Гражданские здания

Ригели — горизонтальные конструктивные элементы, воспринимающие нагрузку от перекрытия и передающие ее на колонну.

Перегородки — внутренние ненесущие стенки, разделяющие смежные  помещения.

Лестницы — конструкции, служащие для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей из здания; бывают внутренние и наружные. Внутренние лестницы располагают в помещениях, называемых лестничными клетками. Конструкция лестниц включает марши, площадки и ограждение.

Крыша — завершающая  часть здания, защищающая помещения и конструкции здания от воздействия внешней среды. Она состоит из водонепроницаемой оболочки — кровли и поддерживающих ее несущих элементов.

По конструктивному  решению крыши могут быть:

• чердачными, имеющими пространство между перекрытиями верхнего этажа и крышей;
• бесчердачными (совмещенными).

Окна — светопрозрачные  ограждения, предназначенные для  освещения и проветривания помещения; они состоят из устанавливаемых  в проемах коробок и оконных  переплетов.

Двери — подвижные  ограждения для сообщения между помещениями; состоят из дверных коробок и дверных полотен.

К конструктивным элементам  здания относятся также ряд дополнительных: эркеры, лоджии, балконы, веранды, приямки  и т.д.

Для обеспечения необходимых  эксплуатационных и санитарно-гигиенических условий гражданские здания оборудуются санитарно-техническими и инженерными устройствами. К ним относятся: отопление, водоснабжение, водоотведение, вентиляция, мусоропровод, газификация, телефонизация и т.д.

 

1.3. Несущий остов и конструктивные системы зданий

 

Обеспечение устойчивости и пространственной жесткости  зданий

Устойчивость — способность  здания противодействовать усилиям, стремящимся  вывести его из исходного состояния  статического или динамического  равновесия.

Пространственная жесткость — способность отдельных элементов и всего здания не деформироваться при действии приложенных сил, сохранять геометрическую неизменяемость формы.

В бескаркасных зданиях  пространственная жесткость обеспечивается устройством внутренних поперечных стен и стен лестничных клеток, связанных с продольными (наружными) стенами, а также междуэтажных перекрытий, связывающих стены между собой и расчленяющих их на отдельные ярусы по высоте.

В каркасных зданиях  пространственная жесткость обеспечивается за счет:

• многоярусной рамы, образованной пространственным сочетанием колонн, ригелей и перекрытий и представляющей собой геометрически неизменяемую систему;
• стенок жесткости, устанавливаемых между колоннами (на каждом этаже);
• стен лестничных клеток и лифтовых шахт, связанных с конструкциями каркаса;
• плит-распорок, уложенных в междуэтажных перекрытиях (между колоннами);
• надежного сопряжения элементов каркаса в стыках и узлах.

 

Комбинированная система (с неполным каркасом). В таких  зданиях наряду с внутренним рядом колонн нагрузку от междуэтажных перекрытий воспринимают наружные стены. Различают два типа конструктивных систем: с продольным и поперечным расположением прогонов.

Неполный каркас применяют  в случае использования наружных стен в качестве несущих.

Несущими элементами в таких зданиях являются колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей; с перекрестным расположением ригелей; с безригельным каркасом, при котором ригели отсутствуют, а плиты перекрытий опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.

 

Каркасная система является основной в строительстве массовых общественных зданий, ее используют для возведения высотных зданий, а также в тех случаях, когда необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор. При выборе конструктивной системы каркасных зданий учитывают объемно-планировочные требования: она не должна связывать планировочные решения. Ригели каркаса не должны пересекать плоскость потолков помещений, а должны проходить по их границам и т.д. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелей применяют преимущественно в зданиях с регулярной планировочной структурой (гостиницы, общежития, пансионаты и т.п.), совмещая шаг поперечных перегородок и шаг несущих конструкций. Каркас с продольным расположением ригелей применяют, проектируя общественные здания сложной планировочной структуры (школы, лечебно-профилактические учреждения и др.).

 

Бескаркасная система (с несущими стенами) представляет собой  жесткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных  наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий.

Этот тип зданий, в  свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперек  здания), с поперечными несущими стенами (плиты перекрытий лежат  вдоль здания) и перекрестные с  продольными и поперечными несущими стенами (плиты перекрытий с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются по контуру.

Бескаркасная система  является основной в массовом жилищном строительстве домов различной  этажности. Размеры жилых ячеек, необходимость членений стенами и перегородками с обеспечением звукоизоляции квартир и другие особенности обусловливают техническую целесообразность и экономическую оправданность применения бескаркасных зданий при строительстве жилищ, а также тех гражданских зданий, в которых преобладает многоячейковая планировочная структура (санатории, больницы, общежития и т.п.).

В зданиях с продольным расположением несущих стен применение большепролетных перекрытий (с пролетом 9 и 12 м.) приводит к опиранию перекрытий только на наружные стены и переходу от традиционных трех- и четырехстенных систем к двухстенной системе. Это позволяет обеспечить высокую свободу планировочных решений жилых домов и встроенных предприятий системы обслуживания, а также простоту модернизации и перепрофилирования зданий.

