Конструктивная схема кирпичного здания с несущими стенами
Обновлено: 18.05.2024
Конструктивная схема кирпичного здания с несущими стенами
Основными несущими элементами зданий являются фундаменты, стены, отдельные опоры, элементы перекрытий и покрытий, составляющие несущий остов здания. Совокупность элементе несущего остова должна обеспечивать восприятие всех нагрузок, воздействующих на здание, и передачу их на основание, а также пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость зданий.
По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами являются стены, в каркасных — отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом — и стены и отдельные опоры.
Бескаркасные здания получили широкое распространение в гражданском .одноэтажном, малоэтажном и многоэтажном строительстве. Имеются примеры возведения бескаркасных жилых зданий высотой в 25 этажей. Бескаркасные здания встречаются также в одноэтажном и малоэтажном промышленном строительстве.
Несущий остов таких зданий, состоящий из несущих стен и перекрытий, представляет собой как бы коробку, пространственная жесткость которой создается совместной работой стен и дисков перекрытий.
Бескаркасные здания могут возводиться с продольными несущими стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают только в лестничных клетках, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и, в тех местах, где должны; проходить дымовые и вентиляционные каналы. Ширина гражданских зданий обычно не превышает целесообразные величины пролетов констструкций перекрытий. В таких зданиях, помимо наружных несущих продольных стен, приходится возводить внутренние несущие продольные, стены.
Гражданские бескаркасные здания часто возводят и с поперечными несущими стенами. В таких зданиях продольные наружные стены являются самонесущими. При возведении таких зданий из сборных железобетонных конструкций (панельных) поперечные несущие стены выполняются из железобетонных панелей, а ограждающие наружные стены — из легких панелей.
Возводятся также бескаркасные здания, где несущими являются как поперечные, так и продольные стены. В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.
Здания с неполным каркасом вместо внутренних продольных и внутренних поперечных стен, на которые должны опираться конструкции перекрытий, имеют отдельные опоры в виде столбов или колонн. На колонны в продольном или поперечном направлении укладывают прогоны, служащие опорами для плит перекрытий.
Каркасными в большинстве случаев строят одноэтажные, малоэтажные и многоэтажные промышленные здания, а также многоэтажные гражданские здания. Ряд малоэтажных гражданских зданий возводят также в каркасных конструкциях.
Несущий остов таких зданий состоит из колонн и горизонтальных ригелей, выполняемых в виде балок или ферм. Колонны и жестко или шарнирно скрепленные с ними ригели образуют рамы. В многоэтажных зданиях ригели иногда располагают в продольном направлении. При применении в многоэтажных зданиях безбалочных перекрытий ригелем рамы является безбалочная плита, жестко связанная с капителями колонн.
Наружные стены каркасных зданий, выполняющие ограждающие функции, являются самонесущими или ненесущими, навесными. Самонесущие стены в этом случае опираются на фундаменты или фундаментные балки, ненесущие стены в каждом этаже — на бортовые балки или ригели рам (при продольном расположении ригелей), а навесные стены навешиваются на наружные колонны каркаса.
Несущие элементы здания в совокупности образуют пространственную систему, называемую его несущим остовом. Несущий остов должен иметь достаточную прочность и обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, тогда как ограждающие конструкции должны обладать стойкостью против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также достаточными тепло- и звукоизоляционными свойствами.
В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — бескаркасную (с несущими стенами) икаркасную.
Остов бескаркасных одноэтажных и многоэтажных зданий с несущими наружными и внутренними (продольными или поперечными) стенами представляет собой коробку, пространственная жесткость которой обеспечивается перекрытиями и стенами, образующими жесткие горизонтальные и вертикальные диафрагмы. Устойчивость такого несущего остова зависит от надежности связи между стенами и перекрытиями, их жесткости и устойчивости.
В каркасных зданиях все нагрузки воспринимаются системой стоек (колонн), которые вместе с горизонтальными элементами (прогонами, ригелями) образуют каркас. Каркасные схемы зданий бывают с полным и неполным каркасами. Каркас называют полным, если его вертикальные элементы расположены как по периметру наружных стен, так и внутри здания.
Возможна схема с несущими наружными стенами и внутренним каркасом, колонны которого заменяют внутренние несущие стены. Такие каркасы называют неполными. Устойчивость наружных стен в зданиях с неполным каркасом обеспечивают в основном элементы каркаса и перекрытия. Такую конструктивную схему применяют в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях при отсутствии значительных динамических нагрузок.
