|
Общие сведенья о зданиях 1.1Сооружением принято называть все, что искусственно возведено человеком для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества. Зданием называют наземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное и приспособленное для того или иного вида человеческой деятельности (например, жилые дома, заводские корпуса, вокзалы и т. д.). По назначению: - Гражданские: Гражданские здания предназначены для обслуживания бытовых и общественных потребностей людей. Их разделяют на жилые (жилые дома, гостиницы, общежития и т. п.) и общественные (административные, учебные, культурно-просветительные, торговые, коммунальные, спортивные и др.). - Промышленные: Промышленными называют здания, сооруженные для размещения орудий производства и выполнения трудовых процессов, в результате которых получается промышленная продукция (здания цехов, электростанций, здания транспорта, склады и др.). - Сельскохозяйственные: называют здания, обслуживающие потребности сельского хозяйства (здания для содержания животных и птиц, теплицы, склады сельскохозяйственных продуктов и т. п.). По материалу: -деревянные - каменные По виду и размеру строительных конструкций: - мелкоразмерных элементов (кирпичные здания, деревянные из бревен, из мелких блоков) - крупноразмерных элементов (крупноблочные, панельные, из объемных блоков). По этажности - одноэтажные - многоэтажные. В гражданском строительстве различают здания малоэтажные(1...3 этажа), многоэтажные (4...9 этажей) и повышенной этажности (10 этажей и более). В зависимости от расположения этажи: надземные, цокольные, подвальные и мансардные(чердачные).
1.2. Конструктивные элементы делятся на: - несущие - ограждающие Воздействия подразделяют на: - силовые К силовым относят нагрузки от собственной массы элементов здания (постоянные нагрузки), массы оборудования, людей, снега, нагрузки от действия ветра (временные) и особые (сейсмические на- грузки, воздействия в результате аварии оборудования и т. п.). - не силовые (воздействие среды) К не силовым относят температурные воздействия (вызывают изменение линейных размеров конструкций), воздействия атмосферной и грунтовой влаги (вызывают изменение свойств материалов конструкций), движение воздуха (изменение микроклимата в помещении), воздействие лучистой энергии солнца (вызывает изменение физико-технических свойств материалов конструкций), воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе (могут привести к разрушению конструкций), биологические воздействия (вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушению конструкций), воздействие шума от источников внутри или вне здания, нарушающие нормальный акустический режим помещения. 1.3. Любое здание должно отвечать следующим основным требованиям: 1) функциональной целесообразности, т. е. здание должно полностью отвечать тому процессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, труда, отдыха и т. д.); 2) технической целесообразности, т. е. здание должно надежно защищать людей от внешних воздействий (низких или высоких температур, осадков, ветра), быть прочным и устойчивым, т. е. выдерживать различные нагрузки, и долговечным, сохраняя нормальные эксплуатационные качества во времени; 3) архитектурно-художественной выразительности, т. е. здание должно быть привлекательным по своему внешнему (экстерьеру) и внутреннему (интерьеру) виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей; 4) экономической целесообразности предусматривающей наиболее оптимальные для данного вида здания затраты труда, средств и времени на его возведение. При этом необходимо также наряду с единовременными затратами на строительство учитывать и расходы, связанные с эксплуатацией здания. С учетом указанных воздействий здание должно удовлетворять требованиям: - Прочностью здания называют способность воспринимать воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций. - Устойчивостью (жесткостью) здания называют способность сохранять равновесие при внешних воздействиях. - Долговечность означает прочность, устойчивость и сохранность как здания в целом, так и его элементов во времени.
1.4. Типизацией называют отбор лучших с технической и экономической стороны решений отдельных конструкций и целых зданий, предназначенных для многократного применения в массовом строительстве. Количество типов и размеров сборных деталей и конструкций для здания должно быть ограничено, так как изготовлять большое количество одинаковых изделий и вести их монтаж легче. Это позволяет также снизить стоимость строительства. Поэтому типизация сопровождается унификацией, которая предполагает приведение многообразных видов типовых деталей к небольшому числу определенных типов, единообразных по форме и размерам. При этом в массовом строительстве унифицируют не только размеры деталей и конструкций, но и основные их свойства (например, несущую способность для плит, тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения). Унификация деталей должна обеспечивать их взаимозаменяемость и универсальность. Под взаимозаменяемостью понимается возможность замены данного изделия другим без изменения параметров здания. Например, взаимозаменяемы плиты покрытия шириной 3000 и 1500 мм, так как вместо одной широкой плиты можно уложить две узкие. Возможна взаимозаменяемость по материалу и конструктивному решению тех или иных изделий. Универсальность позволяет применять один и тот же типоразмер деталей для различных видов зданий. Наиболее совершенные типовые детали и конструкции, предложенные проектными организациями и проверенные в практике строительства, стандартизируют, после чего они становятся обязательными для применения в проектировании и для заводского изготовления. Стандартные строительные элементы регламентируются Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТами), в которых для деталей и конструкций установлены определенные формы, размеры и их качество, а также технические условия изготовления. Несоблюдение ГОСТов преследуется законом. Единой модульной системы (ЕМС), т. е. совокупности правил координации размеров зданий и их элементов на основе кратности этих размеров установленной единице, т. е. модулю. ЕМС предусматривает три вида размеров: - Номинальный - проектный размер между координационными осями здания, а также размер конструктивных элементов и строительных изделий между их условными гранями (с включением примыкающих частей швов или зазоров). Этот размер всегда назначают кратным модулю. - Конструктивный - проектный размер изделия, отличающийся от номинального на величину конструктивного зазора. - Натурный - фактический размер изделия, отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском (положительным и отрицательным), значение которого зависит от установленного класса точности изготовления детали и регламентировано для каждого из них.
