Методические основы конструирования зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Раздел 1. Общие сведения о зданиях

Лекция № 1. Методические основы конструирования зданий

1.1 Цели конструирования

Непрерывно развивающийся процесс возникновения новых типов зданий и сооружений сопровождается развитием соответствующих областей строительной техники и прежде всего конструкций и стройматериалов, как основных средств воплощения всякого архитектурно-строительного замысла в натуре.

В общей взаимосвязанной системе поиска целесообразных конструктивных решений могут быть определены три основных уровня подсистем:

- на 1, высшем уровне в масштабе города, жилого района или микрорайона решается выбор основных типов зданий, их этажность, конструктивные системы, архитектурный облик;

- на 2, промежуточном уровне, определяются типы и конструкции зданий для конкретной площадки строительства, подчинённого общему замыслу;

- на 3 уровне выявляются функциональные связи отдельных элементов зданий между собой, оцениваются условия их работы, выбираются материалы, формы и размеры, конструкции проектируемого элемента.

В итоге весь процесс проектирования отдельных конструктивных элементов здания сводится к выявлению конкретных условий, в которых они находятся в составе здания, на основе оценки всех местных возможностей, к выбору их архитектурно - конструктивных решений, обеспечивающих высокую надёжность и экономичность элемента.

1.2 Требования, предъявляемые к конструктивному элементу

В общем случае к конструктивному элементу здания предъявляются следующие требования:

- прочность и устойчивость, т.е. способность надёжно выдерживать действующие нагрузки и сопротивляться опрокидыванию или сдвигу;

- долговечность, определяемая сроком службы конструкции без потери эксплуатационных качеств, особенно при агрессивных воздействиях;

- огнестойкость, достигаемая приданием конструкции требуемого предела огнестойкости и предела распространения огня, что особенно важно в зданиях, в которых возможно скопление большого числа людей;

-архитектурная выразительность, т.е. придание элементу благоприятного внешнего облика, подчиняющегося общему художественному замыслу здания в целом;

- функциональная целесообразность, достигаемая приданием элементу необходимых изолирующих качеств и обеспечивающих тепловлажностный, акустический и светотехнический комфорт;

- удобство эксплуатации, определяемое возможностью доступа ко всем ответственным местам для системной уборки, осмотра и проведения профилактических работ;

-технологичность, обеспечивающая возможность осуществления строительства высокоиндустриальными методами, не зависящими от природно-климатических условий строительства;

-экономическая целесообразность, определяемая размером приведённых затрат.

Предъявляемые к зданиям эксплуатационные требования, требования долговечности и огнестойкости определяются СНиПами.

Любое здание как искусственно созданная среда оказывает этическое и эстетическое воздействие на человека. Организация внутреннего пространства должна соответствовать этическим требованиям общества. Внешний облик здания, его интерьеры должны формироваться по законам архитектурной композиции.

Принятые конструктивные решения отображаются на чертежах, что является завершающим этапом конструирования.

Лекция № 2. Виды зданий и предъявляемые к ним требования

2.1 Классификация гражданских зданий

Гражданские здания по назначению делятся на жилые и общественные. К жилым домам относят дома квартирного типа; общежития; гостиницы; дома-интернаты и др.

В число общественных входят здания, предназначенные для всех видов социальной и бытовой жизнедеятельности людей. К общественным зданиям, обслуживающим повседневные нужды людей, относятся детские сады, ясли, школы, магазины, кафе, столовые, предприятия бытового обслуживания и т.д. К общественным зданиям эпизодического посещения относят театры и кинотеатры, музеи, крупные рестораны, стадионы, дворцы культуры и спорта.

По этажности различают гражданские здания:

- малоэтажные (до 2-х этажей);

- средней этажности (3-5 этажей);

- повышенной этажности (6-9 этажей);

- многоэтажные (10-25 этажей);

- высотные (более 25 этажей).

Здания классифицируются по основному материалу стен: каменные, бетонные, железобетонные, металлические, деревянные.

По способу возведения: из мелкоразмерных элементов; из крупноразмерных элементов; монолитные.

По огнестойкости здания подразделяются на пять степеней:

К I степени относят здания, несущие и ограждающие конструкции которых выполнены из камня, бетона или ж/бетона с применением листовых и плитных негорючих материалов.

В зданиях II степени допускается применять незащищенные стальные конструкции покрытий.

В зданиях III степени несущие и ограждающие конструкции выполняются из каменных, бетонных и ж/бетонных материалов с использованием трудногорючих материалов.

К IV степени огнестойкости относятся деревянные здания с защитой от воздействия огня и высоких температур (штукатурка, листовые или плитные негорючие материалы).

К конструкциям зданий Y степени не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня.

Здания классифицируются по долговечности, которая определяется сроком сохранения эксплуатационных качеств основных конструктивных элементов. Здания подразделяются на три степени долговечности: I степень - срок службы более 100 лет; II - в пределах 50-100 лет; III - менее 20 лет.

В зависимости от назначения и значимости здания делят на четыре класса капитальности. Каждому классу соответствует своя степень долговечности, огнестойкости, благоустроенности, качества отделки и степень оснащенности инженерными и санитарно-техническими системами. К первому классу относятся здания, удовлетворяющие повышенным требованиям; ко второму - средним, к третьему и четвертому - средним, пониженным и минимальным требованиям. Здания первого класса не ограничиваются по этажности; предельная этажность зданий второго класса - 9, третьего - 5, четвертого - 2.

