Книги по строительству и ремонту

Каменные работы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 2. Основные элементы и конструктивные схемы зданий

Основные элементы зданий. При всем разнообразии зданий все они состоят из ограниченного числа взаимосвязанных архитектурно-конструкционных элементов (частей).

По функциональному назначению их подразделяют на несущие, ограждающие и совмещающие обе эти функции. Несущие конструкции воспринимают нагрузки, возникающие в здании и действующие на него извне (от конструкций самого здания, оборудования, снега, ветра, людей); ограждающие — предназначены для изоляции внутренних объемов в зданиях и сооружениях от внешней среды или между собой с учетом нормативных требований по прочности, теплоизоляции, гидроизоляции, пароизоляции, воздухопроницаемости, звукоизоляции, светопрозрачности. Те ограждающие конструкции, которые могут воспринимать передаваемые на них нагрузки, относятся к совмещающим несущие и ограждающие функции. Такие конструкции должны удовлетворять соответствующим требованиям по несущей способности, а также по теплопроводности, влаго- и воздухопроницаемости, звукоизоляции.

К основным конструктивным элементам зданий (1) относятся: фундаменты, стены, перекрытия, перегородки, крыша, лестница, окна, двери.

Фундамент представляет собой опорную часть, через которую передается нагрузка от здания на грунт — основание. Основание  называют  естественным,  когда  грунт  под  подошвой фундамента находится в состоянии его природного залегания; если грунт предварительно искусственно укрепляют, то такое основание называют искусственным. Фундаменты подвержены воздействию грунтовых вод, нередко агрессивных, и переменной температуры, поэтому для возведения фундаментов применяют материалы, обладающие высокой прочностью, водо- и морозостойкостью: железобетон, бетон, бутовый камень. В массовом строительстве фундаменты под стены зданий сооружают, как правило, сборными: из железобетонных плит и блоков. Обычно фундаменты, имеющие плоскую подошву, подразделяют на ленточные, которые закладывают под стены, или столбчатые — в виде прямоугольных, трапециевидных и других типов отдельных опор под отдельно стоящие колонны или столбы. Фундаменты бывают и свайные, когда здание опирается на погруженные в грунт деревянные, бетонные или железобетонные сваи.

Стены по назначению и расположению в здании подразделяют на наружные и внутренние. Наружные стены 5 (1) ограждают помещения от внешней среды и защищают их от атмосферных воздействий, внутренние 7 — отделяют одни помещения от других. Как наружные, так и внутренние стены воспринимают ветровые нагрузки на здание, обеспечивают звуко- и теплоизоляцию помещений, защиту их от внешних климатических воздействий.

Стены бывают несущими, самонесущими и ненесущими. Несущие    стены    и    воспринимают,    и    передают    на    фундаменты нагрузки не только от собственного веса, но и от других конструкций  (перекрытия, крыши, лестницы), а также ветровые нагрузки. Самонесущие стены передают на фундаменты нагрузки только от собственного веса. На такие стены не опираются перекрытия или другие конструкции здания.

Стены, которые только ограждают помещения зданий от внешнего пространства и передают собственный вес в пределах каждого этажа на другие несущие конструкции, называются ненесущими. Такие же стены, навешиваемые на вертикальные конструкции каркаса здания, принято называть навесными.

Верхняя часть наружной стены, выступающая за плоскость стены, называется карнизом. Вынос карниза, т. е. расстояние от стены до края карниза, назначают по проекту. При этом учитывают необходимость защиты стен от воды, стекающей с крыши, и архитектурные особенности здания. Здания со стенами без карниза имеют парапет 13, который является ограждающей частью крыши.

Междуэтажные перекрытия 6 совмещают ограждающие и несущие функции и разделяют здание по высоте на этажи. Перекрытия 9 над верхним этажом — чердачные. Перекрытия в каменных зданиях выполняют из сборных железобетонных панелей, в малоэтажных домах — иногда из деревянных балок, к которым прикрепляют детали потолка из фанеры, древесностружечных плит или гипсокартонных листов.