1.5. Конструктивные элементы здания: Фундаменты являются подземной конструкцией, воспринимающей всю нагрузку от здания и передающей ее на грунт. Стены по своему назначению и месту расположения в здании делятся на наружные и внутренние и являются вертикальными ограждениями и одновременно часто выполняют несущие функции. В зависимости от этого делятся на несущие и ненесущие. Несущими могут быть как наружные, так и внутренние стены. Ненесущие стены — это обычно перегородки. Они служат для деления в пределах этажа больших, ограниченных капитальными стенами помещений на более мелкие, причем для опирания перегородок не требуется устройства фундаментов. Наружные стены, кроме того, могут быть самонесущими, которые опираются на фундаменты и несут нагрузку только от собственной массы, и ненесущими (навесными), которые являются только ограждениями и опираются в каждом этаже на другие элементы здания.
Отдельны е опоры— несущие вертикальные элементы (колонны, столбы, стойки), передающие нагрузку от перекрытий и других элементов здания на фундаменты. Перекрытия опираются на уложенные по колоннам специальные балки, называемые прогонами или ригелями, а иногда и непосредственно на колонны. Расположенные внутри здания отдельные опоры и балки образуют внутренний каркас здания. Перекрытия представляют собой горизонтальные несущие конструкции, опирающиеся на несущие стены или столбы и воспринимающие передаваемые на них постоянные и временные нагрузки. Одновременно перекрытия, связывая между собой стены, значительно повышают их устойчивость и увеличивают пространственную жесткость здания в целом. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делятся на междуэтажные (разделяющие смежные этажи), чердачные (между верхним этажом и чердаком), подвальные (между первым этажом и подвалом) и нижние (между первым этажом и подпольем). Крыша является конструктивным элементом, защищающим помещения и конструкции здания от атмосферных осадков. Она состоит из несущих элементов и ограждающей части. Крыша, совмещенная с перекрытием верхнего этажа, т. е. без технического этажа (или чердака), называется совмещенной крышей или покрытием. Кроме того, плоские крыши можно использовать в качестве площадок для отдыха и других целей. Лестницы служат для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей из здания. Помещения, в которых располагаются лестницы, называются лестничными клетками. Конструкция лестниц в основном состоит из маршей (наклонных элементов со ступенями) и площадок. Для безопасности передвижения по лестницам марши ограждаются перилами. Окна устраивают для освещения и проветривания помещений; они состоят из устанавливаемых в проемах рам или коробок и оконных переплетов.
