Классификация строительных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Строительными несущими конструкциями промышленных и гражданских зданий и инженерных сооружений называются конструкции, размеры сечений которых определяются расчетом. Это основное их отличие от архитектурных конструкций или частей зданий, размеры сечений которых назначаются согласно архитектурным, теплотехническим или другим специальным требованиям.

Современные строительные конструкции должны удовлетворять следующим требованиям: эксплуатационным, экологическим, техническим, экономическим, производственным, эстетическим и др.

Классификация строительных конструкций

Бетонные и железобетонные конструкции -- наиболее распространённые (как по объёму, так и по областям применения). Для современного строительства особенно характерно применение железобетона в виде сборных конструкций индустриального изготовления, используемых при возведении жилых, общественных и производственных зданий и многих инженерных сооружений. Рациональные области применения монолитного железобетона -- гидротехнические сооружения, дорожные и аэродромные покрытия, фундаменты под промышленное оборудование, резервуары, башни, элеваторы и т.п. Специальные виды бетона и железобетона используют при строительстве сооружений, эксплуатируемых при высоких и низких температурах или в условиях химически агрессивных сред (тепловые агрегаты, здания и сооружения чёрной и цветной металлургии, химической промышленности и др.). Уменьшение массы, снижение стоимости и расхода материалов в железобетонных конструкциях возможны на основе использования высокопрочных бетонов и арматуры, роста производства предварительно напряженных конструкций, расширения областей применения лёгких и ячеистых бетонов.

Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролётных зданий и сооружений, для цехов с тяжёлым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой ёмкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области применения стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учётом соотношения их стоимостей, а также в зависимости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество стальных конструкций (по сравнению с железобетонными) -- их меньшая масса. Этим определяется целесообразность их применения в районах с высокой сейсмичностью, труднодоступных областях Крайнего Севера, пустынных и высокогорных районах и т.п. Расширение объёмов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций (в т. ч. из тонколистовой стали) позволят значительно снизить вес зданий и сооружений.

Основная область применения каменных конструкций -- стены и перегородки. Здания из кирпича, природного камня, мелких блоков и т.п. в меньшей степени удовлетворяют требованиям индустриального строительства, чем крупнопанельные. Поэтому их доля в общем объёме строительства постепенно снижается. Однако применение высокопрочного кирпича, армокаменных и т. н. комплексных конструкций (каменных конструкций, усиленных стальной арматурой или железобетонными элементами) позволяет значительно увеличить несущую способность зданий с каменными стенами, а переход от ручной кладки к применению кирпичных и керамических панелей заводского изготовления -- существенно повысить степень индустриализации строительства и снизить трудоёмкость возведения зданий из каменных материалов.

Основное направление в развитии современных деревянных конструкций -- переход к конструкциям из клеёной древесины. Возможность индустриального изготовления и получения конструктивных элементов необходимых размеров посредством склеивания определяет их преимущества по сравнению с деревянными конструкциями др. видов. Несущие и ограждающие клеёные конструкции находят широкое применение в с.-х. строительстве.

В современном строительстве значительное распространение получают новые типы индустриальных конструкций -- асбестоцементные изделия и конструкции, пневматические строительные конструкции, конструкции из лёгких сплавов и с применением пластических масс. Их основные достоинства -- низкая удельная масса и возможность заводского изготовления на механизированных поточных линиях. Лёгкие трёхслойные панели (с обшивками из профилированной стали, алюминия, асбестоцемента и с пластмассовыми утеплителями) начинают применяться в качестве ограждающих конструкций взамен тяжёлых железобетонных и керамзитобетонных панелей.

Железобетонные конструкции и изделия

Железобетонные конструкции и изделия - элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов. Высокие технико-экономические показатели Ж. к. и и., возможность сравнительно легко придавать им требуемую форму и размеры при соблюдении заданной прочности, обусловили их широкое применение практически во всех отраслях строительства. Современные Ж. к. и классифицируются по нескольким признакам: по способу выполнения (монолитные, сборные, сборно-монолитные), виду бетона, применяемого для их изготовления (из тяжёлых, лёгких, ячеистых, жаростойких и др. бетонов), виду напряжённого состояния (обычные и предварительно напряжённые).

