из электронной библиотеки / 922967908205465.pdf
.pdfУсловия и области применения. Способы опирания. Конструктивные особенности. Основные размеры. Узлы, детали.
Тонкостенные жесткие пространственные конструкции: оболочки одинарной и двоякой кривизны, складки, купола. Особенности их статической работы и конструктивные особенности. Важнейшие габаритныеразмеры. Области применения. Схемы разрезок на сборные элементы в различных материалах.
Висячие системы покрытий, однопоясные и двухпоясные Принципы статической работы. Опорные контуры. Виды конструктиных решений и их отличительные особенности: пригруженные вантовые покрытия висячие оболочки, тросовые фермы, мембранные покрытия и т.п. Детали покрытий, принципы и особенности крепления к опорному контуру. Особенности решений фундаментов. Комбинированные висячие покрытия. Подвешенные системы. Области применения висячих систем.
Пневматические и тентовые конструкции.Основные материалы. Схемы и особенности конструктивных решений. Узлы, детали. Области применения.
Конструктивные системы. Типы стен из природных или искусственных камней и блоков, из монолитного бетона; облегченные виды каменной кладки. Элементы несущего остова: столбы, цоколи, перемычки и др.Основные вопро
сы проектирования несущего остова с применением мелкоэлементных несущих конструк ций перекрытий (разбивка стен, привязки, заделки элементов перекрытий и т.п.). Примен ение крупных блоков ипанелей в малоэтажном строительстве. Облегченный железобето нный каркасный остов для строительства одно- и двухэтажных жилых зданий, его элементы.
Раздел 2. Типология архитектурных конструкций
Переуплотнение застроек, повышение этажности зданий, уничтожение зелени все это основные характеристики современной архитектуры, что было вызвано стихийным ростом городов, численности населения, которое в основном занято в промышленном производстве.Как следствие, большое развитее в современном мире получило строительство высотных зданий. Новые типы зданий, которые постоянно возникают, способствуют созданию новых конструкций и материалов, которые стимулируют появление новых архитектурных форм.
По различным критериям конструктивные системы можно условно разделить на подсистемы, например: согласно расположению системы относительно уровню земли - надземные и подземные; по виду применяемого материалы – конструкции из кирпичной кладки, стали, а также на железобетонные; согласно расположению конструкции непосредственно в здании – вертикальные, горизонтальные и фундаментные.
21
Тема 3. Подземная часть зданий и сооружений
Классификация и конструктивные схемы подземной части зданий и сооружений Подземная часть зданий является ответственной частью сооружения, на
которую затрачиваются огромные капитальные вложения. В настоящее время затраты на фундаментостроение и устройство подземных частей зданий составляют около 8,5 млрд руб, что составляет 12% общего объема строительно-монтажных работ. Удельный вес трудовых затрат на устройство подземной части зданий составляет 8— 15% общих затрат на возведение здания.
22
Подземная часть зданий или сооружений включает в себя основания, фундаменты, стены, перекрытия, фундаментные балки и балки жесткости, плиты днища, тоннели, каналы и другие конструктивные элементы.
Конструктивные решения подземной части зданий и сооружений имеют большое разнообразие. Они зависят от функционального назначения здания, его объемнопланировочнОго решения, инженерно-геологических условий строительной площадки и природно-климатических условий.
Для зданий жилищно-гражданс-кого назначения и многоэтажных промышленных зданий наибольшее распространение получили следующие схемы подземной части: бесподвальная, подвальная и с многоярусными подвалами.
Характерной особенностью промышленных зданий является различие отметок заложения фундаментов. Это вызывается необходимостью устройства отдельных фундаментов под технологическое оборудование, раз-личных технологических подвалов, приямков, тоннелей, закладываемых на различных отметках. Конструктивные решения подземной части сооружений в значительной мере зависят от типа сооружения и грунтовых условий. Подземные части могут выполняться в виде массивных фундаментов; глубоких опор; многоярусных подвалов, заглубленных подземных сооружений и комбинированных решений.