2.2 Объёмно-планировочная и конструктивная структура зданий

Объёмно-планировочной структурой здания называется система объединения главных и вспомогательных помещений избранных размеров и формы в единую целостную композицию. По признакам расположения и взаимосвязи помещений различают несколько объёмно-планировочных систем зданий.

Анфиладная система предусматривает непосредственный переход из одного помещения в другое через проемы в их стенах. Эта система позволяет создать здание очень компактной и экономичной структуры в связи с отсутствием или минимальным объёмом коммуникационных помещений. Все основные помещения в здании при анфиладной системе являются проходными, поэтому она применима лишь в зданиях экспозиционного характера - музеях, картинных галереях, выставочных павильонах и др.

Система с горизонтальными коммуникационными помещениями предусматривает связь между основными помещениями через коммуникационные - коридоры или галереи. Это позволяет главные помещения проектировать непроходными. Система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями широко применяется в проектировании гражданских зданий различного назначения - общежитий, гостиниц, школ, больниц, административных зданий и т.п.

Секционная система заключается в компоновке здания из одного или нескольких однохарактерных фрагментов (секций) с повторяющимися поэтажными планами, причем помещения всех этажей каждой секции связаны общими вертикальными коммуникациями - лестницей или лестницей и лифтами. Секционная система - основная в проектировании квартирных жилых домов средней и большой этажности.

Зальная система строится на подчинении относительно небольшого числа подсобных помещений главному зальному, которое определяет функциональное назначение здания в целом. Наиболее распространена зальная система в проектировании зрелищных, спортивных и торговых зданий - спортивный зал, крытый плавательный бассейн, кинотеатр, крытый рынок и др. Зальную систему применяют для зданий с одним или несколькими залами.

Атриумная система - с открытым или крытым двором, вокруг которого размещены основные помещения, связанные с ним непосредственно через открытые (галереи) или закрытые (боковые коридоры) коммуникационные помещения. Помимо традиционного использования в южном жилище она широко применяется в проектировании малоэтажных зданий с крупными залами - крытых рынках, музеях, выставках, а также в зданиях школ, многоэтажных гостиниц и административных зданиях. Преимущества системы при открытых дворах - тесная связь между необходимыми по технологической схеме открытыми и закрытыми пространствами.

Рис. 2.1 Поперечный разрез гражданского здания: 1 - фундаменты; 2 - отмостка; 3 - наружные стены; 4 - надподвальное перекрытие; 5 - внутренние стены; 6 - междуэтажные перекрытия;7 - перегородка; 8 - чердачное перекрытие; 9 - чердак; 10 - крыша; 11 - двери; 12 - лестница; 13 - окна; 14 - крыльцо.

Смешанная (комбинированная) система, включающая элементы различных систем, встречается преимущественно в многофункциональных зданиях.

Разработка объёмно-планировочного решения осуществляется на основе схемы функциональных процессов, происходящих в здании, при этом следует предусматривать наиболее удобные связи между помещениями и их минимальный объём.

Конструктивной структурой здания называют совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов - фундаментов, стен, перекрытий, крыши и др., выполняющих в здании различные функции.

К конструктивным элементам зданий предъявляются следующие требования: прочность и устойчивость; функциональная целесообразность; долговечность и огнестойкость; архитектурная выразительность; удобство эксплуатации; технологичность; экономическая целесообразность.

Рис.2.2 Здания с несущими стенами: а - опирание перекрытий на продольные стены, б - то же, на поперечные, в - то же, по всему контуру.

Лекция № 3. Объёмно-планировочные решения зданий

Внутренний объём здания состоит из пространственных ячеек (помещений) различного назначения, расположенных в определённом порядке. Каждое такое помещение (жилая комната, кухня, лестничная клетка и т.д.) отличается от другой площадью, формой, а иногда и высотой.

Объёмно-планировочное решение - это система размещения помещений в здании. Пространственные ячейки называют объёмно-планировочными элементами. В жилых зданиях такими элементами будут: комнаты, кухни, лестничные клетки и другие помещения, образованные конструктивными элементами этого здания (стенами, перекрытиями и др.).

Этажи - помещения, расположенные между перекрытиями.

В зависимости от местоположения этажей различают: надземные - при расположении пола выше уровня грунта (тротуара), подвальные - при заглублении пола более чем наполовину высоты помещения ниже уровня грунта; полуподвальные (цокольные) - с заглублением пола (ниже грунта) менее чем на половину высоты помещения; мансардные - с помещениями, расположеными внутри чердака.

Таким образом, объёмно-планировочные элементы разделяют внутреннее пространство зданий на отдельные этажи и помещения.

Объёмно-планировочной структурой здания называется система объединения главных и вспомогательных помещений избранных размеров и формы в единую целостную композицию. По признакам расположения и взаимосвязи помещений различают несколько объёмно-планировочных систем зданий.

Анфиладная система предусматривает непосредственный переход из одного помещения в другое через проемы в их стенах. Эта система позволяет создать здание очень компактной и экономичной структуры в связи с отсутствием или минимальным объёмом коммуникационных помещений. Все основные помещения в здании при анфиладной системе являются проходными, поэтому она применима лишь в зданиях экспозиционного характера - музеях, картинных галереях, выставочных павильонах и др.