Монолитные железобетонные конструкции, выполняемые непосредственно на строительных площадках, обычно применяются в зданиях и сооружениях, трудно поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, мелиоративные, транспортные и др. сооружения). В ряде случаев они целесообразны при выполнении работ индустриальными методами с использованием инвентарных опалубок-- скользящей, переставной (башни, градирни, силосы, дымовые трубы, многоэтажные здания) и передвижной (некоторые тонкостенные оболочки покрытий). Возведение монолитных железобетонных конструкций технически хорошо отработано; значительные достижения имеются также в применении метода предварительного напряжения при производстве монолитных конструкций. В монолитном железобетоне выполнено большое количество уникальных сооружений (телевизионные башни, промышленные трубы большой высоты, реакторы атомных электростанций и др.). В современной строительной практике ряда капиталистических стран (США, Великобритании, Франции и др.) монолитные железобетонные конструкции получили широкое распространение, что объясняется главным образом отсутствием в этих странах государственной системы унификации параметров и типизации конструкций зданий и сооружений. В СССР монолитные конструкции преобладали в строительстве до 30-х гг.; внедрение более индустриальных сборных конструкций в те годы сдерживалось из-за недостаточного уровня механизации строительства, отсутствия специального оборудования для их массового изготовления, а также монтажных кранов большой производительности. Удельный вес монолитных железобетонных конструкций в общем объёме производства железобетона в СССР составляет примерно 35% (1970).

Сборные железобетонные конструкции и изделия -- основной вид конструкций и изделий, применяемых в различных отраслях строительства: жилищно-гражданском, промышленном, с.-х. и др. Сборные конструкции имеют существенные преимущества перед монолитными, они создают широкие возможности для индустриализации строительства: применение крупноразмерных железобетонных элементов позволяет основную часть работ по возведению зданий и сооружений перенести со строительной площадки на завод с высокоорганизованным технологическим процессом производства. Это значительно сокращает сроки строительства, обеспечивает более высокое качество изделий при наименьшей их стоимости и затратах труда; использование сборных железобетонных конструкций позволяет широко применять новые эффективные материалы (лёгкие и ячеистые бетоны, пластмассы и др.), уменьшает расход лесоматериалов и стали, необходимых в др. отраслях народного хозяйства. Сборные конструкции и изделия должны быть технологичны и транспортабельны; они особенно выгодны при минимальном количестве типоразмеров элементов, повторяющихся много раз. Изготовление сборного железобетона в СССР приобрело большие масштабы после постановления ЦК КПСС и Совета Министров от 19 августа 1954 «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства». За прошедшие годы в Советском Союзе в крупных городах и центрах сосредоточенного строительства возведено большое число механизированных заводов железобетонных конструкций и изделий. Выпуск сборного железобетона с 1954 по 1970 увеличился в 30 раз и в 1970 составил 84 млн. м³. По объёму применения сборных железобетонных конструкций СССР опередил наиболее развитые капиталистические страны, причём производство Ж. к. и и. превратилось в самостоятельную отрасль промышленности строительных материалов. Одновременно с ростом производства и применения в строительстве сборного железобетона совершенствовалась технология его изготовления. Была осуществлена также унификация основных параметров зданий и сооружений различного назначения, на основе которой разработаны и внедрены типовые конструкции и изделия для них.

В зависимости от назначения в строительстве жилых, общественных, промышленных и с.-х. зданий и сооружений различают следующие наиболее распространённые сборные Ж. к. и и.: для фундаментов и подземных частей зданий и сооружений (фундаментные блоки и плиты, панели и блоки стен подвалов); для каркасов зданий (колонны, ригели, прогоны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные балки, фермы); для наружных и внутренних стен (стеновые и перегородочные панели и блоки); для междуэтажных перекрытий и покрытий зданий (панели, плиты и настилы); для лестниц (лестничные марши и площадки); для санитарно-технических устройств (отопительные панели, блоки вентиляционные и мусоропроводов, санитарно-технические кабины).

Сборные Ж. к. и изготовляют преимущественно на механизированных предприятиях и частично на оборудованных полигонах. Технологический процесс производства железобетонных изделий складывается из ряда последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси, изготовления арматуры (арматурных каркасов, сеток, гнутых стержней и т. д.), армирования изделий, формования изделий (укладка бетонной смеси и её уплотнение), тепловлажностной обработки, обеспечивающей необходимую прочность бетона, отделки лицевой поверхности изделий.

В современной технологии сборного железобетона можно выделить 3 основных способа организации производственного процесса: агрегатно-поточный способ изготовления изделий в перемещаемых формах; конвейерный способ производства; стендовый способ в неперемещаемых (стационарных) формах.