Основные конструктивные элементы здания с кирпичными несущими стенами: 1 — подошва фундамента, 2 — подвальное перекрытие, 3 — фундаменты, 4 — потолок,5 — нижнее перекрытие, 6 — подполье, 7 — перегородка, 8 — нагрузка от собственной массы, людей и оборудования, 9- междуэтажное перекрытие, 10 — продольная внутренняя стена; 11 — стена; 12 — оконный проем, 13 — карниз, 14 — чердачное перекрытие, 15 — чердак, 16 - стропильная балка, 17 — кровля, 18-дымовая труба, 19 — зонт, 20 — коньковый прогон, 21 — подкос, 22 —стойка, 23 — конек, 24 — слуховое окно, 25 — снег, 26 — карниз; 27— мауэрлат, 28 — оконный переплет, 29 — дверное полотно, 30 — крыльцо, 31 — цоколь, 32 — подвал, 33 — грунтовая влага
1.6. Конструктивная схема здания Фундаменты, стены, отдельные опоры и перекрытия — основные несущие элементы здания. Они образуют остов здания — пространственную систему вертикальных и горизонтальных несущих элементов. Остов определяет так называемую конструктивную схему здания. В зависимости от характера опирания горизонтальных несущих элементов (перекрытий) на вертикальные несущие элементы (стены, отдельные опоры и балки между ними) различают следующие конструктивные схемы гражданских зданий: - с несущими продольными стенами; Устойчивость такой конструктивной схемы в поперечном направлении обеспечивается специально устраиваемыми поперечными стенами, которые не несут нагрузки от перекрытия. Такие поперечные стены возводятся лишь для ограждения лестничных клеток и в местах, где они нужны для придания устойчивости наружным стенам. Применение указанной конструктивной схемы дает большие возможности для решения планировки помещений, т. е. имеется большая свобода в решении планировочных вопросов. При данной конструктивной схеме требуется меньшее число типоразмеров сборных изделий. - с несущими поперечными стенами; В таких зданиях обеспечивается большая жесткость системы, однако увеличивается общая протяженность несущих внутренних стен. Тем не менее такое решение в ряде случаев является рациональным, так как при этом к конструкциям наружных продольных стен предъявляются только теплозащитные требования и для их устройства можно использовать легкие эффективные материалы. Иногда применяют смешанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат продольные и поперечные стены. - с неполным каркасом; Если вместо внутренних продольных или поперечных стен устраивают систему столбов с опирающимися на них горизонтальными балками (прогонами), на которые, в свою очередь, опираются перекрытия, то такая схема соответствует зданию с неполным каркасом - с полным каркасом. Если вместо несущих наружных стен применены столбы, образующие вместе с внутренними столбами и балками (прогонами) как бы скелет здания, то такая конструктивная схема определяет здания с полным каркасом. В этом случае наружные стены выполняют только ограждающие функции и могут быть самонесущими или навесными. Самонесущие стены опираются на фундаменты или фундаментные балки и не воспринимают никаких нагрузок, кроме собственной массы. Навесные стены опираются на горизонтальные элементы на уровне каждого этажа. - Кроме того, существуют здания, отдельные части которых состоят из различных конструктивных схем.
1.7.-1.9. Конструктивные схемы зданий:
1 — внутренняя продольная стена, 2 — внутренние поперечные стены, 3 — панели перекрытий, 4 — столбы и прогоны, 5 — прогоны (или распорки), 6 — стойки каркаса, 7 — ненесущие наружные стены
2. Конструктивные схемы зданий из мелко размерных элементов. 2.1. -2.2. Основание Основанием называют массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: - естественные Естественным основанием называют грунт, залегающий под фундаментом и способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания. - искусственные. Искусственным основанием называют искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине заложения фундамента. Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в грунте основания напряженное состояние и деформирует его. По мере углубления ниже фундамента область распространения напряжений увеличивается до определенного значения, а их абсолютная величина снижается, и постепенно область распространения напряжений уменьшается. На глубине более 6Ь грунт практически не испытывает напряжений. Действующие нагрузки деформируют основания, вызывая осадку здания. Грунты, составляющие основание, должны отвечать следующим требованиям: - обладать достаточной несущей способностью, - малой и равномерной сжимаемостью (большие и неравномерные осадки здания могут привести к его повреждению и даже разрушению); - не быть пучинистыми, т. е. иметь свойство увеличения объема при замерзании влаги в порах грунта (в соответствии с этим требованием выбирают глубину заложения фундамента, которая должна быть согласована с глубиной промерзания грунта в районе строительства); - не размываться и не растворяться грунтовыми водами, что также приводит к снижению прочности основания и появлению непредусмотренных осадок здания; не допускать просадок и оползней. Грунты разнообразны по своему составу, структуре и характеру залегания. Принята следующая строительная классификация грунтов: Скальные — залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т. д.) или в виде трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями. Трещиноватые слои скальных грунтов менее прочны. Крупнообломочные — несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50 %). К ним можно отнести гравий, щебень, гальку, дресву. Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой. Песчаные — состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на 1. гравелистые 2. крупные 3. средней крупности мелкие 4.пылеватые. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластичности. Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым. Глинистые — связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйчатую форму. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры глинистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение. Несущая способность глинистых оснований зависит от влажности. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку. Глинистые грунты делятся на глины (содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10...30%) и супеси (З...