Система с горизонтальными коммуникационными помещениями предусматривает связь между основными помещениями через коммуникационные - коридоры или галереи. Это позволяет главные помещения проектировать непроходными. Система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями широко применяется в проектировании гражданских зданий различного назначения - общежитий, гостиниц, школ, больниц, административных зданий и т.п.

Секционная система заключается в компоновке здания из одного или нескольких однохарактерных фрагментов (секций) с повторяющимися поэтажными планами, причем помещения всех этажей каждой секции связаны общими вертикальными коммуникациями - лестницей или лестницей и лифтами. Секционная система - основная в проектировании квартирных жилых домов средней и большой этажности.

Зальная система строится на подчинении относительно небольшого числа подсобных помещений главному зальному, которое определяет функциональное назначение здания в целом. Наиболее распространена зальная система в проектировании зрелищных, спортивных и торговых зданий - спортивный зал, крытый плавательный бассейн, кинотеатр, крытый рынок и др. Зальную систему применяют для зданий с одним или несколькими залами.

Атриумная система - с открытым или крытым двором, вокруг которого размещены основные помещения, связанные с ним непосредственно через открытые (галереи) или закрытые (боковые коридоры) коммуникационные помещения. Помимо традиционного использования в южном жилище она широко применяется в проектировании малоэтажных зданий с крупными залами - крытых рынках, музеях, выставках, а также в зданиях школ, многоэтажных гостиниц и административных зданиях. Преимущества системы при открытых дворах - тесная связь между необходимыми по технологической схеме открытыми и закрытыми пространствами.

Смешанная (комбинированная) система, включающая элементы различных систем, встречается преимущественно в многофункциональных зданиях.

Разработка объёмно-планировочного решения осуществляется на основе схемы функциональных процессов, происходящих в здании, при этом следует предусматривать наиболее удобные связи между помещениями и их минимальный объём.

Конструктивной структурой здания называют совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов - фундаментов, стен, перекрытий, крыши и др., выполняющих в здании различные функции.

К конструктивным элементам зданий предъявляются следующие требования: прочность и устойчивость; функциональная целесообразность; долговечность и огнестойкость; архитектурная выразительность; удобство эксплуатации; технологичность; экономическая целесообразность.

Лекция № 4. Основания и фундаменты

4.1 Естественные и искусственные основания

Фундаменты вместе с грунтовым основанием в значительной мере оказывают влияние на прочность и устойчивость здания.

Толщину грунта, залегающую под фундаментом и воспринимающую нагрузку от здания, называют естественным основанием. Если природный массив грунта не способен воспринимать нагрузки от возводимого здания и требует работ по его усилению, то такое основание называют искусственным.

При возведении зданий на естественном основании:

-грунты, залегающие в толще этого основания, должны иметь небольшую и равномерную сжимаемость. Это обусловлено тем, что в естественном состоянии между частицами грунта имеются неплотности (зазоры), уменьшающиеся под воздействием нагрузки. Уплотнение грунтов под нагрузкой вызывает равномерную осадку здания, не представляющую для него опасности. Однако значительная и неравномерная сжимаемость грунтов может вызвать повреждение и даже разрушение здания;

-грунты должны иметь достаточную несущую способность. Их физико-механические свойства определяют при инженерно-геологическом исследовании площадки строительства;

-грунты не должны иметь пучинистых свойств. Известно, что при замерзании грунты увеличиваются в объёме, а при оттаивании уменьшаются. Это приводит к неравномерной осадке здания и появлению в нём деформационных трещин;

-грунты должны противостоять воздействию грунтовых вод, которые растворяя некоторые породы, выносят из их толщи мельчайшие частицы. В результате появляется пористость основания, которая снижает его несущую способность.

При возведении зданий наибольшую опасность представляет деформация основания. Коренное изменение структуры залегающих грунтов под воздействием нагрузки от здания, называют их просадкой. Просадка возможна и при недостаточной толщине плотных грунтов, т.е. если ниже залегает массив рыхлых грунтов.

При наклонном залегании грунтов на косогорах под действием нагрузок от здания возможен оползень, т.е. сползание залегающего массива основания.

Закончите предложенные формулировки:

А. Естественное основание - это природный массив грунта

Б. Искусственное основание - это массив грунта

1. Способный воспринимать нагрузки от здания

2. Требующий работ по уплотнению и упрочнению залегающих пород для восприятия нагрузок от здания.

Основные требования к грунтам естественного основания

Грунты должны Грунты не должны иметь

1. Обладать небольшой и равномерной сжимаемостью (осадкой)

2. . . . . . . . . . . . . . . .

3. . . . . . . . . . . . . . . .

1. . . . . . . . . . . . .

2. Просадок, оползней и других деформаций, вызывающих коренное изменение структуры залегающих грунтов.

Объясните деформации, происходящие в основании:

А. Осадка- это . . .

Б. Просадка- это . . .

В. Пучение - это . . .

Г. Оползень - это . . .

1. Деформация грунта под нагрузкой, вызывающая его равномерное уплотнение.

2. Скольжение одного пласта грунта по другому.

3. Непостоянство объёма грунта из-за промерзания и оттаивания.

4. Деформация, вызывающая коренное изменение структуры грунтов

Укажите способы предупреждения деформации конструкций здания:

А. При пучинистых грунтах надо . . . .

