Требования, предъявляемые к зданиям.
Лекции
1. Щербаков А.С. Основы строительного дела. Учеб для лесотех. Вузов. – М.: Высш.шк., 1984. – 336 с.
2. Ильяшев А.С., Тимянский Ю.С., Хромец Ю.Н. Пособие по проектированию промышленных зданий. Учеб пособие для спец «Пром. и гражд. строит.» / под ред. Ю.Н. Хромца. – М.: Высш. шк., 1990. – 304 с. ил.
3. Дятков С.В. Архитектура промышленных зданий. Учебн. Пособ. Для строит. Вузов – М.: Высш. шк., 1976. – 464 с. ил.
4. Дятков С.В., Михеев А.П. Архитектура промышленных зданий. – 3-е изд. Перер. и доп. – М.: изд-во АСВ, 1998. – 480 с.
5. Буга П.Г. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: Учеб для строит. Техникумов по спец. «Промыш. и гражданс. строит.» - М.: Высш. шк., 1983. – 408 с. ил.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ
В строительной практике различают понятия «здание» и «сооружение».
Сооружениемпринято называть все, что искусственно возведено человеком для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества.
Зданиемназывается наземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное и приспособленное для того или иного вида человеческой деятельности.
Таким образом понятие «сооружение» включает в себя и понятие «здание». В практической деятельности принято все прочие сооружения, не относящиеся к зданиям, относить к так называемым инженерным сооружениям,предназначенным для выполнения сугубо технических задач.
Классификация зданий.
Здания в зависимости от назначения подразделяют на:
- гражданские (жилые дома, общественные здания)
- промышленные (заводы, фабрики котельные)
- сельскохозяйственные (птицефермы, свинарники, овощехранилища)
По этажности здания делят на одноэтажные и многоэтажные. В гражданском строительстве различают здания малоэтажные (1-3 этажа), многоэтажные (4-9 этажей) и повышенной этажности (10 и более). В зависимости от расположения этажи бывают надземные, цокольные, подвальные и мансардные (чердачные).
По степени распространения различают здания: массового строительства (возводимые как правило по типовым проектам) и уникальные – музеи, театры и т.п. (возводимые по индивидуальным проектам)
По капитальностиздания и инженерные сооружения делятся на 4 класса в зависимости от прочности, капитальности, наружной и внутренней отделки, внешнего архитектурно-художественного оформления и внутреннего благоустройства, а также эксплуатационных требований к ним. К I классу относят постройки, к которым предъявляются повышенные требования, а к IV- постройки с минимальными требованиями.
По долговечности (срок службы конструкций без потери требуемых качеств при заданном режиме эксплуатации и в данных климатических условиях) здания делятся на 3 степени:
I- срок службы более 100 лет
II- от 50 до 100 лет
III- от 20 до 50 лет
По огнестойкости здания разделяют на 5 степеней, в зависимости от степени возгорания и предела огнестойкости конструкций. Наибольшую огнестойкость имеют здания I степени, а наименьшую – V степени. К зданиям I, II (стены, опоры, перекрытия и перегородки несгораемые), III (стены и опоры несгораемые, а перекрытия и перегородки трудносгораемые) степени огнестойкости относятся каменные здания; к IV – деревянные оштукатуренные, к V – деревянные неоштукатуренные (по противопожарным требованиям должны быть не более двух этажей)
По взрывопожарной и пожарной опасности(в зависимости от веществ находящихся в помешении)здания подразделяются на категории А,Б, В1-В4, Г, Д. Категории А и Б относятся к числу взрывоопасных. Категории В1-В4 являются пожароопасными (1,2,3,4 – в зависимости от удельной пожарной нагрузки на участке и способа размещения участка пожара в помещении). Категории Г и Д (наличие не горючих веществ в горячем и холодном состоянии) – невзрывопожарноопасные.
Требования, предъявляемые к зданиям.
Любое здание должно отвечать следующим основным требованиям:
1. Функциональные, т.е. здание должно полностью отвечать тому процессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, труда, отдыха).
