Архитектура зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Возникновение архитектуры связано с первыми жилыми постройками, которые возводились на заре развития человеческого общества. В современном понимании архитектура -- это искусство проектировать и строить здания, сооружения и их комплексы.

Назначением архитектуры является создание искусственной среды, в которой протекают жизненные процессы общества и отдельных людей.

Как материальная среда архитектура отражает социальные условия жизни общества, как искусство -- способна оказывать глубокое эмоциональное воздействие, как сфера материального производства -- опирается на строительную технику.

Создание наиболее благоприятной для деятельности человека среды зависит прежде всего от того, насколько правильно выбрана объемно-пространственная и архитектурно-планировочная структура здания, учтены достижения науки, накопленный ОПЫТ проектирования и эксплуатации.

Соответствие зданий их функциональному назначению, удобство и польза -- основополагающие требования, предъявляемые к архитектурным сооружениям.

Организация внутреннего архитектурного пространства определяется функциональной целесообразностью, соответствием объема и связей помещений социальным и функциональным процессам, для которых они предназначаются. В зрелищных зданиях, например, функциональный процесс вызывает необходимость создания такой структуры, которая бы наилучшим образом обеспечивала хорошую видимость и слышимость, удобное заполнение зала и беспрепятственную эвакуацию зрителей.

Кроме рациональной планировки помещений удобство зданий обеспечивается правильным расположением лестниц, лифтов, размещением инженерного оборудования.

Внешний облик здания зависит от его функциональных особенностей, в то же время он должен формироваться но законам красоты. Еще Гегель отмечал, что одной из великих красот классической архитектуры является то, что она не ставит колонн больше, чем необходимо для поддержания тяжести балок, и что в архитектуре колонны, поставленные только для украшения, не обладаю! истинной красотой.

Благодаря архитектуре складываются и формируются эстетические представления. Ощущение прекрасного в архитектуре возникает в тех случаях, когда художественными средствами выражена сила идейного замысла, найдены закономерности и пропорции формы, фактура и цвет материала, достигнута гармония с окружающей средой.

Наряду с удобством, красотой и функциональной целесообразностью немаловажную роль играют требования по обеспечению технической целесообразности и экономичности.

Архитектурно-строительная деятельность сопряжена с огромными материальными затратами, сокращение которых достигается рациональными объемно-планировочными решениями зданий, правильным выбором материалов, облегчением конструкций, совершенствованием методов строительства. В архитектуре экономично то, что учитывает перспективу, содержит в себе потенциал развития.

Воплощение функциональной и эстетической организации пространства и объема задуманного сооружения в материальную форму происходит с помощью строительной техники, включающей строительные материалы, конструкции и машины.

Строительные конструкции являются, по существу, «подсознательными» элементами архитектуры. Из истории архитектуры известно, что применение новых материалов приводило к рождению новых архитектурных замыслов, возникновению новых форм, вызывало к жизни новые формы строительства.

Так, в XIX в. широкое распространение получили металлические конструкции. Это явилось результатом бурного развития технологии металлургического производства и разработки новых методов расчета.

В то время несущие конструкции зданий и сооружений рассчитывали в упругой стадии работы, т.е. при линейной зависимости между прикладываемыми нагрузками и возникающими деформациями. В качестве основных несущих конструкций применялись колонны, балки, арки, фермы и др. Тогда были созданы великолепные, словно повисшие в воздухе мосты, ажурные башни и другие сооружения.

Позднее стали использовать пространственные несущие конструкции. Развитие этого направления потребовало применения более универсального материала.

С середины XIX в. получают распространение железобетонные конструкции. Совершенствование конструкций из железобетона привело к созданию архитектурных форм в виде сводов, оболочек и др.

Это открывало новые возможности для реализации фантазии архитекторов.

Научно-технический прогресс во второй половине XX в. вызвал появление новых художественных средств выражения архитектуры, конструктивных систем зданий, новых подходов к расчету несущих конструкций зданий.

В заключение приведем высказывание архитектора А.К. Бурова из его книги «Об архитектуре»: «Нужно начинать с жилища и в первую очередь -- жилища, удовлетворяющего человеческие потребности. Все современные средства, начиная с материалов и кончая теорией, должны быть найдены и освоены в процессе практической работы над жилым домом. Первым сооружением человека было жилище, дом... С жилища начинается архитектура, с жилища начинается город».

здание архитектура гражданский промышленный

Раздел 1. Общие сведения о зданиях

Тема 1.1 Здания и требования к ним, нагрузки и воздействия

В строительной практике различают понятия «сооружение» и «здание».

Сооружением принято называть все, что искусственно создано человеком для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества.

Среди разнообразных сооружений особую группу составляют здания.

Здание -- надземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное и приспособленное для той или иной человеческой деятельности (например, жилые дома, заводские корпуса, школы).