Б. При оползнях необходимо . . . .

1. Заглубить фундамент ниже слоя промерзания.

2. Перенести строительство на другую площадку.

3. Выполнить работы по укреплению основания.

4. Защитить грунты под фундаментами от промерзания.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

В качестве оснований могут быть использованы различные грунты:

скальные - в виде сплошного или трещиноватого массива из кварцитов, известняков, песчаников и других каменных пород. Такие грунты практически несжимаемы, не подвержены пучению, водоустойчивы и являются идеальным основанием;

крупнообломочные - в виде слоёв крупного камня (валунов), гальки. Эти грунты малосжимаемы, непучинисты, водоустойчивы и представляют собой хорошее основание;

песчаные. В зависимости от размера частиц пески подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Гравелистые, крупные и средней крупности пески под нагрузкой быстро уплотняются, при замерзании не вспучиваются и являются прочным и надёжным основанием. Мелкие и пылеватые пески при увлажнении и последующем замерзании становятся пучинистыми. Несущая способность их при увлажнении уменьшается. Пылеватые пески в водонасыщенном состоянии становятся неспособными воспринимать нагрузки;

глинистые, в сухом или маловлажном состоянии способные воспринимать значительные нагрузки. Однако при увлажнении их несущая способность снижается. Такие грунты отличаются длительной осадкой под нагрузкой и вспучиванием при замерзании;

лессовидные в естественном состоянии имеют поры в виде вертикальных трубочек, различаемых невооружённых глазом. Такие грунты в сухом состоянии обладают достаточной несущей способностью. Однако при увлажнении структура лессовидных грунтов разрушается, и под действием нагрузки образуются просадки. При использовании таких грунтов в качестве оснований требуются специальные меры по укреплению и защите от увлажнения;

насыпные, образованные при засыпке оврагов, прудов и других мест. Такие грунты неоднородны по структуре, их несущая способность зависит от того, когда сделана насыпь. Для использования таких грунтов в качестве оснований необходимы исследования их несущей способности.

4.2 Фундаменты

Заглубленный ниже поверхности грунта конструктивный элемент, воспринимающий нагрузки на здание и передающий их от здания основанию, называют фундаментом.

Расстояние от спланированной поверхности грунта до подошвы фундамента (подошва фундамента) (рис.20) называют глубиной заложения.

Назначение здания, наличие в нём подвала, глубина промерзания, уровень грунтовых вод - всё это влияет на глубину заложения фундамента.

Фундаменты классифицируют по конструктивным схемам, материалу, характеру работы и глубине заложения.

По конструктивным схемам: ленточные, располагаемые непрерывной лентой под несущими стенами здания; столбчатые, в виде отдельных опор под колоннами каркасных зданий; сплошные, в форме массивной плиты под зданием; свайные, в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт;

по материалу: из природного камня, бутобетона, бетонные и железобетонные;

по характеру работы: жёсткие, работающие только на сжатие, и гибкие, работающие на сжатие и изгиб;

по глубине заложения: фундаменты мелкого заложения (до 5 м) и глубокого (более 5 м).

Разнообразные конструкции фундаментов гражданских зданий должны удовлетворять требованиям прочности, водостойкости, долговечности, а также быть индустриальными и экономичными.

ЛЕНТОЧНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Ленточные фундаменты устраивают под несущими стенами бескаркасных зданий. В малоэтажных зданиях такие фундаменты выполняют:

-из бутового камня постелистой или рваной формы); их укладывают на цементном растворе с перевязкой (несовпадением вертикальных швов. Переход от широкой части фундамента к узкой выполняют уступами шириной 150-250 мм и высотой не менее двух рядов кладки. Наименьшая ширина фундаментов - 500 мм - принята по условиям перевязки швов. Фундаменты из бутового камня требуют значительных затрат ручного труда, однако там, где природный камень является местным материалом, их возведение экономически целесообразно;

-бутобетонные изготовляют из бутового камня, втопленные в бетонную смесь. Такие фундаменты возводят также в малоэтажных зданиях, причём в щитовой опалубке или в траншеях (при плотных грунтах). Уширение фундаментов ведут уступами шириной 150-250 мм и высотой 300 мм. Наименьшая ширина бутобетонных фундаментов 350 мм. По сравнению с фундаментами из бутового камня они менее трудоёмки, но отличаются повышенным расходом цемента;

-бетонные выполняют в опалубке из монолитного бетона классов прочности на сжатие В 7,5 - В 30. Устройство таких фундаментов требует повышенного расхода цемента.

Большинство бескаркасных зданий возводят на блочных фундаментах. Их монтируют из плит прямоугольного или трапециевидного сечения, укладываемых на выравненное основание или на песчаную подготовку. Поверх фундаментных плит по слою раствора устанавливают стеновые блоки. Ряды стеновых блоков укладывают, соблюдая перевязку швов. Продольные и поперечные стены ленточных фундаментов в местах сопряжения должны иметь перевязку.

Блочные прерывистые фундаменты монтируют из плит, укладываемых с разрывом от 0.2 до 0,9 м. Это сокращает расход материала, уменьшает затраты труда; в итоге полнее используется несущая способность основания.