2. Технические, т.е. здание должно надежно защищать людей от внешних воздействий (низких или высоких температур, осадков, ветра); быть прочным и устойчивым, т.е. выдерживать различные нагрузки; долговечным, т.е. сохранять нормальные эксплуатационные качества во времени. К техническим относится и противопожарные требования, которые заключаются в соответствии степени огнестойкости здания к классу капитальности.
3. Архитектурно-художественные, т.е. здание должно быть привлекательным по своему внешнему (экстерьеру) и внутреннему (интерьеру) виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей.
4. Экономические, предусматривающие наиболее оптимальные для данного вида здания затраты труда, средств и времени на его возведение.
Общие принципы объемно-планировочных решений зданий
Объемно-планировочным решением здания называется объединение помещений избранных размеров и формы в единую композицию. Основой объемно-планировочного решения является происходящий в здании процесс (производственный, бытовой, процесс обучения и т.п.). Совокупность элементов, составляющих процесс, определяет габариты и форму помещений, способы их взаимосвязи и порядок размещения в объеме здания.
Размещаемые в зданиях помещения делятся на основные, вспомогательные, обслуживающие и коммуникационные (входные узлы, коридоры, галереи, переходы, холлы, лестничные клетки).
Объединение помещений в единую композицию в объеме здания осуществляется по схеме, которая называется планировочной. Основными планировочными схемами являются: коридорная (галерейная), секционная, анфиладная и зальная.
В коридорной схеме помещения относительно небольших размеров объединяют коридором и располагают относительно него с одной – двух сторон или по периметру (при проектировании общежитий, гостиниц, больниц, учебных заведений). В галерейной схеме (вариант коридорной) помещения располагают по одну сторону открытой в окружающую среду галереи (гражданские здания в районах с жарким климатом).
Секционная схема, представляет собой сочетание изолированных и, как правило, одинаковых по планировке отсеков-секций (жилые дома).
В анфиладной схеме помещения располагаются одно за другим, и соединяются через дверные проемы, размещаемые, как правило, на одной оси (музеи, выставочные залы).
При зальной схеме имеется одно помещение больших размеров (зальное), которое располагают обычно в центре здания, и помещения меньших размеров, которые группируют вокруг зального (театры, кинотеатры, рынки).
В большинстве случаев планировочные схемы комбинируются из двух – трех основных и их называют смешанными.
Для достижения требуемого соответствия в параметрах при проектировании зданий и разработке строительных конструкций применяется единая модульная система, основной принцип которой заключается в кратности конструктивных и планировочных параметров единой величине – модулю. В качестве основного модуля принята величина, равная 100 мм.
Особенности объемно-планировочных решений гражданских зданий
К гражданским относятся жилые и общественные здания.
Жилые здания предназначаются для постоянного или временного проживания людей.
Объемно-планировочные решения квартирных жилых домов определяются характером застройки, этажностью, количеством квартир. Их условно разделяют на дома усадебного и городского типа.
Дома усадебного типа: одно-двухэтажные одноквартирные или сблокированные (из двух и более квартир) с непосредственным выходом наружу из каждой квартиры.
В многоэтажных многоквартирных домах городского типа, объединение квартир и коммуникационных помещений осуществляется по секционной, коридорной или галерейной планировочным схемам.
Наиболее распространены секционные жилые дома, состоящие из одной или нескольких секций, каждая из которых включает группу квартир с поэтажно повторяемой планировкой, объединенных одной вертикальной коммуникацией. Общая площадь квартир на этаже секции обычно не превышает 500 м2, что позволяет практически отказаться от коридоров при планировке секций. Исключения составляют 6-ти, 8-ми и более квартирные секции, в которых большое число квартир вызывает появление коридоров длиной до 10-12 м.