Одноэтажные каркасные здания. Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из железобетонных или стальных колонн, образующих вместе с несущими конструкциями покрытия поперечные рамы, и разного рода продольных элементов — фундаментных, обвязочных и подкрановых балок, подстропильных ферм, а также различного рода связей, которые придают каркасу в целом и отдельным элементам пространственную жесткость и устойчивость. Расстояние между колоннами каркаса в продольном направлении (вдоль оси здания) называется шагом колонн, в поперечном — пролетом. Размеры пролетов и шага колонн принято называть сеткой колонн. Одноэтажные каркасные здания широко применяют в промышленном и сельскохозяйственном строительстве. Такие здания состоят из железобетонного (стального) каркаса, стен и покрытия. Каркас состоит из вертикальных элементов — колонн и горизонтальных — ригелей, балок й ферм. По балкам или фермам укладывают плиты покрытия, выполняют кровлю, а в необходимых случаях устраивают световые или аэрациониые фонари.
Рис. 4. Одноэтажные промышленные и сельскохозяйственные здания
а — промышленное здание с мостовыми кранами: б — сельскохозяйственное здание с несущими стенами; 1 — колонна; 2 — ригель; 3 — покрытие; 4— подкрановая балка
В зданиях сельскохозяйственного назначения используют в основном каркасы из железобетонных конструкций.
В промышленных зданиях при пролетах 30 м и более каркас делают смешанным: колонны железобетонные, а фермы стальные.
Многоэтажные промышленные здания каркасного типа широко распространены в легкой, пищевой, химической, приборостроительной, электротехнической промышленности и аналогичных производствах.
Каркас зданий состоит из колонн и ригелей, образующих многоярусные рамы с жесткими узлами. Рамы располагают поперек здания, а в продольном направлении устойчивость здания обеспечивают стальными связями, которые устанавливают по каждому продольному ряду колонн в середине температурных отсеков. Число пролетов в каркасах бывает различным — от одного до трех-четырех, а иногда и больше. Размеры пролетов 6, 9 и 12 м. Верхние этажи шириной 12 и 18 м перекрывают стропильными балками или фермами и плитами аналогично покрытиям одноэтажных зданий. Этажи могут иметь высоту 3,6—7,2 м с градацией размеров через 0,6 м. Стены выполняют из панелей или кирпичной кладки.
Рис. 5. Схема многоэтажного промышленного здания каркасного типа
1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — ригель; 4 — связь; 5 — балка покрытия; 6 — плита покрытия; 7 — стеновая панель
Многоэтажные гражданские здания сооружают трех типов: кар-касно-панельными, бескаркасно-панельными и с несущими кирпичными стенами. Каркасно-панельные здания состоят из каркаса, плит перекрытий и покрытий, перегородок и панелей стен (рис. 22). Пролеты каркасов зданий приняты 5,6 и 6 м. Шаг колонн вдоль здания 3,2 и 3,6 м. Высота этажа в гражданских зданиях зависит от назначения зданий и принимают ее равной (м): 2,8 — для жилых домов и гостиниц; 3,3 — для административных зданий, учебных заведений, торговых предприятий; 3,6 и 4,2 — для зданий специального назначения (конструкторские бюро, лаборатории).
Широкое распространение, особенно в жилищном строительстве, получили бескаркасные крупнопанельные здания.
Пятиэтажные жилые дома и здания гостиничного типа строят с несущими наружными и внутренними поперечными и продольными перегородками, с самонесущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками (рис. 23, б), а также с несущими наружными и внутренними стенами. Последнее решение допускает более свободную внутреннюю планировку зданий.
Панели несущих наружных стен изготовляют сплошными из бетонов на легких заполнителях, а при самонесущих стенах — также из двух- и трехслойных железобетонных панелей с утеплителем из минераловатных плит. Длина панелей наружных стен равна шагу поперечных панельных стен-перегородок и для различных зданий в зависимости от их типа бывает 2,5; 2,8; 3,2; 3,6 и 6 м, а длина панелей поперечных стен для различных типов зданий — 5,2; 5,6 и 6 м. Панели внутренних поперечных и продольных стен имеют толщину 14 и 16 см.
Междуэтажные перекрытия панельных зданий выполняют из панелей с различным опиранием в зависимости от расположения несущих стен (перегородок).
В настоящее время интенсивно развивается строительство панельных бескаркасных зданий высотой 12, 16 этажей и более. Конструктивное решение таких зданий имеет свою специфику и отличается от решения бескаркасных пятиэтажных зданий. Несущими элементами этих зданий являются поперечные стены, а наружные стены навесные. Толщина железобетонных панелей поперечных стен 16 см, внутренних продольных 14 см, наружных (сплошных керамзитобетонных) 30 см.
