Строительство и архитектура

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Классификация зданий

унификация планировочный здание

Архитектура - проектирование и строительство зданий

Строительство - проектирование и возведение зданий.

По назначению

1). Жилые здания - предназначены для постоянного или временного пребывания в них людей.

Пример: дома квартирного типа, общежития, гостиницы, пансионаты

2).Общественные- предназначены для кратковременного пребывания людей в течение нескольких часов в связи с осуществлением различных функций.

Типов много: зрелищные, спортивные, лечебные.

Пример: поликлиника, учебное здание

Жилые и общественные здания объединены в одну группу и называются гражданские здания

3). Промышленные здания, предназначенные для осуществления в них производственных процессов.

Пример: заводские, складские, сельскохозяйственные здания.

Здания различаются своим назначением и внешним видом.Жилые: небольшие, ширина корпуса, длинна, высота.Фасады насыщены большим количеством окон. В общественном здании окна больших размеров, более крупные членения, внешний вид - могут быль большие участки стен.Промышленное здание имеет большие габаритные размеры.

В промышленных зданиях присутствуют трубопроводы, эстакады.

2. Требования технической целесообразности зданий

Здания в целом и его элементы в процессе строительства и эксплуатации воспринимают на себя воздействия, которые делятся на силовые и не силовые воздействия.

К силовым относятся различные виды нагрузок, которые бывают:

- постоянные, т.е. нагрузки от собственной массы элементов зданий, а также от давления грунта на подземные части зданий

- временные длительные, т.е. нагрузки от массы стационарного оборудования и других аналогичных грузов

- кратковременные (от массы подвижного состава, кранов, а также массы людей, мебели, снега, давления, ветра и других аналогичных воздействий)

- особые - от сейсмических воздействий и воздействий возможной аварии оборудования

К не силовым: - температурные воздействия

- воздействия атмосферной и грунтовой влаги

- воздействия лучистой энергии солнца (солнечная радиация)

- воздействия агрессивных химических веществ содержащихся в воздухе и грунтовой воде

- биологические воздействия

К зданиям и их элементам предъявляются следующие технически требования:

1). По прочности - т. е. здание должно быть способным воспринимать внешние воздействия без разрушения, без больших остаточных деформаций

2). По устойчивости (жесткости), то есть здание должно быть способным сохранять равновесие от внешних воздействий

3). По долговечности, то есть здание должно быть прочным устойчивым длительное время.

Долговечность зданий зависит от длительной деформативности строительных материалов их морозостойкости, влагостойкости, коррозиостойкости, биостойкости.

Здания по долговечности делятся на 3 степени:

1). Срок службы зданий более 100 лет 2). Срок службы 50-100 лет

3). Срок службы 20-50 лет

Объекты со сроком службы менее 20 лет называются временными

Пожарная безопасность зданий

Строительные материалы и конструкции по возможности возгорания делятся:

-на сгораемые - сгорают до конца -несгораемые -трудносгораемые

Строительные конструкции также характеризуются пределом огнестойкости, то есть сопротивлением действию огня в часах или до потери прочности устойчивости или до образования сквозных трещит или до повышения температуры до 1000С по Цельсию на подверженность конструкции со стороны противоположной действию огня.

По огнестойкости здания делятся на пять степеней При определении огнестойкости учитывается огнестойкость основных конструкций и материалов, а также технологические процессы, выполняемые в здании.К первой степени по огнестойкости относятся здания наибольшими пределом огнестойкости и со всеми несгораемыми основными конструкциями, а к 5-й степени наименее огнестойкие здания.

К техническим требованиям также относятся требования по благоустройству зданий.

Благоустройство включает следующие элементы:

а). Отопление б). Водоснабжение и канализация в). Электроснабжениег). Газоснабжение д). Вентиляцияе). Телефонизация ж). Радиофикация з). Оборудование лифтами, мусоропроводами.

3. Основные требования, предъявляемые к зданиям. Требования функциональной целесообразности зданий

Требования, предъявляемые к зданиям:

1). Требование функциональной целесообразности, то есть здание должно быть максимально пригодным для быта, труда и отдыха

2). Требования технической целесообразности - здания должны надежно защищать людей от атмосферных воздействий и быть прочными, устойчивыми и долговечными.

3). Экономической целесообразности - предусматривает решение задач при минимальных затратах материалов и ресурсов, как материальных так и трудовых

4). Архитектурно-художественная выразительность

5). Охрана окружающей среды, то есть рационального использования воды, земли, ресурсов.

6). Повышение энергетической эффективности строящихся и существующих зданий - это снижение затрат на отопление и содержание

Требования должны предъявляться к зданию комплексно.

Пример: здание не обладает долговечностью.

Функциональное назначение означает удовлетворение определенных функций общественной и личной жизнедеятельности людей.

Помещения могут быть основные.

Кроме основных должны быть вспомогательные помещения (сан узлы и т.п.)

Коммуникационные (коридоры, холлы, лестницы, лифты, пандусы, эскалаторы) нужны для связи основных помещений между собой и вспомогательными:

1). Обеспечивать связь между помещениями

2). Являются путями эвакуации (лестницы и коридоры)

Безопасность эвакуации обеспечивается:

1).Планировочными решениями

2). Конструктивными решениями

3). Инженерными системами

Винтовые лестницы в качестве эвакуационных лестниц рассматриваться не могут.

Здание должно обеспечиваться пожаротушищимися системами.Чтобы помещение соответствовало своему назначению, должны соблюдаться следующие факторы:Факторы, от которых зависит качество среды помещений:

1). Пространство (габариты помещений)

2). Состояние воздушной среды - характеризуется температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и степенью его частоты.

3). Звуковой режим - это условием слышимости в помещении и защита от мешающих звуков (звукоизоляция стен, расположение комнат общая и кухня на магистраль)

4). Световой режим определяется степенью освещенности помещений

5). Видимость и зрительное восприятие (подбор оконных проемов).

