Основные элементы дома

Подземная часть строения

Для каждого строения, прежде всего, воздвигается главный конструктивный элемент здания — это фундамент, который обустраивается на участке грунта, служащего ему основанием. На него распределяется совокупность всех нагрузок корпуса. От его прочности зависит жесткость, устойчивость и долговечность здания.

Ни одно сооружение не возводится непосредственно на грунте. Число оснований, различных по своим характеристикам, конструкциям, областью использования, достаточно велико.

Этот элемент здания может быть выполнен в ленточном, плитном или столбчатом варианте, основанием последнего являются отдельные опоры.

Котлован под обустройство ленточного фундамента оформляется с некоторым уклоном стен. Угол наклона рассчитывается индивидуально в каждом случае.

Подвальное помещение обустраивается под домом, в пространстве, ограниченном фундаментом.

Цоколь представляет фрагмент фундамента, расположенного выше уровня земли. Эта часть конструкции здания находится в более агрессивных условиях, чем его вертикальные элементы – стены. На этот элемент действует вес всех выше расположенных надстроек, давление грунта в периоды циклов замерзания и оттаивания.

В дальнейшем изложении материала будем различать понятия «конструкция» и «конструктивность изделия». Конструкция – сложный объект (т. е. изделие), составленный из различных частей, например архитектурные конструкции: стеновая панель, ферма и др. Конструктивность объекта (изделия) – это то, что лежит в основе конструкции объекта (изделия), т. е. структура элементов, составляющих его конструкцию (объект, изделия).

Рис. 1. Конструктивные части здания и виды нагрузок

Здание является сложным объектом (рис. 1 – 2), состоящим из множества элементов. Остов здания представляет определенную взаимосвязанную структуру из несущих и ограждающих изделий, обеспечивающих общую устойчивость и жесткость здания.

Рис. 2. Строительные конструкции многоэтажного здания (чертеж разреза): 1 – фундамент; 2 – открытая внутренняя лестница; 3 – пол по грунту; 4 – цокольное перекрытие; 5 – междуэтажное перекрытие; 6 – эксплуатируемое покрытие; 7 – колонна; 8 – балка консольная; 9 – перегородка; 10 – дверной проем в стене; 11 – наружная стена; 12 – стена лоджии; 13 – перекрытие лоджии; 14 – шахта лифта; 15 – крыша; 16 – лестничная клетка

Нагрузки на здание могут быть постоянными (вес здания) и временными (люди, оборудование, снег, ветер). Несущие конструкции предназначены для сопротивления механическим нагрузкам. Устойчивость конструкции здания характеризует его сопротивление опрокидыванию, а жесткость – степень сопротивления деформациям остова, главным образом в узлах.

Ограждающие конструкции являются «одеждой» здания, разделяющие внутреннее его пространство на отдельные помещения; они защищают внутреннее пространство от атмосферных осадков, перегрева, охлаждения и других агрессивных воздействий. В ряде случаев несущие и ограждающие функции могут совмещаться, например в наружных и внутренних стенах и покрытиях.

Все конструктивные части здания делят на вертикальные (наружные, внутренние стены и перегородки) и горизонтальные (фундаментная плита, перекрытия, покрытия, крыша). Конструктивные части здания имеют разное назначение. Одни служат для восприятия только внутренних и внешних механических нагрузок. Внутренние нагрузки – собственный вес конструктивной части здания, а также вес других вышележащих вертикальных и горизонтальных частей здания. Внешние нагрузки – горизонтальное боковое давление ветра и вертикальное давление снега на крыше.

Другие конструктивные части здания, кроме восприятия механических нагрузок, выполняют и декоративно-защитные функции при наличии у них таких собственных качеств (например, внешняя форма, качество поверхности и самого вещества несущего элемента) или имея на поверхности несущей части здания дополнительные слои из строительных изделий, придающих им декоративно-защитные качества.

Принято считать , что к строительным конструкциям относятся конструкции сооружений, размеры сечений которых определяются расчетом на механическую надежность. Этим строительные конструкции отличаются от архитектурных конструкций, размеры сечений которых назначаются как в соответствии с расчетом на механическую надежность, так и согласно архитектурно-дизайнерскому решению авторов проекта, которое включает объемнопланировочные и дизайнерские решения, инсоляционный, теплотехнический и акустический расчеты, а также решения, учитывающие другие специальные требования норм и правил проектирования сооружений в зависимости от их назначения и места расположения. То есть, если нужно подчеркнуть многофункциональность конструкции, используют термин «архитектурная конструкция».

Конструктивная часть здания (от лат. constructio – составление, построение) – архитектурная (строительная) конструкция, представляющая собой сложное изделие, конструктивно объединенное на месте строительства монолитными, или одноэлементными, или многоэлементными изделиями и материалами, или их комбинациями (стеновая конструкция, крыша, перекрытие, фундамент и т. д.) (рис. 3).

Рис. 3. Конструктивные элементы здания

К конструктивным элементам зданий предъявляются следующие требования: архитектурная выразительность; функциональная целесообразность; прочность и устойчивость; долговечность и огнестойкость; удобство эксплуатации; технологичность; экономическая целесообразность.

