Общие сведения о зданиях и конструктивных элементах

Все сооружения делятся на здания и инженерные сооружения (рис. 4.1). Здания (наземные сооружения, имеющие внутреннее пространство для проживания, труда, отдыха и удовлетворения других потребностей людей) делятся на две большие группы – гражданские и производственные.

Рис. 4.1.Классификация зданий

Гражданские здания, в свою очередь, делятся на жилые и общественные здания. Особенностью общественных зданий является сочетание отдельных помещений небольшой площади (комнат, кабинетов, групповые аудиторий) и помещения, предназначенные для пребывания большого количества людей (поточные аудитории, выставочные, торговые, зрительные и др. залы).

Выделяют следующие группы общественных зданий:

1) здания для образования, воспитания и профессиональной подготовки кадров;

2) здания для научно-исследовательских учреждений, проектных и общественных организаций и управления;

3) здания для здравоохранения и отдыха;

4) физкультурно-оздоровительные и спортивные здания;

5) здания культурно-просветительских и зрелищных учреждений;

6) здания для предприятий торговли, общественного питания и бытового обслуживания;

7) здания транспортные (для непосредственного обслуживания населения);

8) здания для коммунального хозяйства (кроме производственных, складских и транспортных);

9) многофункциональные здания.

Всего насчитывается около 900 видов и разновидностей общественных зданий.

Промышленные здания подразделяют на четыре основные группы:

1) производственные, в которых протекают различные производственные процессы;

2) энергетические (теплоэлектроцентрали, котельные, электроподстанции, компрессорные станции и пр.);

3) здания транспортно-складского хозяйства;

4) вспомогательные административно-бытовые здания, в которых размещают помещения санитарно-бытового, медицинского, культурно-спортивного, коммунально-бытового, административно-технического, торгового обслуживания, а также общественного питания, профессионального обучения и общественных организаций),

Для производственных зданий характерно наличие крупных общих помещений, не разгороженных стенами и перегородками.

Расстояние между двумя соседними опорами в направлении основной несущей конструкции покрытия или перекрытия (фермы, балки и пр.) называется пролетом (рис. 1.1.2). В зависимости от числа пролетов здания могут быть однопролетные и многопролетные. В зависимости от величины пролета здания определяют как:

а) малопролетные (с пролетами до 12 м);

б) среднепролетные – 12 … 36 м;

в) большепролетные – более 36 м.

Здания, в которых конструкции большого пролета опираются только по контуру, с образованием свободного от опор внутреннего пространства, называют здания зального типа.

Кроме того, в архитектурно-строительной практике принято группировать жилые здания по числу этажей: малоэтажные (1…3 этажа); средней этажности (до 5 этажей); многоэтажные (более 6 этажей); повышенной этажности (10…25 этажей), высотные.

Общественные здания классифицируют по высоте; до 30 м – здания повышенной этажности; до 50 м – здания 1 категории многоэтажных; до 75 – второй категории; до 100 м - III категории многоэтажных общественных зданий; выше 100 м – высотные.

Здания подразделяются также на отапливаемые и неотапливаемые (в которых не нужны положительные температуры или идут процессы с избыточным тепловыделением).

Здания массового строительства возводят по многократно тиражированным проектам. Уникальными называют здания, которые строят по индивидуальным проектам (имеющие важное общественное значение).

 

 

Рис. 4.2.

Типовые конструктивные элементы зданий:

а) каркасного одноэтажного производственного здания;

б) крупнопанельного многоэтажного здания;

1 – средняя колонна;

2 – подкрановая балка;

3 – плиты покрытия;

4 – стеновая панель;

5 – стропильная балка;

6 - пристенная колонна;

7 – плита балкона;

8 – наружная стеновая

панель;

9 – плита перекрытия;

10 – вентиляционная панель;

11 – перегородочная панель;

12 – внутренняя стеновая

панель

 

Внутреннее пространство зданий обычно расчленено на отдельные помещения. Совокупность таких помещений, полы которых расположены на одном уровне, образует этаж (рис. 4.3).

Подвал (подвальный этаж) – этаж, полностью или большей своей частью заглубленный в землю (а).

Цокольный (полуподвальный) этаж, уровень пола которого заглублен не более чем на половину высоты помещения, считая от уровня тротуара или отмостки (б).