Все прочие надземные, а также подземные и подводные сооружения откосят к инженерным, т.е. «сооружениям, предназначенным для выполнения сугубо технических задач (мост, телевизионная мачта, туннель, метро, резервуар, дороги).

Внутреннее пространство здания разделяется на отдельные помещения.

Помещение -- огражденное со всех сторон пространство внутри здания, не имеющее подразделений (жилая комната, аудитория, коридор, цех).

Помещения, расположенные в одном уровне, образуют этаж. Этажи разделяются перекрытиями.

Все здания состоят из отдельных взаимно связанных между собой частей и элементов, которые представляют собой три большие группы:

объемно-планировочные элементы, т.е. крупные части, на которые можно расчленить весь объем здания (этаж, отдельные помещения, часть здания между основными расчленяющими его стенами);

конструктивные элементы, оп редел я ю щие структуру зда н и я (фу н -дамент, стены, перекрытия, крыша);

строительные изделия -- сравнительно мелкие детали, из которых состоят конструктивные элементы (отделочные камни, панели, плиты, ступени).

Здания в зависимости от назначения принято подразделять: на гражданские -- жилые и общественные, предназначенные для обслуживания бытовых и общественных потребностей человека;

* промышленные -- сооруженные для размещения орудий производства и выполнения трудовых процессов, в результате которых создается промышленная продукция;

· сельскохозяйственные -- обслуживающие потребности сельского хозяйства (предназначенные для содержания животных).

Форма здания в плане, его габариты, а также размеры отдельных помещений, этажность и другие характерные признаки определяются в ходе его проектирования с учетом назначения.

Здания любого типа должны удовлетворять функциональным, техническим, художественным и экономическим требованиям.

Требование функциональной (технологической) целесообразности подразумевает соответствие здания тому процессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, отдыха, труда).

Необходимо различать главные и подсобные функции. Так, в здании школы главной функцией являются учебные занятия, поэтому школьное здание в основном состоит из учебных помещений. Наряду с этим в школьном здании осуществляются и подсобные функции: питание, общественные мероприятия, руководство. Для них предусматриваются специальные помещения: столовые, буфеты, актовый зал. Перечисленные функции для этих помещений будут главными. Им же соответствуют свои подсобные функции.

Все помещения в здании, отвечающие главным и подсобным функциям, связываются между собой коммуникационными помещениями, основное назначение которых -- обеспечивать движение людей (коридоры, лестницы).

Чтобы правильно запроектировать помещение, создать в нем оптимальную среду для человека, необходимо учитывать все требования, определяющие качество среды.

Качество среды зависит от таких факторов, как:

пространство для деятельности человека;

размещение оборудования;

состояние воздушной среды (температура, влажность, воздухообмен);

звуковой режим (обеспечение слышимости и защита от шумов);

световой режим;

видимость и зрительное восприятие;

обеспечение удобств передвижения и безопасной эвакуации людей.

Требования технической целесообразности здания определяются решением его конструкций, которое должно учитывать все внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами. Поведение строительных материалов и конструкций под воздействием внешних сил и нагрузок изучает строительная механика.

Силы, действующие на здание непрерывно, называются постоянными нагрузками, действующие в отдельные отрезки времени, называются временными. К постоянным нагрузкам относится собственный вес здания, который состоит из веса конструктивных элементов, составляющих его несущий остов. Собственный вес действует постоянно во времени и по направлению сверху вниз. Напряжения в материале несущих конструкций в нижней части здания будут больше, чем в верхней. Все воздействие собственного веса передается на фундамент, а через него -- на грунт основания.

К временным нагрузкам относится ветровая нагрузка. Ветер меняет как направление, так и скорость. Сильные порывы ветра создают ударное, динамическое воздействие на здание, что усложняет условия для работы конструкции. Снеговая нагрузка также относится к временным нагрузкам. Снеговой покров из-за ветра ложится неравномерно на

кровлях, создавая асимметрическую нагрузку, которая вызывает дополнительные напряжения в конструкциях. К временным относится полезная нагрузка (от людей, технологического оборудования, складируемых материалов). К несиловым нагрузкам относят:

температурные воздействия (приводят к изменению линейных размеров конструкций);

воздействия атмосферной и грунтовой влаги (вызывают изменение свойств материалов конструкций);

движение воздуха (влияет на микроклимат в помещении);

воздействие энергии солнца (вызывает изменение физико-технических свойств материалов конструкций);

действие шума, нарушающее нормальный акустический режим помещения.

Кроме постоянных и временных существуют особые воздействия на здания. К ним относят: сейсмические нагрузки от землетрясения, взрывные воздействия, воздействия от неравномерных деформаций основания при замачивании просадочных грунтов и др.