Фундамент – конструкция, воспринимающая всю нагрузку от сооружения и передающая ее на грунт. Помимо этого, на здание через фундамент передаются усилия, возникающие в грунте: напор подземных вод, промерзание и пучение, а также солевая агрессия.

Стены в здании являются вертикальным ограждением. Стены, в зависимости от степени механической загруженности, подразделяются (рис. 4):

  • несущие стены – воспринимают внутреннюю нагрузку от всех вертикальных и горизонтальных вышерасположенных конструктивных элементов и внешнюю нагрузку и передают ее на фундамент;
  • самонесущие стены воспринимают нагрузку только от собственного веса стены с этажностью более одного и от бокового давления ветра, передают ее на фундамент;
  • ненесущие стены (в том числе навесные стены) – воспринимают нагрузку только от собственного веса в пределах одного этажа и от бокового давления ветра; опираются поэтажно на другие элементы сооружения.

Рис. 4. Виды наружных стен

Данная классификация применяется к наружным стенам зданий, что связано с общей тенденцией освобождения наружных ограждений от несущих функций полностью или частично с целью их облегчения и повышения посредством этого теплозащитных свойств, а также возможностей художественно-пластического решения экстерьера зданий.

Стены в зависимости от места положения и функциональности подразделяются на:

  • наружные стены – предназначены выполнять несущую функцию, а также с фасада декоративные и защитные функции от действия внешних физико-химических факторов: солнечной радиации, влаги, тепла и холода, наружного шума, агрессивных газов и пыли, а изнутри – декоративные и защитные функции от действия внутренних агрессивных эксплуатационных факторов помещения;
  • внутренние стены – выполняют несущую, а также декоративную функцию и защиту от внутреннего шума и других внутренних агрессивных эксплуатационных факторов помещения;
  • перегородки – выполняют ненесущую, декоративную функцию и защиту от внутреннего шума и других внутренних агрессивных эксплуатационных факторов помещения. Они опираются на перекрытие и разделяют площадь этажа на разные помещения.

Отдельные опоры – вертикальные несущие элементы (колонны, столбы, стойки), передающие всю нагрузку от перекрытия, других вышерасположенных конструктивных частей и отдельных элементов зданий непосредственно на фундамент. Перекрытия опираются непосредственно на колонны или на смонтированные специальные мощные балки, именуемые ригелем или прогоном.

Ригели – это горизонтальные части конструкции, создающие опору для перекрытий.

Перекрытия – горизонтальные ограждения, разделяющие все внутреннее пространство на этажи, выполняют самонесущую функцию и воспринимают полезную нагрузку (вес оборудования, предметов и людей), а также декоративную звукоизолирующую функцию со стороны пола и потолка. Кроме того, перекрытия связывают стены (особенно при монолитном строительстве), тем самым повышая их устойчивость, значительно увеличивая пространственную жесткость сооружения. Перекрытия называют:

  • междуэтажными, если они разделяют смежные этажи;
  • верхними или чердачными (если есть чердак), когда перекрывается верхний этаж;
  • нижними, отделяющими нижний этаж от подвала.

Крыша – это конструкция, которая защищает сооружение сверху от ветра, перегрева солнечными лучами, атмосферных осадков. Она состоит из водонепроницаемого слоя – кровли и несущих элементов, поддерживающих ее. Крыша и чердачное перекрытие вместе составляют комплексную конструкцию, называемую покрытием.

Покрытие – комплексная конструкция, состоящая из крыши и чердачного перекрытия, бывает:

  • чердачное – когда между холодной крышей и утепленным чердачным перекрытием существует пространство, именуемое чердаком;
  • бесчердачное совмещенная крыша, при которой крыша и верхнее перекрытие объединены в одну общую конструкцию (т. е. чердачное перекрытие и чердак отсутствуют), имеющую теплоизолирующий слой.

Лестницы – конструктивные элементы здания, предназначенные для связи между этажами внутри него. Они бывают:

  • наружными – для быстрой эвакуации людей из здания;
  • внутренними – для перемещения людей с этажа на этаж.

Лестницы по противопожарным требованиям располагаются в лестничных клетках (лестничные пространства, огражденные стенами).

Основные элементы дома

Лифтовая шахта – предназначена для устройства лифта и вертикального перемещения людей и предметов с этажа на этаж с его помощью.

Светопропускающие ограждения (окна, витражи, фонари) – элементы, предназначенные для защиты от воздействия внешней среды, для инсоляции и проветривания помещений, а также для визуальной связи с наружным пространством.

Двери – предназначены для отделения и связи соседних помещений, а также всего сооружения. Они бывают внутренними и входными. Внутренние двери служат для разделения и связи одного внутреннего помещения от другого.

При планировке собственного участка необходимо учитывать направление ветра и особенности рельефа местности. Например, если предстоит разбивка дома на участке с уклоном более 10-12°, то размещение жилого здания целесообразно на самом возвышенном месте, а клумбы или грядки в огороде нужно расположить перпендикулярно, относительно направления уклонов.

Обычно принято возводить дом на расстоянии 5-6 метров от «красной линии» — это граница, которая отделяет участок от дороги или улицы.