Подземные части сооружений могут быть выполнены в виде массивных фундаментов (дымовые трубы, башни, доменные печи и др.), заглубленных в грунт колодцев насосных станций, отделений дробления, вагоноопрокидывателей и т. п. сооружений, а некоторые сооружения могут быть быполнены полностью под землей (гаражи, склады, подземные магистрали и т. п.).
Фундаменты для малоэтажного строительства.
23
Можно выделить некоторые общие закономерности при выборе типа фундаментов:
24
В зависимости от типа несущих конструкций, заглубленных в грунт, подземные части зданий можно разделить на следующие группы:
массивные фундаменты; облегченные ячеистые фундаменты;
фундаменты в виде системы опор глубокого заложения; ячеистые заглубленные помещения, включающие ограждающие стены,
перекрытия и днища; линейные сооружения типа тоннелей, переходов, галерей и переездов.
Классификация и конструктивные схемы подземной части зданий и сооружений: Подземные сооружения классифицируют по целому ряду признаков: по месту расположения, назначению и характеру использования, по этажности и глубине
заложения, по конструктивной и объемно-планировочной схеме.
По месту расположения в подземном пространстве: расположенные непосредственно под зданиями и сооружениями; расположенные под незастроенной территорией; выходящие за пределы зданий; расположенные под улицами, дорогами и реками.
По глубине заложения различают: мелкого и глубокого заложения.
Основными элементами подземной части являются основания и фундаменты, так как от их надежности зависит сохранность всего сооружения.
Под основанием понимаются напластования грунтов, которые воспринимают нагрузку от здания или сооружения. Различают основания естественные, сложенные природными грунтами, и искусственные, когда природные грунты частично заменены или свойства их улучшены тем или иным способом (уплотнением, закреплением и т. п.).
Фундаменты служат для передачи нагрузки от сооружения на основание. При использовании подземного пространства в хозяйственных или иных целях фундаменты одновременно могут выполнять роль ограждающих конструкций. Характер конструктивного решения зависит от назначения фундаментов; величины и характера действующих нагрузок; инженерно-геологических и иных природных условий
25
строительной площадки; производственных возможностей материально-технической базы строительства; наличия вблизи сооружаемого фундамента ранее возведенных объектов и других факторов
Все известные виды фундаментов можно разделить на две большие группы: фундаменты, возводимые в открытых котлованах, и фундаменты, устраиваемые без отрывки котлованов (свайные, щелевые, буровые, тонкостенные цилиндрические оболочки, опускные колодцы и кессоны).
Фундаменты, возводимые в открытых котлованах, широко распространены в строительстве. На их возведение расходуется большая часть бетона и железобетона, используемого в фундаментостроении.
Тема 4. Стены и перегородки
Общие принципы проектирования ограждающих конструкций зданий. Определения. Назначение и классификация. Воздействия и требования, которым
должны удовлетворять ограждающие конструкции. Принципиальные схемы конструктивных решений наружных и внутренних стен, междуэтажных и других перекрытий, крыш, совмещенных покрытий, перегородок, светопрозрачных ограждений
ит.п. Ориентация на применение индустриальных изделий; ГОСТы, СНиПы, ТУ, нормали
ит.п., их назначение.
Стенами называют конструктивные элементы зданий, служащие для отделения помещения от внешнего пространства (наружные стены) или одного помещения от другого (внутренние стены). По характеру работы стены делят на несущие, самонесущие и навесные. Несущие стены воспринимают нагрузку от собственного веса и других конструкций и передают ее на фундаменты. Самонесущие стены несут нагрузку только от собственного веса по всей своей высоте и передают ее на фундаменты. Навесные стены несут собственную нагрузку только в пределах одного этажа. Они опираются, как правило, на каркас.
К стенам предъявляются следующие требования; они должны иметь достаточную прочность и устойчивость, обладать высокими тепло- и звукоизолирующими свойствами, быть огнестойкими, долговечными и экономичными. Требования по звукоизоляции предъявляются, главным образом, к стенам жилых зданий. В промышленных зданиях звукоизоляция стен требуется сравнительно редко (только при особенно шумных производственных процессах). Кроме того, нужно стремиться, чтобы стены были легкими, а методы их возведения— максимально индустриальными.