Особенностью решения таких домов является включение в состав секции только одной вертикальной коммуникации, что в условиях пожара снижает безопасность эвакуации людей особенно тех, чьи квартиры расположены на высоте, превышающей высоту подъема автоматических пожарных лестниц (6 этаж и выше). Поэтому для таких домов разработаны мероприятия, обеспечивающие возможность перехода в случае пожара в смежную секцию или соседний этаж дома или возможность укрыться за глухим простенком балкона от пламени до прибытия пожарных подразделений.
В жилых зданиях коридорного типа квартиры имеют выход через общий коридор не менее чем на две лестницы. Особенностью таких зданий является сочетание вертикальных и протяжных горизонтальных коммуникаций. Недостатки: квартиры имеют одностороннюю ориентацию, при большой протяженности коридоров ухудшается звукоизоляция помещений, освещенность коридоров естественным светом, усложняется процесс эвакуации. Поэтому нормами установлена минимально допустимая ширина коридора, введены ограничения, касающиеся длины коридоров, разработаны планировочные приемы, обеспечивающие освещенность коридоров естественным светом.
В объемно-планировочных решениях галерейных жилых домов, функции коридоров выполняют открытые галереи. Вертикальные коммуникации располагают внутри здания или пристраивают к галерее. Особенность – обеспечивается сквозное проветривание квартир.
Общественные здания предназначены для временного пребывания людей. При их проектировании используется прием группировки родственных по назначению помещений в обособленные фрагменты здания – функциональные блоки. Прием блокировки используется при проектировании школ, детских садов, больниц и т.д. назначение которых в период эксплуатации не изменяется. Блокирование дает ряд преимуществ: сокращается площадь застройки, протяженность инженерных коммуникаций и дорог, уменьшаются эксплуатационные расходы, использование однотипных конструкций.
В объемно-планировочных решениях универсальных общественных зданий многофункционального использования (киноконцертные комплексы, дворцы спорта и т.п.) специальные конструктивные решения и механизация оборудования позволяют трансформировать в течении нескольких часов спортивную арену в киноконцертный зал и т.д.
К универсальным также относятся здания, предназначенные для одного динамически развивающегося процесса (торговли, бытового обслуживания). Решения таких зданий должны обеспечивать возможность перепланировки помещений, это обеспечивается за счет укрупненной модульной сетки и сборно-разборными конструкциями перегородок.
Общественные – это здания с большим сосредоточение людей, поэтому размеры эвакуационных выходов и путей определяют специальными расчетами.
На структуру общественных зданий решающее значение оказывают площади основных помещений. По этому признаку здания могут иметь структуру: мелкоячеистую – площадь 15-30 м2; крупноячеистую – 30-80 м2; зальную – основное помещение или несколько помещений площадью более 100 м2; смешанную – из одного или нескольких залов и мелких помещений.
Размещение основных помещений в объеме здания, их форма и размеры определяются спецификой функционального процесса и требованиями к световому, звуковому и воздушному режиму.
Важную роль в объемно-планировочном решении общественных зданий играют коммуникационные помещения, площадь которых составляет до 30% и более от площади здания. Они предназначены для организации входа т выхода, распределения горизонтального и вертикального перемещений людских потоков внутри здания.
Комплекс помещений и устройств у главного входа в здание называют входным узлом. В его состав могут входить: тамбуры, вестибюли, гардеробы, справочные, пропускные бюро, кассы, комнаты администрации.
Тамбуры – тепловые преграды, проектируют в зданиях, возводимых в районах с умеренным и холодным климатом. Наиболее удобной для эвакуации является прямоугольная планировка тамбуров, когда одно или несколько помещений (шлюзов), расположенных по одной прямой, соединяются дверями, открывающимися по ходу эвакуации. Размеры тамбура должны позволить войти в него, закрыть за собой дверь, а затем открыть следующую (т.е. глубина шлюза не менее 1,2 м, а ширина превышает ширину дверного проема не менее, чем на 0,15 м с каждой стороны).