Пример:

дом лучше ставить фасадом к тропинке или улице, причем его смещение к боковой стороне участка имеет смысл. Перед домом было бы неплохо разбить палисадник, в котором можно установить небольшой бассейн, разместить беседку или площадку для отдыха, клумбу и вечнозеленый газон. В радиусе, примерно в 6 метров от дома, можно высадить фруктовый сад, а позади дома разбить огород.

При строительстве зданий на участке нет конкретных догм. Например: блок хоз-построек размещают ближе к дому и включают в него кладовую, летнюю кухню и душ.

Постройки для сезонного хранения огородных и садовых инструментов, содержания домашней птицы и животных, а также погреб и навес и образуют хозяйственный двор. На хозяйственном дворе или в непосредственной близости к нему возводят зимнюю теплицу, гараж и летний туалет.

Все постройки и площадки на территории участка соединяются между собой пешеходными дорожками, ширина которых должна быть не менее 75 см, чтобы можно было не только свободно пройти, но и провезти тележку или садовую тачку.

Сооружения для содержания птицы и скота, компостные ямы или площадки должны находиться, по меньшей мере в 15 метрах от жилого дома, а расстояние от стен и веранд дома с окнами из жилых комнат до гаража и сарая — не менее 7 метров.

В случае пристройки гаража и сарая к дому, вход в эти помещения должен быть разделен от жилых комнат специальными переходами (шлюзами, тамбурами) бытовыми и иными помещениями.

В целях экономии площади участка и строительных материалов хозяйственные постройки можно совместить с постройками соседа так, чтобы их общая стена проходила по границе участка. Если по каким-либо причинам данный вариант неприемлем, эти строения следует располагать не ближе 1 м от забора.

На участке дом будет находиться слева от входа, справа от дома можно разбить палисадник. Огород следует расположить в отдаленной части земельного участка и будет огражден хозяйственными постройками.

— стоимость фундамента составляет 10-12%,

— стен (с учетом перегородок) – 30-40 %,

— крыши – около 10 %,

-перекрытий и полов – до 15 %.

Основные элементы дома

Остальные затраты идут на отделку и инженерное оборудование дома. При строительстве индивидуального жилья – дома, нужно внимательно подходить к выбору типового проекта, выбирать с удобной планировкой для проживания вей семьи, следует сравнивать несколько аналогичных проектов по таким критериям:

  • Конфигурация дома;
  • форма кровли;
  • возможность увеличения полезной и жилой площади;
  • ориентация дверей и окон на стороны света.

Планировку в типовом проекте дома можно изменить, сдвинув или вообще убрав перегородки, исключая несущие стены, которые удерживают крышу и перекрытие. Изначально обдумывают масштаб дома, соотношение деталей и его частей, как в целом, так и по отношению к человеку.

В нашем описании технологии строительства, дом будет делиться на две зоны. В первой будет три спальни и общая комната; во второй – подсобные помещения: прачечная комната, кухня и хозяйственное помещение.

Главная по значению и самая большая по площади в нашем доме – это общая комната, назначение которой многообразно: для дневного отдыха, проведения досуга, общения членов семьи, совместного просмотра фильмов или телепередач, а так же для приема гостей. Зачастую такую комнату еще называют «гостиной».

Общую комнату мы разместим недалеко от главного входа в дом, она будет связана с верандой и расположится вдоль наружной стены. Площадь ее составит 19,62м2.

В доме распланируем три спальни, которые расположим в дальней части дома, окна родительской спальни будут выходить в сторону сада, комната для детей (7,9м2) на палисадник, а гостевую спальню (9,4м2) поместим между родительской спальней и детской комнатой, все спальни – непроходные и ориентируются на сторону озелененного участка.

Вблизи зоны спален расположим санузел.

Комната для кухни, площадью 10м2, которая играет роль столовой, будет  иметь два выхода.

Существует несколько конструктивных элементов жилого дома:

  • Фундамент – это подземная конструкция, воспринимающая всю нагрузку здания и передающей ее в грунт.
  • Стены по месту расположения в доме и назначению делятся на внутренние и наружные, являются перегородками или вертикальным ограждением и часто выполняют функции несущих конструкций.
  • Отдельные опоры – это вертикальные несущие элементы дома (столбы, колонны, стойки), передающие большую нагрузку от перекрытий и иных элементов здания на фундаменты.
  • Перекрытия опираются на специальные балки, уложенные по колоннам, называемые ригелями или прогонами, иногда опора перекрытий осуществляется непосредственно на несущие колонны. Отдельные балки и опоры, расположенные внутри здания, образуют внутренний скелет или каркас здания.
  • Крыша – важный конструктивный элемент, защищающий помещения здания от различных видов атмосферных осадков. Она состоит из несущих опорных элементов (каркас) и ограждающей части.
  • Окна играют важную роль в основном дневном освещения и проветривании комнат; они состоят из коробок или рам, устанавливаемых в проемах, и оконных переплетов.
  • Двери служат для сообщения между комнатами и состоят из устанавливаемых в перегородках и проемах стен коробок и дверных полотен.

3. Конструктивные системы зданий

Основные элементы дома

Конструктивная система представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость.