Рис. 6. Схемы многоэтажных гражданских зданий
а — с поперечными рамами каркаса; б — с пространственными рамами; в — с продольными рамами; г — с неполным каркасом (продольные рамы и несущие наружные панельные или кирпичные стены)
Рис. 7. Конируюивные схемы панельных бескаркасных зданий
Дальнейшим развитием крупнопанельного домостроения явились разработка и внедрение в практику жилищного строительства объемных железобетонных элементов, которые могут быть собраны из отдельных плоских панелей в порядке укрупнительной заводской сборки или изготовлены на заводе в виде цельного объемного элемента.
Основные конструктивные схемы зданий
Здание состоит из взаимосвязанных конструктивных элементов: фундаментов, стен, отдельных опор, прогонов и перекрытий. Сочетание этих основных элементов, каждый из которых выполняет свои специфические функции, представляет собой несущий остов здания (рис. 1).
По своему назначению конструкции подразделяют на несущие и ограждающие. Несущие конструкции несут на себе нагрузки от вышележащих частей здания, от снега, ветра и т. д. Ограждающие конструкции изолируют помещения от внешней среды и смежных помещений. Некоторые несущие конструкции (например, перекрытия) являются одновременно и ограждающими.
Фундаменты являются подземными конструкциями, воспринимающими на себя всю нагрузку от здания и действующих на него сил и передающими эти нагрузки на грунт (основание). Нижняя плоскость фундамента, непосредственно соприкасающаяся с основанием, называется подошвой фундамента.
Стены отделяют помещения друг от друга или от внешней среды и подразделяются на внутренние и наружные. В зданиях, построенных до пятидесятых годов, наружные стены чаще всего делали толще внутренних, так как, кроме восприятия различных нагрузок, они выполняют и теплотехнические функции. Стены, опирающиеся на фундаменты и воспринимающие, кроме собственного веса, нагрузки от перекрытий, крыши и других конструкций, называются несущими. Стены, несущие только свой вес, называются самонесущими. Стены, опирающиеся на другие конструкции здания и выполняющие только ограждающие функции, называются ненесущими.
Наружные и внутренние стены, связанные между собой, а также с перекрытиями и покрытиями, создают жесткую коробку, способную сопротивляться горизонтальным нагрузкам (ветру и др.), т. е. обеспечивают пространственную жесткость здания (неизменяемость его конструктивной схемы).
Рис. 1. Поперечный разрез гражданского здания:
1 — фундаменты; 2 — наружные стены; 3 — внутренние стены; 4 — надподвальное пере- крытие; 5 — междуэтажные перекрытия; 6 — чердачное перекрытие; 7 — чердак; 8 — крыша; 9 — двери; 10 — перегородка; 11 — лестница; 12 — окна; 13 — крыльцо; 14 — отмостка
Расстояния между внутренними поперечными стенами или другими конструкциями, обеспечивающими пространственную жесткость, нормируются. В обеспечении пространственной жесткости здания участвуют также опоры, представляющие собой столбы или колонны, которые воспринимают нагрузки от вышележащих частей здания и передают их нагрузки на конструкции, расположенные ниже, или на свои собственные фундаменты.
Перекрытия делят здания на этажи, несут собственный вес, вес перегородок, мебели, людей, оборудования и передают эти нагрузки на стены или отдельные опоры.
Этажом называется ярус помещений, пол которых находится примерно на одном уровне. Этаж называется надземным, если пол его расположен выше тротуара или отмостки, цокольным или полуподвальным — если этаж заглублен в землю не более чем на половину его высоты, и подвальным — при большем заглублении.
В ряде зданий (лабораторные корпуса, здания повышенной этажности и др.), кроме основных этажей, устраивают технические этажи, на которых размещается инженерное оборудование (отопительные устройства, вентиляционные камеры, насосные и т. д.). Общая этажность здания определяется числом надземных этажей. Цокольные этажи используют для нежилых помещений.
Перекрытия играют большую роль в обеспечении общей устойчивости здания и в зависимости от системы соединения их элементов со стенами или отдельными опорами влияют на несущую способность последних. Так, отдельно стоящая высокая стена обладает меньшей несущей способностью, чем такая же стена, связанная с перекрытиями.
Различают надподвальные, междуэтажные и чердачные перекрытия. В зданиях с подвалами, имеющими более Одного этажа, перекрытия между подвальными этажами называют нижними перекрытиями.
Перекрытия могут опираться либо непосредственно на стены или отдельные опоры, либо на соединяющие стены с отдельными опорами горизонтальные балочные конструкции, называемые прогонами.
Кроме перечисленных выше несущих элементов или частей здания, к числу основных относятся крыша, лестницы, перегородки, окна, двери и фонари.