По виду применяемых материалов стены можно разделить на деревянные и каменные (выполняемые из кирпича, легкобетонных или других искусственных и естественных камней), которые в свою очередь могут-быть монолитными (из шлакобетона или бетона), из крупных блоков и .панелей. Монолитные стены выполняются непосредственно на стройке путем укладки бетонной смеси в опалубку. Такие системы применяются редко. В настоящее время прогрессивными являются стены из крупноразмерных элементов (блоков и панелей).
Архитектурно-конструктивные элементы стен. К ним относятся: цоколь, карниз, парапет, пилястры, контрфорсы, простенки, нищи, перемычки и др. В настоящее время из древесины и материалов на ее основе в лесных поселках распространены следующие конструкции стен: бревенчатые, брусчатые, арболитовые, каркаснофибролитовые, деревянно-панельные и каркасные с минераловатным утеплителем.
Рубленые бревенчатые стены. Они состоят из сплачиваемых между собой венцов на продольных пазах-желобах и вставных шипах, устанавливаемых на расстоянии до 2 м друг от друга в шахматном порядке в плоскости стены
26
Диаметр бревен для стен в зависимости от климатических условий назначают в пределах от 200 до 250 мм. Глубина паза шипов должна на 10 мм превышать высоту шипа. Для предотвращения продуваемости пазов в них укладывают паклю. Угловые сопряжения выполняют «в чашку» (с остатком) или «в лапу» (без остатка). Венцы наружных и внутренних стен сопрягают «сковороднем» Чтобы уменьшить продуваемость и защитить торцы бревен внутренних поперечных стен от загнивания, их торцы закрывают досками, пришиваемыми после окончания усадки сруба. То же делают в углах при сопряжении венцов «в лапу». В настоящее время возведение стен из бревен осуществляется только в индивидуальном порядке по причине большой материалоемкости и трудоемкости их устройства.
Брусчатые стены. Более индустриальными по сравнению с бревенчатыми являются брусчатые стены Из бруса собирают стены отапливаемых одно- и двухэтажных зданий. В зависимости от климатических условий для наружных стен применяют брус сечением 150x150 или 180^150 мм, а для внутренних — 100x150 мм. Если стены возводят на каменном ленточном фундаменте, под первый ряд брусьев укладывают гидроизоляцию из толя, рубероида или пропитанной битумом доски. Брусья кладут на пакле и крепят деревянными нагелями диаметром 25 мм и длиной 400 мм, которые располагают через 1,5 м в шахматном порядке по высоте стен. Уложив первые три ряда и установив нагели, укладывают следующие два ряда брусьев, просверливают отверстие на толщину трех рядов, т.е. захватывают верхний брус нижнего пакета и скрепляют их нагелями и т.д. Сопряжение брусьев в углах стен, в стыках по длине и с вертикальными элементами оконных и дверных коробок делают на деревянных шпонках или рейках Оконные и дверные коробки, балки перекрытий устанавливают одновременно со сборкой стен.
Брусчатые стены вследствие усыхания древесины и уплотнения пакли в пазах дают усадку до /го. своей высоты. Поэтому над каждым проемом оставляют зазор в /го его высоты, заполняемой паклей, а длину нагелей делают на 2...5 см меньше высоты трех рядов брусьев. Из брусьев в настоящее время возводят стены зданий различного назначения в лесных поселках.
Стены из деревянных панелей Наружные панели имеют длину, равную шагу несущих поперечных стен, и высоту, равную высоте помещений, т.е. размером на комнату. Панель собирают на деревянном каркасе с толщиной бруса по толщине панели, равной 124 мм. Облицовку внутренней стороны панели выполняют из двух слоев твердой волокнистой плиты толщиной 4 мм каждая. Под облицовку укладывают пароизоляцию из одного слоя пергамина. Наружная облицовка состоит из одного слоя твердой древесноволокнистой плиты и досок толщиной 13 мм. Облицовку крепят на гвоздях. Полости панелей заполняют утеплителем — жесткими минераловатными плитами толщиной 120 мм. При монтаже стыки панелей наружных стен конопатят паклей и закрывают нащельниками на гвоздях.