Выбор конструктивной системы, а значит и вертикальных несущих конструкций, характера распределения горизонтальных нагрузок и воздействий между ними – один из основных вопросов при компоновке конструктивной системы. Конструктивная система оказывает влияние на планировочное решение, архитектурную композицию и экономичность проекта.

Несущие конструкции здания состоят из взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных элементов.

Горизонтальные конструкции – перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние в свою очередь передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию.

Горизонтальные несущие конструкции массовых капитальных гражданских зданий, как правило, однотипны и обычно представляют собой железобетонный диск (сборный, монолитный или сборно-монолитный).

Вертикальные несущие конструкции разнообразны. Различают стержневые (стойки каркаса) несущие конструкции, плоскостные (стены, диафрагмы), объемно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки), внутренние объемно-пространственные стержни полого сечения на высоту здания (стволы жесткости), объемно-пространственные наружные конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения.

Каркасная система с пространственным рамным каркасом применяется преимущественно в строительстве многоэтажных зданий (9 и более этажей). Система имеет следующие разновидности:

  • связевые (с диафрагмами жесткости из плоскостных элементов, с раскосными связями);
  • рамные (с жесткими узловыми соединениями колонн и ригелей);
  • рамно-связевые (с диафрагмами жесткости и рамным каркасом, с жесткими включениями, которые образуют ферму, с горизонтальными поясами жесткости).

Каркасная система с пространственным рамным, рамно-связевым или связевым по расчетной схеме каркасом – основа проектирования массовых и уникальных жилых и общественных зданий различного назначения и этажности, несмотря на то что они уступают бескаркасной конструктивной системе по показателям трудоемкости и сроков возведения.

Предпочтение, оказываемое каркасным системам, связано с функциональными требованиями к гибкости объемно-планировочных решений и возможности и необходимости их многократных перепланировок в процессе эксплуатации. В свете этих требований компоновочные преимущества каркасной системы перед бескаркасной безусловны.

Каркасная система также является основой строительства промышленных зданий. Кроме того, каркасная система практически не имеет ограничений по этажности. Таким образом, по комплексу названных характеристических особенностей, в особенности по широкому спектру функционального использования, каркасная система может быть определена как универсальная. Материалом каркаса может быть дерево, железобетон или металл.

Рис. 5. Конструктивные системы гражданских зданий: а – каркасная, б – стеновая, в – оболочковая, г – ствольная

Бескаркасная система – самая распространенная в жилищном строительстве зданий.

Несущими элементами являются стены. Система имеет следующие разновидности:

  • перекрестно-стеновые;
  • плоскостеновые – с продольными, с поперечными, с радиальными стенами;
  • с наружными несущими стенами без внутренних стен других вертикальных опор.

Стеновая (бескаркасная) система – основа проектирования жилых домов различной этажности и назначения (квартирные дома, общежития, гостиницы, пансионаты) и для разных инженерно-геологических условий. Выбор этой системы связан с относительной стабильностью объемно-планировочных решений и их технико-экономическими преимуществами, благодаря чему расширяется применение бескаркасной системы для массовых типов общественных зданий (детские дошкольные учреждения, школы, поликлиники и др.).

Предельной для стеновой системы в настоящее время считается высота в 30 этажей. В зависимости от этажности здания, наряду с несущими стенами (основной и единственный тип вертикальной несущей конструкции), в здании могут присутствовать также самонесущие (при высоте менее шести этажей) и/или навесные (при любой этажности) стены. Материалом несущих стен может быть дерево, бетон в монолитном или сборном исполнении или камень.

Объемно-блочная система зданий – в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг над другом объемных блоков.

Объемно-блочная система (столбчатая) – здание в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг на друга железобетонных объемных блоков (единственный по типу несущий элемент) – применяется при проектировании жилых зданий различных типов высотой до 16 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях.

Оболочковая система присуща уникальным высотным зданиям административного или многофункционального назначения. Система имеет следующие разновидности:

  • с решетчатой рамной или раскосной оболочкой;
  • многосекционные решетчатые оболочки;
  • с макроформами.

Оболочковая система (периферийная) характеризуется наличием единственной вертикальной несущей конструкции – наружной оболочки стен. Других внутренних несущих конструкций в системе нет. Система присуща уникальным высотным (боле. этажей) зданиям, поскольку обеспечивает существенное увеличение жесткости сооружения.

Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей. Система имеет следующие разновидности:

  • с консольными перекрытиями;
  • этажерочные;
  • с перекрытиями, подвешенными к горизонтальным ростверкам;
  • мостовые.

Ствольная система обеспечивает свободу планировочного решения, поскольку пространство между стволом и наружными ограждающими конструкциями свободно от промежуточных опор. Это позволяет использовать систему в проектировании многоэтажных (более 20 этажей) жилых и общественных зданий, преимущественно для зданий башенного типа с компактной (квадратной, прямоугольной, круглой и др.