Вестибюль– первое распределительное помещение на пути человека, вошедшего в здание (небольшой зал). В нем располагают гардероб, справочное бюро, торговые киоски. Планировочное решение вестибюля должно обеспечивать видимость размещения лестниц, лифтов, коридоров. Вестибюли должны иметь достаточную площадь для размещения скапливающихся в них людских потоков.
Фойе и поэтажные холлы, являясь распределительными помещениями, одновременно могут служить и зонами отдыха.
Коридорыпо функциональному назначению условно подразделяются на главные с интенсивным движением и второстепенные. Главные связывают основные помещения с эвакуационными выходами, поэтому должны обладать достаточной пропускной способностью, освещенностью естественным светом, иметь ограниченную протяженность путей (расстояние от наиболее удаленного помещения до выхода на лестничную клетку или наружу).
Второстепенные коридоры используют в служебных целях для сообщения между вспомогательными и обслуживающими помещениями (могут не иметь выхода в лестничную клетку или наружу, не иметь естественного освещения), их ширина должна быть не менее 1,2 м.
Лестницы служат для связи помещений на этажах с эвакуационными выходами из здания. Эвакуационные лестницы должны размещаться в лестничных клетках. В зданиях театров, домов отдыха, торговых центров главные лестницы могут выполняться без ограждающих конструкций, т.е. открытыми, но при этом должно быть не менее двух эвакуационных лестниц, размещенных в лестничных клетках.
В качестве вертикальных коммуникаций в общественных зданиях используют лифты, эскалаторы (вертикальный транспорт непрерывного действия в виде движущихся под углом 30° лестниц), пандусы (наклонные плоскости с уклоном 1:8 и нескользким полом, имеющие плавные повороты; их площадь в 2-3 раза больше площади лестничной клетки).
Особенности объемно-планировочных решений
Производственных зданий
При проектировании производственных зданий руководствуются следующими принципами: объемно-планировочные решения должны создавать оптимальные условия для развития технологического процесса и его модернизации в процессе эксплуатации, а также обеспечивать возможность возведения здания индустриальными методами.
По степени зависимости от технологического процесса производственные здания делятся на две группы:
1. Здания, объемно-планировочные решения, которых полностью зависят от особенностей технологического процесса, характера и габаритов производственного оборудования (мартеновские, прокатные и конверторные цеха металлургических заводов, коксохимические заводы, здания цементного производства и т.д.). При их возведении используют специальные конструкции, а объемно-планировочные решения имеют индивидуальный характер.
2.Здания на объемно-планировочные решения, которых технологический процесс практически не оказывает влияния. Их возведение может осуществляться индустриальными методами на основе унифицированных габаритных схем (УГС).
УГС – схематическое изображение типовых объемно-планировочных элементов зданий, унифицированных по геометрическим параметрам и нагрузкам. В зависимости от места положения в здании объемно-планировочные элементы могут быть угловыми, торцевыми, крайними, средними и примыкающими к деформационным швам.
Суть проектирования на основе УГС заключается в следующем: здание разбивается на типовые объемно-планировочные одно- или многоэтажные элементы с унифицированными геометрическими параметрами: пролетом, шагом колонн, высотой этажа и нагрузками. Из элементов и их взаимосочетаний компонуют одно- и многоэтажные промышленные здания.
Проектирование многих промышленных зданий ведется путем компоновки крупноразмерных объемных фрагментов зданий – унифицированных типовых пролетов и секций, с типовыми параметрами, нагрузками и конструкциями.
Унифицированный типовой пролет – это фрагмент здания шириной в один пролет и длиной, равной длине температурного блока, составляющей 60 или 120 м для железобетонного каркаса и 72 или 144 м для металлического каркаса. Их используют в компоновке зданий с технологическими потоками одного направления.
Унифицированная типовая секция – фрагмент здания, состоящий из нескольких унифицированных типовых пролетов одной высоты. Их используют в компоновке зданий с технологическими потоками разных направлений.
Одноэтажные промышленные здания проектируют пролетными, ячейковыми и зальными.