Крыша защищает здание сверху от дождя, снега, ветра и солнца. Она состоит из кровли (сплошной водонепроницаемой оболочки) и несущих эту кровлю конструкций.
Чердаком называется пространство между чердачным перекрытием и кровлей. Если крыша совмещена о чердачным перекрытием и чердак отсутствует, то такая конструкция называется бесчердачным покрытием.
Лестничная клетка в силу малой протяженности образующих ее стен представляет собой жесткую коробку и, будучи связана с другими элементами здания, существенно повышает его пространственную жесткость.
Внутри некоторых зданий высотой до двух этажей (магазины и др.) располагают парадные лестницы, которые выполняют из монолитного железобетона и делают открытыми, без лестничной клетки.
Перегородки опираются на перекрытия и делят помещения на отдельные комнаты.
Окна являются ограждающей конструкцией и служат для освещения и вентиляции помещений.
Фонарями называют остекленные конструкции в покрытиях зданий. Фонари устраивают преимущественно в промышленных зданиях; они служат для вентиляции и усиления освещения помещения.
Рис. 2. Здания с несущими стенами:
а — опирание перекрытий на продольные стены; б — то же, на поперечные стены в — то же, по всему контуру
В зависимости от сочетания элементов, составляющих несущий остов здания, различают три основных конструктивных схемы: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с неполным каркасом).
Рис. 3. Каркасное здание:
1 — колонны каркаса; 2 — ригель; 3 — перекрытие
Здание с несущими стенами (бескаркасная схема) представляет собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий (рис. 2). Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (несущие элементы перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (элементы перекрытий лежат вдоль здания) и с продольными и поперечными несущими стенами. В последнем случае крупноразмерные плиты перекрытий (панели перекрытий) с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются на внутренние и наружные стены. Такие плиты называют опертыми по контуру.
Если же для стен применяется легкий материал с небольшой прочностью и низким коэффициентом теплопроводности, используют каркасную схему здания (рис. 3). В этом случае каркас из колонн и горизонтальных связей между ними (прогонов, ригелей) воспринимает на себя нагрузку от крыши, перекрытий и стен. Стены каркасных зданий являются ограждающим заполнением между элементами каркаса.
Промежуточной между каркасной и бескаркасной является схема здания с неполным каркасом (комбинированная схема). В этом случае наружные стены являются несущими и нагрузка от перекрытий, крыши и других элементов передается непосредственно или через прогоны на наружные стены и внутренние колонны каркаса (рис. 4).
Рис. 4. Здание с неполным каркасом:
1 — наружные несущие стены; 2 — колонны неполного каркаса; 3 — ригели (балки) каркаса; 4 — фундаменты; 5 — перекрытия
Для зданий дореволюционной постройки наиболее типична бескаркасная схема. В современном строительстве каркасная и комбинированная схемы получили широкое распространение в промышленных и частично в жилых и общественных зданиях.
Основным материалом каркаса в современном строительстве является сборный железобетон, а при больших высотах — сталь.
До 50-х годов для каркаса многоэтажного здания использовали монолитный железобетон или сталь, при малых нагрузках и небольшой высоте — деревянные стойки, обвязки и балки, а также комбинацию из кирпичных столбов и деревянных, железобетонных или стальных балок.
Конструктивные схемы зданий и сооружений
Эффективная эксплуатация зданий, т. е. постоянный квалифицированный уход за ними, периодическая оценка их технического состояния (диагностика повреждений) и предупреждение начала развития повреждений, своевременное проведение профилактического и восстановительного ремонтов возможны только при знании конструкций сооружения, особенностей его устройства и работы, эксплуатационных требований и степени их фактического удовлетворения, умении выявить уязвимые места, с которых возможно начало развития повреждений, и др. Именно поэтому работники эксплуатационной службы должны тщательно изучать проект здания; если же оно строится, то в ходе строительства они контролируют качество выполнения всех работ, изучают полученные от строителей исполнительные чертежи и инструкцию по эксплуатации здания, ведут на каждом сооружении паспорт, журнал учета технического состояния (ЖТС) и другие документы, необходимые в процессе эксплуатации зданий и сооружений.
Несмотря на большие отличия зданий различного назначения, обусловленные происходящими в них процессами, все они состоят из ограниченного числа конструктивных элементов, выполняющих в любых сооружениях одни и те же функции. Это основания, фундаменты, стены или каркас, крыша или покрытие, перекрытия, перегородки, лестницы, а также наружные элементы —- входные площадки, балконы, световые галереи или приямки у окон подвалов и др. Конструктивные схемы зданий различного назначения также являются общими: одно-, двух-, трех- и многопролетные. Однако их конкретное конструктивное осуществление может быть отличным в гражданских и производственных зданиях, что вызывается их размерами в плане и по высоте, нагрузками и др.
