Основные особенности конструктивных элементов гражданских зданий находятся в основании, стеллах, перекрытиях, отдельных опорах, крышах, лестницах и окнах, а также дверях и отделочных перегородках (см. Рис. 3.1).
Фундаменты работают как подземная структура, которая принимает нагрузку от здания и переносит ее на грунт.
Стены в зданиях бывают двух типов: наружные и внутренние. Они являются вертикальными ограждениями и, в то же время, могут выполнять несущие функции. В зависимости от своего предназначения, стены делятся на несущие и ненесущие. Несущие могут быть как наружные, так и внутренние стены. Ненесущие стены, как правило, используются в качестве перегородок. Они позволяют разделить помещения на этаже без необходимости строительства фундаментов. Кроме того, наружные стены могут быть самонесущими, т. е. поддерживающими свою собственную нагрузку и опирающимися на фундаменты, или ненесущими, т. е. просто служащими ограждением и поддерживающими нагрузку от других элементов здания на каждом этаже.
Столбчатые элементы — это вертикальные конструкции, которые передают нагрузку от полов и других элементов здания на фундаменты.
Полы опираются на специальные балки, размещенные вдоль столбцов, которые называются ригелями или прогонами, а также иногда напрямую на столбы. Внутренние столбчатые элементы и балки внутри здания образуют его внутренний каркас. Полы — это горизонтальные конструкции, которые опираются на несущие стены или столбы и переносят постоянные и временные нагрузки, которые на них действуют.
Иллюстрация 3.1. Основные элементы конструкции здания с несущими кирпичными стенами: 1 — основание под фундамент, 2 — подвальное перекрытие, 3 — фундаменты, 4 — потолок, 5 — нижнее перекрытие, 6 — подземная часть, 7 — стена, 8 — нагрузка от веса здания, людей и оборудования, 9 — перекрытия между этажами, 10 — продольная стена внутри здания; 11 — стена; 12 — оконное отверстие, 13 — карниз, 14 — чердак, I5 — чердачное перекрытие, 16 — стропильная балка, 17 — крыша, 18 — дымоход, 19 — козырек, 20 — верхняя часть крыши, 21 — подпорка, 22— столб, 23 — конек, 24 — верхнее окно, 25 — снег, 26 — карнизная плита; 27 — карниз, 28 — оконный подоконник, 29 — дверной лист, 30 — крыльцо, 31 — фасад, 32 — подвал, 33 — подземные воды
Одновременные перекрытия играют роль стен, связывая их вместе, что значительно повышает устойчивость и жесткость здания в целом. В зависимости от того, где они находятся в здании, перекрытия могут быть между этажами (разделяющие смежные этажи), на чердаке (между верхним этажом и чердаком), в подвале (между первым этажом и подвалом) или в нижней части (между первым этажом и подпольем).
Конструкция крыши выполняет важную функцию — защищает помещения и само здание от воздействия погодных условий. Она состоит из несущих элементов и ограждающей поверхности. Если крыша одновременно служит и потолком верхнего этажа (то есть нет технического этажа или чердака), то ее называют чердаком или совмещенной продольной крышей. Плоские совмещенные крыши, грамотно спроектированные и выполненные, экономичнее и более удобны в использовании по сравнению со скатными. Кроме того, на плоских крышах можно организовать террасы или другие открытые пространства.
Лестницы необходимы для перемещения между этажами здания и для эвакуации людей в случае необходимости. Помещения, в которых располагаются лестницы, называются лестничными клетками. Конструкция лестниц включает в себя марши (наклонные элементы с ступенями) и площадки. Для обеспечения безопасности при движении по лестницам марши обычно ограждаются перилами.
Оконные конструкции служат для обеспечения света и свежего воздуха в помещениях; они состоят из устанавливаемых в проемах рам или коробок и элементов ограждения оконных проемов.
Двери — это элементы, которые служат для связи между помещениями. Они состоят из дверных коробок и дверных полотен, которые устанавливаются в проемах стен и перегородок. В гражданских зданиях могут быть и другие конструктивные элементы, такие как входные тамбуры, козырьки над дверьми, балконы и так далее. Также в гражданских зданиях предусмотрены санитарно-технические и инженерные устройства, которые обеспечивают необходимые условия эксплуатации и санитарно-гигиенические условия. К таким устройствам относятся отопление, горячее и холодное водоснабжение, вентиляция, канализация, мусороудаление, газификация, энергоснабжение, телефонизация и другие. Оборудование зданий рассматривается в специальных курсах, а затраты на различные конструктивные элементы зависят от типа здания, его основных характеристик и района строительства.