В зданиях пролетного типа величина пролета превышает величину шага колонн. Унифицированные размеры пролетов – 18, 24, 30 м и более, шаг колонн 6 и 12 м. Пролетные здания предназначены для технологических процессов, направленных вдоль пролета.
Здания ячейкового типа имеют квадратную или близкую к ней прямоугольную сетку колонн (18х18; 24х24; 30х30 м и более), что позволяет организовать технологический процесс вдоль пролета и в перпендикулярном к нему направлении.
Здания зального типа имеют пролеты 36 м и более.
Многоэтажные промышленные здания проектируют каркасными. По объемно-планировочному решению они бывают:
- унифицированного типа, высотой от 2 до 10 этажей с сеткой колонн 6х6 или 6х9 м и высотой этажа 3,6; 4,8 и 6,0 м
- с увеличенным верхним этажом, когда конструкции и подъемно-транспортные средства верхнего этажа отличаются от нижележащих этажей. Пролет верхнего этажа шириной от 12 до 24 м перекрывают с помощью балок и ферм, а высоту этажа принимают равной 7,2; 8,4 и 10,6 м. в пределах этажа вдоль пролета может быть организовано движение мостового крана грузоподъемностью 10-20 т. остальные этажи здания проектируют с унифицированными параметрами и нагрузками на перекрытия.
- с межферменными этажами, проектируют пролетом 12 и 18 м, перекрывают фермами высотой от 1,2 до 3 м и организуют в межферменном пространстве дополнительные этажи, в которых размещают конструкторские бюро, технические, административно-бытовые и др. помещения.
Вертикальная связь между этажами во всех типах осуществляется с помощью лестниц и лифтов. Для перемещения грузов в пределах этажа используют напольный транспорт, подвесные конвейеры и кран-балки.
Особенности объемно-планировочных решений сельскохозяйственных зданий
Сельскохозяйственные здания проектируют одно- и многоэтажными.
Одноэтажные в зависимости от их ширины могут быть узкогабаритными и широкогабаритными.
Узкогабаритные шириной до 18 м (чаше однопролетные) наиболее распространены. В них содержат животных и птиц, устраивают теплицы.
Широкогабаритные шириной от18 до 48 м строят на крупных комплексах. Трехпролетные здания шириной до 36 м характерны для животноводческих комплексов откормочного направления, а четырехпролетные 36 м и более – для предприятий по хранению и переработке с/х продукции.
Оптимальная свобода планировочного решения достигается в моноблоках– одноэтажных многопролетных зданиях блокированного типа с параметрами: шириной до 120 м и более, пролетами 12 и 18 м (реже 6 и 9 м), с шагом колонн 3; 6; 12 и 18 м.
Многоэтажное строительство применяется редко из-за трудности вертикального перемещения животных и их эвакуации при пожаре.
В объемно-планировочных решениях с/х зданий, возводимых по типовым проектам, в единую композицию объединяют основные производственные помещения, подсобные помещения, предназначенные для размещения оборудования и вспомогательные помещения, предназначенные для обслуживающего персонала (включая санитарные узлы, коридоры и тамбуры). Их размещают или в торцах здания или вдоль его поперечной центральной оси.
При зальной схеме производственное помещение занимает почти всю площадь, не имеет внутри перегородок, кроме тех которые отделяют подсобно-вспомогательные помещения. Зальная схема экономична, но не исключает контакт больных животных со здоровыми и ограничивает возможности дезинфекции помещений.
Секционная схема обеспечивает размещение в здании двух или нескольких одинаковых производственных секций, вход в которые организован через подсобные помещения (для хранилищ по обработке овощей и фруктов).
Коридорно-секционная схема отличается от секционной тем, что вход в секции предусматривается из коридора. Коридор может быть один продольный или несколько, в том числе и поперечных (в моноблоках).
При анфиладной схеме предусматривается последовательный переход из одного производственного помещения в другое.
Смешанная схема применяется, если в здании размещают несколько различных по площади и конфигурации производственных помещений.