Сочетание основных несущих элементов фундаментов, стен, опор, ригелей, перекрытий и покрытий можно свести в четыре основных конструктивных схемы (рис. 1.2):
с продольными несущими стенами;
с поперечными несущими стенами или смешанная— с продольными и поперечными стенами; с полным каркасом— каркасная; с неполным каркасом.
Рис. 1.2. Конструктивные схемы зданий
а — с продольными несущими стенами; б — с поперечными несущими стенами; и — с общим каркасом; г — с внутренним несущим каркасом
В конструктивной схеме с продольным несущими стенами нагрузки от крыши и перекрытий на фундаменты и основания передают продольные стены. Они являются определяющими конструктивными элементами в обеспечении устойчивости здания, которая дополняется жесткостью и надежной связью с их перекрытиями, при заанкеривании перекрытий в стены, а также связью продольных стен с лестничными клетками, с внутренними связевыми стенами. Толщина и свободная длина стен определяются расчетом прочности, устойчивости и теплозащитных качеств. Число продольных стен может быть от двух до четырех и более в зависимости от назначения и планировки здания. Стены могут быть кирпичными, блочными, крупнопанельными, причем высота зданий с таким остовом не должна превышать девяти этажей.
При конструктивной схеме здания с поперечными несущими стенами пространственную жесткость и нагрузки от вышележащих частей на фундамент и основание передают поперечные внутренние стены, усиленные в случае необходимости увеличения жесткости и устойчивости перекрытиями, лестничными клетками, наружными продольными стенами. Главное преимущество такой схемы в том, что внутренние несущие стены, в отличие от наружных, не должны обладать теплозащитными качествами и поэтому могут быть возведены из высокопрочного материала, например железобетона, при малом его расходе. При этом продольные наружные стены как ненесущие могут быть выполнены только для обеспечения теплозащиты, т. е. из малопрочного теплоизоляционного материала, что также весьма целесообразно. При такой схеме лишь торцевые стены выполняют несущие и ограждающие функции. Схема с поперечными несущими стенами принимается при проектировании как малоэтажных, так и зданий повышенной этажности. Чем больше этажность, тем меньше должен быть шаг поперечных стен, придающих устойчивость всему зданию.
На практике часто осуществляется смешанная конструктивная схема, в которой несущими являются как продольные, так и поперечные стены.
Каркасная схема (рис. 1.2, в) представляет собой систему, состоящую из фундаментов, колонн, горизонтальных элементов — ригелей, балок, перекрытий и связей жесткости. Пространственная жесткость здания с такой схемой определяется либо жесткой связью вертикальных и горизонтальных элементов, либо установкой специальных элементов связи, воспринимающих горизонтальные нагрузки, действующие на здание.
Главное преимущество каркасной схемы состоит в том, что каркас воспринимает все виды нагрузок, а стены выполняют лишь функции ограждения, что позволяет рационально использовать для них наиболее эффективные строительные материалы: для каркаса — металл или железобетон, для стен — материалы с высокими теплозащитными качествами, например легкий бетон, слоистые конструкции.
Каркасная схема широко применяется в производственных зданиях с большими пролетами и значительными крановыми нагрузками. Здания повышенной этажности жилого и служебного назначения также возводятся каркасными; их конструктивные элементы могут быть полностью унифицированы, что обеспечивает высокую индустриальность их возведения.
В зданиях с каркасной схемой можно легко менять внутреннюю планировку путем перестановки перегородок, что намного продлевает моральную долговечность таких зданий.
Широко применяется также схема с неполным, или внутренним каркасом (рис. 1.2,г), который представляет собой систему, состоящую из фундаментов, продольных наружных стен, одного или нескольких продольных рядов внутренних колонн, связанных ригелями, перекрытиями и покрытием. Пространственная жесткость и устойчивость такой схемы обеспечивается жесткой связью колонн с фундаментами, поперечными стенами связи, лестничными клетками, перекрытиями и покрытием.
В зданиях с неполным или внутренним каркасом планировка в значительной мере может быть достигнута посредством легких перегородок, которые при необходимости могут быть переставлены соответственно новому назначению здания, т. е. здания с такой схемой модернизируются с меньшими затратами, чем здания с несущими продольными и поперечными стенами.
Конструктивные схемы и типы несущих конструкций заглубленных сооружений приведены на рис. 1.3.