Таблица 1 - Таблица ленточных фундаментов

Наименование фундамента	Материал	Форма поперечного сечения	Особенности конструктивного решения	Наименьшая толщина, мм
Из бутового камня	Природный камень постелистой или рваной формы	Прямоугольная или прямоугольная с подушкой	Кладка на растворе с перевязкой швов	. . . . . .
. . . . . .	Природный камень и бетонная смесь	Прямоугольная Прямоугольная с подушкой Ступенчатая	Послойная укладка камня в бетонную смесь	350
Бетонные	. . . . . .	Прямоугольная	Прямоугольная с подушкой Послойная укладка бетонной смеси с уплотнением	Не нормируется
Блочные (сплошные)	Железобетонные фундаментные плиты, бетонные стеновые блоки	. . . . . .	Монтаж сборных элементов на растворе с перевязкой швов	300
Блочные (прерывистые)			Плиты уложенны . . . . . .

СТОЛБЧАТЫЕ И СПЛОШНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Каркасные здания возводят на столбчатых фундаментах В состав фундаментов входят: плитная часть из одной или нескольких ступеней; подколонник с углублением («стаканом») для установки колонны.

По конструктивному решению столбчатые фундаменты могут быть монолитными, возводимыми на месте строительства в опалубке, в которую укладывают бетонную смесь; сборными, изготовленными на предприятиях строительной индустрии. Под кирпичные столбы фундаменты выполняют из железобетонных плит, уложенных одна на другую, или в виде ступенчатых опор из природного камня.

Столбчатые фундаменты под несущими стенами здания устанавливают в углах, в местах примыкания и пересечения стен, а на протяжённых участках через 3-6 м. Поверх опор столбчатых фундаментов укладывают железобетонные балки, передающие нагрузки от стен на фундаменты. Для предупреждения деформаций от осадки и пучения основания под фундаментными балками устраивают утепляющую «подушку» из шлака или песка.

Сплошной фундамент в виде монолитной железобетонной плиты устраивают под всей площадью здания. Такие фундаменты возводятся при значительных нагрузках или при слабых и неоднородных грунтах основания. Сплошные фундаменты обеспечивают равномерную осадку здания и защищают подвальные помещения от подпора грунтовых вод.

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Стержни из бетона, железобетона и других материалов в толще грунтового основания, воспринимающие нагрузку от здания называют свайным фундаментом. Такие фундаменты (рис.29) состоят из погруженных в грунт свай, объединённых поверху балкой ростверка. Конструкции свайных фундаментов классифицируют:

-по характеру работы на сваи-стойки (рис.29,а), передающие нагрузку от здания на нижележащий массив плотных грунтов, и висячие сваи (рис.29,б), уплотняющие толщу основания, на которое передаётся нагрузка от здания;

-по роду материала на железобетонные, бетонные, деревянные (из брёвен хвойных пород) и металлические (стальные);

-по конструктивным решениям; по этому признаку могут быть: из забивных свай, изготовленных на предприятиях стройиндустрии и на строительной площадке, погружаемых в грунт с помощью механизмов; из набивных свай, выполняемых на месте строительства путём бурения скважин и последующего заполнения их бетоном;

-по глубине заложения: короткие сваи (3-6м) и длинные (более 6 м).

Свайные фундаменты применяются при строительстве в сложных геологических условиях и при возведении бесподвальных зданий. Такие фундаменты даже на естественном основании по стоимости, затратам труда и расходу материала эффективнее ленточных фундаментов.

Рис. 4.1 Конструкции ленточных фундаментов: а - сборный; б - то же, прерывистий; в - монолитный (бутобетонный); г - бутовый; 1 - фундаментные подушки; 2 - бетонные блоки; 3 - отмостка; 4 - годроизоляция; 5 - кирпичная облицовка в Ѕ кирпича.



Рис. 4.2 Типы сборных подушек: а, б, в - блок-подушки массового строительства; г - подушка с предварительно напряженной арматурой; д - то же, с облегченными консолями; е - то же, с горизонтальными пустотами.

Рис. 4.3 Сборные столбчатые фундаменты многоэтажных зданий: а - под каменные и б - сборные колонны; в - фундамент стаканного типа; 1 - блок-подушка; 2 - колонны; 3 - цокольная панель; 4 - отмостка; 5 - песчаная подсыпка; 6 - заливка цементным раствором; 7 - подколонник.



Рис. 4.4 Свайные фундаменты: а - на сваях-стойках; б - на висячих сваях; в - на монолитных набивных сваях; г - на железобетонных забивных сваях; д - узел колонны первого этажа и рандбалки; 1 - сваи; 2 - ростверк; 3 - насыпной грунт; 4 - торф; 5 - твердая глина; 6 - плывун; 7 - арматурный каркас; 8 - монолитный оголовок свай; 9 - камуфлетная пята; 10 - уплотненная грунтовая оболочка; 11 - цоколь; 12 - рандбалка; 13 - перекрытия; 14 - колонна; 15 - стена.

Таблица 2 - Классификация свайных фундаментов

По характеру работы	По виду материала	. . . . . .	По глубине заложения
Сваи-стойки	Бетонные	Из забивных свай	. . . . . .
	. . . . . .
. . . . . .	Деревянные	Из набивных свай	Из длинных свай (более 6 м)
	Стальные

Лекция № 5. Каркасы зданий. Элементы сборных каркасов

5.1 Классификация стен, требования к стенам

Вертикальные конструктивные элементы здания, отделяющие помещения от внешней среды и друг от друга, называют стенами.