4. Пути повышения энергетической эффективности зданий и проблемы охраны окружающей среды

Требования регулируются СНБ 3.01.04-02

1. Требования экологической безопасности.

Требуется экологическая безопасность самого человека и окружающей среды. Потому любое поселение - источник негативного воздействия на окружающую среду.

Поэтому необходимо обеспечивать экологическую безопасность: экологического участка и гражд. проектов.

2). Охрана окружающей среды

а). охрана атмосферного воздуха, воды, земли, недр, растительности от загрязнения.

Необходимо предусматривать меры от загрязнения:

- регистрируется роза ветров (пути проникновения загрязнения вместе с потоком ветра), вокруг всех источников загрязнения ставятся защитные сооружения.

В водоемах создают водозащитные зоны.

Не допускается располагать перерабатывающие предприятия выше зоны поселения, а также располагать кладбища, животноводческие комплексы.

б). защита от шума, вибрации энергетических и магнитных полей и ионизирующего излучения:

Ветер 0,1-0,3 м/с не обеспечивает достаточной проветриваемости территории. Ветер более 5 м/с, тоже недопустим, так как воздействует негативно на человека.

5. Требования архитектурно-художественной выразительности и экономической целесообразности зданий

Согласно этому требованию здание должно быть привлекательным по внешнему виду, его внутренней отделки и интерьеру, а также благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей.

Выполнение этого требования достигается с помощью архитектурной композиции и следующих архитектурных средств:

симметрии и асимметрии, ритма, пропорций, масштаба и масштабности, тектоники, цвета и фактуры и других элементов.

Требования экономической целесообразности зданий

Согласно требованию экономической целесообразности необходимо стремиться к тому чтобы при наименьших затратах средств труда и времени на строительство и эксплуатацию здания достигался наибольший экономический эффект, то есть получение максимума полезной площади или объема здания при обеспечении нормальных условий его эксплуатации.

При определении типа здания, его размеров, формы, кол-ва помещений и уровня его благоустройства следует исходить из действительных возможностей и потребностей общества на данном этапе развития и на перспективу.

Удовлетворению требования экономической целесообразности способствуют использование материалов и конструкций без излишних запасов прочности, а также применение эффективных материалов по прочности, применение местных строительных материалов.

Классификация зданий по капитальности.

Капитальность зданий зависит от назначения и значимости здания, его огнестойкости и долговечности, а также от его эксплуатационных качеств, состава помещений, их размеров, их устройства качества отделки и других.

Здание по капитальности делятся на 4 класса, для каждого класса зданий по капитальности установлены следующие эксплутационные требования.

К 1-му классу относятся здания отвечающие повышенным требованиям

Ко 2-му средним требованиям

К 3-му средним пониженным требованиям

К 4-му минимальным требованиям

6. Несущие и ограждающие конструкции зданий. Несущий остов зданий, конструктивные системы

Фундаменты, стены, каркасы, перекрытия и покрытия воспринимают нагрузку от своей массы, нагрузку от других конструкций и грузов. а также от ветра и снега и вследствие этого они являются несущими конструкциями.Эти конструкции образуют пространственную систему, которая воспринимает все нагрузки действующие на здание и эта система называется несущим остовом здания.Жесткость несущего остова здания обеспечивается продольными и поперечными стенами образующими в плане замкнутые контуры с прочным сопряжением в углах и местах пересечений.Жесткость зданий с каркасным несущим остовом обеспечивается дополнительными связями между элементами каркасных конструкций.

Кроме этого жесткость здания повышается за счет перекрытий, которые являются горизонтальными диафрагмами жесткости.Конструкции зданий кроме несущих функций выполняет и ограждающие, защищая помещения от внешней среды или отделяя одно помещение от другого.Ограждающие функции выполняют: фундаменты (в зданиях с подвалами), наружные и внутренние стены, перекрытия, перегородки, покрытия, окна и двери.Ограждающие конструкции должны быть стойкими против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также должны быть эффективными по тепло и звукоизоляции.

Конструктивные схемы зданий.Бескаркасная конструктивная система.

В зависимости от вида вертикальных несущих конструкций в несущем остове гражданских зданий массового строительства различают следующие конструктивные схемы зданий:

1) с продольными наружными и внутренними несущими стенами; в этом случае несущие конструкции перекрытий опираются на наружные и внутренние продольные несущие стены;

2) с поперечными несущими стенами; в этом случае несущие конструкции перекрытий опираются на поперечные несущие стены;

3) с продольными и поперечными несущими стенами; при такой конструктивной схеме несущие элементы перекрытий размером на перекрываемую ячейку опираются по контуру на продольные и поперечные несущие стены .

Выбор конструктивной схемы здания зависит от его функционального назначения, объемно-планировочного решения (этажности и планировки помещений), района строительства (климат, сейсмичность), характера грунта и экономических расчетов.В одном здании может применяться одна конструктивная схема или их комбинации; например, часть здания может быть запроектирована с продольными несущими стенами, а вторая часть - с поперечными, или одна часть бескаркасной, а вторая - каркасной.