Перегородки — ограждающие элементы, которыми разделяют внутреннее пространство здания в пределах одного этажа на отдельные помещения, возводят из гипсовых, фибролитовых плит, керамических и других пустотелых камней, кирпича и других материалов. Перегородки опираются на перекрытия и на них передают собственный вес.

Крыша совмещает ограждающие и несущие функции и служит для защиты здания от атмосферных осадков и удаления их за его пределы; состоит из железобетонных панелей, опирающихся на наружные и внутренние стены и уложенных с уклоном для организации водоотвода. Между панелями крыши и чердачными перекрытиями образуется пространство, которое называют чердаком 10. В малоэтажных зданиях крышу делают из деревянных стропил, по которым из досок устраивают обрешетку, к которой прикрепляют кровельное покрытие из асбестоцемент-ных и других листов или кровельного железа.

Лестницы 12 служат для сообщения между этажами; располагаются в помещениях с несущими стенами (лестничных клетках). Часть лестницы между площадками называется маршем. В лестничных клетках, как правило, размещают также   лифты.

Конструктивные схемы зданий. Основные несущие элементы (фундаменты, стены и т. д.) в совокупности образуют несущий остов здания, который воспринимает все нагрузки, воздействующие на здание, и передает их на основание, а также обеспечивает пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость чдания.

По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются   на   бескаркасные,   каркасные   и   с   неполным   каркасом.

В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами служат стены, в каркасных — отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом — и стены, и отдельные опоры.

Жилые и общественные здания, как правило, строят из кирпича, керамических или бетонных камней и мелких блоков, а также из крупноразмерных деталей и элементов: крупноблочные, крупнопанельные и объемно-блочные.

Бескаркасные здания из кирпича и мелких камней и блоков возводят обычно с продольными несущими (2, а) наружными и внутренними стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают   преимущественно   в  лестничных   клетках,   в   местах, где проходят дымовые и вентиляционные каналы, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и зданиям в целом. В зданиях с поперечными несущими стенами (2, б) продольные наружные стены — самонесущие, а перекрытия опираются на поперечные стены. Возводятся также бескаркасные здания, у которых несущими являются как поперечные, так и продольные стены.

Бескаркасные крупноблочные здания со стенами из бетонных и других блоков имеют конструктивные схемы с поперечными и продольными несущими стенами (3). Общественные многоэтажные здания чаще возводят с продольными несущими стенами. При этом в зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены.

Бескаркасные крупнопанельные здания бывают: с тремя продольными несущими стенами: с поперечными несущими стенами-перегородками, устанавливаемыми с малым или большим шагом (расстоянием) друг от друга.

В домах с поперечными несущими стенами-перегородками (4) все основные элементы несущие: поперечные стены-перегородки, внутренняя продольная и наружные стены. Панели перекрытий имеют опоры по четырем сторонам. При этом наружные стеновые панели /, которые мало отличаются от наружных панелей в домах с продольными несущими стенами, считают также несущими. Перегородочные панели 4 и панели внутренней продольной стены в таких домах изготовляют из тяжелого (конструктивного) бетона. Панели наружных стен изготовляют из легких бетонов или трехслойными: из тяжелого бетона с теплоизолирующими вкладышами.

Каркасные здания

Каркасными сооружают, как правило, общественные и административные здания. В последние годы строят также и каркасные многоэтажные жилые дома. В зданиях с полным каркасом (5, а) несущий остов состоит из колони и ригелей, выполняемых в виде балок для опирания конструкций перекрытий. Скрепленные между собой колонны и ригели образуют несущие рамы, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки здания. Наружные стены в зданиях этого типа выполняются навесными или самонесущими. Навесные ненесущие стены в виде навесных панелей прикрепляют к наружным колоннам каркаса. Самонесущие наружные стены опираются непосредственно на фундаменты или на фундаментные балки, устанавливаемые по столбчатым фундаментам. Самонесущие стены прикрепляются к колоннам каркаса.

В зданиях с неполным каркасом наружные стены делают несущими, а колонны располагают лишь по внутренним осям здания. При этом ригели укладывают между колоннами, а иногда и между колоннами и наружными стенами. Такой конструктивный тип здания (5, б) в современном строительстве имеет ограниченное применение.