По месту приложения усилий нагрузки разделяются на сосредоточенные (вес оборудования), и равномерно распределенные (собственный вес, снег).

По характеру действия нагрузки могут быть статическими, т.е. постоянными по величине во времени, например собственный вес конструкций, и динамическими (ударными), например порывы ветра.

Таким образом, на здание действуют различные по величине, направлению, характеру действия, месту приложения нагрузки. Может возникнуть такое сочетание нагрузок, при котором они все будут действовать в одном направлении, усиливая друг друга. Именно на такие неблагоприятные сочетания нагрузок рассчитывают конструкции зданий.

С учетом восприятия указанных нагрузок и воздействий здание должно обладать прочностью, устойчивостью и долговечностью.

Прочностью здания называется способность воспринимать воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций.

Устойчивостью здания называется способность сохранять равновесие при внешних воздействиях сопротивляться опрокидывающим и сдвигающим усилиям.

Долговечность означает прочность, устойчивость и сохранность нормальных эксплуатационных качеств здания и его элементов во времени.

Пожарно-техническая классификация строительных конструкций зданий и помещений основана на их разделении по свойствам, вызывающим опасные факторы пожара и его развитие, -- пожарной опасности, а по свойствам сопротивляемости воздействию пожара и его распространению -- огнестойкости.

Показателем огнестойкости конструкций является предел огнестойкости, пожарную опасность характеризует класс ее пожарной опасности.

Предел огнестойкости конструкций устанавливается по времени (в мин) наступления одного или последовательно нескольких нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний:

потери несущей способности (R); * потери целостности (?);

потери теплоизолирующей способности (/).

По пожарной опасности конструкции подразделяются на четыре класса:

КО -- непожароопасные;

К1 -- малопожароопасные;

К2 -- умеренно пожароопасные;

КЗ -- пожароопасные.

Экономическая целесообразность предусматривает оптимальные для заданного вида здания затраты труда, средств, времени на его возведение. Основными критериями экономичности являются единовременные капитальные вложения (экономичность при возведении здания), эксплуатационные расходы (экономичность в процессе эксплуатации), стоимость износа и восстановительная стоимость здания.

Экономичность архитектурно-конструктивных решений находится в прямой зависимости от целесообразности принятых технических решений, рациональности объемно-планировочных решений, умелого использования строительных ресурсов.

Тема 1.2 Основы строительной теплотехники

Вопросами температурно-влажностного режима, звукоизоляции и освещения помещений занимается строительная физика. В нее входят:

строительная теплотехника;

строительная акустика;

строительная светотехника.

Ограждающие конструкции должны отвечать следующим теплотехническим требованиям:

обладать теплозащитными свойствами;

температура на внутренней поверхности не должна значительно отличаться от температуры внутреннего воздуха в помещении (чтобы вблизи ограждения не ощущалось холода, а на поверхности не образовывался конденсат);

* обладать достаточной тепловой инерцией (теплоустойчивостью), чтобы колебания наружной температуры возможно меньше отражались на температуре внутри помещения;

быть стойкими к увлажнению и сохранять нормальную влажность, так как избыточное увлажнение ухудшает теплозащитные свойства и снижает долговечность конструкции;

* воздухопроницаемость ограждения не должна превышать допустимого предела.

Теплозащитные свойства ограждения зависят от теплопроводности материала.

Коэффициент теплопроводности X -- количество тепла, которое проходит через слой материала площадью I м" толщиной I м за один ч при разности температур его поверхности в I "С. Количество тепла, проходящее при тех же условиях через слой материала толщиной 5, составит к = Х/Ъ -- коэффициент теплопередачи слоя.

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, характеризующая сопротивляемость слоя прохождению через него тепла, называется термическим сопротивлением слоя:

R = 6Д

Любая ограждающая конструкция не является однородной, каждый слой обладает своим термическим сопротивлением, поэтому общее термическое сопротивление складывается из термических сопротивлений отдельных слоев.

Выполнение теплотехнических расчетов

При проектировании ограждающих конструкций необходимо помнить о так называемых мостиках холода; они возникают, когда в ограждение включается элемент из другого материала с большей теплопроводностью. Расположение железобетонной или металлической колонны внутри кирпичной стены создает условия для интенсивного прохождения тепла или холода. Чтобы зимой не было промерзания, необходимо проложить слой эффективного утеплителя.

Теплоустойчивость конструкций имеет большое значение при изменениях температуры наружного воздуха. Колебания наружной температуры вызывают колебания температуры внутреннего воздуха. Колебания наружных температур зависят от теплоустойчивости, или от тепловой инерции ограждения. Тепловая инерция -- стремление тела сохранить свою первоначальную температуру. Чем больше инерция, тем труднее изменить первоначальное состояние. Кирпичные стены летом долго сохраняют свою температуру и нечувствительны к резким и кратковременным перепадам температуры наружного воздуха в осенний период.