Конструктивная система  представляет собой взаимосвязанную  совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые  совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость.

Горизонтальные конструкции  — перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию.

Выбор конструктивных систем — один из основных вопросов, решаемых при проектировании зданий.

Различают три основные конструктивные системы зданий: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с  неполным каркасом).

Несущий остов и конструктивные системы зданий

Основные конструктивные элементы здания — горизонтальные (перекрытия, покрытия), вертикальные (стены, колонны) и фундаменты, взятые вместе, составляют единую пространственную систему — несущий остов здания.

Основное назначение несущего остова — конструктивной основы здания — состоит в восприятии нагрузок, действующих на здание, работе на усилия от этих нагрузок с обеспечением конструкциям необходимых эксплуатационных качеств в течение всего срока их службы.

 

 

1.4. Основания и фундаменты

 

Все нагрузки, действующие на здание, в том числе и собственный вес здания, через фундаменты передаются на грунт.

Грунт — горная порода или почва, представляющая собой  многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени и используемую как  основание, среда или материал для  возведения зданий и сооружений.

 

Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных  его частей и передающим ее на основание.

Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание  и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечными, экономичными и индустриальными.

Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные  части здания, называется поверхностью фундамента, или обрезом, а нижняя его плоскость, соприкасающаяся  с основанием, — подошвой фундамента.

Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы  называют глубиной заложения фундамента.

Назначение здания, наличие  в нем подвалов, глубина промерзания, уровень грунтовых вод — все  это влияет на глубину заложения  фундамента.

Необходимо, чтобы фундаменты внутренних и наружных стен опирались  на однородный грунт во избежание  неравномерных осадок.

Свайные фундаменты используют при строительстве на слабых, неравномерно сжимаемых грунтах, а также в  тех случаях, когда достижение естественного основания из-за большой глубины его заложения экономически или технически нецелесообразно.

Конструкции свайных  фундаментов классифицируют:

• по характеру работы — на сваи-стойки, передающие нагрузку от здания на нижележащий массив плотных грунтов, и висячие сваи, не достигающие прочного грунта и передающие нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью сваи и грунтом;
• по роду материала — железобетонные, бетонные, деревянные, стальные;
• по конструктивным решениям — забивные, изготовляемые на предприятиях строй индустрии или на строительной площадке, погружаемые в грунт с помощью механизмов; набивные, выполняемые на месте строительства путем бурения скважин и последующего заполнения их бетоном;
• по глубине заложения — короткие сваи (3-6 м.) и длинные (более 6 м.).

В зависимости от несущей  способности и конструктивной схемы  здания сваи размещают в один или  несколько рядов. Ряды свай образуют свайную полосу, а группа свай —  свайный куст.

Сваи объединяют поверху  железобетонным ростверком, который может быть монолитным или сборным. Оголовки свай заделывают в толщу ростверка.

Наружные стены полносборных зданий при безростверковых фундаментах  опирают на оголовки свай. Внутренние поперечные стены в подземной  части здания заменены сваями с надетыми на них сборными оголовками типа «колокол». Ствол сваи заделывают в отверстие оголовка на глубину не менее 100 мм. По выровненной плоскости с оголовком укладывают плиты подвального перекрытия.

Выбор того или иного  типа фундамента определяется на основании технико-экономического сравнения.

Сплошной фундамент  в виде монолитной железобетонной плиты  устраивают под всей площадью здания. Такие фундаменты возводятся в случае, если нагрузка, передаваемая на фундамент, значительна, а грунт слабый. Сплошные фундаменты обеспечивают равномерную осадку здания и защищают подвальные помещения от подпора грунтовых вод. Фундаменты проектируют в виде плоской или ребристой плиты с расположением ребер под несущими стенами или колоннами. Ориентировочно толщину фундаментной плиты ребристой конструкции назначают 1/8-1/10 пролета несущих конструкций, а для сплошных — 1/6-1/8 пролета

При небольших нагрузках  на фундамент непрерывные ленточные  фундаменты полстены малоэтажных домов  без подвалов целесообразно заменять столбчатыми. Каркасные здания возводят на столбчатых фундаментах. Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундаментов (4-5 м.), когда устройство ленточного фундамента нецелесообразно из-за большого расхода строительных материалов.

Фундаментные столбы могут быть бутовыми, бутобетонными, бетонными, железобетонными.

В состав столбчатых фундаментов  входят:

• плитная часть из одной или нескольких ступеней;
• подколонник с углублением (стаканом) для установки колонн.

По конструктивному  решению столбчатые фундаменты могут  быть монолитными, возводимыми на месте  строительства в опалубке, и сборными, изготовленными на заводе.

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 протяженных  участках — через 3-6 м.

Поверх опор столбчатых фундаментов укладывают железобетонные балки, передающие нагрузку от стен на фундаменты. Сборные фундаменты устанавливают на песчаную подушку толщиной 100—150 мм. Для предохранения фундаментных балок от сил пучения грунта, а также для свободной их осадки (при осадке здания) под ними выполняют песчаную подсыпку толщиной 0,5-0,6 м. Если при этом необходимо утеплить пристенную часть пола, подсыпку устраивают из шлака или керамзита.