Ю%). Лёссовые (макропористые) — глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор) в виде вертикальных трубочек, видимых невооруженным глазом. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но ; при увлажнении способны давать под нагрузкой большие осадки. Они относятся к просадочным грунтам и при возведении на них зданий требуют надлежащей защиты оснований от увлажнения. С органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный торф) неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной сжимаемостью. В качестве естественных оснований под здания непригодны. Насыпные — образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и т. п. Обладают свойством неравномерной сжимаемости, и в большинстве случаев их нельзя использовать в качестве естественных оснований под здания. В практике встречаются также намывные грунты, образовавшиеся в результате очистки рек и озер. Эти грунты называют рефулированными насыпными грунтами. Они являются хорошим основанием для зданий. Плывуны — образуются мелкими песками с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. Они непригодны как естественные основания. Основания должны обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, поэтому нормами предусмотрены допустимые величины осадок здания (80... 150 мм в зависимости от вида здания). Если грунт на участке строительства не удовлетворяет предъявляемым требованиям, а здание необходимо возводить именно в этом месте, то устраивают искусственные основания. Такие основания при возведении зданий на слабых грунтах устраивают путем их искусственного упрочнения или заменой слабого грунта более прочным. Упрочнение грунта может быть осуществлено следующими способами : 1. Уплотнением — пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня или гравия) или трамбовочными плитами массой от 2 до 4 т, которые имеют вид усеченного конуса с диаметром основания не менее 1 м (из железо бетона, стали или чугуна). Этот способ применяют в случае, если грунты недостаточно плотные, а также при насыпных грунтах. Для уплотнения больших площадей используют катки массой 10... 15 т. Если грунты песчаные или пылеватые, то для их уплотнения применяют также поверхностные вибраторы. Необходимо отметить, что этот метод является более эффективным, так как грунт уплотняется быстрее. 2. Силикатизацией — для закрепления песков, пылеватых песков (плывунов) и лёссовых грунтов. Для этого в песчаный грунт поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого кальция, для закрепления пылеватых песков — раствор жидкого стекла, смешанного с раствором фосфорной кислоты, а для закрепления лёссов — только раствор жидкого стекла. В результате нагнетания указанных растворов грунт по истечении определенного времени каменеет и имеет значительно большую несущую способность. 3. Цементацией — путем нагнетания в грунт по трубам жидкого цементного раствора или цементного молока, которые, затвердевая в порах грунта, придают ему камневидную структуру. Цементацию применяют для укрепления гравелистых, крупных и среднезернистых песков. 4. Обжигом (термическим способом) — путем сжигания горючих продуктов, подаваемых в специально устраиваемые скважины под давлением. Этот способ используют для укрепления лёссовых просадочных. Если уплотнить или закрепить грунт затруднительно, слой слабого грунта за- меняют более прочным. Замененный слой грунта называют подушкой. При небольшой нагрузке на основание применяют песчаные подушки из крупного или средней крупности песка. Толщина подушки должна быть такой, чтобы давление на нижележащий слабый слой грунта не превышало его нормативного сопротивления. Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называют глубиной заложения фундамента, которая должна соответствовать глубине залегания слоя основания. При этом не- обходимо учитывать глубину промерзания грунта. Если основание со- стоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого или пылеватого, супе- си, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта. Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта; ее назначают не менее 0,5 м от уровня земли или пола подвала. В непучинистых грунтах (крупнообломочных, а также песках гравелистых, крупных и средней крупности) глубина заложения фундаментов также не зависит от глубины промерзания, однако она должна быть не менее 0,5 м, считая от природного уровня грунта при планировке подсыпкой, и от планировочной отметки при планировке участка срезкой.
Определение глубины заложения фундаментов: а — схема: / — подошва фундамента, 2 — тело фундамента, 3 — отметка глубины заложения фундамента, 4 — отметка глубины промерзания грунта, 5 — отметка уровня грунтовых вод, б — планировочная отметка, 7 — стена, 8 — уровень пола I этажа, 9 — обрез фундамента, hф — глубина заложения фундамента, b — ширина подошвы фундамента, б — карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов
2.3. Фундаменты
Конструктивные схемы фундаментов: а — ленточный под стены, б — то же, под колонны, в — столбчатый под стены, г — отдельный под колонну, д — сплошной безбалочный, е — сплошной балочный, ж — свайный, / — стена, 2 — ленточный фундамент, 3 — железобетонная колонна, 4 — железобетонная фундаментная балка, 5 — столбчатый фундамент, 6 — ростверк свайного фундамента, 7 — железобетонная фундаментная плита, 8 ~ сваи
По конструктивной схеме фундаменты могут быть: - ленточные, располагаемые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн - столбчатые, устраиваемые под отдельно стоящие опоры (колонны или столбы), а в ряде случаев и под стены - сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания или его частью и применяемые при особо больших нагрузках на стены или отдельные опоры, а также недостаточно прочных грунтах в основании - свайные в виде отдельных погруженных в грунт стержней для передачи через них на основание нагрузок от здания По характеру работы под действием нагрузки фундаменты различают: - жесткие, материал кот |
Двери служат для сообщения между помещениями. Состоят из устанавливаемых в проемах стен и перегородок дверных коробок и дверных полотен.