Строительная акустика

Строительная акустика изучает вопросы звукоизоляции помещений, т.е. защиту помещений от внешних шумов, и вопросы снижения шума в помещениях, в которых находится сам источник шума.

Шумом называется всякий нежелательный для человека звук. Строительно-конструктивные меры по устранению шума заключаются в осуществлении мероприятий по звукоизоляции и звукопоглощению.

Звук -- это колебательное движение в любой материальной среде, вызываемое источником звука.

Падающий на поверхность звук частично отражается, частично поглощается и частично проходит через преграду. Коэффициент отражения р\ коэффициент звукопоглощения а, коэффициент звукопсредачи т зависят от материала конструкций, частоты звуковых волн, угла падения на поверхность.

Различают прямой звук, идущий от источника, и отраженный от поверхности. В зависимости от источника звука различают воздушный и ударный звук. Пути передачи шума в помещение могут быть прямыми и косвенными (обходными). Косвенная передача звука возникает тогда, когда ударный или воздушный звук вызывает колебания ограждающих конструкций, которые излучают собственный шум в помещения, расположенные даже на значительном расстоянии от первоначального источника звука.

Для звукоизоляции помещения необходима тщательная заделка всех неплотностей -- мест примыканий перегородок к стенам и перекрытиям, в стыках между сборными элементами, в дверных и оконных проемах, применение упругих прокладок, воздушных прослоек, пористых материалов.

Основы строительной светотехники

Задачей строительной светотехники является исследование условий, определяющих создание оптимального светового режима в помещениях. Освещенностью поверхности называется отношение падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Единица измерения освещенности -- люкс (лк).

Световой поток -- мощность лучистой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое она производит.

Энергия, передаваемая излучением, называется лучистой энергией. Источником лучистой энергии является Солнце.

При падении светового потока на освещаемое тело часть потока отражается, часть проходит сквозь тело, часть поглощается телом. Явления отражения и прохождение света сквозь тело наиболее важны для архитекторов, так как светопропускающие материалы используют в ограждающих конструкциях, а отражения внутренних поверхностей помещения в значительной степени обусловливают интенсивность освещенности.

Естественное освещение (дневное) -- свет, создаваемый солнечным и небесным излучением. В зависимости от расположения световых проемов различают боковое, верхнее и комбинированное освещение помещений.

Естественное освещение помещений оценивается по величине КЕО -- коэффициенту естественной освещенности (е). Он представляет собой отношение естественной освещенности заданной точки М внутри помещения светом неба Еы к одновременному значению освещенности наружной открытой горизонтальной поверхности вне здания рассеянным светом от небосвода

Ен=(ЕМ/Ен)х 100%.

Значение КЕО для различных помещений нормируется. Так, помещения конструкторских бюро должны иметь КЕО не ниже 2%, классы, аудитории -- не ниже 1,5%, жилые помещения -- не ниже 0,5%.

Радиация -- мощность солнечного излучения, достигшего поверхности Земли (ультрафиолетовые лучи).

Инсоляция -- облучение какой-либо поверхности прямыми солнечными лучами. Отрицательные действия инсоляции и радиации сказываются на перегреве помещений. Средством против перегрева служит покраска или облицовка ограждающих конструкций в светлые тона.

Тема 1.3 Основные сведения о модульной координации размеров в строительстве

Основным направлением развития строительства является его индустриализация, означающая превращение строительного производства в механизированный поточный процесс сборки и монтажа зданий из крупноразмерных конструкций, их элементов и блоков, имеющих максимальную готовность. Такие элементы (конструкции) называются сборными.

Преимущество индустриальных методов массового строительства доказано практикой. Его технология основана на применении типовых сборных деталей и конструкций.

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. Поэтому типизация сопровождается унификацией, которая предполагает приведение многообразных видов типовых деталей к ограниченному 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 (несущую способность для плит.

тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения). Унификация деталей должна обеспечивать взаимозаменяемость и универсальность.

Взаимозаменяемость -- возможность замены данного изделия другим без изменения параметров здания (например, плиту покрытия шириной 3000 мм можно заменить двумя плитами шириной 1500 мм).

Универсальность -- позволяет применять один и тот же типоразмер деталей для различных видов зданий.

Наиболее совершенные типовые детали и конструкции утверждаются в качестве стандартов, т.е. образцов строго определенной формы, размеров и качества, обязательных как при проектировании, так и при заводском изготовлении. Документы, содержащие все данные о стандартах, называются ГОСТами.

Поскольку основные размеры строительных конструкций и деталей определяются объемно-планировочными решениями зданий, унификация их базируется на унификации объемно-планировочных параметров зданий, которыми являются шаг, пролет, высота этажа.

Шаг -- это расстояние между координационными осями поперечных стен или поперечных рядов колонн.