) формой плана. Возможно применение системы и для протяженных зданий при компоновке конструктивной системы из нескольких стволов. Каждый ствол решается как коммуникационно-техническая зона – вмещает лестницы, лифты, целый комплекс инженерных коммуникаций (трубопроводы различного назначения). Функции ствола как единственного по типу несущего и жесткостного элемента обеспечивается целостностью его конструкции в монолитном железобетонном или решетчатом металлическом исполнении. Наружные стеновые ограждения могут быть самонесущими или навесными.

Наиболее целесообразны компактные в плане многоэтажные здания ствольной системы в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и др.).

Помимо основных типообразующих признаков конструктивной системы, которыми являются вертикальные несущие элементы, существуют дополнительные классификационные признаки внутри каждой из конструктивных систем. Ими служат признаки размещения вертикальных несущих конструкций в здании и расстояния между ними.

Так, например, в зависимости от расположения несущих стен в бескаркасном здании различают перекрестно-стеновой, поперечно-стеновой и продольно-стеновой варианты конструктивной системы. Конструкции сборных железобетонных перекрытий, применяемые в массовом строительстве, в зависимости от величины перекрываемого пролета условно делят на перекрытия малого (2,4–4,5 м) и большего (6–7,2 м) пролета.

В практике строительства, наряду с ординарными системами, широко используют комбинированные конструктивные системы (рис. 6), основанные на применении двух или трех видов вертикальных несущих конструкций: каркасно-стеновую (колонна и стена), каркаснообъемно-блочную (колонны и объемные блоки), каркасно-ствольную (колонны и стволы жесткости), ствольно-оболочковую (стволы и оболочки наружных стен), каркасно-ствольно-оболочковую (колонны, стволы и оболочки).

В комбинированных конструктивных системах, кроме перечисленных пяти видов жестких вертикальных несущих конструкций, можно использовать гибкие стержневые конструкции в виде подвесок, работающих на растяжение. Их применяют в каркасно-подвесной и ствольноподвесной конструктивных системах.

При выборе конструктивной системы каркасных зданий учитывают объемно-планировочные требования: она не должна связывать планировочные решения. Ригели каркаса должны не пересекать плоскость потолков помещений, а проходить по их границам и т. п. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелей применяют преимущественно в зданиях с регулярной планировочной структурой (гостиницы, общежития, пансионаты и т. д.), совмещая шаг поперечных перегородок и шаг несущих конструкций.

Наиболее распространенные комбинированные системы показаны на рис. 6.

Система с неполным каркасом основана на сочетании несущих стен и каркаса, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки. Систему применяют в двух вариантах: с несущими наружными стенами и внутренним каркасом либо с наружным каркасом и внутренними стенами. Первый вариант используют при повышенных требованиях к свободе планировочного решения здания, второй – при целесообразности применения ненесущих легких конструкций наружных стен. Систему применяют при проектировании зданий средней и повышенной этажности.

Принципы планировки жилого дома

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций.

В проектно-строительной практике сложилось несколько конструктивных систем, основанных преимущественно на использовании стеновой и стоечно-балочной (каркасной) тектоники, в редких случаях – для большепролетных уникальных зданий – тектоники свода и купола. Конструктивные системы имеют следующие схемы (рис. 7).

Рис. 7. Конструктивные системы и схемы

Здание и его элементы подвергаются воздействию горизонтальных и вертикальных нагрузок. Устойчивость и пространственная жесткость обеспечиваются:

  • в бескаркасных зданиях – надежным соединением поперечных стен и стен лестничных клеток с продольными стенами; надежным соединением междуэтажных перекрытий между собой и стенами;
  • в каркасных зданиях – надежным соединением колонн, ригелей и перекрытий в геометрически неизменяемую систему (многоярусная рама); установкой между колоннами диафрагмы жесткости на каждом этаже; укладкой в междуэтажных перекрытиях плит распорок между колоннами.

Конструктивный тип и схема несущих элементов здания позволяют на стадии проектирования:

  • установить характер (сжатие, растяжение, изгиб и др.) и уровень силовых нагрузок, которые должны воспринимать каждый элемент здания, выявить тип напряженных конструкций – несущие, самонесущие и ненесущие;
  • определить элементы здания, которые должны выполнять функцию наружных и внутренних ограждающих конструкций;
  • определить конструкции, которые должны обладать комплексом качеств несущих и ограждающих конструкций;
  • выбрать виды материалов и изделий для конструкций.

Конструктивную схему, как и систему, выбирают на начальном этапе проектирования с учетом объемно-планировочных, конструктивных и технологических требований.

Каркас имеет следующий состав основных элементов (рис. 8): колонна, ригель, плита перекрытия.

Рис. 8. Состав основных элементов каркаса

Различают четыре конструктивных схемы каркасных зданий по расположению в пространстве его составных элементов:

  • каркас с перекрестным расположением ригеля;
  • каркас с поперечным расположением ригеля;
  • каркас с продольным расположением ригеля;
  • безригельный каркас.

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают экономические и архитектурные требования: элементы каркаса не должны связывать планировочное решение; ригели каркаса не должны пересекать потолки в жилых комнатах и т. д.

В связи с этим каркас с перекрестным или поперечным расположением ригеля применяют в зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы, офисы), совмещая шаг перегородок с шагом несущих конструкций.