Рис 1.3. Конструктивные схемы заглубленных сооружений (а) и их конструкции: сборные (6), сборно-монолитные (в) и монолитные (г) 1 — наружная гидроизоляция
При проектировании зданий, в частности при выборе их несущей конструктивной схемы, исследуют все факторы, характеризующие строительство объекта: назначение и размеры здания в плане и по высоте, возможности производственной базы, климатические, гидрогеологические и другие (в том числе и долговечность) факторы, а также возможности модернизации при изменении технологического процесса.
Общим требованием к упомянутым трем типам зданий и сооружений при использовании любой из указанных выше несущих конструктивных схем является максимальное внедрение заводских методов домостроения. Каждая из таких схем допускает высокую степень индустриальности и может быть полностью реализована при строительстве любого из трех типов сооружений. Строительство по индивидуальным проектам ведется только в порядке исключения.
Некоторые особенности и конструктивные схемы крупнопанельных зданий
Крупнопанельное домостроение с каждым годом занимает все больший удельный вес в общем объеме строительства жилых и гражданских зданий. В крупных городах оно составляет 60—70% от общего объема строительства. Таким образом, хорошее знание конструкций крупнопанельных - зданий, их особенностей, положительных качеств и недостатков, причин недостатков, особенностей эксплуатации и некоторых вопросов ремонта конструкций крупнопанельных зданий является обязательным требованием к уровню технических знаний техника-строителя.
Период становления крупнопанельного строительства совпал с небывало широким размахом жилищного строительства. Первые объемно-планировочные и конструктивные решения крупнопанельных зданий претворялись в жизнь со всеми недостатками и ошибками, неизбежными во всяком большом, никем не изведанном деле. Крупнопанельное домостроение явилось настоящей революцией в области строительства для архитекторов, конструкторов, производственников. Полностью вскрыть недостатки первых серий крупнопанельных домов, выяснить пригодность традиционных материалов и необходимость поиска и производства новых материалов возможно только после некоторого периода, за который накапливается опыт проектирования, производства работ и, главное, опыт эксплуатации и некоторого ремонта. Поэтому и архитектурно-конструктивные решения крупнопанельных зданий в наше время во многом отличаются от решений первых серий и продолжают совершенствоваться.
Возведение здания из крупных панелей заключается в монтаже его из крупных элементов заводского изготовления — стеновых панелей, панелей перекрытий, покрытия и др. Высокая сборность крупнопанельных зданий повышает производительность труда, в 2—3 раза сокращает сроки строительства по сравнению с кирпичными зданиями, улучшает использование механизмов и транспорта, снижает накладные расходы. Широкое развитие крупнопанельного строительства началось в 1956—1957 гг.
Рис. 162. Конструктивные схемы крупнопанельных зданий:
а — бескаркасная, с несущими продольными стенами; б — то же, с поперечными несущими стенами; в — с неполным каркасом; г — фрагмент панельно-каркасного здания; д — разрез по современному девятиэтажному крупнопанельному жилому дому; 1 — несущие стены; 2—-элементы перекрытий; 3 — самонесущие стены; 4 — панель подвала; 5 — проем; 6 — колонна; 7 — ригель; 8 — консоль колонны; 9 — внутренние панели; 10 — наружная панель; 11 — панель перекрытия; 12 — железобетонная рама; 13 и 14 — несущие внутренние и наружные стены; 15 — крупноразмерные элементы перекрытий, опертые по контуру
Так как в кирпичном здании все его элементы, связанные между собой, выполняют свои функции раздельно, то незначительные изменения одного конструктивного элемента не влекут за собой ощутимых изменений других элементов. В крупнопанельном здании, представляющем жесткую пространственную коробку, все его основные элементы работают совместно и дефект или поведение одного элемента сказывается на статической работе других элементов здания.
Встречаются следующие конструктивные схемы крупнопанельных зданий (рис. 162): бескаркасные с несущими панелями продольных (наружных и внутренних) стен; бескаркасные с несущими панелями внутренних поперечных стен и с самонесущими панелями наружных продольных стен; с неполным каркасом и несущими панелями наружных стен; каркасные; панельно-каркасные, в которых функции каркаса выполняют ребра самих панелей.
Выбор конструктивной схемы при проектировании зависит от вида материалов, применяемых для изготовления крупных панелей, производственных возможностей предприятий, мощности действующего кранового хозяйства и транспортных средств и сопровождается технико-экономическим обоснованием. Разница в стоимости крупнопанельных зданий различных конструктивных схем невелика и колеблется в пределах нескольких процентов.