Их классифицируют по следующим признакам: по местоположению: наружные и внутренние; по статической работе: несущие, самонесущие, навесные; по конструкции: мелкоэлементные - из кирпича, керамического камня, мелких блоков и т.д.; крупноэлементные - из крупных панелей и блоков.

Стены здания должны быть прочными, устойчивыми и долговечными, удовлетворять требованиям тепло- и звукоизоляции, пожарной безопасности, индустриальности, экономичности и эстетичности.

5.2 Стены из различных материалов

Стены из керамического кирпича прочны и хорошо противодействуют атмосферным воздействиям. Толщина наружных стен устанавливается теплотехническими требованиями. Их выкладывают по однорядной и многорядной системам перевязки.

Стены из силикатного кирпича по конструкции аналогичны стенам из керамического кирпича, однако первые отличаются меньшей огнестойкостью, большей теплопроводностью и водопоглощением. Белый цвет и мелкозернистая фактура силикатного кирпича используются для декоративной отделки фасадных поверхностей стен.

Стены из утолщенного кирпича, керамического или силикатного перевязываются тычками через три-четыре ложковых ряда. Стены из пустотелого пористого кирпича имеют высокие теплозащитные качества. Однако из-за повышенной влагоёмкости их снаружи облицовывают полнотелым кирпичом. Прочность пустотелого кирпича несколько ниже полнотелого, в связи с чем область применения пустотелого для стен малоэтажных зданий или верхних этажей многоэтажных зданий ограничена.

Стены из керамических или силикатных камней выкладывают по однорядной системе перевязки. При этом большую часть пустот камней располагают вдоль стены, что улучшает теплозащитные качества ограждения. Наружные швы таких стен тщательно заполняют раствором и расшивают.

Стены, в которых часть кладки заменена утепляющим материалом или воздушной прослойкой, называют облегчёнными. Такие стены экономичны по стоимости и расходу материала. В строительстве получили распространение следующие виды кладок: кладка с трёхрядными диафрагмами; колодцевая кладка; анкерная кирпично-бетонная кладка; кладка с воздушной прослойкой; кладка с утепляющей прослойкой.

Кладка с утепляющей прослойкой. Воздушный зазор внутри стены по ходу кладки заполняют теплоизоляционным материалом (минераловатные плиты, фенольный пенопласт, пенополистирол самозатухающий и др.). Через каждые пять рядов по высоте прослойку утеплителя разделяют тычковые ряды кирпича. Предельная высота кладки - пять этажей.

5.3 Архитектурно-конструктивные элементы стен

Различают следующие архитектурно-конструктивные элементы стен:

Цоколь - нижняя часть стены, расположенная непосредственно над фундаментом.

Карниз - горизонтальный выступ стены за её поверхность. Иногда устраивают отдельные карнизы над проёмами (окон или дверей), называемые сандриками

Парапет - невысокая стенка, ограждающая крышу.

Проемы - отверстия в стенах для окон и дверей.

Перемычки - конструкции, перекрывающие проём сверху.

Простенки - участки стены, расположенные между проёмами.

Раскреповка - утолщение части стены, образующее вертикальный выступ.

Ниша - углубление в стене для приборов отопления или других целей.

Пилястры - вертикальные узкие выступы стен (для придания устойчивости стенам большой высоты и протяжённости).

Контрофорсы - вертикальные выступы стен с наклонной внешней гранью (для усиления стен против опрокидывания).

Фронтон - участок стены треугольной формы, ограждающей чердачное пространство. Если фронтон не имеет внизу карниза, его называют щипцом.

Температурные швы делают в стенах большой протяжённости во избежании образования трещин от изменения температуры. Швы представляют собой зазоры (шириной 30-50 мм), которые как бы разрезают стену от верха до фундамента. Швы заделывают конопаткой, паклей и раствором.

Рис.5.1 Каркасное здание: 1 - колонны каркаса; 2 - ригель; 3 - перекрытие.



Рис.5.2 Здание с неполным каркасом: 1 - фундаменты; 2 - ригели (балки) каркаса; 3 - колонны неполного каркаса; 4 - перекрытия; 5 - наружные несущие стены.

Лекция 6. Наружные стены и их элементы

6.1 Классификация стен, требования к стенам

Вертикальные конструктивные элементы здания, отделяющие помещения от внешней среды и друг от друга, называют стенами.

Их классифицируют по следующим признакам: по местоположению: наружные и внутренние; по статической работе: несущие, самонесущие, навесные; по конструкции: мелкоэлементные - из кирпича, керамического камня, мелких блоков и т.д.; крупноэлементные - из крупных панелей и блоков.

Стены здания должны быть прочными, устойчивыми и долговечными, удовлетворять требованиям тепло- и звукоизоляции, пожарной безопасности, индустриальности, экономичности и эстетичности.

6.2 Стены из различных материалов

Стены из керамического кирпича прочны и хорошо противодействуют атмосферным воздействиям. Толщина наружных стен устанавливается теплотехническими требованиями. Их выкладывают по однорядной и многорядной системам перевязки.

Стены из силикатного кирпича по конструкции аналогичны стенам из керамического кирпича, однако первые отличаются меньшей огнестойкостью, большей теплопроводностью и водопоглощением. Белый цвет и мелкозернистая фактура силикатного кирпича используются для декоративной отделки фасадных поверхностей стен.

Стены из утолщенного кирпича, керамического или силикатного перевязываются тычками через три-четыре ложковых ряда. Стены из пустотелого пористого кирпича имеют высокие теплозащитные качества. Однако из-за повышенной влагоёмкости их снаружи облицовывают полнотелым кирпичом. Прочность пустотелого кирпича несколько ниже полнотелого, в связи с чем область применения пустотелого для стен малоэтажных зданий или верхних этажей многоэтажных зданий ограничена.

Стены из керамических или силикатных камней выкладывают по однорядной системе перевязки. При этом большую часть пустот камней располагают вдоль стены, что улучшает теплозащитные качества ограждения. Наружные швы таких стен тщательно заполняют раствором и расшивают. Стены, в которых часть кладки заменена утепляющим материалом или воздушной прослойкой, называют облегчёнными. Такие стены экономичны по стоимости и расходу материала. В строительстве получили распространение следующие виды кладок: кладка с трёхрядными диафрагмами; колодцевая кладка; анкерная кирпично-бетонная кладка; кладка с воздушной прослойкой; кладка с утепляющей прослойкой.

Кладка с утепляющей прослойкой. Воздушный зазор внутри стены по ходу кладки заполняют теплоизоляционным материалом (минераловатные плиты, фенольный пенопласт, пенополистирол самозатухающий и др.). Через каждые пять рядов по высоте прослойку утеплителя разделяют тычковые ряды кирпича. Предельная высота кладки - пять этажей.

6.3 Архитектурно-конструктивные элементы стен

Различают следующие архитектурно-конструктивные элементы стен:

Цоколь - нижняя часть стены, расположенная непосредственно над фундаментом.

Карниз - горизонтальный выступ стены за её поверхность. Иногда устраивают отдельные карнизы над проёмами, называемые сандриками

Парапет - невысокая стенка, ограждающая крышу.

Проемы - отверстия в стенах для окон и дверей.

Перемычки - конструкции, перекрывающие проём сверху.

Простенки - участки стены, расположенные между проёмами.

Раскреповка - утолщение части стены, образующее вертикальный выступ.

Ниша - углубление в стене для приборов отопления или других целей.

Пилястры - вертикальные узкие выступы стен (для придания устойчивости стенам большой высоты и протяжённости).

Контрофорсы - вертикальные выступы стен с наклонной внешней гранью (для усиления стен против опрокидывания).

Фронтон - участок стены треугольной формы, ограждающей чердачное пространство. Если фронтон не имеет внизу карниза, его называют щипцом.

Температурные швы делают в стенах большой протяжённости во избежание образования трещин от изменения температуры. Швы представляют собой зазоры (шир 30-50 мм), которые как бы разрезают стену от верха до фундамента. Швы заделывают конопаткой, паклей и раствором.

Рис.6.1 Элементы стен: 1 - парапет; 2 - главный венчающий карниз; 3 - четверти оконного проема; 4 - простенок; 5 - поясок; 6 - промежуточный карниз; 7 - сандрик; 8 - цоколь; 9 - горизонтальная гидроизоляция; 10 - пилястры; 11 - полуколонны; 12 - ниши; 13 - контрфорс.



Рис.6.2 Стены облегченной конструкции: а - стена системы Н.С. Попова и Н.И. Орлянкина; б - то же, с растворными диафрагмами; в - стена с легкобетонным утеплителем; г - колодцевая стена системы Л.А Серка и С.А. Власова; д - стена с внутренним слоем утеплителя; 1 - шлак; 2 - осадка шлака; 3 - растворная диафрагама; 4 - легкобетонный утеплитель; 5 - воздух; 6 - наружная штукатурка; 7 - минеральный войлок.

Рис. 6.3 Стены с применением керамических камней: а - кирпичная стена; б - стена из керамических камней; в - то же, облицованная кирпичом; 1 - кирпич; 2 - светлые керамические камни; 3 - те же, красные; 4 - лицевой.



Рис.6.4 Стены из мелких блоков: а- из легкобетонных техпустотных блоков; б - то же, с теплоизоляционной засыпкой; в - сплошная кладка и щелевидных блоков; г - кладка с воздушной прослойкой; 1 - тычок; 2 - диафрагма; 3 - засыпка; 4 - наружная штукатурка; 5 - воздушная прослойка

Рис.6.5. Конструкции карнизов кирпичных зданий: а - кирпичные карнизы; б - сборные железобетонные карнизы; 1 - сборные консольные плиты; 2 - прижимной уголок; 3 - штырь; 4 - анкер; 5 - стальной кронштейн; 6 - ограждение; 7 - кирпич или железобетонная плита; 8 - железобетонный брусок; 9 - кронштейн; 10 - противовес.

Лекция № 7. Окна и двери

7.1 Элементы оконного заполнения, виды окон

окно здание каркас фундамент

Окно - это светопрозрачное ограждение, предназначенное для освещения и проветривания помещений.