7. Основные конструктивные элементы зданий

Все виды зданий состоят из следующих взаимосвязанных структурных элементов имеющих определенные назначения: фундаментов стен, каркасов и отдельных опор, перекрытий, перегородок покрытий, лестниц и лифтов, окон, дверей, балконов и лоджий и других элементов.Фундаменты - это подземная часть здания воспринимающая всю нагрузку от здания и передающая эту нагрузку на основание. Основание - это массив грунта находящийся под фундаментом и воспринимающий от него всю нагрузку от здания. Основание должно обладать достаточной прочностью, то есть быть малосжимаемым при загружении до определенных пределов. Фундаменты устраивают под стенами и отдельными опорами - стойками в виде столбов или колонн. Верхняя поверхность фундамента, а также горизонтальные площадки фундаментов называются обрезами. Нижняя плоскость фундамента, которой он опирается на основание, называется подошвой. Подошва фундамента располагается на некоторой глубине в зависимости от физико-механических характеристик грунта основания и глубины его промерзания. Площадь подошвы фундамента устанавливается из условия: чтобы нагрузка передаваемая на грунт основание не превышала для этого грунта напряжения.В зданиях с подвалами стены фундамента являются стенами подвалов.Стены в первую очередь являются ограждающими конструкциями, защищающими здания и их помещения от внешней среды, температурного чередования и шума. В зависимость от местоположения стены бывают наружными и внутренними, продольными и поперечными. Кроме ограждающих функций стены могут выполнять и несущие функции, то есть они могут воспринимать нагрузку. В зависимости от этой способности стены бывают:- несущими - стены воспринимают нагрузку от перекрытий и покрытий и опираются непосредственно на фундаменты, могут быть как наружные так и внутренние стены.- самонесущими - стены воспринимают нагрузку от собственной массы всех этажей зданий и тоже опираются на фундаменты.

- ненесущими (навесными) - воспринимают нагрузку от собственной массы в пределах одного этажа или одного монтажного элемента и передают эту нагрузку поэтажно или поэлементно на другие несущие элементы зданий. Каркасы - это несущий конструкционный элемент, состоящий из вертикальных несущих элементов стоек в виде столбов или колонн и горизонтальных несущих элементов: балок, плит или ферм. Элементы каркаса воспринимают вертикальные или горизонтальные нагрузки от других элементов (перекрытий, покрытий, ненесущих стен) и передают эти нагрузки на фундаменты. Перекрытия - это конструктивный элемент разделяющий здание на ярусы - этажи. Перекрытия воспринимают постоянную или временную нагрузку от своей массы и массы находящихся на ней грузов и передают ее на несущие стены или на каркасы. Кроме этого перекрытия выполняют ограждающие функции по звукоизоляции примыкающих помещений и их защите от температурного перепада. Перекрытия также являются горизонтальными диафрагмами жесткости зданий, обеспечивая их геометрическую пространственную неизменяемость. В зависимости от местоположения в здании перекрытия бывают междуэтажные, чердачные, подвальные и нижние. Перегородки - это тонкие ненагруженные ограждения, устанавливаемые на перекрытия и разделяющие внутреннее пространство этажа здания на отдельные помещения. Кроме этого перегородки снижают уровень шума проникающих из соседних помещений.Покрытия - это конструктивный элемент защищающий здания от атмосферных воздействий и температурного перепада. По конструктивной структуре покрытия являются комплексной конструкцией состоящей из крыши и чердачного перекрытия, как правило крыша защищает от атмосферных воздействий, а чердачные перекрытия от температурного перепада. Верхняя водонепроницаемая оболочка крыши является кровля. По конструктивному исполнению крыши бывают скатными и плоскими, а также чердачными и совмещенными.Лестницы и лифты служат для сообщения между помещениями находящимися на разных уровнях. Помещения, в которых располагаются лестницы, называются лестничными клетками. Лестницы состоят из наклонных ступеней называемых маршами и горизонтальных элементов называемых лестничными площадками. Лифты состоят: лифтовых шахт; лифтовых кабин; машинного отделения

Окна и двери Окна - для естественного освещения и проветривания.

Двери - для сообщения между помещениями, а также примыкающими территорией и зданиями.

Балконы и лоджии - Предназначены для отдыха на открытом воздухе.

Балкон - это консольно выступающая площадка имеющая с наружных сторон легкие ограждения. Лоджия - это встроенная в габариты здания площадка

8. Модульная координация размеров в строительстве. Унификация и модульная система в строительстве

Основным способом обеспечивающим сокращение сроков строительства, повышение его качества и снижение его стоимости является индустриализация, то есть максимальное использование в строительном процессе машин и механизмов универсальной легко трансформирующейся технологической оснастки, а также применение в строящихся зданиях заранее изготовленных в заводских условиях строительных конструкций, изделий и деталей.

Индустриализация снижает трудоемкость строительных процессов, способствует росту производительности труда и облегчает труд людей по применению индустриальных методов экономически целесообразно при возможности использования одного и того же оборудования (оснастки) и строительных конструкций в массовом строительстве, то есть в разных по назначению зданиях.

Для выполнения этого условия необходима унификация частей здания и их конструктивных элементов.

Унификация - это разработка однотипных решений зданий и приведение к единообразию размеров частей этих зданий и размеров и формы их конструктивных элементов.

Унификация достигается путем сокращения типов и размеров конструктивных элементов и отбора наиболее совершенных конструктивных решений. При этом унифицируются те только основные размеры и форма конструкций изделий и деталей но их основные эксплутационные характеристики (несущая способность тепло- и звукоизоляция), что обеспечивает взаимозаменяемость конструкций.

сокращение количества размеров частей зданий и их конструктивных элементов производится на основе единой модульной системы в строительстве (ЕМС).

ЕМС - совокупность правил взаимной увязки (координации) размеров объемных планировочных и конструктивных частей зданий и их конструктивных элементов и конструкций на основе кратности этих размеров установленной единицы называется модулем.

В настоящее время модуль М=100мм. Все размеры здания, имеющие значение для унификации должны быть кратны модулю.

Для повышения эффективности модульной системы кроме основного модуля (М=100мм) применяют производственные модули - укрупненные дробные.

Укрупненный модуль получается увеличением основного модуля в целое число раз. Укрупненным модулем может быть 2М, 3М, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М (6000мм) Укрупненные модули применяют при назначении размеров зданий в плане и по высоте, а также для размеров крупных конструкций.

Дробный модуль составляет часть основного модуля - может быть Ѕ М, 1/5 М, 1/10М, 1/20М,1/50М, 1/100М. Дробные модули применяют для относительно малых размеров конструктивных элементов и деталей (поперечные сечения конструкции и толщины листовых материалов).

Конструктивное решение здания определяется в зависимости от его объемно-планировочного решения, а унификация объемно планировочных решений основывается на унификации их основных параметров: пролета, шага и высоты этажа.