Контейнерные объемно-блочные здания. Они выпускаются промышленностью с деревянными или металлодеревянными несущими элементами Контейнер (объемный блок) собирают из панелей с деревянным каркасом, обшитым с двух сторон досками. Рамы основания блока собирают из древесины или металла. Размеры блоков отвечают требованиям габаритов перевозки по железным дорогам. Объемные блоки собирают из клееных панелей. Панели стен и перекрытия имеют деревянный каркас, облицованный с внешней стороны водостойкой фанерой толщиной 10 мм, с внутренней стороны — фанерой толщиной 8 мм. Утеплитель— полужесткие минераловатные плиты на синтетической связке. Технология изготовления объемных блоков позволяет на одном и том же предприятии комплектовать сборно-разборные здания из объемных блоков и из отдельных панелей в зависимости от транспортных условий и наличия и возможности перемещения кранов.
27
Каменные стены Каменные стены по своей конструкции подразделяют на стены и» каменной
кладки, монолитные и из сборных крупноразмерных конструкций (блоков, панелей, объемных элементов).
Стены из мелкоразмерных камней. Стены из этих материалов делят на три группы: 1) однородные необлегченные сплошные (из; полнотелых и пустотелых камней); 2) неоднородные сплошные облегченные и необлегчениые; 3) облегченные с воздушной прослойкой. Для кладки стен применяют природные и искусственные штучные камни (различного рода кирпич, пустотелые эффективные камни и т.д.).
При возведении сплошных кирпичных стен. применяют две системы кладки: двухрядную и многорядную. Толщину стен в зависимости от теплотехнических требований принимают кратной половине кирпича (1; 1,5; 2; 2,5 и т.д.).
Ввиду сравнительно большой средней плотности и повышенной теплопроводности кирпичной кладки толщину стен малоэтажных зданий из обыкновенного керамического кирпича обычно назначают не из прочностных, а из теплотехнических соображений, что приводит к неполному использованию несущей способности кладки. Этот недостаток кирпичной кладки устраняют применением пустотелого кирпича или облегченной кладки, в которой часть кирпича заменяют теплоизолирующими материалами. Наиболее распространены облегченные кирпичные стены из двух тонких продольных стенок толщиной в 0,5 или в 1 кирпич, связанных диафрагмами, промежуток между которыми заполнен утеплителем в виде засыпки, монолитного заполнителя или вкладышей. Наиболее высокими теплоизоляционными качествами обладают облегченные стены из однородных пустотелых^ камней с вертикальными щелевыми пустотами. Стены из этих камней выкладываются по цепной перевязке с последующим оштукатуриванием или облицовкой. Способы возведения каменных стен описаны ниже. Прочность каменной кладки при сжатии и растяжении зависит от прочности камня и раствора, а также от качества выполнения кладки. Анализ работы кладки при осевом сжатии показывает, что вертикальные швы в работе не участвуют, так как при твердении раствор дает усадку, сцепление раствора с камнем нарушается, и вертикальные швы можно рассматривать как узкие щели, у концов которых происходит концентрация напряжений. Нагрузка от вышележащих к нижележащим рядам кладки передается через горизонтальные швы. Передача нагрузки происходит неравномерно по всему сечению, так как плотность и жесткость затвердевшего раствора по длине и ширине шва неодинаковы и опорные плоскости камней имеют неровности. В результате этого камни в кладке подвергаются не только сжатию, но изгибу и срезу. При сжатии кладки возникают поперечные деформации в камнях и горизонтальных швах, причем деформации раствора, как правило, больше деформаций камня. Благодаря сцеплению свободные поперечные деформации камня и раствора невозможны, поэтому по плоскостям соприкосновения камня и раствора появляются касательные усилия, вызывающие растяжение камня. Растягивающие усилия будут тем больше, чем слабее раствор.
Крупноблочные и крупнопанельные стены гражданских зданий.
Крупные блоки представляют собой искусственные или природные камни большого размера для стен зданий.
Стены в пределах этажа при проектировании делят на ряды в зависимости от материала блоков, технологических возможностей их изготовления и грузоподъемности монтажных кранов. Различают двух- и четырехрядную разрезку стен Наиболее распространена двухрядная разрезка (два блока по высоте этажа), значительно сокращающая число монтажных единиц. Плоскость стены в соответствии с принятыми системами разрезки может быть разбита на простеночные (рядовые и угловые), подоконные, пере-мычечные и поясные (рядовые и угловые) блоки.
28
блоков применяют все виды кирпича и керамические камни со щелевидными пустотами. Толщину кирпичных блоков принимают аналогичной толщине кирпичных стен (250, 380, 510 и 640 мм) в зависимости от климатических условий места строительства, нагрузок и этажности.
Блоки из природного камня выпиливают из каменного массива камнерезными машинами или изготовляют из мелких пильных камней на растворе. Толщину блоков принимают равной 300, 400, 500 и 600 мм. Блоки внутренних стен и стен подвалов изготовляют из тяжелого бетона.
Блоки укладывают на растворе с соблюдением перевязки швов. Вертикальные стыки между блоками являются наиболее ответственными в крупноблочных зданиях, так как от тщательности их заделки зависит тепло- и звукоизоляция.
Вертикальные стыки могут быть открытыми со стороны помещения или закрытыми , для чего блоки изготовляют с четвертями или с пазами.
Блоки с четвертями применяют, в основном для наружных стен, так как четверти лучше обеспечивают непродуваемость стыка. При сопряжении блоков с четвертями со стороны помещения образуется
вертикальный паз, который частично заделывают вкладышами, а оставшуюся часть канала заполняют бетоном или раствором. Блоки с пазами применяют главным образом для внутренних стен. Закрытый вертикальный канал, образующийся после установки двух смежных блоков, заполняют бетоном или раствором. Швы вертикальных стыков проконопачивают паклей и зачеканивают жестким раствором на глубину 20...30 мм или применяют жгуты из пороизола, приклеиваемые на мастике изол.
Для повышения пространственной жесткости крупноблочных зданий углы и пересечения стен армируют в швах или
устраивают горизонтальные армированные пояса. Важную роль в обеспечении жесткости крупноблочных зданий играет связь перекрытий со стенами, которую осуществляют с помощью стальных анкеров, привариваемых к стальным закладным деталям перемычеч-ных блоков и монтажным петлям плит перекрытий.
Крупнопанельные стены. Домостроительные комбинаты выпускают стеновые панели с установленными в них дверными и оконными блоками, с декоративной отделкой наружной поверхности и с внутренней поверхностью, подготовленной под окраску аля оклейку обоями. В крупнопанельных стенах в отличие от крупноблочных отсутствует перевязка швов, толщина их сравнительно невелика, поэтому для большей устойчивости панелей требуется надежное взаимное крепление. Из различных схем членения стен на панели наиболее распространены одноэтажные панели размерами
на комнату (однорядная схема), однако применяются схемы с простеночными панелями на один или два этажа, междуоконными и угловыми вставками (вертикальная схема) и с поясными и полосовыми простеночными и угловыми панелями (горизонтальная). При выборе схемы разрезки следует стремиться к минимальному числу типоразмеров панелей, минимальной протяженности швов и максимальному укрупнению панелей с целью наиболее полного использования грузоподъемности кранов.
Крупнопанельные здания возводятся по двум основным конструктивным схемам: бескаркасной и каркасной.
Пространственная жесткость каркасно-панельных зданий обеспечивается совместной работой элементов каркаса, перекрытий, связей, установкой в плоскости каркаса панелей или вертикальных диафрагм жесткости за счет надежного сопряжения стыков элементов с помощью сварки закладных деталей и замоноличивания бетоном. Здания из объемно-пространственных блоков. Объемно-блочные здания монтируют из блоков-комнат и блоков-квартир с полной отделкой и внутренним санитарнотехническим оборудованием.