Элементы оконного заполнения включают: оконную коробку в виде прямоугольной рамы для навески переплётов, которую усиливают промежуточным вертикальным (импостом) или горизонтальным бруском (средником); остеклённые переплёты, состоящие из створок, фрамуг (переплётов с горизонтальной подвеской) и форточек; подоконную доску из бетона, древесины, асбестоцемента, стекла; наружного водослива из листа оцинкованной стали. Разновидностью окон является: витрины, предназначенные для экспозиции товаров; витражи - светопрозрачные участки фасадной поверхности стен. Все разновидности окон должны удовлетворять требованиям прочности, долговечности, индустриальности, тепло- и звукоизоляции, удобствам эксплуатации, экономичности (излишнее остекление удорожает строительство и эксплуатацию здания).

КЛАССИФИКАЦИЯ ОКОН

Окна гражданских зданий отличаются многообразием форм и сложностью конструктивных решений. Их классифицируют по признакам:

-по назначению: наружные, внутренние (передаточные окна между смежными помещениями, фрамуги над дверями);

-по количеству створок: одно-, двух- и трёхстворчатые;

-по способу открывания створок: с глухими или открывающимися переплётами, имеющими вертикальную или горизонтальную подвеску;

-по устройству вентиляции: через форточки, узкие вертикальные створки, либо через вентиляционные короба, имеющие снаружи жалюзийную решетку, а изнутри - глухие дверцы;

-по числу рядов остекления: с одинарным, применяемым в южных районах, внутри помещений; с двойным - в районах умеренного климата; с тройным - на верхних этажах высотных зданий и в районах Крайнего Севера;

-по виду светопрозрачного материала: из обычного стекла толщиной 2 - 6 мм; из специального стекла (солнцезащитного, светорассеивающего и др.); из профилированного стекла, стеклоблоков (из двух стекол).

Деревянные оконные блоки с раздельными переплётами

Оконный блок - это оконная коробка с навешенными на неё переплётами. Основные элементы такого блока включают: оконную коробку в виде прямоугольной рамы с выбранными четвертями для навески переплётов; переплёты, состоящие из глухих или открывающихся створок, причём габариты наружных переплётов меньше внутренних, чтобы они могли свободно раскрываться внутрь помещения. Такое различие в размерах наружных и внутренних переплётов называют «рассветом».

Створки переплётов состоят из контурных брусков, обвязки и промежуточных элементов (горбыльков). С наружной стороны по периметру контурной обвязки оставлена четверть (фальц) для установки стёкол. Их устанавливают на замазку и закрепляют деревянными раскладками - штапиками. К нижней обвязке наружных переплётов прикреплён фигурный брусок для отвода воды. Небольшой скос с внутренней стороны элементов обвязки увеличивает светопропускную способность обвязки.

По форме поперечного сечения брусков обвязки различают переплёты обычные, с наплавом. Створки, имеющие наплав (выступ), перекрывая зазор в притворе переплёта, обеспечивают непродуваемость (герметичность) окна.

Деревянные оконные блоки со спаренными переплётами

Оконный блок со стянутыми вместе створками наружных и внутренних переплётов на оконной коробке называют спаренным. Конструктивные элементы его такие же, как и у блоков с раздельными переплётами. Створки переплётов между собой соединены стяжными винтами, их разъединяют лишь при протирке стёкол и ремонте. Воздухопроницаемость таких переплётов обеспечивает уплотняющие прокладки и наплав по контору внутренних створок.

Проветривание обеспечивают форточки или фрамуги. Конденсат, образующийся между оконными переплётами, собирается желобом нижней обвязки коробки и через прорезь выводится наружу.

Оконные блоки со спаренными переплётами экономичны по расходу древесины. Однако у них теплопотери больше, чем у блоков с раздельными переплётами. В связи с этим блоки со спаренными переплетами нельзя использовать в районах с суровым климатом.

Для общественных зданий (повышенной капитальности) разработаны деревоалюминиевые блоки со спаренными переплётами, поверхность которых облицована профилями анодированного (под бронзу или другой цвет) алюминия. Элементы наружной облицовки, закреплённые шурупами, повышают защитно-декоративные качества оконных блоков.

7.2 Двери и их заполнение

Дверь - это подвижное ограждение в проёме стены или перегородки. Элементы заполнения дверного проёма включают: дверную П-образную коробку с четвертями по контору обвязки; дверное полотно, навешенное на коробку. Двери подразделяют по следующим признакам: по местоположению в здании: наружные (входные в квартиру), внутренние, шкафные (у встроенных шкафов), служебные (ведущие в подвал, на чердак), парадные (при входе в здание); по числу полотен: однопольные, полуторапольные (с двумя полотнами различной ширины), двупольные; по характеру ограждения: глухие, полуостеклённые, остеклённые; по способу открывания: открывающиеся в одну сторону, в обе стороны, раздвижные, складывающиеся, вращающиеся.

Для удобства эвакуации большинство дверей в гражданских зданиях открывается наружу, за исключением внутриквартирных и входных в квартиры.

Закрепление дверных блоков

Конструкция дверных полотен

Дверной блок представляет собой дверную коробку с навешенным на неё полотном. Установленный в проём каменных стен или перегородок такой блок защищают от гниения, кроме того, его закрепляют, как и оконные блоки, к деревянным вкладышам, заделанным в откосы проёма. Порог у большинства наружных дверей, в том числе и балконных, несколько приподнят. Дверной блок в проёме перегородки устанавливают в одной плоскости с одной из поверхностей ограждения. Затем его крепят к брускам, обрамляющим проём, или к деревянным вкладышам. Заделывают зазоры между коробкой и перегородкой, а стык закрывают наличником.

...