Пролет - это расстояние между продольными несущими конструкциями, то есть продольными стенами или рядами колонн каркаса.

Шаг - это расстояние между поперечными несущими конструкциями.

Высота этажа - это расстояние между полами смежных этажей.

Укрупненные применяются для сокращения типовых размеров (применяются для объемно планировочных решений) - модуль 2М или основной 3М.

Все размеры равные 5-м между осями все оборудование в панельных зданиях 2,6;3,20

Для проектирования некоторых зданий применяются модули 6М.

Модули 15М - для крупногабаритных зданий.

Положение каждого элемента определяются плоскостью. Модульные разбивочные оси по горизонтали и вертикали.

9. Типизация и стандартизация в строительстве

Эффективным способом сокращения количества типоразмеров конструктивных элементов зданий и зданий в целом является типизация. При типизации отбираются для массового применения с учетом принципов унификации лучшие образцы конструкций, изделий и деталей. После проверки в эксплуатации эти конструкции, изделия и детали рекомендуется применять как типовые, и на них разрабатываются стандарты. В стандартах указывается область применения, унифицированные технические характеристики, требования к форме и размерам, условия и правила испытаний, транспортирования и складирования. Для зданий массового строительства разрабатываются типовые проекты, в которых обязательно используются типовые конструктивные элементы. Типовые проекты зданий должны иметь соответствующие высоким требованиям объемно-планировочные, конструктивные и архитектурно-художественные решения и быть экономичными.

10. Каркасные конструктивные схемы зданий

В зависимости от вида вертикальных несущих конструкций в несущем остове гражданских зданий массового строительства различают следующие конструктивные схемы зданий:

1) с неполным продольным или поперечным каркасом и продольными наружными несущими стенами; при продольном неполном каркасе несущие конструкции перекрытий опираются с наружной стороны на наружные несущие продольные стены, а внутри здания - на балки неполного продольного каркаса; при поперечном неполном каркасе несущие конструкции перекрытий опираются на балки неполного поперечного каркаса, а балки каркаса с наружной стороны опираются на продольные несущие стены .

2) с полным поперечным каркасом; в этом случае несущие конструкции перекрытий опираются на поперечные балки полных поперечных каркасов;

3) с полным пространственным каркасом; при такой конструктивной схеме конструкции перекрытий, имеющие размер планировочной ячейки, опираются по контуру на поперечные и продольные балки каркаса или непосредственно на стойки каркаса .

Выбор конструктивной схемы здания зависит от его функционального назначения, объемно-планировочного решения (этажности и планировки помещений), района строительства (климат, сейсмичность), характера грунта и экономических расчетов.В одном здании может применяться одна конструктивная схема или их комбинации;

11. Объемно-планировочные решения зданий. Основные объемно-планировочные системы

Объемно-планировочные решения - это расположения или компоновка помещений заданных размеров и формы в одном комплексе подчиненная функциональным техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям.

Здания по расположению их помещений в пространстве (по высоте):

а) малоэтажные (1-3 этажа) б) здания средней этажности (4-5 этажей)

в) многоэтажные (6-9 этажей) г) повышенной этажности (10 этажей и более)

Помещения в зданиях делятся на следующие группы:

а) основные б) вспомогательные в) коммуникационные

Помещения по способу их связи между собой

а) непроходными (изолированными) б) проходными

Основные объемно-планировочные системы зданий:

- анфиладное ( а) прямолинейную, б)циклическую)

- с горизонтальными коммуникациями ( а) коридорные, б) галерейные)

- секционные

- зальное ( а)многозальное, б)однозальное)

- смешанное

Анфиладная система предусматривает непосредственной переход из одного помещения в другое через проемы в стенах.

Применение анфиладной системы обеспечивает компактность и экономичность именно благодаря отсутствию коммуникационных помещений.

Помещение являются проходными и применяются для выставочных залов, музеев, галерей.

Галерея является неотаплаваемой частью здания.

Система планировки с горизонтальными коммуникациями предусматривает связь между основным помещением через коммуникационные. Помещения могут проектироваться непроходными, сквозными (для жилых домов).

Секционная система заключается в постановке здания из одного или нескольких однохарактерных фрагментов (секций) с повторяющимися поэтажными планами причем помещения всех этажей каждой секции. Связаны с общими вертикальными коммуникациями: лестницами или лестницами и лифтами.

Зальная объемно-планировочная схема

Зальная система предусматривает одно большое помещение вокруг которого группируется остальные необходимые помещения.

Смешанная или комбинированная система сочетает в себе элементы различных систем.

Выбор этажности для ряда зданий предопределяет их назначением. На выбор этажности влияет также рельеф, климат гидрогеологические характеристики грунтов.

12. Основной и производные модули в строительстве

В строительстве применяются основные группы размеров:

1). Номинальные размер - это проектировочные расстояния между условными осями здания

2). Конструктивный размер - это проектный размер элемента, отличающийся от номинального на величину конструктивного зазора

3). Натурный размер - это фактический размер изделия, отличающийся от конструктивного на величину определяемую допуском.

Допуск - это наибольшее допустимое отклонение размера изделия от установленного

Lн=K*M, K - целое число

Длинна фундаментной подушки Lн=2400

Lк=2380 - зазор между конструкциями 20мм

Lк=Lн-сигма

сигма - нормированный зазор

Допуск - это величина на которую изделие отличается от проектной на величину 10-20мм

Lф=Lн-сигма+-С/2

С=10-20мм,

где С - допуск

Положение каждого элемента определяется расположение относительно разбивочных осей.