Надземный – этаж, расположенный выше уровня земли (в).

Чердак (чердачный этаж) – располагается над чердачным перекрытием, т.е. между крышей и перекрытием над последним этажом (г).

Мансарда (мансардный этаж) выгораживается внутри чердачного пространства для размещения жилых или подсобных отапливаемых помещений (д). Пплощадь горизонтальной части потолка должна быть не менее 50% площади пола, а высота стен до низа наклонной части потолка должна быть не менее 1,6 м.

Технический этаж предназначен для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций. Может быть расположен в нижней (техническое подполье), верхней (технический чердак) или средней части здания (е), а также над проездами или первым общественным этажом жилого здания.

Рис. 4.3.Этажи здания

 

Конструктивные элементы здания – самостоятельные части (элементы) здания, имеющие определенное функциональное назначение (фундаменты, стены, крыша и др.). Они состоят из более мелких заранее изготовленных строительных изделий (плит, ступеней, балок и пр.) или изготавливаются на месте из строительных материалов. В зависимости от размера можно говорить о мелкоштучных (штучных, которые можно взять рукой) и крупных изделиях.

В зависимости от назначения и условий работы в структуре здания при восприятии различных сочетаний нагрузок и воздействий, все конструктивные элементы делятся на несущие и ограждающие.

Несущие конструктивные элементы зданий воспринимают все виды нагрузок и воздействий силового характера, которые возникают в здании и передаются через фундамент на основания (собственная масса частей здания, от людей, оборудования, снеговых отложений, от давления ветра и пр.).

Ограждающие конструкции предназначены для того, чтобы изолировать внутреннее пространство здания от внешней среды, разделять это пространство на отдельные помещения и защищать их от всех видов воздействий несилового характера.

Многие конструктивные элементы являются одновременно и несущими и ограждающими. В целом конструктивные элементы здания составляют материальную структуру здания (рис. 4.4).

 

 

Рис. 4.4.Основные элементы гражданских зданий:

а) здания старой постройки; б) каркасно-панельного современного здания; в) здания из объемных блоков; 1 – фундамент; 2 – цоколь; 3 – несущие продольные стены; 4 – междуэтажные перекрытия; 5 – перегородки; 6 - стропила крыши; 7 – кровля; 8 – лестничная клетка; 9 – чердачное перекрытие; 10 – колонны и ригели каркаса; 11 – навесные стеновые панели; 12 – сваи; 13…15 – объемные блоки (комнаты, санузлы и кухни, лестничная клетка); 16 - отмостка

 

Наиболее характерный тип вертикальных несущих конструций – стены здания. Наружные и внутренние несущие стены (рис. 4.5) одновременно могут являться и ограждающими конструкциями и опорами для размещаемых на них горизонтальных конструктивных элементов. Самонесущие на высоту здания стены передают нагрузку от собственной массы на фундамент. Ненесущие (навесные) стены крепят к элементам каркаса (колоннам и ригелям, плитам перекрытия, наружным решеткам стен). Эти несущие элементы воспринимают силу тяжести навесных стен и передают нагрузку на фундамент.

Другой тип вертикальных несущих конструкций – вертикально стоящие опоры, высота которых значительно превышает размеры поперечного сечения: колонны, стойки, столбы.

Фундаменты – подземные конструктивные элементы здания, воспринимающие все нагрузки от вышерасположенных элементов несущего остова и передающие эти нагрузки на основание. Фундаменты могут быть в виде отдельно стоящих элементов – столбчатые, ленточные (в виде сплошных стен в грунте), а также в виде сплошной плиты и свайные.

Основание – массив грунта, непосредственно воспринимающий нагрузки от сооружения. Оно может быть в естественном (природном) состоянии или с искусственно измененными свойствами (в результате уплотнения, насыщения укрепляющими компонентами и пр.).

 

Рис. 4.5.

Виды наружных стен:

а) несущие;

б) самонесущие;

в) ненесущие (навесные);

1 – плита перекрытия;

2 – ленточный фундамент;

3 – колонна;

4 – ригель;

5 – фундаментная балка;

6 – столбчатый фундамент

Перекрытия – горизонтальные конструкции, разделяющие здание на этажи, выполняют несущие и ограждающие функции. Различают перекрытия: надподвальные, междуэтажные, чердачные.

