Предисловие

Дисциплина "Архитектурно-строительные конструкции" является одной из основных дисциплин базовой части профессионального цикла бакалавриата по направлениям "Строительство" и "Архитектура", так как дает общие понятия о физико-механических свойствах конструкционных материалов (бетон, железобетон, металлы, древесина, пластмассы), об основных архитектурно-строительных конструкциях (колонны, ригели, фермы, плиты перекрытия, балки, стены, фундаменты и т.д.), использующихся при проектировании жилых, промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий.

При написании и подготовке учебника "Архитектурно-строительные конструкции" авторы старались учесть последние требования Министерства образования и науки РФ и требования Государственного образовательного стандарта четвертого поколения по увеличению самостоятельной составляющей обучения студента и уменьшению часов аудиторных, в частности лекционных, занятий.

Пользуясь учебником, студент получит не только основные знания по предмету "Архитектурно-строительные конструкции", предусмотренные учебным планом для академического бакалавриата по направлениям 08.03.01 "Строительство" и 07.00.00 "Архитектура", но ему будут предложены и дополнительные материалы по истории и современному состоянию в области проектирования и строительства большепролетных пространственных стержневых и оболочечных структур. Два раздела (третий и четвертый), посвященные данному вопросу, были введены в учебник с учетом того, что в настоящее время после длительного застоя (с 1965 г.) начинается расширенное применение сооружений этого типа в связи с появлением новых строительных материалов, точных методов численного расчета строительных конструкций и проявлением интереса к большепролетным пространственным структурам и оболочкам у молодой генерации архитекторов и инженеров-строителей. В третьем разделе изучаются большепролетные пространственные структуры и оболочки в эпоху "золотого века тонких оболочек" (1922–1965), четвертый посвящен современным большепролетным тонкостенным железобетонным, металлическим, композитным оболочкам, оболочкам из древесины, а также тентовым, мембранным и тросовым покрытиям, пневматическим сооружениям.

Данный учебник дает общее представление об основах расчета строительных конструкций, рассказывает об экспериментальных методах исследования конструкционных материалов и строительных конструкций, организации процесса проектирования строительных объектов различного назначения. Большое внимание уделяется примерам и проектам жилых, промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий, возводимых из различных конструкционных материалов, различной этажности и по различным технологиям. Показаны возможности архитектурной бионики и эргономики применительно к зданиям и конструкциям различного назначения. Представлены методики теплотехнического и звукоизоляционного расчетов.

Дисциплина "Архитектурно-строительные конструкции" поможет студенту овладеть следующими общекультурными (ОК) и профессиональными (ПК) компетенциями:

• владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

• умением использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);

• стремлением к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

• осознанием социальной значимости своей будущей профессии, обладанием высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);

• использованием основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применением методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

• владением основными законами геометрического формирования, построения и взаимного пересечения моделей плоскости и пространства, необходимыми для выполнения и чтения чертежей зданий, сооружений, конструкций, составления конструкторской документации и деталей (ПК-3);

• владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ПК-5);

• способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ПК-6);

• знанием нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест (ПК-9);

• владением методами проведения инженерных изысканий, технологией проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием стандартных прикладных расчетных и графических программных пакетов (ПК-10);

• знанием научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по профилю деятельности (ПК-17);

• способностью составлять отчеты по выполненным работам, участвовать во внедрении результатов исследований и практических разработок (ПК-19);

• знанием правил и технологии монтажа, наладки, испытания и сдачи в эксплуатацию конструкций, инженерных систем и оборудования строительных объектов, образцов продукции, выпускаемой предприятием (ПК-20).

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать

• ключевые понятия, определения и принципы, принимаемые в курсе "Архитектурно-строительные конструкции";

• функции зданий и строительных сооружений;

• функции несущих, ограждающих и совмещенных строительных конструкций;

• достоинства и недостатки структурных конструкций;

• основы методов расчета каменных, армокаменных, бетонных, железобетонных, металлических и деревянных конструкций;

• основы классической теории расчета тонких оболочек, включая расчет оболочек по безмоментной теории, расчет пологих оболочек, расчет осесимметричных оболочек вращения в линиях кривизны;

• достижения современной архитектуры в области проектирования и строительства большепролетных пространственных структур;

• выдающиеся пространственные сооружения различных эпох и стран;

• требования эргономики к проектируемым сооружениям,

• возможности современных строительных материалов;

• основные виды строительных конструкций для жилых, промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий;

• основные нормативные документы для проектирования зданий и сооружений;