Объемные блоки можно изготовлять из монолитного легкого бетона на специальной формующей установке или сборными из панелей кассетного или
29
вибропрокатного производства. Монолитные объемные блокипредставляют собой цельноформованную жесткую коробку типа «колпак» 1, «стакан»2, «лежачий стакан» 3.
Блоки-комнаты в плане можно располагать по-разному, создавая дома разнообразных форм и типов; с балконами, эркерами и т.п.
Стены промышленных зданий из крупных панелей. Крупные стеновые панели часто применяют в каркасных промышленных зданиях.
Взависимости от разных признаков стеновые панели подразделяют на отдельные виды: по месту положения в стене (по высоте) — на рядовые, простеночные, перемычечные, парапетные, карнизные и цокольные; расположению в плане — на рядовые
иугловые; теплотехническим свойствам — на утепленные, применяемые в отапливаемых зданиях, и не утепленные — для неотапливаемых зданий; разрезке — на полосные, одно- и двухмодульные; виду материалов — на железобетонные, металлические и асбестоцементные.
Всовременных промышленных зданиях наиболее часто применяют навесные
панели.
Железобетонные панели изготовляют как утепленными, так и неутепленными. Утепленные панели применяют. для устройства стен одно- и многоэтажных отапливаемых каркасных зданий с шагом пристенных колонн 6 и 12 м. Эти стеновые панели изготовляют следующих видов: сплошные — из ячеистых или легких бетонов, трехслойные — из двух железобетонных плит со слоем минераловат-ного утеплителя. Сплошные панели из ячеистых бетонов выполняют однослойными толщиной 200, 240 и 300 мм-. Панели толщиной 200 и 240 мм применяют только для навесных стен с ленточными проемами, а толщиной 300 мм — для самонесущих стен. Панели из
ячеистых бетонов, как и все виды других утепленных панелей, имеют номинальную высоту 1200 и 1800 мм.
Для изготовления панелей из ячеистых бетонов используют газо-и пенобетон, газо- и пеносиликат М35 с плотностью 700 кг/м и морозостойкостью не ниже Мрз25. Панели армируют сварными каркасами и сетками из стали марок A-I, А-Ш и обыкновенной арматурной проволоки марки Вр-I. Для крепления панелей к колоннам каркаса здания в них предусмотрены стальные закладные детали. При монтаже панелей швы между ними заполняют герметиками: гернитом, пороизолом, тиоколовыми и полиизобутиле-новыми мастиками. Толщину горизонтальных швов принимают 15 мм, вертикальных — 20 мм. Панели из ячеистых бетонов допускается применять при влажности внутреннего воздуха не выше 60 % и не разрешается в зданиях с агрессивной средой.
Из легких бетонов изготовляют панели толщиной 200, 240, 300 и 400 мм. Панели толщиной 200 и 240 мм применяют в ненесущих стенах с ленточными широкими проемами, а толщиной 300 и 400 мм — в самонесущих стенах с отдельными оконными проемами шириной 3000 и 4500 мм.
Панели из легких бетонов выполняют сплошными, но с обеих сторон они имеют поверхностный (офактуривающий) слой толщиной 20 мм из прочного цементного раствора, образующего плотную и гладкую поверхность. Для изготовления панелей из легких бетонов применяют керамзито-, шлако-, перлито- и аглопоритобетон М50 плотностью 900... 1000 кг/м , морозостойкостью не ниже Мрз25. Армирование и заполнение швов между панелями при их монтаже производится так же, как и панелей из ячеистых бетонов.
Перегородки Перегородки выполняют из деревянных щитов, гипсолитовых и железобетонных
плит, стеклоблоков и стеклопрофилита, мелких камней и т.д.
Сборно-разборные перегородки из деревянных щитов Деревянные перегородки собирают из готовых щитов. При установке таких перегородок на деревянные полы к последним прибивают парные направляющие бруски-галтели, в паз между которыми
30