Здание любого типа должно быть не только достаточно прочным: не разрушаться от действия нагрузок, но и обладать способностью сопротивляться опрокидыванию при действии горизонтальных нагрузок, и иметь пространственную жесткость, т. е. способность как в целом, так и в отдельных его частях сохранять первоначальную форму при действии приложенных сил.

Пространственная жесткость бескаркасных зданий обеспечивается несущими наружными и внутренними поперечными стенами, в том числе стенами лестничных клеток, связанными с наружными продольными стенами, а также междуэтажными перекрытиями, связывающими стены и разделяющими их по высоте здания на отдельные ярусы.

Пространственная жесткость каркасных зданий (6) обеспечивается: совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически неизменяемую систему; установкой между колоннами стенок жесткости / или стальных вертикальных связей; сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса; укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок 3.

Объемно-блочные здания возводят из крупноразмерных элементов — объемных блоков, которые представляют собой готовую часть здания, например комнату (7), размеры объемных блоков зависят от схемы разрезки здания на блоки-комнаты. Такие дома имеют две конструктивные схемы: блочную и блочно-панельную. Блочные здания возводят только из объемных блоков, устанавливаемых вплотную друг к другу, в блочно-панельных — объемные блоки устанавливают на расстоянии один от другого так, что между ними образуется комната, которую перекрывают панелями. Кроме того, применяют блочно-панельные конструкции, которые состоят из объемных блоков, не имеющих фасадной части   (наружные стены).  Стеновые панели навесные, их монтируют вслед за установкой объемных блоков дома.

Производственные здания

Производственные здания строят одноэтажными и многоэтажными, а также смешанной этажности: с одним или несколькими пролетами. Пролетом называют пространство внутри здания, образуемое по всей длине между двух продольных стен или двух продольных рядов колонн, перекрытых конструкциями покрытия. По конструктивным системам различают следующие два типа многоэтажных зданий: бескаркасные и каркасные. Бескаркасные здания с несущими наружными и внутренними стенами возводят из кирпича, мелких и крупных блоков с неполным каркасом, т. е. с несущими наружными стенами и внутренним каркасом. Конструктивная схема таких зданий аналогична схеме гражданских; в таких зданиях может быть один ряд или несколько внутренних несущих колонн или столбов в зависимости от ширины здания. Другая схема зданий — каркасные, т. е. с несущими каркасным остовом из колонн, ригелей (балок), ферм и самонесущими или ненесущими (навесными) наружными стенами. Все конструкции    внутри    здания    опираются    на    элементы    каркаса.

Основные несущие конструктивные элементы многоэтажных производственных зданий аналогичны элементам общественных зданий и выполняют те же функции.

Конструктивные элементы одноэтажных производственных зданий как по своим формам, так и по функциональным особенностям значительно отличаются от применяемых в жилых и общественных зданиях. Такие здания возводят, как правило, каркасными с навесными стеновыми панелями из легких бетонов или других материалов. Железобетонные панели стен прикрепляют непосредственно к колоннам каркаса; легкие металлические или асбестоцементные панели крепят к стальным ригелям или другим элементам каркаса стен, прикрепленного к колоннам.

Одноэтажные каркасные здания бывают многопролетные с пролетами одинаковой (8) или разной ширины и высоты или однопролетные. Покрытия делают плоские (8, а) или скатные (8, б), с бесфонарными или фонарными надстройками.

Основные элементы каркаса: колонны 3 и 4, балки 6 покрытий или стропильные фермы 15, которые образуют плоские поперечные рамы. Рамы устанавливают на расстоянии 6 или 12 м друг от друга. Эти элементы каркаса бывают стальными и железобетонными. На рамы опирают продольные элементы каркаса: подкрановые балки 5, по которым прокладывают пути для мостовых кранов, ригели стенового каркаса (фахверка), используемого для крепления оконных переплетов 12 и стеновых ограждающих панелей в случае вертикальной разрезки их; железобетонные панели покрытий   7  или  стальные   прогоны  кровли,   по  которым  укладывают листы профилированной стали или панели из асбестоцементных листов и Других материалов; фонари 14, назначение которых — обеспечить естественную аэрацию и освещение зданий.