• в рамках профессиональной компетенции имена наиболее известных архитекторов, инженеров и ученых-механиков, внесших значительный вклад в проектирование и возведение уникальных зданий и сооружений, ставших прототипами для целого ряда последующих объектов;

• положительные и отрицательные стороны рекомендаций и предложений различных направлений в архитектуре жилых, торговых и офисных зданий (архитектурная бионика, ноосфер пая архитектура и др.);

• причины возникновения аварийных ситуаций в зданиях и конструкциях;

уметь

• выделять в сложном объекте простейшие типы несущих конструкций;

• составлять расчетные схемы зданий и сооружений;

• проводить классификацию строительных объектов по методу их возведения или по методу их формирования, по материалу, по назначению и т.д.;

• выбирать соответствующие строительные конструкции для проектирования и возведения зданий и сооружений различного назначения;

• выбирать соответствующий вид структурной конструкции для проектирования зданий и сооружений различного назначения;

• использовать в реальном проектировании знание физико-механических свойств конструкционных материалов строительных конструкций;

• выбирать рациональную форму здания из нескольких предложенных вариантов, опираясь на знание картины распределения внутренних силовых факторов, технологические и эргономические требования к сооружению;

• предусматривать последующие этапы в реализации предложенных объемных решений задач, как то: возведение опалубки для железобетонных сооружений, доступность осмотра узлов, стыков и соединений элементов конструкций, применение подъемных машин и механизмов для возведения объектов, стремиться к сокращению эксплуатационных расходов для поддержания сооружения в рабочем состоянии;

• организовывать процесс проектирования строительных объектов;

• оценивать техническое состояние объекта;

• проводить экспериментальные исследования конструкционных материалов и конструкций;

• проводить теплотехнические и звукоизоляционные расчеты конструктивных элементов зданий;

• распознавать отступления от проекта, приводящие к авариям и разрушениям конструкций;

• выражать свое мнение о месте оболочечных и стержневых структур в современной архитектуре;

• находить самостоятельно необходимую научную и техническую литературу по курсу "Архитектурно-строительные конструкции";

• ориентироваться в существующем потоке информации по архитектурно-строительным конструкциям и сооружениям различного назначения;

• пользоваться базами данных, информационно-справочными и поисковыми системами для поиска необходимой информации по истории, расчету и проектированию пространственных структур и оболочек;

• составлять аналитические обзоры по теме, связанной с архитектурно-строительными конструкциями;

владеть

• основами методов расчета элементов строительных конструкций на прочность, жесткость и устойчивость;

• практическими методами расчета на сжатие, внецентренное сжатие, смятие, сдвиг, кручение, изгиб, устойчивость;

• информацией по истории развития архитектуры пространственных структур;

• информацией о последних достижениях строительной науки применительно к архитектурно-строительным конструкциям различного назначения;

• знанием о потребностях современного общества в сооружениях, обладающих большой пространственной свободой форм;

• представлением, что будет иметь специалист в запасе, взявшись за исследование или проектирование объекта заданного назначения;

• навыками проектирования сооружений, объектов и строительных изделий из каменных, армокаменных, бетонных, железобетонных, металлических и деревянных стройматериалов;

• навыками контроля качества строительных конструкций различных типов;

• навыками проектирования малоэтажных и многоэтажных зданий, жилых и промышленных зданий;

• принципами формообразования стержневых структур;

• навыками построения структурных конструкций из геометрически неизменяемых стержневых ячеек;

• рекомендациями эргономики применительно к зданиям и конструкциям различного назначения;

• умением анализировать причины аварий и разрушений зданий и сооружений.

С учетом современных повышенных требований к организации самостоятельной учебной и научно-исследовательской работы студентов в конце каждой главы предлагаются задания для самостоятельной работы, предусматривающие, что студент не найдет окончательного ответа в учебнике, а ему потребуется дополнительная работа с Интернетом, статьями, монографиями, нормативными документами и другими источниками информации. В результате студент может подготовить аналитический обзор или научно-методическую статью для публикации или для выступления на научно- практических студенческих конференциях.

Вопросы и задания для самопроверки, также помещенные в конце каждой главы, предполагают, что студент найдет на них ответы, используя только материалы данного учебника.

При работе над учебником были использованы материалы по архитектурно-строительным конструкциям многих активно работающих в настоящее время НИИ, проектных и строительных организаций, список которых приведен в разделе "Приложение".

Главы 1, 10, написаны кандидатом технических наук, доцентом В. В. Галишниковой; предисловие, главы 2–9, 11–14, приложение написаны доктором технических наук, профессором С. И. Кривошапко; параграф 3.5 написан кандидатом технических наук, доцентом И. А. Сташевской; параграф 7.4 – доктором технических наук, профессором С. Б. Косицыным.