Пролетом называют расстояние между координационными осями продольных стен или продольных рядов колонн.

Высотой этажа является расстояние по вертикали от уровня пола нижерасположенного этажа до уровня пола вышележащего этажа, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях -- до верха отметки чердачного перекрытия.

Использование в проектах единого или ограниченного числа размеров шагов, пролетов и высот этажей дает возможность применять и ограниченное число типоразмеров деталей.

Унификация объемно-планировочных параметров зданий и размеров конструкций и строительных изделий осуществляется на основе модульной координации размеров в строительстве (МКРС).

МК.РС -- это совокупность правил координации размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и сооружений, строительных изделий и оборудования на базе модуля. Модуль -- основная единица измерения для координации размеров. За основной модуль (М) принят размер 100 мм. Производным (укрупненным или дробным) называется модуль, кратный основному или составляющий часть его.

Для назначения размеров объемно-планировочных элементов здания и крупных конструкций применяют укрупненные производные модули:

200, 300, 600, 1200, 1500, 3000, 6000 мм, обозначаемые соответственно

2М, ЗМ,6М, 12М, 15М,30М,60М.

Дробные модули служат для назначения размеров мелких элементов, толщины плит:

50, 20, 10, 5, 2, 1 мм, обозначаемые соответственно

1/2М, 1/5М, 1/1 ОМ, 1/20М, 1/50М, I/100M.

МКРС предусматривает три вида размеров для объемно-планировочных и конструктивных элементов здания:

номинальный;

конструктивный;

натурный.

Номинальный (L ) -- 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 назначается кратным модулю.

Конструктивный (LK) -- проектный размер изделия, отличающийся от номинального на величину конструктивного зазора.

Натурный (L^) -- фактический размер изделия, отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском.

МКРС устанавливает правила расположения координационных осей и привязки к ним конструктивных элементов зданий. Расположение конструктивного элемента относительно координационных осей называют его привязкой.

Основные правила привязки несущих конструкций к разбивоч-ным осям следующие. Геометрические оси внутренних стен и колонн совмещаются с разбивочными осями (исключения допускаются для стен лестничных клеток и стен с вентиляционными каналами). При привязке наружных стен и колонн их геометрические оси часто не совпадают с разбивочными. В зависимости от целесообразности размещения несущих конструкций перекрытий или покрытий применяют или «нулевую» привязку (внутренняя грань стены или наружная грань колонны совпадает с разбивочной осью), или привязку, принятую для внутренних стен, либо оговоренную особо.

Технико-экономическая оценка конструктивных решений

Требования экономической целесообразности, предъявляемые к зданию в целом и к его отдельным элементам, выдвигают задачу в процессе проектирования проводить анализ принимаемых решений с функциональной, технической сторон, а также с точки зрения целесообразности материальных затрат. Такую оценку здания называют технико-экономической. Эта оценка выполняется по следующим показателям: соответствие конструкции предъявляемым к ней техническим, эксплуатационным, архитектурным требованиям; стоимость; расход материалов и масса, отнесенные на единицу измерения конструкции (на 1 м" перекрытия, 1 м карниза и т.п.); индустриальность конструкции, т.е. возможность изготовления ее на заводе; степень заводской готовности, допустимые условия транспортировки и методы монтажа; трудоемкость изготовления ее на заводе и при монтаже на стройке (выраженные в человекоднях, человекочасах, машиносменах); долговечность и огнестойкость конструкции.

Критерии технико-экономической оценки выражают числовыми значениями. При проектировании вначале устанавливают, какие конструктивные решения по всем требованиям пригодны для проектирования здания с учетом конкретных условий эксплуатации, а затем после технико-экономического сравнения выбирают наиболее рациональное решение.



Раздел 2. Понятие о проектировании гражданских зданий

Тема 2.1 Основные положения проектирования жилых и общественных зданий

Строительство зданий осуществляется по типовым, индивидуальным и экспериментальным проектам.

Проектом называют комплект технических документов, характеризующих намеченное к строительству здание, сооружение или комплекс.

Типовой проект предназначен для многократного применения. При его разработке должны быть учтены все экономические, эксплуатационные требования, природно-климатические условия района строительства, требования высокого уровня объемно-планировочного и конструктивного решения. При применении типового проекта разрабатывают проект привязки. При привязке типового проекта перерабатывают конструкции фундаментов с учетом гидрогеологических и топографических условий площадки; проектируют подключения к сетям водоснабжения, теплофикации, канализации и др.; рассчитываюттолщину ограждающих конструкций, число отопительных приборов в зависимости от расчетной зимней температуры; заменяют отдельные конструктивные элементы на индустриальные конструкции и детали, выпускаемые местными предприятиями строй индустрии; определяют сметную стоимость объекта.