13. Техно-рабочий проект

Техно-рабочий проект разрабатывается для зданий, строящихся по типовым проектам или повторно применяемым индивидуальным проектам, и состоит из рабочих чертежей типового или индивидуального проектов и привязки этих чертежей к конкретным условиям участка строительства. Привязка проекта включает:

- определение геодезической отметки пола первого этажа;

- уточнение конструктивного решения фундаментов с учетом местных грунтовых условий и рельефа местности;

- уточнение решения подвального этажа с учетом местных гидрогеологических условий;

- уточнение решения наружных ограждающих конструкций с учетом местных климатических условий;

- разработка примыкания инженерных сетей здания к существующим или проектируемым для данного района строительства инженерным сетям.

Методика и техника проектирования

Проектирование на стадии технического проекта включает следующие этапы:

- изучение задания на проектирование;

- изучение соответствующих нормативно-технических документов, а также изучение проектов аналогичных зданий и необходимой научно-технической литературы;

- разработка общего замысла новой постройки;

- разработка объемно-планировочного решения здания (этажность, распределение помещений по этажам, размещение и количества коммуникационных помещений и т.п.);

- разработка конструктивной схемы здания (выбор вида вертикальных несущих конструкций, их пролета, шага, увязка планировки помещений с положением вертикальных несущих конструкций и т.п.);

- эскизная планировка этажей здания с одновременным выполнением увязанных между собой разрезов и фасадов.

Целесообразно перед началом проектирования здания ознакомиться с подобными построенными и эксплуатируемыми зданиями с оценкой их функциональных и технических качеств и экономических показателей.

14. Макетно-модульное проектирование

При проектировании зданий со сложным технологическим оборудованием целесообразно применять макетно-модульный метод проектирования. В этом случае проектировщик компанует будущее здание не на чертежах, а на макете, используя модели в качестве технологического оборудования и конструкций здания.

При макетно-модульном методе проектирования сокращается время разработки проекта, так как проектирование выполняется поэтапно (поэтажно) и в нем одновременно принимают участие все специалисты. К тому же в несколько раз сокращается количество чертежей, так как рабочими документами кроме чертежей являются фотографии процесса монтажа макета и сам макет.

В настоящее время широко применяются автоматизированные системы проектирования с использованием ЭВМ.

15. Модульные разбивочные оси. Номинальные, конструктивные и натурные размеры в строительстве

Взаимное расположение объемно-планировочных и конструктивных элементов здания в пространстве устанавливается с помощью пространственной системы модульных плоскостей, расстояние между которыми принимается кратным модулю. Основные модульные плоскости проходят через вертикальные несущие конструкции в продольном и поперечном направлениях и через горизонтальные несущие конструкции перекрытий и покрытий. Расстояние между этими плоскостями кратно укрупненным модулям, при этом укрупненные модули пролета, шага и высоты этажа могут быть разными (рис 3.1.а).

Следы основных вертикальных модульных плоскостей на плане здания образуют модульные разбивочные оси. Эти оси принято обозначать буквами в продольном направлении и цифрами в поперечном направлении (рис. 3.1.б.).

а) б)

Рис. 3.1. Пространственная система модульных координационных плоскостей (а) и модульные разбивочные оси на плане здания (б): L - пролет; B - шаг

В практике проектирования и строительства применяются следующие виды размеров (рис. 3.2.):

- номинальный (модульный) размер - проектное расстояние между модульными разбивочными осями здания или условный размер конструктивного элемента, включающий части швов и зазоров между конструкциями - Lн.

- конструктивный размер - проектный размер конструктивного элемента или изделия, отличающийся от номинального размера на величину нормированного зазора или шва.

-натурный размер - фактический размер изготовленного элемента или конструкции, построенного здания или его части - Lф.

Номинальные размеры кратны модулю, т.е.

Lн = к х М,

где к - целое число.

Конструктивные размеры равны номинальным за вычетом установленного нормированного зазора между конструктивными элементами, т.е.



Lк = к х М - В,

где В - величина нормированного зазора.

Рис. 3.2. Виды размеров конструктивных элементов:

а-номинальный размер Lн и конструктивный размер Lк; б - натурный или фактический размер Lф; 1 - конструктивные элементы; 2 - конструктивный зазор В

Натуральные размеры должны отличаться от конструктивных не более чем на половину установленного допуска.

16. Правила привязки конструктивных элементов зданий к модульным разбивочным осям

Положение всех конструктивных элементов и оборудования в здании определяется по отношению к модульным разбивочным осям. Определение положения конструктивных элементов по отношению к модульным осям называется привязкой. Привязка показывает расстояние от модульной разбивочной оси до грани или оси элемента. Привязка подчиняется определенным правилам, исключить работы по заделке пустот в перекрытиях, обеспечивая укладку целого числа конструктивных элементов в перекрываемый участок

При проектировании зданий с бескаркасными конструктивными схемами, т.е. с несущими стенами, следует соблюдать следующие правила привязки (рис. 3.3. а, б.):

а) во внутренних несущих стенах геометрическая ось совмещается с модульной разбивочной осью (отклонение от этого правила допускается при привязке стен лестничных клеток и стен с вентиляционными каналами для возможного применения унифицированных элементов лестниц и перекрытий);

Рис. 3.3. Примеры привязки на плане здания вертикальных несущих элементов к модульным разбивочным осям: а, б - привязка несущих и самонесущих стен к разбивочным осям; в, г - то же, колонн каркасных зданий

б) в наружных несущих стенах внутреннюю грань следует размещать на расстоянии от разбивочной оси, равном половине номинальной толщины внутренней несущей стены, но при этом указанное расстояние должно быть кратно модулю М или половине модуля М/2;

в) в самонесущих стенах внутренняя грань может отстоять от разбивочной оси на некотором расстоянии или допускается совмещать внутреннюю грань стены с модульной разбивочной осью, если при этом не увеличивается количество типоразмеров элементов перекрытия и не появляются незаполненные перекрываемые участки.

При проектировании зданий с каркасными конструктивными схемами следует соблюдать следующие правила привязки колонн к разбивочным осям:

а) колонны средних рядов следует размещать таким образом, чтобы геометрические центры поперечных сечений колонн совмещались с пересечением модульных разбивочных осей;

б) колонны крайних рядов могут иметь нулевую или осевую привязку. При нулевой привязке наружные грани колонн совмещаются с модульными разбивочными осями. Такая привязка применяется, если несущие конструкции перекрытий или покрытий опираются на полное сечение колонн.

При осевой привязке наружная грань колонны смещается за модульную разбивочную ось на такую величину, чтобы между модульной разбивочной осью и внутренней гранью колонны было расстояние, равное половине ширины внутренней колонны. Такая привязка применяется, если несущие конструкции перекрытий или покрытий опираются на консоли колонн. При соблюдении правил привязки колонн горизонтальные несущие элементы каркасов (балки, фермы, плиты) одинаковых по длине средних и крайних пролетов каркаса имеют одни и те же размеры

17. Конструктивные системы

Если объемно-планировочные решения зданий должны отвечать требованиям функционального соответствия, архитектурно-художественной выразительности и экономичности, то конструктивные решения зданий, кроме соответствия вышеуказанным требованиям, должны обеспечивать прочность, устойчивость, долговечность, пожарную безопасность и благоустройство зданий. Конструктивные решения влияют на внешний вид и на интерьер здания, являясь важнейшим фактором, определяющим их архитектурную выразительность.

Конструктивные решения зданий определяются основными несущими и ограждающими конструкциями и материалами, из которых они выполнены.

Конструктивные элементы, из которых состоит несущий остов зданий, размещаются в определенном порядке, образуя конструктивные системы. Конструктивные системы - это сочетание несущих конструкций в остове здания, воспринимающих все нагрузки и воздействия и передающих их на основание. Устройство, форма и характер работы конструктивных систем различны и зависят от конструктивных элементов, входящих в состав систем. Простейшими конструктивными элементами и конструктивными системами является соответственно балка и стойка и стоечно-балочная система.

Балка - это брус любого поперечного сечения, опирающийся на две или более опоры. В зависимости от условий работы балки бывают разрезными и неразрезными. Разрезные балки опираются на две опоры, а неразрезные балки имеют большую длину и опираются на три и более опоры. Как правило, неразрезные балки более экономичны по расходу материалов, но чувствительны к осадкам опор. Балки работают в основном на изгиб и, воспринимая нагрузки, передают их на опоры. Свободный от опоры участок на конце балки называется консолью.

Стойка - это тоже прямой брус, имеющий прямоугольное, круглое или иной формы поперечное сечение. Стойки служат вертикальными опорами, т.е. воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки и передают их на фундаменты.

18. Проект и его состав. Стадии проектирования

Проект - это комплект технических документов и материалов, включающих чертежи, макеты, расчеты и пояснительную записку с обоснованием принятых решений. Для зданий массового строительства (жилые дома и общественные здания по обслуживанию населения) разрабатываются типовые проекты, а для уникальных неповторяющихся зданий разрабатываются индивидуальные проекты. Наиболее удачные индивидуальные проекты могут применяться повторно. Основанием для разработки проекта служит задание на проектирование, разрабатываемое заказчиком. В задании на проектирование приводятся данные о назначении и величине проектируемого здания, сведения об участке строительства с характеристикой геологических и гидрогеологических условий, а также специальные требования по этажности, очередности строительства и др. К заданию на проектирование составляется программа проектирования, в которой приводится перечень помещений здания, их площади и особые требования, предъявляемые к проектируемому зданию и его помещениям по объемно-планировочному, конструктивному и архитектурно-художественному решениям. Типовой и индивидуальный проекты разрабатываются в две стадии: первая стадия - разработка технического проекта, вторая стадия - разработка рабочего проекта, т.е. рабочих чертежей, по которым строится здание.

19. Технический проект

Технический проект разрабатывается на основе задания на проектирование. При этом выполняется несколько вариантов объемно-планировочных и конструктивных решений здания, соответствующих заданию на проектирование. Разработанные варианты сравниваются друг с другом с целью выбора рационального решения здания в целом или его планировочного и конструктивного решений. Вариант, оказавшийся лучшим по технико-экономическим показателем, эксплуатационным и эстетическим качествам, оформляется как технический проект. В состав технического проекта входят:

- планы всех этажей здания и разрезы;

- главный и боковые фасады;

- генеральный план участка строительства;

- план района строительства;

- пояснительная записка с обоснованием принятых решений.

На чертежах технического проекта указываются основные габаритные размеры помещений и здания, а размеры конструкций определяются на основе приближенных расчетов.



20. Стоечно-балочные конструктивные системы

Стоечно-балочные конструктивные системы состоят из вертикальных несущих элементов - стоек, столбов, колонн, и горизонтальных несущих элементов - балок, ферм, плит. Такие системы, состоящие из линейных вертикальных и горизонтальных несущих элементов, соединенных между собой в поперечном или продольном, или поперечном и продольном направлениях, образуют соответственно поперечные, продольные или пространственные конструкции, называемые рамами. Рамы в зависимости от компоновочного решения бывают одноярусными (одноэтажными) и многоярусными (многоэтажными); а также однопролетными и многопролетными (рис. 5.1.).

Рис. 5.1. Компоновочные схемы рамных каркасов:

а - одноэтажная однопролетная схема; б, в, г - многоэтажная многопролетная схема

Соединение между вертикальными и горизонтальными элементами в узлах рам может быть жестким или шарнирным. Каркасы из рам с жестким соединением в узлах обладают необходимой пространственной жесткостью (рис. 5.2.а.), а в рамы с шарнирным соединением в узлах необходимо вводить дополнительные верти- кальные связи, придающие каркасу требуемую пространственную жесткость. Конструкции связей могут быть:

а) в виде вставки из жесткой рамы. б)в виде сплошной панели-диафрагмы, устанавливаемой в одном из отсеков рамы между вертикальными и горизонтальными элементами.

в) стержневые связи в виде крестовых пересекающихся или портальных устройств

Рис. 5.3. Варианты конструктивных решений вертикальных несущих элементов стоечно-балочных систем: а - прямоугольная; б - квадратная; в - круглая; г - овально-конусная; д - с опорными консолями; е - двухветвевая железобетонная; ж - двутавровая (железобетонная или металлическая); и - двухветвевая металлическая; к - с капителями; л - V-образная; м - T-образная

Установка связей исключает также геометрическую изменяемость каркасной системы. Роль горизонтальных связей в каркасах выполняют элементы перекрытий и покрытий.

Вертикальные элементы стоечно-балочных систем в зависимости от назначения, конструктивного исполнения и материала могут иметь самую разнообразную форму (рис. 5.3.):

а) стойки прямоугольного, круглого, овального и др. вида поперечного сечения;

б) стойки с капителями;

в) стойки с консолями;

г) двухветвевые стойки и др.

Горизонтальные элементы стоечно-балочных систем бывают в виде балок (прямоугольного, таврового, двухтаврового, прямоугольного с полками в средней части сечения и др.) и ферм, состоящих из нижнего и верхнего поясов и решетки - стоек и раскосов (рис. 5.4.).

Каркасные рамные системы при шарнирном соединении горизонтальных несущих элементов в виде балок или ферм с вертикальными несущими элементами - стойками перекрывают пролеты до 36м, а при жестком соединении эти системы перекрывают: деревянные рамы - до 40 м и более; железобетонные - 50 м и более; решетчатые из стальных профилей - до 70 м и более (рис. 5.5.).

Рис. 5.4. Варианты конструктивных решений горизонтальных элементов стоечно-балочных систем: в - двутавровая двухскатная балка; д - ферма с полигональным очертанием верхнего пояса;

Рис. 5.5. Рамные конструкции:

а - железобетонная рама; б - стальная решетчатая рама; в - деревянная клееная рама; 1 - решетчатая балка рамы; 2 - прогоны

Пространственная система, составленная из плоских вертикальных и горизонтальных элементов, называется коробчатой. Такие системы могут рассматриваться как ряд стоек и балок, расположенных вплотную друг к другу и жестко связанных между собой. Коробочные системы применяются в зданиях с несущими стенами и перекрытиями или покрытиями из плоских элементов (рис. 5.6.). Возможно комбинированное использование стоечно-балочных и коробчатых систем. Например, в зданиях с неполным каркасом несущие стены являются элементами коробчатой системы, а стойки, балки и плиты внутренних каркасов - элементами стоечно-балочной системы.

Рис.5.6Коробчатая система.

Разновидностью стоечно-балочной системы являются каркасы-этажерки, состоящие из вертикальных несущих конструкций в виде стоек-колонн и горизонтальных несущих конструкций в виде безбалочных плит перекрытий (каркасные системы с плоскими дисками перекрытий). Такие каркасы-этажерки выполняют из железобетона в монолитном, реже в сборном или сборно-монолитных вариантах. Монолитный вариант таких конструктивных систем более экономичен по расходу материалов, особенно металла.

21. Сетчатая конструктивная система

Сетчатые конструкции представляют собой системы взаимно пересекающихся балок или ферм. В таких системах взаимно пересекающиеся конструкции работают совместно, что существенно снижает усилия и деформации элементов системы и соответственно позволяет уменьшить ее конструктивную высоту (до 1/15 - 1/25 перекрываемого пролета). Сетчатые конструктивные системы целесообразно применять для покрытий помещений, близких в плане к квадрату (соотношение сторон от 1:1 до 1:1,25) или имеющих в плане форму правильного многоугольника или круга

Сетчатые конструкции могут опираться или на несущие стены или на колонны, при этом целесообразно устройство консольных свесов до 1/4 основного пролета, что существенно разгружает межопорные части системы. Материалом для устройства сетчатых систем служат железобетон и металл, реже - дерево. Сетчатые конструкции из взаимно пересекающихся деревянных, железобетонных и металлических балок могут перекрывать пролеты до 40 м. Железобетонные сетчатые системы могут быть сборными или монолитными. В сборных конструкциях из балок жесткое соединение в узлах достигается сваркой выпусков арматуры и закладных деталей с последующим замоноличиванием узлов.

Перспективным является сборно-монолитный вариант сетчатой системы, собираемой из сборных железобетонных коробчатых элементов, которые впоследствии омоноличиваются и превращаются в жесткую конструкцию

Сетчатые конструктивные системы из металлических ферм, изготавливаемых из трубчатых или прокатных элементов (так называемые «структуры»), могут перекрывать пролеты до 100 м.. По верху сетчатых конструкций укладывается или беспрогонное покрытие из железобетонных или армоцементных плит или прогонное с покрытием из металлических панелей, плит или листов.

22. Арочные и сводчатые конструктивные системы

Основным элементом арочной конструктивной системы является арка - криволинейный брус, очерченный по окружности или параболе. Арка передает на опоры не только вертикальные силы, но и горизонтальные - распор. Распорные усилия в арочных системах воспринимают фундаменты или специальные устройства, называемые затяжками. Затяжки соединяют арочные опоры и обычно располагаются под уровнем пола. Материал арок работает преимущественно на сжатие и их изготавливают из железобетона, металла или деревянными. Арками можно перекрывать пролеты до 100 м и более.

Свод отличается от арки большой шириной и вследствие этого является пространственной конструкцией, имеющей кривизну в одном направлении. Распорные усилия сводчатых конструкций воспринимают фундаменты, усиленные стены или опорные элементы сводов, в том числе с затяжками. В зависимости от конструктивного исполнения и формы своды бывают (рис. 5.12.):

Рис. 5.11. Арочная конструктивная система:

1 - арка; 2 - затяжка; 3 - фундамент; L - пролет

а) гладкие цилиндрические, опирающиеся своими нижними краями на фундаменты или стены;

б) цилиндрические ребристые, имеющие поперечные и продольные ребра с криволинейными плитами между ними;

в) сомкнутые, образованные пересекающимися между собой цилиндрическими поверхностями, в том числе многогранный купол и зеркальный свод, включающий горизонтальную вставку;

Рис. 5.12. Основные формы сводов:

а - гладкий свод и его опорные реакции; б - ребристый свод; в, г, д - сомкнутые своды; е - зеркальный свод; ж - цилиндрический свод с распалубками; и - крестовый свод



г) цилиндрические с распалубками;

д) крестовые своды, образованные пересечением двух цилиндрических сводов и опирающиеся на четыре отдельно стоящие опоры.

Своды изготавливают из железобетона, бетона, камня (кирпича) и ими можно перекрывать пролеты до 100 м и более.

23. Конструктивные системы в виде оболочек

Оболочки - это тонкостенные пространственные конструкции криволинейной формы, опирающиеся на торцевые и промежуточные диафрагмы. Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. Простейшей оболочкой одинарной кривизны является цилиндрическая, которая опирается на торцевые диафрагмы, воспринимающие также и распорные усилия. Цилиндрические оболочки бывают одноволновыми и многоволновыми (рис. 5.13.).

Рис. 5.13. Цилиндрические оболочки:

а - одноволновая; б - многоволновая; 1 - оболочка; 2 - диафрагма жесткости (бортовой элемент); 3 - ребро жесткости; L - длина оболочки; l - ширина оболочки

Если длина цилиндрической оболочки больше ее ширины, то ее называют длинной, а если наоборот - короткой.

Оболочки двоякой кривизны имеют кривизну в двух направлениях. К таким оболочкам относятся пологие парусные оболочки, бочарный и лотковый своды, оболочки в форме гиперболического параболоида (рис. 5.14.).

Рис. 5.14. Оболочки двоякой кривизны:

а - пологая парусная оболочка; б - бочарный свод-оболочка;

Кривизна оболочки определяется по формуле:

К = 1/R₁ * R₂ ,

где R₁ и R₂ - радиусы кривизны. Если радиусы кривизны оболочки направлены в одном направлении, то такая оболочка имеет положительную кривизну, а если в разные стороны - то отрицательную (рис. 5.15.).

24. Технико-экономические показатели объемно-планировочных решений зданий

Объемно-планировочные решения зданий характеризуются технико-экономическими показателями, для вычисления которых определяются следующие параметры:

Пз - площадь застройки (по наружному периметру первого этажа здания);

Пж - жилая площадь;

Пр - рабочая площадь;

Пв - подсобная или вспомогательная площадь;

По - общая или полезная площадь, т.е. сумма жилой или рабочей площадей и подсобной площади, включающей с коэффициентами к=0,25 - 0,5 площади балконов, лоджий, террас;

Пк - площадь коммуникационных помещений;

Пс - периметр наружных стен типового этажа;

Пн.о. - площадь наружных ограждений (для промышленных зданий);

О - строительный объем надземной части здания (от пола первого этажа до верха чердачного перекрытия или до верха покрытия в бесчердачных зданиях).

По вышеприведенным параметрам определяется следующие показатели:

а) для жилых зданий;

Показатели целесообразности планировки здания:

К₁ = Пж / По; К₂ = По / Пз; К₃ = Пк / По.

Показатель К₁ определяется для каждой отдельной квартиры и для дома в целом; К₂ определяется по общей площади квартир типового этажа и чем выше значение К₂, тем экономичнее планировка; К₃ - определяется для всего дома и чем меньше значение К₃, тем рациональнее планировка.

Показатель компактности планировки:

К₄ = Пс / По

определяется для типового этажа, при этом, чем меньше К₄, тем компактнее планировка и тем меньше затраты на отопление.

Объемный коэффициент:

К₅ = О / По



определяется для всего здания, и чем меньше К₅ , тем экономичнее планировочное решение.

б) для общественных зданий;

Показатель целесообразности планировки:

К₁ = Пр / По.

Показатель эффективности использования объема:

К₂ = О / Пр

чем меньше значение К₂, тем лучше используется объем здания.

в) для промышленных зданий;

Показатели К₁ и К₂ определяют по тем же формулам, что и для общественных зданий. Показатель компактности объемно-планировочного решения промышленного здания определяется по формуле:

К₃ = Пн.о. / По

и чем ниже значение К₃, тем компактнее решение и тем меньше затраты на отопление.

Эффективность капитальных вложений характеризуется количеством площади или объема здания, приходящимся на одну расчетную единицу измерения здания, при этом расчетными единицами для общественных и промышленных зданий являются те же, что и при определении приведенных затрат, а для жилых зданий - общая площадь на одного заселяемого человека.

Экономичность объемно-планировочных и конструктивных решений зданий характеризуется так же:

-стоимостью и трудоемкостью (в чел-днях) возведения здания, а также стоимостью 1м² и 1м³ здания;

-расходом основных строительных материалов на 1м² и 1м³ здания;

-стоимостью и трудоемкостью возведения здания, приходящимися на расчетную единицу измерения здания;

-весом (массой) 1м³ здания;

Показатель трудоемкости характеризует уровень производительности труда, т.е. уровень механизации и индустриализации строительных процессов, а показатели расхода материалов характеризуют эффективность конструктивных решений зданий.

Затраты на эксплуатационное содержание зданий М состоят из расходов на отопление, на содержание мест общего пользования и инженерного оборудования здания, расходов на текущий и капитальный ремонты, на содержание административно-управленческого персонала и т.д.

25. Конструктивные системы в виде куполов и складок

Складки представляют собой конструкции, состоящие из плоских тонкостенных элементов, жестко скрепленных между собой и образующих в поперечном сечении треугольные или трапецеидальные профили, или из тонкостенных конструкций, имеющих криволинейное продольное и поперечное или только криволинейное поперечное очертание (типа бочарных сводов-оболочек или многоволновых оболочек). Складчатые системы состоят из повторяющихся элементов, и они по краям у торцов имеют диафрагмы жесткости для восприятия распорных усилий и опирания на другие конструкции .