В эксплуатации более удобны крупнопанельные здания с полным каркасом, так как наиболее доступные для влаги и ветра участки стен из крупных панелей — стыки, кроме заделки, закрыты с внутренней стороны крайней колонной каркаса (рис. 163). Кроме того, отсутствие в каркасном крупнопанельном здании (или в аналогичном здании с неполным каркасом) внутренних несущих стен позволяет при необходимости менять планировку помещений, что полностью исключено в бескаркасных зданиях. Крупнопанельное здание с каркасом обеспечивает также лучшую унификацию конструктивных и объемнопланировочных решений, позволяет проектировать и возводить из конструктивных элементов жилых домов не только детские сады и ясли, но и общежития и школы. Однако из-за недостаточности материалов для производства легких навесных панелей стен и перегородок каркасных крупнопанельных зданий основным решением таких зданий для массовой застройки пока остается бескаркасная схема.
Рис. 163. Конструктивные схемы каркасно-панельных зданий:
а — с поперечным каркасом; б — с продольным каркасом
Сам себе проектировщик. Конструктивная схема дома
В малоэтажном строительстве, актуальны три основных конструктивных типа: каркасные, с неполным каркасом, бескаркасные. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами служат стены, в каркасных - отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом - стены, и отдельные опоры.
Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы, определенную по признакам - состава и типу размещения в пространстве основных несущих конструкций, например, в продольном или поперечном направлениях.
Конструктивную схему, как и систему, выбирают на начальном этапе проектирования с учетом объемно-планировочных конструктивных и технологических требований.
На мой взгляд наиболее рационально для каменного дома использовать расположения несущих конструкций по типу пятистенной избы. При такой конструктивной схеме замкнутое пространство из несущих четырех стен , пересекает элемент на который будут опираться перекрытия и стропильная система крыши.
Подобное решение часто применяется в строительстве домов из бруса и бревна. Но и для дома из других распространенных материалов подобная схема дает ряд явных и не явных возможностей, на этапе проектирования, предусмотреть способы упростить строительство , параллельно сэкономить деньги.
Разрез упрощенной схемы несущих элементов дома. Крыша – стропильная система из дерева. Внешние стены – газобетонные блоки. Внутренняя стена – полнотелый кирпич. Перекрытие цоколя –железобетонные плиты. Цоколь – монолитный железобетон. Разрез упрощенной схемы несущих элементов дома. Крыша – стропильная система из дерева. Внешние стены – газобетонные блоки. Внутренняя стена – полнотелый кирпич. Перекрытие цоколя –железобетонные плиты. Цоколь – монолитный железобетон.Чем достигается такой результат? В подавляющем большинстве малоэтажных домов, нагрузки будут приходится на несущие стены. Равномерно распределив основную нагрузку на три продольных или поперечных элемента конструкции, мы получим технологичное решение. Гораздо удобнее обеспечить необходимые размеры для площадок опирания несущих конструкций.
Когда самостоятельно собираются и рассчитываются нагрузки, не составит большого труда разделить их на три грузовые площади или полосы. В соответствии с результатом определить достаточную несущую способность: стен, перекрытий, фундамента, грунта.
Цветовой заливкой выделены участки с которых собирается нагрузка приходящая на фундамент под несущими стенами. План упрощенной схемы дома, взятого для примера. Цветом выделены грузовые площади(полосы) для сбора нагрузок. Цветовой заливкой выделены участки с которых собирается нагрузка приходящая на фундамент под несущими стенами.Наверное для многих станет удивительным тот факт, что не обязательно под ленточный фундамент устраивать траншею под весь контур и стены. Необходима передача на грунт нагрузки лишь от несущих конструкций, если расчетное сопротивление грунта позволяет, для рассматриваемой конструктивной схемы, возможно обойтись устройством трех параллельных траншей.
Ширину траншей желательно выбрать с учетом равномерного распределения веса на грунт. Скорее всего центральную придется делать шире, так как на стену посередине дома, нагрузки гораздо больше. Траншеи заполняются бетоном, бутобетоном.
По мере строительства все здание связывается монолитным железобетонным цоколем или пространственным каркасом. Очевидны преимущества такого подхода. Минимум земляных работ и упрощение проведения подземных коммуникаций.
Конструктиные схемы гражданских зданий
Каждое здание состоит из частей или конструктивных элементов, имеющих определенное назначение.
Сочетание частей здания между собой образует общую конструктивную схему всего здания, воспринимающую все нагрузки на здание и обеспечивающую его пространственную жесткость и устойчивость. Основные элементы (конструкции) зданий подразделяют на несущие и ограждающие.
Несущие конструкции предназначают для воспринятая нагрузок, возникающих как в самом здании, так и извне его (ветер и др.), а ограждающие имеют назначение отделять помещения от внешней среды или одни помещения от других.