Крыша – верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от внешней среды. Состоит из несущей части (стропил) и ограждающей части (кровли). Устраивают чердачные (теплые и холодные) и бесчердачные крыши.

Покрытие включает в себя крышу, чердачное пространство (если оно присутствует) и чердачное перекрытие.

Перегородки – вертикальные ограждающие конструкции, отделяющие одно помещение от другого. Перегородки опираются на перекрытия или на пол первого этажа.

Лестницы – наклонные ступенчатые конструктивные элементы здания, предназначенные для осуществления вертикальных перемещений в здания. Лестницы часто отгораживают от остальных помещений несгораемыми стенами. Пространство, в котором располагаются лестницы, называется лестничная клетка.

Объемно-планировочный элемент здания, включающий лестничную клетку, примыкающие к ней шахты лифтов и обслуживающие площадки, называют лестнично-лифтовым узлом.

Проемы в стенах и перегородках заполняют дверными и оконными блоками. Все виды ограждающих светопропускающих элементов называют светопрозрачными ограждениями.

Основные конструктивные элементы здания (покрытия, перекрытия, стены, колонны и фундаменты) образуют единую пространственную систему – несущий остов здания, обеспечивающий восприятие и передачу на основание всех видов нагрузок и воздействий, возникающих в процессе эксплуатации здания.

Среди строительных конструкций выделяют элементы, которые в значительной мере определяют эстетические качества архитектурных форм – архитектурно-конструктивные элементы. Это балконы, лоджии, эркеры, консольные свесы, ризалиты, карнизы, люкарны, фонари, парапеты, пилястры, фронтоны, наличники, сандрики, перемычки, козырьки и др.

Балкон – выступающая из плоскости фасада огражденная площадка для отдыха в теплое время года.

Лоджия – перекрытое и огражденное в плане с трех сторон помещение, открытое во внешнее пространство, служащее для отдыха и солнцезащиты.

Эркер – выходящая из плоскости фасада часть помещения, частично или полностью остекленная.

Консольный свес – часть объема здания (на высоту одного или нескольких этажей), выступающая из плоскости стены.

Ризалит – часть здания (обычно симметричная по отношению к центральной оси фасада), выступающая за плоскость фасада и идущая на всю высоту здания.

Цоколь – нижняя часть стены от уровня земли до уровня пола или обреза фундамента.

Карниз – выступающая профилированная горизонтальная часть стены. Главный (венчающий) карниз в верхней части фасадной стены защищает её от ливневых вод, стекающих с кровли. Небольшой карниз над дверным или оконным проемом называется сандрик.

Люкарна - выступающий из плоскости скатной крышиобъем с вертикальными светопропускающими ограждениями.

Фонарь световой – остекленная часть покрытия для освещения помещений или внутреннего дворика.

Парапет – невысокая стенка, служащая для ограждения крыши, террасы, лестницы.

Пилястра – обычно прямоугольный в плане выступ стены или столба, устраиваемый для их локального усиления в местах опирания перекрытий или покрытий.

Фронтон – верхняя часть фасадной стены в виде треугольника, обрамленная с трех сторон карнизами. При отсутствии горизонтального карниза эта часть стены называется щипец.

Наличник – обрамление оконного или дверного проема.

 

Любое здание должно отвечать целому ряду требований (рис. 4.6): функциональной целесообразности, архитектурно-художественной выразительности, рациональности технических решений, надежности, санитарно-техническим требованиям, требованиям безопасности и экономичности строительства и эксплуатации.

 

Рис. 4.6.Основные требования к зданиям и их элементам

 

Исходя из экономических, социальных и экологических последствий возможных отказов зданий различного назначения, устанавливают три уровня ответственности: I – повышенный, II – нормальный, III - пониженный. Отнесение здания к тому или иному уровню ответственности производится генеральным проектировщиком по согласованию с заказчиком.

Повышенный уровень ответственности принимают для зданий, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (производственные здания пролетом более 100 м, уникальные гражданские здания – крытые спортивные здания с трибунами, здания театров, кинотеатров, цирков, учебных заведений, больниц, музеев государственных архивов и др.).

Нормальный уровень ответственности устанавливают для жилых, общественных и производственных зданий массового строительства.

Пониженный уровень ответственности определяют для сооружений сезонного или вспомогательного назначения (теплицы, летние павильоны, небольшие склады и т.п.).

Прежде всего, любое здание должно отвечать техническим требованиям, которые заключаются в том, что здание должно быть надежным, устойчивым, долговечным и пожаробезопасным.

Надежность здания – свойство объекта выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени. Ключевым понятием надежности конструкций и здания в целом является безотказность работы, способность сохранять заданные эксплуатационные параметры в течение определенного срока службы.

Жесткость здания – способность несущего остова здания сопротивляться деформациям, сохранять неизменяемость формы.

При стеновой конструктивной системе жесткость остова обеспечивается стенами, поэтажно сопряженными с жесткими дисками перекрытий.

Рис. 4.7.

Обеспечение жесткости каркасов:

а) изменяемая стержневая система; б) неизменяемая система со стержневыми связями; в) неизменяемая система с плоскими или пространственными связями (диафрагмами или ядрами жесткости); г) неизменяемая система с жесткими рамными узлами; 1 – раскос; 2 – крестовая связь, 3 – полураскосы; 4 – подкосы; 5 – диафрагма; 6 – жесткие рамные узлы

 

Жесткость каркасных зданий (с остовом, состоящим из вертикальных и горизонтальных стержневых элементов) обеспечивается (рис. 4.7):

- введением в систему дополнительных стержневых, плоских или объемных элементов;

- с помощью жестких рамных узлов соединения элементов каркаса между собой.

Устойчивость – сопротивление опрокидыванию, способность здания противостоять усилиям, стремящимся вывести его из исходного состояния статического или динамического равновесия (рис. 4.8).

 

Рис. 4.8.

Обеспечение устойчивости здания:

а) здание устойчиво;

б) здание неустойчиво, подвержено опрокидыванию;

в) для предотвращения опрокидывания фундамент здания защемлен в основании;

г) придание большей устойчивости зданию путем изменения формы плана;

д) сужением кверху (смещением центра тяжести)

 

Потеря устойчивости здания может произойти в результате неравномерной осадки фундамента или под действием нагрузок (технологических, ветровых, сейсмических). Условие устойчивости – равнодействующая нагрузок не должна выходить за пределы подошвы фундамента. Результат достигается развитием формы плана, сужением объема здания кверху, уменьшением парусности (приданием обтекаемой цилиндрической формы в плане). Не менее эффективна анкеровка конструкции фундамента в грунт основания.

Долговечность – способность здания и его конструктивных элементов сохранять во времени заданные качества (в определенных условиях при установленном режиме эксплуатации) без разрушения и деформаций.

Установлены степени долговечности зданий:

I степень - срок службы не менее 100 лет;

II степень - срок службы не менее 50 лет;

III степень - срок службы не менее 20 лет.

Требуемая степень долговечности зданий и их конструкций обеспечивается: а) подбором строительных материалов, обладающих необходимыми показателями морозостойкости, влагостойкости, биостойкости, стойкости против коррозии и пр.: б) применением соответствующих конструктивных решений, уменьшающих внешние воздействия; в) специальной защитой элементов, выполняемых из недостаточно стойких материалов.

Надежность зданий и долговечность конструкций связаны с огнестойкостью: чем больше предполагаемый срок службы здания и его конструкций, тем выше должна быть степень огнестойкости.

Нормами установлено пять основных степеней огнестойкости зданий (I ….. V) и три дополнительных (IIIа, IIIб, IVа). Каждой степени огнестойкости здания должны соответствовать: а) минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций (от 0,25 до 2,5 ч); б) максимальные пределы распространения огня по ним (до 0,4 м за пределами зоны действия огня); в) группы горючести применяемых строительных материалов.

Требования по обеспечению противопожарной безопасности предполагают: а) разделение зданий на отсеки противопожарными преградами (стенами-брандмауэрами, зонами, перегородками, тамбурами-шлюзами и т.п.).

Для правильного определения требований, предъявляемых к зданию, установлено важное понятие – класс здания по капитальности.

Капитальность – это комплекс свойств, присущих зданию в целом, его социальное и градостроительное значение, одновременно - совокупность требований к зданию и его элементам. Класс здания по капитальности определяет уровень этих требований.