Чертежи типового проекта в процессе привязки корректируют. При значительных изменениях выполняют расчеты и разрабатывают новые чертежи.

Индивидуальный проект разрабатывают для строительства сложных и уникальных зданий и их комплексов.

Проекты экспериментального строительства предназначены для возведения зданий новых типов и их проверки в эксплуатационных условиях с целью последующего внедрения в массовое строительство.

Исходным документом для начала проектирования является задание на проектирование, которое составляет заказчик вместе с проектной организацией. Задание на проектирование содержит необходимые данные о назначении задания, его габаритах, описание района строительства, геодезический план участка, сроки начала и окончания строительства, применяемые конструкции и материалы. На основе задания и СНиП составляют программу проектирования, содержащую перечень помещений здания, их площади, особые требования к ним и к зданию в отношении объемно-планировочного, архитектурно-художественного и конструктивного решений.

Проектирование может осуществляться в две или одну стадию.

Двухстадийное проектирование выполняется для составления типовых проектов и индивидуальных сложных зданий и сооружений.

На первой стадии разрабатывают собственно проект со сводным сметным расчетом. Он служит для рассмотрения и оценки архитектурно-планировочного и конструктивного решения здания, его общей сметной стоимости, основных технико-экономических показателей, а также принятия решения об его утверждении.

В процессе проектирования может быть разработано несколько вариантов решений зданий.

В состав проекта входят: пояснительная записка; схема генерального плана с нанесением проектируемых и существующих зданий; ситуационный план; основные чертежи здания: планы подвала, типового и неповторяющихся этажей, фасады, характерные разрезы, сведения о технологии и организации строительства, сметы.

На второй стадии на основе утвержденного проекта разрабатывают рабочую документацию со сметами, по которым и будут осуществляться строительно-монтажные работы. В состав рабочей документации входят комплекты рабочих чертежей, подробные сметные расчеты, монтажные схемы конструкций и элементов, чертежи узлов и деталей, санитарно-технических устройств, благоустройства и инженерной подготовки территории и др. Рабочие чертежи разрабатывают без излишней детализации с ссылками на альбомы типовых строительных деталей.

Одностадийное проектирование осуществляется для зданий с несложным техническим решением и при привязке типовых проектов к условиям места строительства. На основе задания на проектирование составляют рабочий проект со сводным сметным расчетом. Рабочий проект предназначен для рассмотрения и утверждения проектного задания, для производства строительно-монтажных работ. Рабочий проект совмещен с рабочей документацией, в его состав входят все необходимые проектные материалы.

К жилым зданиям относятся квартирные дома (для длительного проживания), общежития (для временного проживания), гостиницы (для кратковременного проживания).

Важным требованием при проектировании жилых домов является их ориентация, предусматривающая необходимую инсоляцию помещений (облучение прямыми солнечными лучами) и проветривание. Так, из условия надлежащей инсоляции ориентация окон жилых комнат квартир, расположенных по одну сторону от продольной оси здания, и жилых комнат общежитий не допускается: на северную сторону горизонта -- в пределах от 315 до 30° во всех строи-тельно-климатических зонах России, так как в этих случаях жилые комнаты лишаются инсоляции; на юго-западную и северо-западную стороны горизонта -- в пределах от 200 до 290° в 111 и IV строительно-климатических зонах во избежание перегрева жилых помещений. Проветривание жилых помещений обеспечивается через окна и форточки. В кухнях и санитарных узлах обязательно устройство вытяжной вентиляции с естественной тягой непосредственно из помещений.

Многоквартирные секционные жилые дома -- основной тип в застройке городов и крупных поселков. Группу квартир, объединенных одной лестничной клеткой, называют жилой секцией. Планировка большинства многоквартирных домов представляет собой набор из торцовых и рядовых секций.

Строительство жилых домов ведется на основе типовых блоков-секций, автономных отсеков из одной или нескольких жилых секций. По местоположению в здании блоки-секции называют: рядовыми, торцовыми, угловыми, поворотными и др.; из таких секций компонуются дома различной протяженности и конфигурации.

Многоэтажные дома городского типа по планировочному решению разделяют:

на многосекционные: в таких домах на каждом этаже вокруг лестничной клетки расположено 2--8 квартир, которые, поэтажно повторяясь, образуют секции (рис. 2.1);

* коридорные -- с выходом из квартир в общий коридор, ведущий клестничной клетке. Их проектируют: меридиональными, имеющими большую длину коридоров, 8--10 квартир; широтными -- не более 4 квартир. В коридорных домах уменьшается количество лестничных клеток, что делает их более экономичными по сравнению с секционными. Однако односторонняя ориентация жилых помещений и отсутствие сквозного проветривания ограничивают область применения этих домов;

галерейные -- с выходом из квартир на открытые или остекленные галереи. Сообщение между этажами осуществляется через лестничные клетки в торцах или в середине здания. Важная роль отводится домам усадебного типа. Это дома с индивидуальным земельным участком и постройками для личного подсобного хозяйства. По объемно-планировочному решению дома усадебного типа могут быть:

* одноэтажные с одной или двумя квартирами, имеющими от одной до пяти комнат. Двухквартирные (блокированные) дома размещают на объединенном земельном участке;

одноэтажные с мансардой, т.е. с частью жилых помещений в объеме чердака. Во многих проектах усадебных домов предусматривают гараж с необходимыми вспомогательными помещениями;

двухэтажные с квартирами в двух уровнях. Связь между этажами осуществляется по внутриквартирной лестнице.