Каркас с продольным расположением ригеля применим в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например в зданиях школ.

Безригельный (безбалочный) каркас в основном используют в многоэтажных промышленных зданиях, а в последнее время также в общественных и жилых зданиях. Ограниченная область применения схемы связана с ее относительно малой экономичностью. В то же время благодаря отсутствию ригелей эта схема среди каркасных в архитектурно-планировочном отношении – наиболее благоприятная.

их размещение определяется только статическими и архитектурными требованиями и может не подчиняться закономерностям модульной координации размеров шагов и пролетов. Широкое использование схемы в промышленном строительстве связано с максимальной ее несущей способностью и устойчивостью за счет монолитного или сборно-монолитного перекрытия.

В состав несущих конструктивных элементов стеновой системы, помимо стен, входят также плиты перекрытий.

Основные элементы дома

Здания бескаркасной (стеновой) системы возводятся по одной из пяти схем (рис. 9):

  • с перекрестным расположением внутренних несущих стен при малом шаге поперечных стен (перекрестно-стеновая схема);
  • с чередующимся (большим и малым) шагом поперечных несущих стен и отдельными продольными стенами жесткости (схема со смешанным шагом несущих стен поперечного направления);
  • с редко расположенными поперечными несущими стенами и отдельными продольными стенами жесткости (схема с большим шагом несущих стен поперечного направления);
  • с продольными наружными и внутренними стенами и редко расположенными поперечными стенами – диафрагмами жесткости;
  • с продольными наружными несущими стенами и редко расположенными поперечными стенами жесткости.

Рис. 9. Бескаркасные (стеновые) системы здания

В первых трех схемах возможно вариантное решение продольных наружных стен в виде несущей, самонесущей и ненесущей (навесной) конструкций. В последних двух схемах наружные стены могут быть только несущими, а поперечные внутренние стены решают с передачей на них горизонтальных либо вертикальных и горизонтальных нагрузок (соответственно самонесущие или несущие стены).

Перекрестно-стеновая схема характеризуется малыми размерами (до 20 м2) конструктивно-планировочных ячеек, что ограничивает область ее применения жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий практически неосуществимой. Разнообразие планировочных решений в проектировании домов на основе этой схемы достигают применением нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3,0; 3,6.

Поперечно-стеновые схемы имеют ряд преимуществ в архитектурно-планировочном отношении перед перекрестно-стеновой схемой. Они позволяют более разнообразно решать планировку жилых зданий, размещать встроенные нежилые помещения в первых этажах, обеспечивать удовлетворительные планировочные решения детских дошкольных учреждений и школ.

Вариантность планировочных решений выше для схемы со смешанным шагом несущих стен, поскольку регулярность конструктивного решения в значительной степени определяет и регулярность планировочного решения. С другой стороны, стоимость здания в его сборном исполнении будет снижаться в случае единообразия и повторяемости одинаковых конструкций, и в этом случае схема с равным и большим шагом несущих стен оказывается предпочтительнее.

Продольно-стеновая схема с тремя и более несущими стенами является традиционной для жилых и общественных зданий со стенами из кирпича, мелких и крупных блоков. В панельном исполнении схема оказывается недостаточно устойчивой при высоте более двух этажей, поэтому панельное исполнение по данной схеме имеет крайне ограниченное применение.

Схему с двумя продольными несущими стенами применяют пока только в экспериментальных объектах. Она обеспечивает максимальную свободу планировки и многократной трансформации планировочных решений в течение срока эксплуатации здания, возможность компоновки ячеистой или зальной структуры здания или их сочетания без перехода к составной (смешанной) конструктивной системе.

Объемно-блочная конструктивная система проявляет себя в двух группах схем:

  • собственно блочные схемы, основной объем которых полностью формируется из различных по конструктивному решению объемных блоков;
  • комбинированные системы с применением объемных блоков в сочетании с другими элементами – крупными панелями, элементами каркаса, ядрами жесткости и др.
  • Обобщенные конструктивные схемы объемно-блочных домов (рис. 10):
  • однородная схема – объемные блоки формируют связанные между собой несущие столбы;
  • неоднородная схема – комбинация несущих и ненесущих объемных блоков;
  • каркасно-блочная система – ненесущие объемные блоки опираются на несущий каркас;
  • блочно-панельная схема – несущие объемные блоки комбинируются с крупными панелями; применение крупных панелей делает более гибким планировочное решение;
  • блочно-панельная схема с шахматным расположением блоков, при котором нет двойных стен и перекрытий;
  • схема блоков, навешиваемых на несущие столбы – ядра жесткости;
  • схема висячих ненесущих блоков, подвешенных к тем или иным видам несущих конструкций;
  • схема блочно-ствольная, ярусная, когда на различных высотах ядер жесткости создаются несущие платформы для размещения объемно-блочных частей высотного здания из несущих объемных блоков в несколько этажей.

Рис. 10. Конструктивные схемы объемно-блочных зданий

Варианты ствольной и оболочковой систем определяются не столько пространственными параметрами, сколько конструктивным решением самих несущих элементов – стволов и оболочек. Поскольку и ствол жесткости, и вертикальная стена-оболочка здания представляют собой в общем случае один тип формы – трубу, то вариации конструктивного решения стволов и оболочек сходны: они могут решаться в виде рамной конструкции, в виде сплошностенчатой конструкции или в виде стержневой системы (рис. 11).

Рис. 11. Конструктивные решения оболочковой системы

Варианты ствольной системы различают также по решению связей перекрытий со стволом жесткости. Их осуществляют подвеской перекрытий на гибких тросах или жестких подвесках (подвесная система); с поэтажным опиранием перекрытий на защемленные в стволе консольные балки (консольная система); с опиранием и подвеской на один (или несколько) жестких консольных ростверков, воспринимающих нагрузки от несущих и ограждающих конструкций нескольких этажей здания, расположенных выше, ниже, или выше и ниже ростверка.

Как уже отмечалось, оболочковая конструкция может совмещать несущие и ограждающие функции или дополняться наружными ограждающими конструкциями. В первом случае она представляет собой монолитную или сборно-монолитную легкобетонную замкнутую оболочку с регулярно расположенными проемами, либо решетку; во втором случае – раскосную либо безраскосную пространственную ферму.

Типы грунтов при устройстве фундаментов

Долговечность и устойчивость любого строительного сооружения зависят от правильной закладки фундамента и его крепости. При выборе типа фундамента необходимо учитывать свойства грунта на участке. В зависимости от происхождения, грунты подразделяют на несколько основных групп:

  • Материковые грунты, образовавшиеся в процессе разрушения горных пород самые прочные и надежные для устройства основы дома. К такому виду грунта относят: скальные, крупнообломочные и песчаные гравийные и крупнозернистые почвы.
  • Наносные и осадочные грунты образовались в местах высохших озер, рек или морей, и тоже пригодны для возведения на них фундаментов, исключая лёссовые (илистые) и грунты из пористой глины. Устройство фундаментов на лёсс, крайне не желательно, так как попавшая в него влага способствует размоканию и превращению грунта в жижу, вследствие чего, теряется прочность.
  • Торфянистые и пылеватые пески, так же не очень удобны. Под воздействием влаги они превращаются в плывун. При строительстве дома на таких грунтах, почву вынимают на глубину пористого слоя и делают закладки в виде дренирующих подушек из крупного гравия и песка, высотой от 40 до100 см, а  уже на подушки устраивают фундамент.
  • Насыпные грунты формируются на местах существовавших ранее построек или в результате перемещения почвы. Грунты, слежавшиеся в течение трех лет и более, особенно пески, перемешанные с гравием, щебнем и прочими включениями, кроме отходов из древа, служат хорошим основанием для фундамента без особой подготовки.
  • Вечная мерзлота на территории России занимает большую площадь, фундамент на таком основании сооружают так же, как на торфянистых и лёссовых грунтах, на сваях, для которых предварительно сверлят скважины, а не вбивают в грунт. В средней полосе нашей страны наиболее часто встречаются глинистые, суглинистые и супесчаные грунты.

конструктивный элемент здания это

Мы взяли пример фундамента, возводимого на насыпном грунте, который образовался на местах ранее существовавших построек.

Итак, фундамент — основа будущего дома. Если неправильно выбрать тип фундамента или допустить ошибки в его сооружении, можно впоследствии столкнуться со многими неприятностями, а то и вовсе не довести строительство до конца.

По конструкции и способу сооружения фундаменты разделяются на три типа:

  1. ленточный фундамент;
  2. свайный фундамент;
  3. поверхностный фундамент.

Ленточный фундамент – используется при строительстве тяжелых объектов. Является непрерывным. Лучше закладывать его неглубоко, потому что на его сооружение тратится много материала.

Для укладки на сырой грунт ленточный фундамент делают из кирпича. Можно использовать бутовый камень. При укладке на сухой грунт можно использовать и смешанный раствор.

Сначала подготавливается песчаная подушка. На нее сверху наливается слой раствора. На раствор выкладывается первый ряд материала, из которого сооружается фундамент.

основные конструктивные элементы зданий

Если используются постелистые камни, то нужно сначала очистить и отмыть их от глины, пыли и грязи. Грязный камень плохо сцепляется с раствором. Кладка выполняется под лопатку, потом хорошо утрамбовывается и проливается жидким цементом для заполнения всех оставшихся пустот.

При использовании рваного бутового камня нужно заливать раствор рядами высотой 15-20 см. Камни нужно укладывать враспор с опалубкой, а при заливке в траншею — враспор с ее стенками. Проявившиеся пустоты нужно просыпать щебенкой. При использовании такой технологии верстовые камни выкладывать не требуется.

Для строительства небольших домов или зданий в качестве фундамента зачастую применяются бетонные плиты или блоки. При сооружении такого фундамента все плиты просто укладываются на грунт по периметру здания.

При сооружении небольших и легких строений (гараж, беседка, небольшой домик) используется упрощенный ленточный фундамент.

Экономичнее всего обходится свайный фундамент. Такой фундамент еще называют столбчатым. Сооружается он из тех же материалов, что и ленточный. Важная особенность такого фундамента в том, что фундаментные сваи должны оказаться точно под опорами каркаса стен и простенков. Нельзя устраивать фундаментные сваи там, где будут проемы — там они будут попросту бесполезны.

Наиболее нетрудозатратным и дешевым является поверхностный фундамент. Он применяется при строительстве легких строений (летний домик, беседка, туалет). Поверхностный фундамент выполняется непременно на сухом и плотном грунте. Основой поверхностного фундамента являются опорные плиты.

Для строительства нашего дома мы выбираем свайный фундамент — он гораздо надежнее поверхностного и почти не уступает в надежности ленточному, но сильно выигрывает по экономичности.

Следующий этап после закладки фундамента — возведение стен. Стены — основной элемент дома. Важно помнить, что стены не только защищают нас от погодных капризов, сохраняют тепло, но и являются опорой для другого, не менее важного элемента — крыши. Поэтому нужно выбирать не только красивый и экономичный, но также и крепкий материал. От стен зависит надежность и долговечность всего строения.

окна двери

Стены делятся на шесть типов по способу возведения:

  1. стены из блоков;
  2. стены-монолит;
  3. стены из бруса;
  4. каркасные стены;
  5. каркасно-панельные стены;
  6. стены комбинированного типа;

6. Конструктивные особенности высотных зданий

Высотными считаются здания высотой 17 этажей и более. Каркас таких зданий может быть стальным с жесткими сварными узлами в продольном и поперечном направлении; связевой системы с металлическими колоннами, горизонтальными и раскосными связями и железобетонным ядром жестокости; комбинированным – стальные и железобетонные колонны с монолитными или сборными стенками жесткости .

Конструктивные системы каркасов зданий и материалы для устройства несущих конструкций надземных частей высотных зданий выбираются на основании:

  • требований технического задания на проектирование;
  • укрупненных технико-экономических показателей вариантов строительства;
  • объемно-планировочных решений зданий;
  • анализа работы конструктивных систем на восприятие расчетных нагрузок, а также особых воздействий при возникновении чрезвычайных ситуаций;
  • требований по противопожарной защите;
  • требований комплексной безопасности, включая антитеррористическую защищенность и устойчивость зданий к прогрессирующему обрушению.

В начале зарождения и строительства высотных зданий отдавалось предпочтение стальным каркасам благодаря их высокой прочности. В последнее же время все большее применение находят железобетонные каркасы. Примеры высотных зданий представлены на рис. 13.

Стальной каркас рамной конструкции формируется из сварных колонн высотой в несколько этажей и жестко связанных с ними стальных ригелей двутаврового сечения с нижней уширенной полкой, на которую укладываются плиты перекрытия. При связевой схеме кроме стальных колонн и связей используются железобетонные диафрагмы жестокости.

При комбинированном каркасе используются колонны в виде металлических сердечников из стандартных профилей, заключенных в железобетонную обойму, и сборные железобетонные ригели. Колонны верхних этажей могут быть сборными железобетонными. Для защиты от огня и в целях повышения срока службы стальные колонны обетонировываются или оштукатуриваются по сетке. Торцы стальных колонн (или сердечников) обрабатываются фрезерованием. После выверки и закрепления болтами они обвариваются по контуру.

Стыки железобетонных колонн выполняются преимущественно в виде выпусков рабочей арматуры, свариваемых встык ванной сваркой на высоте 0,8–1,2 м от уровня перекрытия. Для обеспечения устойчивости каркаса в период возведения стыки следует немедленно обетонировывать.

Междуэтажные перекрытия могут быть сборными железобетонными из многопустотных или беспустотных ТТ-образных плит, а также сборно-монолитными.

Ядро жесткости обычно выполняется в монолитном варианте.

Для обеспечения устойчивости каркаса и включения в работу в период монтажа всего диска междуэтажного перекрытия узлы сопряжения перекрытия с колоннами, ригелями и ядром жесткости, а также швы между плитами замоноличивают сразу после окончания крановой сборки этажа.

При проектировании каркасов следует учитывать, что предельные горизонтальные перемещения верха высотных зданий с учетом крена фундаментов при расчете по недеформированной схеме в зависимости от h (где h – расстояние от верха фундамента до верха несущих конструкций покрытия) не должны превышать: до 150 м (включительно) – 1/500; при h = 200 м – 1/600; при высотах от 150 до 200 м значения предельных горизонтальных перемещений следует определять по интерполяции.

Рис. 13. Современные высотные здания

отдельные опоры

Жесткость каркасов зданий в условиях нормальной эксплуатации назначают из условий обеспечения нормальной работы инженерного и технологического оборудования зданий, а также комфортных условий пребывания людей по критерию ускорения колебаний.

Для обеспечения комфортного пребывания людей в высотных зданиях ускорение колебаний перекрытий пяти верхних этажей при действии ветровой нагрузки не должно превышать 0,08 м/с2.

При проектировании каркаса зданий, их частей и отдельных элементов следует предусматривать материалы, обеспечивающие при проектных воздействиях упругопластическую работу бетона и упругую работу стали, а при особых воздействиях – развитие пластических деформаций в пределах, обеспечивающих локализацию возможных разрушений и общую устойчивость зданий.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Dachnik.Net.ru
Adblock detector