Установлены четыре класса капитальности зданий по назначению.

I класс. Крупные общественные здания (музеи, театры); правительственные учреждения; жилые дома выше 9 этажей; крупные электростанции и т.д.

II класс. Общественные здания массового строительства в городах: школы, больницы, административные здания, предприятия торговли и питания; жилые дома высотой 6 … 9 этажей, крупные производственные здания.

III класс. Жилые дома до 5 этажей, общественные здания в сельских населенных пунктах.

IV класс. Малоэтажные жилые дома, временные общественные здания, производственные здания, рассчитанные на возможность их эксплуатации в течение короткого срока.

Типизация - использования проектных решений, которые являются наиболее целесообразными с технической, экономической и других сторон. Проекты таких решений называют типовыми.

Под взаимозаменяемостью понимается возможность замены одного изделия другим без изменения параметров здания. Например, плиты перекрытия одной длины, но разной ширины. Универсальность – возможность применения одних и тех же конструкций зданий и сооружений различного назначений (например, для производственных и гражданских зданий).

Унификацией называют установление целесообразной однотипности объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, конструкций, деталей, оборудования для сокращения числа типов размеров, обеспечения взаимозаменяемости и универсальности изделий.

Основой для унификации и стандартизации геометрических параметров служит модульная координация размеров в строительстве (МКРС). Все размеры объемно-планировочных, конструктивных и других элементов здания принимаются кратными основному модулю (М=100 мм).

Помимо основного модуля вводятся также производные: укрупненные и дробные модули. Укрупненные: 60М (6000 мм), 30М, 12М, 6М, 3М и 2М. Дробные модули: 1/2М (50 мм), 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М и 1/100М (1 мм).

Применение МКРС очень важно при установлении размеров между координационными осями. Так называют осевые линии, воль которых располагают основные несущие конструкции. Расстояние в плане между координационными осями вдоль несущей конструкции – пролет, в другом направлении – шаг (шаг несущих конструкций). Высота этажа в многоэтажных зданиях – расстояние от уровня пола данного этажа до уровня пола вышележащего этажа. В одноэтажных зданиях высота этажа равна расстоянию от уровня пола до нижней грани несущей конструкции покрытия.

Координационные (разбивочные) оси служат сеткой, на основе которой устанавливается взаимное расположение всех несущих конструкций между собой. Для этой цели в проектах указывается привязка основных конструкций к координационным осям (рис. 4.9 и 4.10).

Рис. 4.9.Привязка стен: Рис. 4.10. Привязка колонн:

а – внутренних несущих; а – средних рядов;

б–г – наружных несущих; б-д – крайних рядов;

д, е – наружных самонесущих е – в торцах зданий

и навесных стен

 

Внутренние стены и колонны: геометрические оси сечений обычно совмещаются с разбивочными осями (рис. 4.9 а; 4.10 а).

Наружные стены и колонны: геометрические оси сечений, как правило, не совпадают с разбивочными осями; в зависимости от целесообразности размещения несущих конструкций перекрытий или покрытий применяют или «нулевую привязку» (внутренняя грань стены или колонны совпадает с разбивочной осью), или особо оговоренную.

В любом случае, при назначении размеров привязки следует соблюдать кратность размеров, свойственных каменной кладке (например, 130, 250, 380, 510 мм для кирпичной кладки) и МКРС.

Допустимо применение размеров, отличных от рекомендуемых системой МКРС, поскольку смысл ее применения – геометрическое обеспечение применения сборных индустриальных изделий, обеспечение их взаимозаменяемости и взаимоувязки.

Назначение остова – конструктивной основы здания – восприятие нагрузок, действующих на здание, и обеспечение необходимых эксплуатационных качеств конструкций в течение всего срока службы здания.

Нагрузка – механическое воздействие, мерой которого является сила, вызывающая изменения напряженно-деформируемого состояния конструкций зданий и оснований. В зависимости от продолжительности действия различают постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

Воздействие – влияние несилового характера на конструкции, способное вызвать изменения их состояния (температура, влажность, агрессивность среды, усадка и ползучесть материала, неравномерные деформации основания и пр.).

Вся совокупность конструктивных элементов остова здания образует в пространстве совокупность закономерно расположенных частей - конструктивную систему. В конструктивной системе здания можно выделить две подсистемы несущих конструкций: горизонтальные (обеспечивают неизменяемость системы в плане, передают нагрузки на вертикальные конструкции) и вертикальные, выполняющие главные несущие функции.

Определяющим признаком классификации несущих остовов зданий и сооружений являются вертикальные опоры: стержневые, плоскостные или объемно-пространственные (рис. 4.11). В соответствии с применяемым видом вертикальных несущих конструкций существуют пять простых конструктивных систем: каркасная, стеновая, объемно-блочная, ствольная и оболочковая.

Наряду с простыми (одинарными) конструктивными системами широко применяют комбинированные конструктивные системы, основанные на применении нескольких видов вертикальных несущих конструкций: каркасно-стеновые (колонные и стены), каркасно-объемно-блочные (колонные и объемные блоки), каркасно-ствольные (колонные и стволы жесткости), ствольно-оболочковые (стволы и оболочки наружных стен), каркасно-ствольно-оболочковые (колонные, стволы и оболочки) и др.

 

Рис. 4.11. Конструктивные системы зданий и сооружений:

1 – колонна каркаса; 2 – ригель каркаса; 3 – несущая стена; 4 – перекрытие; 5 – объемный блок; 6 – ствол жесткости; 7 – перекрытие консольного типа; 8 – стена-оболочка здания; 9 – ферма или балка перекрытия

Виды конструктивных схем стеновой и каркасной конструктивной системы зданий, отличающиеся положением вертикальных несущих конструкций приведены на рис. 4.12 и 4.13.

 

Рис. 4.12. Конструктивные схемы (варианты) стеновой конструктивной системы:

а – перекрестно стеновая с малым шагом; б – поперечно-стеновая со смешанным шагом; в – поперечно-стеновая с большим шагом стен; г – продольно-стеновая (трехстенная); д – продольно-стеновая (двухстенная); е – поперечно-стеновая с увеличенным шагом стен (более 4, 8 м)

Рис. 4.13.

Конструктивные схемы каркасных зданий:

а – с продольным расположением ригелей;

б – с поперечным расположением ригелей;

в – с перекрестным расположением ригелей;

г – безригельная схема

 

В комбинированных конструктивных системах кроме рассмотренных пяти видов жестких вертикальных несущих конструкций используются гибкие стержневые конструкции в виде подвесок, работающих на растяжение (каркасно-подвесная и ствольно-подвесная конструктивные системы).

Строительная система – комплексная характеристика конструктивного решения здания, включающая вид вертикальных несущих конструкций, их материал и способ возведения.

Различают четыре группы материалов несущих вертикальных конструкций: 1)деревянные; 2) металлические; 3) бетонные; 4) каменные; и две группы технологий возведения – 1) традиционные; 2) индустриальные.

 

Таблица 4.1. Классификация строительных систем [1]

Материал	Технология	Строительная система
Дерево	Традиционная	Бревенчатая рубленная
Брусчатая рубленная
Каркасно-обшивная
Сборная индустриальная	Бревенчатая
Брусчатая
Щитовая
Панельная
Каркасно-панельная
Объемно-блочная
Каркасная из элементов комплектной поставки
Металл	Полносборная индустриальная	Каркасно-панельная
Легкометаллическая
Комплектной поставки
Блок-контейнерная
Бетон	Полносборная индустриальная	Крупноблочная
Панельная
Каркасно-панельная
Объемно-блочная
Монолитная и сборно-монолитная индустриальная	Подъем перекрытий
Подъем этажей
Разборно-переставная щитовая опалубка
Блочная опалубка
Объемно-переставная опалубка
Скользящая опалубка
Пневматическая опалубка
Несъемная опалубка
Камень	Традиционная неиндустриальная	Ручная кладка

 

Необходимость решения комплекса функциональных, объемно-планировочных и архитектурно-художественных задач проектирования зданий нередко диктует сочетание в одном объекте разных конструктивных систем, конструкционных материалов и технологий возведения.

Применение комбинированных строительных систем нередко определяется требованиями обеспечения высокой пространственной жесткости и устойчивости здания (например, сочетание монолитного ствола жесткости и полносборных конструкций обстройки ствола – колонн, перекрытий, стен).

Если сочетание строительных систем предполагается по высоте, то более тяжелые (массивные), долговечные, огнестойкие, жесткие и устойчивые конструкции располагают ниже, а другие, уступающие им по перечисленным характеристикам, выше. Например, деревянные стены опирают на каменные, бетонный или металлический каркас, большепролетные деревянные и металлические арки на мощные бетонные фундаменты-пилоны и т.д.

Крупным каменным стеновым блоком называют укрупненный монтажный элемент, изготовленный на заводе из мелких камней или из бетона.

Панель – вертикальный плоскостной элемент, геометрические характеристики которого позволяют определить его как пластину (толщина существенно меньше двух других измерений).

Объемный блок – предварительно изготовленная часть объема строящегося здания (санитарно-техническая кабина, фрагмент лестничной клетки, комната, квартира, трансформаторная подстанция, гараж и пр.).

Современные технологии возведения зданий различного назначения характеризуются широким применением, прежде всего, полносборных строительных систем. Однако наметилась и тенденция индивидуализации застройки путем возведения зданий из монолитного и сборно-монолитного железобетона, включая традиционные системы из мелкоштучных элементов.

Деформация здания – изменение формы и размеров под действием физических факторов. Причины – деформации температурные, усадочные (сокращение размеров при потере влаги материалами), осадочные (оседание фундамента).

Прежде всего, здания расчленяются на температурные отсеки путем разрезки всех конструкций здания от карниза до верха фундамента. В каркасных зданиях из железобетона длина таких отсеков обычно не превышает 60…72 м. В каркасных одноэтажных зданиях из металла длина отсеков может быть увеличена в 2…2,5 раза. В многоэтажных зданиях с каменным остовом размеры отсеков принимаются в пределах 40…100 м.

Размеры температурных и усадочных отсеков практически совпадают, поэтому отсеки и швы называют температурно-усадочные. Иной механизм деформации при неравномерной осадке оснований здания. Принципиальная разница в устройстве осадочного шва (в отличие от температурного) состоит в разрезке всех конструкций, включая фундамент.

На практике температурные, усадочные, осадочные, антисейсмические и другие швы часто совмещаются и рассматриваются в общем виде как деформационные швы и отсеки (рис. 4.15 и 4.16).

 

 

Рис. 4.15. Примеры решения деформационных швов в зданиях:

а – температурный; б – осадочный шов; 1, 8 – колонны; 2 – балки покрытия; 3 – плиты покрытия; 4, 5 - фундаменты; 6 – панель стеновая; 7 – вставка; 9 – стойка фахверка; 10 – навесная стена; 11 – подкрановая балка; 12 – мостовой кран

 

 

На рис. 4.16 показаны схемы решений швов в стенах и в совмещенных покрытиях. В общем случае величина шва устанавливается расчетом, но она не может быть меньше 20 мм.

В шве покрытия устраивают компенсаторы из оцинкованной стали, между которыми располагают термовкладыши. Аналогично решают и температурный шов стены. Обычно на всю толщину стены устанавливают термовкладыш в обертке из рубероида. В осадочных швах дополнительно прокладывают два слоя толя, облегчающие взаимное смещение двух стен при неравномерной осадке.

 

Рис. 4.16. Конструктивное решение деформационных швов: а – в многоэтажном здании при поперечных несущих стенах; б – у поперечной стены при продольных несущих стенах; в – в каркасных зданиях; г, д, е – в наружных стенах (г – со штрабой; д – в четверть; е – с компенсаторами); 1 – несущая поперечная стена; 2 – плита перекрытия; 3 – термовкладыш; 4 – наружная панель; 5 – термовкладыш; 6 – компенсатор из рулонных материалов; 7 - поперечная ненесущая стена; 8 – раствор; 9 – слой пакли; 10 – наружная стена; 11 – доборный угловой элемент; 12 – эластичная мастика; 13 – защитный слой; 14 – упругий шнур (гернит); 15 – колонна; 16 – бортовой элемент; 17 – кровля; 18 – компенсатор из кровельной стали; 19 – плита покрытия

 

 

[1] В классификацию условно не включены строительные системы зданий кустарной технологии возведения (глинобитные, саманные и т.п.), а также здания с тентово-пленочными конструкциями покрытий.