Состав квартир

Квартиры в домах посемейного поселения имеют помещения: жилые (общие комнаты, спальни); подсобные (кухня, ванная, уборная и др.); летние (террасы, лоджии).

Из всей площади квартиры выделяют: жилую, состоящую из площадей комнат и спален; подсобную, включающую площади кухни, санитарного узла, передней и кладовой: полезную, т.е. сумму жилой и подсобных площадей. Пределы размеров помещений установлены нормами проектирования жилых зданий СНиП.

Общежития

Жилые здания с комнатами, имеющими подсобные площади, и помещениями для культурно-бытового и медицинского обслуживания называют общежитиями.

Существуют следующие типы общежитий: для молодых рабочих и служащих; для студентов высших учебных заведений; для учащихся техникумов и профтехучилищ; для семейной молодежи.

В состав общежития входятжилыс помещения, помещения культурного, бытового, медицинского обслуживания.

Планировочные решения жилых ячеек в зависимости от типа общежития следующие: жилая ячейка из 2--3 жилых комнат по 12 и 18 м" с общей передней, санитарным узлом, иногда с кухней; жилая ячейка для семейной молодежи -- небольшая квартира (обязательно с кухней). На группу жилых ячеек предусматривают одну общую кухню.

Общественная часть общежитий включает помещения: вестибюль, зал, спортивные помещения, буфет, помещения администрации, хозяйственно-бытовые помещения (для стирки, сушки, глажки), медицинский изолятор. Помещения культурно-бытового и медицинского обслуживания размещают на первом этаже или в отдельном блоке, соединенном с жилыми корпусами переходом.

Общественные здания

Здания, предназначенные для социального обслуживания населения и для размещения административных учреждений, называют общественными.

По назначению их классифицируют на следующие: учебные (детский сад, школа и др.); лечебно-профилактические (поликлиники, больницы, профилактории); культурно-просветительные (клубы, театры, музеи); торгово-коммунальные (магазины, столовые, прачечные); транспорта и связи (вокзалы, узлы связи, телевизионные центры); административные для размещения государственных и общественных организаций.

Общественные здания могут иметь следующие схемы планировки:

анфиладную -- с последовательным размещением помещений, принимаемую в музеях, картинных галереях, универмагах;

коридорную -- с расположением помещений по одну или обе стороны коридора; такая планировка целесообразна в административных, учебных, лечебно-профилактических и других зданиях;

* зальную {концентрическую) -- характерна для зданий, имеющих залы, вокруг которых размещены вспомогательные помещения; такое решение используют для планировки кинотеатров, цирков и других подобных зданий; смешанную -- представляющую собой сочетание рассмотренных выше планировочных схем (например, планировка клуба -- концентрическая, помещения размещены вокруг зала, нерасположение фойе, зала -- анфиладное, комнат работы кружков -- коридорное).

Основные показатели проектов общественных зданий

Рабочая площадь -- сумма всех площадей имеющихся помещений.

Общая площадь -- сумма площадей рабочих помещений и площадей коридоров, тамбуров, переходов, помещений технического назначения.

Площадь застройки -- площадь, занятая зданием на местности.

Строительный объем надземной части -- произведение площади застройки на высоту от уровня чистого пола до верха чердачного перекрытия.

Основы планировки населенных мест

Территория города по своему функциональному назначению делится на зоны: селитебную (жилую); производственную; ландшафтно-рекреационную (городские леса, лесозащитные зоны).

При проектировании городов необходимо учитывать направление господствующих ветров, что важно при определении взаимного расположения промышленных и селитебных зон. Для этого строят «розу ветров».

В зависимости от размера города и места его расположения отдельные зоны могут быть в одном или нескольких разобщенных местах.

Селитебная зона делится на городской центр, жилые районы, микрорайоны, входящие в состав жилых районов.

Между зданиями должны соблюдаться расстояния, называемые разрывами, определяемые санитарными и противопожарными нормами согласно СНиП -- 2.07.01-89* «Планировка и застройка городских и сельских поселений»; например, санитарные разрывы между торцами зданий, имеющих окна, должны быть не менее 12 м; без окон -- по противопожарным нормам.