При агрегатно-поточном способе все технологические операции (очистка и смазка форм, армирование, формование, твердение, распалубка) осуществляются на специализированных постах, оборудованных машинами и установками, образующими поточную технологическую линию, формы с изделиями последовательно перемещаются по технологической линии от поста к посту с произвольным интервалом времени, зависящим от длительности операции на данном посту, которая может колебаться от нескольких мин (например, смазка форм) до нескольких ч (твердение изделий в пропарочных камерах). Этот способ выгодно использовать на заводах средней мощности, в особенности при выпуске изделий широкой номенклатуры.

Конвейерный способ применяют на заводах большой мощности при выпуске однотипных изделий ограниченной номенклатуры. При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т. е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определённое время, необходимое для выполнения самой длительной операции. Разновидностью этой технологии является способ вибропроката, применяемый для изготовления плоских и ребристых плит; в этом случае все технологические операции выполняются на одной движущейся стальной ленте. При стендовом способе изделия в процессе их изготовления и до затвердевания бетона остаются на месте (в стационарной форме), в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций перемещается от одной формы к другой. Этот способ применяют при изготовлении изделий большого размера (ферм, балок и т. п.). Для формования изделий сложной конфигурации (лестничных маршей, ребристых плит и т. п.) используют матрицы -- железобетонные или стальные формы, воспроизводящие отпечаток ребристой поверхности изделия. При кассетном способе, являющемся разновидностью стендового, изделия изготовляют в вертикальных формах -- кассетах, представляющих собой ряд отсеков, образованных стальными стенками. На кассетной установке происходят формование изделий и их твердение. Кассетная установка имеет устройства для обогрева изделий паром или электрическим током, что значительно ускоряет твердение бетона. Кассетный способ обычно применяют для массового производства тонкостенных изделий.

Готовые изделия должны отвечать требованиям действующих стандартов или технических условий. Поверхности изделий обычно выполняют с такой степенью заводской готовности, чтобы на месте строительства не требовалось их дополнительной отделки.

При монтаже сборные элементы зданий и сооружений соединяются друг с другом омоноличиванием или сваркой закладных деталей, рассчитанных на восприятие определенных силовых воздействий. Большое внимание уделяется снижению металлоемкости сварных соединений и их унификации. Наибольшее распространение сборные конструкции и изделия получили в жилищно-гражданском строительстве, где крупноэлементное домостроение (крупнопанельное, крупноблочное, объёмное) рассматривается как наиболее перспективное. Из сборного железобетона организовано также массовое производство изделий для инженерных сооружений (т. н. специального железобетона): пролётные строения мостов, опоры, сваи, водопропускные трубы, лотки, блоки и тюбинги для обделки туннелей, плиты покрытий дорог и аэродромов, шпалы, опоры контактной сети и линий электропередачи, элементы ограждений, напорные и безнапорные трубы и др. Значительная часть этих изделий выполняется из предварительно напряжённого железобетона стендовым или поточно-агрегатным способом. Для формования и уплотнения бетона применяются весьма эффективные методы: вибропрессование (напорные трубы), центрифугирование (трубы, опоры), виброштампование (сваи, лотки).

Для развития сборного железобетона характерна тенденция к дальнейшему укрупнению изделий и повышению степени их заводской готовности. Так, например, для покрытий зданий используются многослойные панели, поступающие на строительство с утеплителем и слоем гидроизоляции; блоки размером 3 Х 18 м и 3х24 м, сочетающие в себе функции несущей и ограждающей конструкций. Разработаны и успешно применяются совмещенные кровельные плиты из лёгкого и ячеистого бетонов. В многоэтажных зданиях используются предварительно напряжённые железобетонные колонны на высоту нескольких этажей. Для стен жилых зданий изготовляются панели размерами на одну-две комнаты с разнообразной внешней отделкой, снабженные оконными или дверными (балконными) блоками. Значительные перспективы для дальнейшей индустриализации жилищного строительства имеет способ возведения зданий из объёмных блоков. Такие блоки на одну-две комнаты или на квартиру изготовляются на заводе с полной внутренней отделкой и оборудованием; сборка домов из этих элементов занимает всего несколько дней.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой такое сочетание сборных элементов (железобетонных колонн, ригелей, плит и т. д.) с монолитным бетоном, при котором обеспечивается надёжная совместно работа всех составных частей. Эти конструкции применяются главным образом в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах, при возведении некоторых видов оболочек и т. д. Они менее индустриальны (в отношении возведения и монтажа), чем сборные; их применение особенно целесообразно при больших динамических (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий транспортировки и монтажа. Основное достоинство сборно-монолитных конструкций -- меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая пространственная жёсткость.

Наибольшая часть Ж. к. и и. выполняется из тяжёлого бетона с объёмной массой 2400 кг/м³ . Однако доля изделий из конструктивно-теплоизоляционного и конструктивного лёгкого бетонов на пористых заполнителях, а также из ячеистого бетона всех видов непрерывно возрастает. Такие изделия используются преимущественно для ограждающих конструкций (стены, покрытия) жилых и производственных зданий. Весьма перспективны несущие конструкции из высоко-прочного тяжёлого бетона марок 600--800 и лёгкого бетона марок 300--500. Существенный экономический эффект достигается в результате применения конструкций из жаростойкого бетона (вместо штучных огнеупоров) для тепловых агрегатов металлургической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности; для ряда изделий (например, напорных труб) перспективно применение напрягающего бетона.

Железобетонные конструкции и изделия выполняются в основном с гибкой арматурой в виде отдельных стержней, сварных сеток и плоских каркасов. Для изготовления ненапрягаемой арматуры целесообразно использование контактной сварки, обеспечивающей высокую степень индустриализации арматурных работ. Конструкции с несущей (жёсткой) арматурой применяют сравнительно редко и главным образом в монолитном железобетоне при бетонировании в подвесной опалубке. В изгибаемых элементах продольная рабочая арматура устанавливается в соответствии с эпюрой максимальных изгибающих моментов; в колоннах продольная арматура воспринимает преимущественно сжимающие усилия и располагается по периметру сечения. Кроме продольной арматуры, в Ж. к. и устанавливается распределительная, монтажная и поперечная арматура (хомуты, отгибы), а в некоторых случаях предусматривается т. н. косвенное армирование в виде сварных сеток и спиралей. Все эти виды арматуры соединяются между собой и обеспечивают создание арматурного каркаса, пространственно неизменяемого в процессе бетонирования. Для напрягаемой арматуры предварительно напряжённых Ж. к. и и. используют высокопрочные стержневую арматуру и проволоку, а также пряди и канаты из неё. При изготовлении сборных конструкций применяется в основном метод натяжения арматуры на упоры стендов или форм; для монолитных и сборно-монолитных конструкций -- метод натяжения арматуры на бетон самой конструкции. Способы расчёта и конструирования Ж. к. и и. в СССР подробно разработаны и опубликованы в качестве нормативных документов. Для проектировщиков созданы многочисленные пособия в виде инструкций, указаний и вспомогательных таблиц.

Рис.1 Облицовка судоходного канала железобетонными плитами

Рис. 2 Железобетонная конструкция опорной части башни московского телецентра

Рис.3 Архитектор О. А. Акопян, инженер Е. А. Григорян, художник В. А. Хачатрян. Монумент при въезде в Ереван. 1961.

Стальные конструкции

Стальные конструкции зданий и сооружений - конструкции, элементы которых изготовлены из стали и соединены сваркой, заклёпками или болтами. Благодаря высокой прочности стали С. к. надёжны в эксплуатации, имеют малую массу и небольшие габариты по сравнению с конструкциями из др. материалов. С. к. отличаются разнообразием конструктивных форм и архитектурной выразительностью. Изготовление и монтаж С. к. осуществляют индустриальными методами.

Основной недостаток С. к. -- подверженность коррозии, что требует периодического проведения защитных мероприятий (т. е. применения специальных покрытий и покраски), повышающих расходы по эксплуатации С. к. В современном строительстве С. к. применяют преимущественно в качестве несущих конструкций в различных (по назначению и конструктивной системе) зданиях и сооружениях, как-то: жилые и общественные здания (в т. ч. высотные); производственные здания разных отраслей промышленности, особенно металлургической (доменные, мартеновские, прокатные цехи); резервуары и газгольдеры; сооружения связи (радио- и телевизионные мачты и башни, антенны); сооружения энергетики (ГЭС, ТЭС, АЭС, линии электропередачи); транспортные сооружения (мосты и путепроводы на железных и автомобильных дорогах, депо, ангары и т.п.); магистральные нефте- и газопроводы (висячие переходы через большие реки, овраги и ущелья); спортивные и зрелищные сооружения, выставочные павильоны и т.д.

Начало применения в строительстве собственно С. к. относится к 80-м гг. 19 в.; к этому времени были разработаны и освоены промышленные способы производства литого железа (стали) -- мартеновский, бессемеровский и томасовский процессы. К концу 19 в. в России и за рубежом были построены крупные здания и инженерные сооружения, основные конструкции которых были выполнены из стали (например, павильоны Нижегородской ярмарки с висячими покрытиями, Бруклинский мост в Нью-Йорке, Эйфелева башня). В СССР интенсивный рост металлургии создал базу для дальнейшего развития и совершенствования С. к. Был накоплен большой опыт проектирования и возведения С. к., определены наиболее рациональные области их применения. Основным способом соединения элементов С. к. стала электросварка. Большая заслуга в создании и развитии отечественной школы проектирования и расчёта С. к. принадлежит советским учёным В. Г. Шухову, Н. С. Стрелецкому, Е. О. Патону и др. В современном строительстве широко применяются типовые С. к., обеспечивающие минимальный расход стали, наименьшую трудоёмкость изготовления конструкций в заводских условиях, удобство и быстроту монтажа их на месте.

В СССР для изготовления С. к. применяют в основном стали малоуглеродистые, повышенной и высокой прочности. С. к. обычно выполняются из т. н. первичных стальных прокатных элементов различного профиля, выпускаемых металлургической промышленностью по определённому перечню-сортаменту (впервые такой сортамент был разработан в России в 1900 Н. А. Белелюбским). В качестве первичных элементов используются также трубчатые и гнутые профили. Из первичных элементов на заводах металлических конструкций изготовляют различные типовые конструктивные элементы (набор которых, как правило, ограничен): сплошные, работающие только на изгиб (балки); сквозные, работающие в основном на изгиб (фермы); элементы, работающие преимущественно на сжатие и на изгиб (колонны, стойки); элементы, работающие только на растяжение (канаты, тросы и др.). Наряду с этим выпускается листовая прокатная сталь (широкополосная, толстолистовая, тонколистовая; Комбинированием конструктивных элементов на заводах изготовляют С. к. практически любого назначения -- как в готовом виде (если по габаритным соображениям обеспечивается возможность их транспортирования), так и отдельными укрупнёнными монтажными блоками. При этом для образования отдельных конструктивных элементов, укрупнённых блоков и целых С. к. применяют сварные (преимущественно), болтовые и заклёпочные соединения. Кроме обычных болтовых, используют также соединения на высокопрочных болтах фрикционного типа (работающих на трение), которые обладают большой несущей способностью. При монтаже для объединения отдельных блоков в целую конструкцию применяют главным образом болтовые соединения.

Рис.4 Телевизионная башня в Киеве.

Рис.5 Висячий (балочно-вантовый) переход газопровода через р. Амударья (пролет 660 м).

строительный несущий конструкция железобетон

Каменные конструкции

Каменные конструкции - несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений из каменной кладки (фундаменты, стены, столбы, перемычки, арки, своды и др.).

Для К. к. применяют искусственные и естественные каменные материалы: кирпич строительный, керамический и бетонные камни и блоки (сплошные и пустотелые), камни из тяжёлых или лёгких горных пород (известняка, песчаника, туфа, ракушечника и т.п.), крупные блоки из обычного (тяжёлого), силикатного и лёгкого бетонов, а также растворы строительные. Материал для каменной кладки выбирается в зависимости от капитальности сооружения, прочности и теплоизоляционных свойств конструкций, наличия местного сырья, а также исходя из экономических соображений. Каменные материалы должны удовлетворять требованиям прочности, морозостойкости, теплопроводности, водо- и воздухостойкости, водопоглощения, стойкости в агрессивной среде, иметь определённую форму, размеры и фактуру лицевой поверхности. К растворам предъявляются требования прочности, удобоукладываемости, водоудерживающей способности и др.

Каменные конструкции -- один из наиболее древних видов конструкций. Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества. К. к. долговечны, огнестойки, могут быть изготовлены из местного сырья, это обусловило их широкое распространение и в современном строительстве. К недостаткам К. к. относятся сравнительно большой вес, высокая теплопроводность; кладка из штучного камня требует значительного затрат ручного труда. В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегчённых К. к. с применением теплоизолирующих материалов. Стоимость К. к. (фундаменты, стены) составляет от 15 до 30% общей стоимости здания. В современном строительстве К. к. (главным образом стены и фундаменты из кирпича и камня), являются одним из распространённых видов строительных конструкций (только в больших городах преобладает строительство из крупных панелей). Практика строительства из камня значительно опередила развитие науки о К. к. При проектировании К. к. применялись эмпирические правила и недостаточно обоснованные методы расчёта, не позволяющие использовать в полной мере несущую способность К. к. Наука о прочности и методах расчёта К. к., основанная на обширных экспериментальных и теоретических исследованиях, была создана впервые в СССР в 1932--39. Её основоположником был Л. И. Онищик. Были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора, а также факторы, влияющие на её прочность. Установлено, что в каменной кладке, состоящей из отдельных чередующихся слоев камня и раствора, при передаче усилия по всему сечению возникает сложное напряжённое состояние и отдельные камни (кирпичи) работают не только на сжатие, но и на изгиб, на растяжение, срез и местное сжатие. Причиной этого являются неровности постели камня, неодинаковые толщина и плотность горизонтальных швов кладки, что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения и др. Кладка, выполненная квалифицированным каменщиком, прочнее (на 20--30%), чем выполненная рабочим средней квалификации. Др. причина сложного напряжённого состояния кладки -- различные упруго-пластические свойства раствора и камня. Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные поперечные деформации, которые ведут к раннему появлению трещин в камне. Наибольшей прочностью при сжатии (при использовании камней правильной формы) обладает кладка из крупных блоков, а наименьшей -- из рваного бутового камня и кирпича. Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления, что значительно увеличивает их противодействие изгибу. Прочность вибрированной кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича. Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением тесного контакта раствора с кирпичом.

В каменных зданиях важнейшие элементы -- наружные и внутренние стены и перекрытия -- связаны между собой в одну систему. Учёт их совместно пространственной работы, обеспечивающей устойчивость здания, позволяет наиболее экономично проектировать К. к. При расчёте К. к. различают две группы каменных зданий: с жёсткой или с упругой конструктивной схемой. К первой группе относятся здания с частым расположением поперечных стен, в которых междуэтажные перекрытия рассматриваются как неподвижные диафрагмы, создающие жёсткие связи для стен при действии на них поперечных и внецентренных продольных нагрузок. Такая схема принимается при расчёте стен и внутренних опор многоэтажных жилых и большинства гражданских зданий. Вторую группу составляют здания большой протяжённости, со значительными расстояниями между поперечными стенами. В этих зданиях перекрытия также связывают стены и внутренние опоры в одну систему, но они уже не могут рассматриваться как неподвижные диафрагмы, вследствие чего при расчёте учитываются совместные деформации связанных между собой элементов здания. По такой схеме рассчитывается большинство промышленных зданий с несущими каменными стенами. Учёт пространственной работы стен при проектировании К. к. позволяет существенно снизить расчётные изгибающие моменты в стенах, значительно уменьшить толщину стен, облегчить фундаменты и повысить этажность.

В зависимости от конструктивной схемы здания каменные стены подразделяются на несущие, воспринимающие нагрузки от собственного веса, от покрытия, перекрытий, строительных кранов и др.; самонесущие, воспринимающие нагрузку от собственного веса всех этажей здания и ветровые нагрузки; навесные, воспринимающие нагрузки от собственного веса и ветра в пределах одного этажа. Каменные стены из штучного камня и кирпича подразделяются на сплошные и слоистые (облегчённые). Толщина сплошных стен принимается кратной основным размерам кирпича: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича. Расход материалов, трудоёмкость и стоимость возведения стен зависят от правильно выбранной конструкции и степени использования свойств материалов. Для наружных стен малоэтажных отапливаемых зданий нецелесообразно применять сплошные К. к. из тяжёлых материалов. В этом случае применяют облегчённые слоистые стены с термоизоляцией или стены из пустотелых керамических камней, а также камней из лёгких и ячеистых бетонов. Для зданий средней и повышенной этажности, возводимых из штучного кирпича и камня, предпочтительна конструктивная схема с внутренними поперечными несущими стенами, позволяющая применять наружные стены из облегчённых эффективных материалов (керамических, с утеплителями и др.).

Для повышения прочности кладки К. к. усиливают стальной арматурой, применяют армирование железобетоном (комплексные конструкции); армирование обоймами -- включение кладки в железобетонные или металлические обоймы.

Деревянные конструкции

Деревянные конструкции - строительные конструкции, изготовленные из древесины: Д. к. в виде стержневых систем могут иметь металлические, обычно растянутые, элементы (нижний пояс, раскосы, затяжки у арок и т.п.). Д. к. различают по назначению -- несущие и ограждающие; по видам -- балки, фермы, арки, рамы, своды, оболочки; по средствам соединения элементов между собой -- с помощью гвоздей, нагелей, шпонок, вдавливаемых металлических креплений и клея.

Д. к. -- один из древнейших видов строительных конструкций. К основным достоинствам Д. к. относятся: возможность использования местных материалов, малая объёмная масса, транспортабельность. В современном строительстве находят применение 2 основных типа Д. к.: конструкции, изготовляемые без применения клея, с элементами из брусьев и досок и податливыми соединениями на нагелях и гвоздях (например, металло-деревянные треугольные сегментные фермы, составные балки и др.), а также клеёные конструкции, имеющие в своем составе деревянные клеёные элементы заводского изготовления. Наиболее эффективны клеёные Д. к. Важнейшие преимущества клеёных Д. к.: возможность получения монолитных элементов практически любых размеров и форм поперечного сечения, обладающих повышенной несущей способностью, долговечностью и огнестойкостью; высокая эффективность использования материала (главным образом маломерного и разносортного пиломатериала). Основные области рационального применения клеёных Д. к. -- покрытия производственных, с.-х., общественных (спортивных, выставочных и др. зданий), некоторых промышленных зданий и сооружений (в том числе с химически агрессивной средой), строительство градирен, шахтных сооружений, мостов, эстакад, зданий и сооружений на Крайнем Севере, в отдалённых и лесоизбыточных районах, сейсмостойкое строительство.

Заводской способ производства обеспечивает высокое качество клеёных элементов, снижает их стоимость. Клеёные Д. к. изготовляются из пиломатериалов преимущественно хвойных пород, иногда с применением строительной фанеры (склеенной водостойкими, например фенолформальдегидными, клеями). Клеёные фанерные несущие Д. к. выполняются в виде балок с фанерной стенкой, рам и арок коробчатого поперечного сечения или ограждающих конструкций -- панелей с фанерной обшивкой и деревянными несущими продольными рёбрами или средним слоем из пенопласта. Размеры панелей в плане обычно 1,2--1,6 X 6 м. Для увеличения жёсткости клеёные Д. к. могут быть армированы; арматура вклеивается в заранее сделанные в деревянном элементе продольные каналы.

Элементы Д. к., предназначенных для эксплуатации в наружных условиях (пролётных строений мостов, градирен, мачт, башен и др.), пропитывают защитными антисептическими составами. Готовые Д. к., используемые в покрытиях зданий, подвергают поверхностной обработке путём нанесения лакокрасочных составов, влагозащитных или против возгорания.

Заключение

При проектировании того или иного здания (сооружения) оптимальные типы С. к. и материалы для них выбираются в соответствии с конкретными условиями строительства и эксплуатации здания, с учётом необходимости использования местных материалов и сокращения транспортных расходов. При проектировании объектов массового строительства, как правило, применяются типовые С. к. и унифицированные габаритные схемы сооружений.

Библиографический список

1. Байков В. Н. Строительные конструкции / Байков В. Н., Стронгин С. Г., Ермолова Д. И. - М. : Строительные нормы и правила, 1907. - ч. 2, раздел А, гл. 10.

2. Онищик Л. И. Каменные конструкции промышленных и гражданских зданий / Онищик Л. И. - М. : Справочник проектировщика. Каменные и армокаменные конструкции, 1939.

3. Поляков С. В. Проектирование каменных и крупнопанельных конструкций / Поляков С. В., Фалевич В. Н.- М.: Строительные нормы и правила, 1966. - часть 2, раздел В, гл. 2. Каменные и армокаменные конструкции.

4. Стрелецкий Н. С. Проектирование и изготовление экономичных металлических конструкций / Стрелецкий Н. С., Стрелецкий Д. Н., Мельников Н. П. - М. : Металлические конструкции за рубежом, 1964. М. : Строительные нормы и правила , 1971. - ч. 2, раздел В, гл. 3.

Размещено на Allbest.ru