Таблица 3.1. Охарактеризованная стоимость структурных элементов здания жилого дома
Структурные элементы дома
Распределение стоимости в% от общей стоимости здания
Фундаменты
Стены
Перекрытия
Перегородки
Полы
Окна и двери
Крыша
Лестницы
Прочие структуры
Отделочные работы
Распределение стоимости различных конструктивных элементов 9-этажного панельного жилого дома представлено в таблице 3.1. Важно иметь в виду, что выбор конструктивных элементов при проектировании здания оказывает значительное влияние не только на качество планировочных решений, но и на общие технико-экономические показатели. Фундаменты, стены, опоры и перекрытия являются основными несущими элементами здания. Они образуют остов здания — пространственную систему вертикальных и горизонтальных несущих элементов. Остов определяет конструктивную схему здания, которая зависит от взаимодействия горизонтальных несущих элементов (перекрытий) и вертикальных несущих элементов (стен, опор и балок между ними). На рисунке 3.2 показано четыре основных конструктивные схемы гражданских зданий: с несущими продольными стенами, с несущими поперечными стенами, с неполным каркасом и с полным каркасом. Также существуют здания, части которых могут быть построены по разным конструктивным схемам. Здания с несущими продольными стенами (рисунок 3.2, а) обычно строятся из тяжелых материалов, обладающих достаточной прочностью. Кроме того, наружные стены должны соответствовать требованиям в отношении теплоизоляции. Для обеспечения устойчивости здания в поперечном направлении используются поперечные стены, которые не несут нагрузки от перекрытий. Эти стены строятся только для ограждения лестничных клеток и других мест, где требуется устойчивость наружных стен. Применение этой конструктивной схемы обеспечивает большую гибкость в планировке помещений. Кроме того, при этой схеме требуется меньше типоразмеров сборных изделий.
При использовании поперечных несущих стен (см. рисунок 3.2, б) в зданиях достигается большая жесткость системы, однако это приводит к увеличению общей длины внутренних несущих стен. Несмотря на это, в некоторых случаях такое решение является оптимальным, поскольку конструкции наружных продольных стен требуют только теплоизоляции и для их создания можно использовать легкие и эффективные материалы. Иногда применяется смешанный вариант, при котором перекрытия поддерживаются как продольными, так и поперечными стенами.
Если вместо строительных элементов, таких как продольные и поперечные стены, используется набор столбов, на которые устанавливаются горизонтальные балки (прогоны), а перекрытия опираются на эти балки, то это значит, что здание выполнено с использованием неполного каркаса (рис, 3.2, в, г). Если же несущие наружные стены заменены столбами, которые вместе с внутренними столбами и балками (прогонами) образуют каркас здания, то такая конструктивная схема относится к зданиям с полным каркасом (рис. 3.2).
Согласно конструктивным схемам зданий, рис 3.2, внешняя продольная стена здания выполняет только функцию ограждения и может быть самонесущей или навесной. Кроме того, в здании присутствуют внутренние поперечные стены (2), панели перекрытия (3), столбы и прогоны (4), прогоны (или распорки) (5), стойки каркаса (6) и ненесущие наружные стены (7).
Самонесущие стены опираются на фундаменты или фундаментные балки и выдерживают только собственную массу, не перенося других нагрузок. В свою очередь, навесные стены опираются на горизонтальные элементы каждого этажа. В зависимости от конструкции, каркасы могут быть рамными, связевыми или комбинированными.
Рис. 3.3. Схемы конструкций здания; 1 — элементы конструкции, 2 — несгибаемые соединения, 3 — горизонтальные перегородки, 4 — вертикальные перекрытия и стены
Колонны и балки каркасной конструкции (см. рис. 3.3,а) объединяются несгибаемыми соединениями, формируя поперечные и продольные перекрытия, которые выдерживают все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки. В зданиях с рамочной конструкцией (см. рис. 3.3,6) соединения между колоннами и балками являются несжимаемыми, поэтому для принятия горизонтальных нагрузок требуются дополнительные элементы. Эти элементы чаще всего выполняют роль перегородок, образуя перекрытия и передают горизонтальные нагрузки на несгибаемые вертикальные перекрытия (стены лестничных клеток, железобетонные перегородки, лифтовые шахты и т. д.).
В строительной практике каркасные здания с комбинированным типом каркаса, состоящим из рам и связей, широко используются. В гражданском строительстве особенно распространены здания с каркасами на основе связей. Следует отметить, что использование каркасной конструкции является наиболее целесообразным при строительстве крупных высотных жилых и общественных зданий с применением крупнопанельных элементов. Каркас для таких конструкций обычно изготавливается из железобетона или стали, а для небольших зданий часто используются кирпичные колонны. Для деревянных зданий, соответственно, каркасом служит древесина. Современное строительство также активно использует здания, состоящие из объемных элементов, таких как блок-коробки, где несущая конструкция здания формируется из заводских элементов.
Читайте также