Раздел 3. Конструкции гражданских зданий

Тема 3.1 Основные конструктивные элементы зданий

Все конструктивные элементы здания можно разделить на несущие и ограждающие. Такое деление связано с назначением этих элементов, с условиями их работы в структуре здания при восприятии нагрузок и воздействий, которым они подвергаются в ходе строительства и в процессе эксплуатации.

Назначение несущих конструкций здания -- воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, возникающих в здании, и передавать их через фундаменты на грунт. Такими конструкциями являются, например, фундаменты, стены.

Назначение ограждающих конструкций здания -- изолировать пространство здания от внешней среды, разделять пространство на отдельные помещения и защищать их от всех видов воздействий несилового характера. Примерами таких конструкций могут служить перегородки, кровля, окна.

Ряд конструктивных элементов выполняют одновременно несущие и ограждающие функции, например наружные и внутренние несущие стены одновременно могут являться вертикальными опорами для плит перекрытия и ограждающими конструкциями.

Ниже приведены основные конструктивные элементы гражданских зданий.

Фундамент -- подземная часть здания, воспринимающая нагрузки от вышележащих конструкций и передающая их на грунт.

Стены -- вертикальные ограждения, защищающие помещения от воздействия окружающей среды и отделяющие одно помещение от другого. По своему назначению и месту расположения в здании делятся на наружные и внутренние. Стены нередко выполняют несущие функции. По характеру воспринимаемых нагрузок стены могут быть:

несущие -- воспринимающие нагрузки от собственного веса и опирающихся на них конструкций, передающие нагрузку на фундамент;

самонесущие -- воспринимающие нагрузку только от собственного веса в пределах высоты здания и передающие нагрузку на фундамент;

навесные -- воспринимающие нагрузку от собственного веса

(в пределах этажа) и передающие ее на междуэтажное перекрытие.

Отдельные опоры -- несущие вертикальные элементы (колонны, кирпичные столбы), передающие нагрузки на фундамент от вышерасположенных элементов.

Перекрытия -- горизонтальные несущие конструкции, разделяющие здание на этажи и передающие нагрузку на стены и отдельные опоры. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делятся на междуэтажные, надподвальные, чердачные.

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 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 санитар-но-техническими и инженерными устройствами. К ним относятся: отопление, водоснабжение, водоотведение, вентиляция, мусоропровод, газификация, телефонизация и т.д.

Тема 3.2 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.

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).

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, атак-же 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.

Каркасная система. 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 па колонны (рис. 3.4).

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.).

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.

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.

Тема 3.3 Основания и фундаменты

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

Все нагрузки, действующие на здание, в том числе и собственный вес здания, через фундаменты передаются на грунт. Грунт, непосредственно воспринимающий эти нагрузки, называется основанием. Надежность и прочность основания являются важнейшими условиями для нормальной эксплуатации здания.

Грунт, способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания, называется естественным основанием.

Искусственное основание -- искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью.

Вследствие давления, передаваемого зданием на основание, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия. Под действием этих усилий грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные деформации, называемые осадкой грунта, вызывают осадку фундаментов.

Неравномерные деформации грунта, происходящие в результате уплотнения и, как правило, существенного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, собственной массы грунта и других факторов (замачивания просадочного грунта, подтаивания линз льда в грунте и т.д.), называют просадками. Они могут вызвать повороты фундаментов вплоть до разрушения. Просадки оснований недопустимы.

Для того чтобы осадки не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции, а также не повлияли на условия эксплуатации зданий, установлены предельные величины деформаций основания и напряжений в грунте, возникающих под подошвой фундаментов. Допустимые величины осадок в зависимости от вида здания составляют от 80 до 150 мм.

Грунт, работающий как основание здания, должен удовлетворять следующим требованиям: обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью (слабые, непрочные грунты или сильно сжимаемые вызывают большие и неравномерные осадки здания, приводящие к его повреждению и разрушению); не подвергаться пучению, т.е. увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах (выбирают глубину заложения фундамента, которая зависит от глубины промерзания грунта в районе строительства); не размываться и не растворяться грунтовыми водами (образуется пористость основания, которая снижает его несущую способность); не допускать просадок (возникает при недостаточной мощности слоя грунта основания, если под ним расположен слабый грунт); не допускать оползней (возникают при наклонном расположении пластов грунта); не должны обладать ползучестью -- длительными незатухающими деформациями под нагрузкой.

Виды грунтов и их свойства

Скальные грунты -- залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, известняки) или в виде трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы, не подвержены пучению, являются надежным основанием.

Крупнообломочные -- несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%). К ним относятся: щебень, галька, гравий. Эти грунты малосжимаемы, водоустойчивы, непучинисты, являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный грунт.

Песчаные -- состоят из частиц от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые.