемые и невентилируемые, бесчердачные совмещенные вентилируемые и невентилируемые.

2. Конструкции стропильных чердачных покрытий.

Виды скатных кровель представлены на рис. 1.

Стропильные системы по конструктивной схеме делятся на три вида: наслонные, висячие, комбинированные, рис. 2.

2.1. На к лонные системы.

Стропильные балки опираются на мауэрлаты (180´180 и 200´200), шаг 1,2 - 2м.

Шаг между стойками следует принимать не более 3 – 4м, в противном случае конструкция усложняется введением продольных подкосов.

Все деревянные элементы стропил в местах соприкосновения изолируют от каменной кладки слоем толя или пергамина.

2.2. Висячие системы.

Висячие стропила применяют в тех случаях, когда в здании нет внутренних опор. Величина перекрываемых пролетов невелика (до 15м). Висячие системы представляют собой ферму операемую только на наружные стены.

3. Конструкции плоских покрытий.

3.1. Жилые здания.

Чердачные сборные железобетонные покрытия

В сборных железобетонных чердачных покрытиях применяют рулонную кровлю из материалов: толь – кожа, толь, рубероид с антисептированной основой, изол, битумизированные стеклоткани, пленки из синтетических материалов и др. рис. 4.