К ограждающим конструкциям относят наружные и внутренние стены, перекрытия и полы, перегородки, покрытия, окна и двери.
Некоторые виды частей зданий могут быть одновременно несущими и ограждающими (например, стены, перекрытия и покрытия). В зависимости от вида несущего остова все виды зданий независимо от их назначения имеют две основные конструктивные схемы: – здания с несущими стенами, в которых наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки, передаваемые перекрытиями и крышей, а также от собственного веса конструкций; здания каркасные — с несущим остовом (каркасом), состоящим из вертикальных стоек (колонн) и системы горизонтальных связей.
Конструктивная схема жилого дома из сборных элементов с несущими стенами приведена на рис. 1. Пространственная жесткость несущего остова здания обеспечивается наличием внутренних стен и перекрытий, образующих горизонтальные и вертикальные диафрагмы (плоские жесткие элементы). Устойчивость его определяется устойчивостью наружных и внутренних стен, жесткостью перекрытий, имеющих надежную связь между собой. В отличие от здания с несущими стенами, в каркасном (рис. 2) все виды нагрузок, действующих на стены, с включением и веса самих стен, воспринимаются каркасом.
Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается путем сопряжения стоек каркаса, размещенных внутри его и по периметру наружных стен, с горизонтальными прогонами и балками. Наружные стены таких зданий опирают в каждом этаже на связывающие каркас прогоны или бортовые балки, через которые стены передают свой вес стойкам каркаса.
Толщину каркасных стен, ограниченных высотой в 1 этаж, не зависящую от условий прочности стен других этажей, делают одинаковой из малотеплопроводных легких материалов незначительной прочности.
В зданиях каркасного типа сочетают несущие прочные конструкции (каркас) с легким ограждением с высокими теплозащитными качествами (стеновое заполнение).
Кроме этих двух основных схем, применяют и промежуточные. В частности, в их число входят здания с неполным каркасом, в которых наружные стены выполняют несущими, а каркас делают только внутри здания, и он заменяет собой внутренние несущие стены. На рис. 3 показана смешанная конструктивная схема жилого дома с наружными кирпичными стенами и внутренним сборным железобетонным каркасом.
К основным конструктивным элементам здания относятся фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши (покрытия), перегородки, лестницы, окна и двери.
Фундаментом называют нижнюю часть здания, располагаемую ниже поверхности земли. Фундамент служит для восприятия всех нагрузок от здания и передачи их основанию. Нижняя поверхность Фундамента, опирающаяся на грунт, называется его подошвой.
ван кирпич в виде столбов или иной каменный материал. В малоэтажном каркасном деревянном строительстве все элементы выполняют из дерева.
Перекрытия, служащие для разделения зданий по высоте на этажи, сверху ограничивают чистым полом, а снизу — потолком. Выполняя ограждающие функции, перекрытия, кроме собственного веса, несут полезную нагрузку (временную) — вес людей, мебель, оборудование и пр. Этажные перекрытия опирают на капитальные стены или заменяющие их столбы или колонны. Перекрытия имеют большое значение для обеспечения пространственной жесткости здания.
В зависимости от месторасположения в здании перекрытия подразделяют на междуэтажные — между смежными этажами, чердачные — между верхним этажом и чердаком, над подвальные (или полуподвальные) — между первым этажом и подвалом, нижние — над подпольем.
Крышей, или покрытием, называют комплекс элементов, завершающих здание сверху. Назначением крыш является предохранение здания от различных природных воздействий (дождь, снег, ветер, солнце и пр.).
Крыши состоят из двух основных элементов — из несущей части (стропила, фермы, рамы, своды, арки) и ограждающей в виде водонепроницаемой оболочки — кровли.
Нагрузки, действующие на крышу, передаются на фундаменты и основания через капитальные стены и отдельные опоры. При отсутствии чердачного перекрытия конструкция, объединяющая в себе его функции и крыши, образует так называемое бес чердачное покрытие, имеющее большое распространение в промышленном и гражданском строительстве.
Двери служат для входа и выхода из зданий, а также для перехода из одного помещения в другое. Дверные проемы устраивают в стенах и перегородках и заполняют дверными створками. Кроме перечисленных основных конструктивных элементов зданий, существует ряд других, которые имеют относительно самостоятельное значение в общем приведенном комплексе. В их число входят балконы, эркеры, лоджии, входные устройства, приямки у окон, отмостки и пр.
Эксплуатационные качества гражданских зданий характеризуются составом помещений, нормами их площадей и объемов, качеством отделки, уровнем инженерного оборудования, стойкостью ограждающих конструкций против атмосферных и других физико-химических воздействий.
Читайте также: