какие конструктивные системы несущего остова различают в зданиях
Несущий остов и конструктивные системы зданий
Обеспечение устойчивости и пространственной жесткости зданий
В бескаркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается устройством внутренних поперечных стен и стен лестничных клеток, связанных с продольными (наружными) стенами, а также междуэтажных перекрытий, связывающих стены между собой и расчленяющих их на отдельные ярусы по высоте.
В каркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается за счет:
§ многоярусной рамы, образованной пространственным сочетанием колонн, ригелей и перекрытий и представляющей собой геометрически неизменяемую систему;
§ стенок жесткости, устанавливаемых между колоннами (на каждом этаже);
§ стен лестничных клеток и лифтовых шахт, связанных с конструкциями каркаса;
§ плит-распорок, уложенных в междуэтажных перекрытиях (между колоннами);
§ надежного сопряжения элементов каркаса в стыках и узлах.
Комбинированная система (с неполным каркасом). В таких зданиях наряду свнутренним рядом колонн нагрузку от междуэтажных перекрытий воспринимают наружные стены. Различают два типа конструктивных систем: с продольным и поперечным расположением прогонов.
Неполный каркас применяют в случае использования наружных стен в качестве несущих.
Несущими элементами в таких зданиях являются колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей; с перекрестным расположением ригелей; с безригельным каркасом, при котором ригели отсутствуют, а плиты перекрытий опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
Каркасная система является основной в строительстве массовых общественных зданий, ее используют для возведения высотных зданий, а также в тех случаях, когда необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор. При выборе конструктивной системы каркасных зданий учитывают объемно-планировочные требования: она не должна связывать планировочные решения. Ригели каркаса не должны пересекать плоскость потолков помещений, а должны проходить по их границам и т.д. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелей применяют преимущественно в зданиях с регулярной планировочной структурой (гостиницы, общежития, пансионаты и т.п.), совмещая шаг поперечных перегородок и шаг несущих конструкций. Каркас с продольным расположением ригелей применяют, проектируя общественные здания сложной планировочной структуры (школы, лечебно-профилактические учреждения и др.).
Бескаркасная система (с несущими стенами) представляет собой жесткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий.
Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (плиты перекрытий лежат вдоль здания) и перекрестные с продольными и поперечными несущими стенами (плиты перекрытий с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются по контуру.
Бескаркасная система является основной в массовом жилищном строительстве домов различной этажности. Размеры жилых ячеек, необходимость членений стенами и перегородками с обеспечением звукоизоляции квартир и другие особенности обусловливают техническую целесообразность и экономическую оправданность применения бескаркасных зданий при строительстве жилищ, а также тех гражданских зданий, в которых преобладает многоячейковая планировочная структура (санатории, больницы, общежития и т.п.).
В зданиях с продольным расположением несущих стен применение большепролетных перекрытий (с пролетом 9 и 12 м.) приводит к опиранию перекрытий только на наружные стены и переходу от традиционных трех- и четырехстенных систем к двухстенной системе. Это позволяет обеспечить высокую свободу планировочных решений жилых домов и встроенных предприятий системы обслуживания, а также простоту модернизации и перепрофилирования зданий.
Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость.
Различают три основные конструктивные системы зданий: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с неполным каркасом).
Несущий остов и конструктивные системы зданий
Конструктивные системы при несущем остове
Мы разобрались с тем, какие бывают типы несущих остовов, они характеризовались по виду вертикальных опор.
Теперь посмотрим, каковы разновидности несущего остова в пределах каждого из его типов. Эти разновидности определяют типы конструктивных систем.
Конструктивные системы при стеновом несущем остове
Поперечно-стеновая система — несущими являются поперечные стены.
Надо сказать, что в многоэтажных домах поперечно-стеновая система наиболее эффективна: помимо большей, по сравнению с продольно-стеновой системой, жёсткостью она позволяет проектировать широкие оконные проёмы, вплоть до витражей и сплошного остекления. Но в малоэтажном строительстве, где нагрузки на стены не столь велики, это не имеет большого значения, и устройство широких проёмов не вызывают трудностей (кроме витражей и сплошного остекления, когда нужно применять особые приёмы по устройству стены).
Смешанная система имеет место, если нагрузка распределяется на продольные и поперечные несущие стены.
В индивидуальном малоэтажном домостроении по смешанной системе проекты осуществляются наиболее часто. Это обстоятельство вызвано тем, что планировка малоэтажных домов зачастую сложная, имеет много разных помещений. Расположение плит перекрытия в одном направлении во всём доме не является оптимальным вариантом по экономическим, конструктивным или иным соображениям. Вот тогда и возводят здание смешанной конструктивной системы.
Стеновые конструктивные системы очень эффективны и чаще всего применяются в малоэтажном строительстве. Однако у них есть существенные недостатки:
С этими недостатками справляется каркасный несущий остов, при котором также возможны разные конструктивные системы.
Конструктивные системы при каркасном несущем остове (полном каркасе)
Ригель — это элемент конструкции перекрытия (покрытия), передающий нагрузку от плит перекрытия на колонны. Ригелем является главная балка или ферма. Но в практике строительства ригелем называют только балку, а у фермы остаётся её название.
Здесь надо несколько слов сказать о методах возведения наружных и внутренних стен в доме с каркасным несущим остовом. Наружные стены представляют собой заполнение между стойками каркаса. Они могут быть либо навесными (панели), которые крепятся к колоннам и передают свой вес на каркас, либо самонесущими, опирающимися поэтажно на перекрытие. Эти самонесущие стены выполняются чаще всего из материала, который применяется в стеновой системе: кирпич и всевозможные мелкие блоки. Внутренние стены являются, по сути, перегородками, которые могут располагаться не только по оси колонн, но и в любом другом месте. Это бесспорно даёт свободу мысли архитектора.
Каркасные системы имеют некоторые преимущества по сравнению со стеновыми системами, особенно они незаменимы в высотных жилых и офисных зданиях, производственных зданиях и ряде других сооружений.
В малоэтажном индивидуальном строительстве полный каркас ещё несколько лет назад применялся крайне редко. Прежде всего, это было связано с традиционными методами возведения малоэтажных домов и со строительными материалами, используемыми при их строительстве. В России традиционно используется кирпич или дерево, из них не возводят каркас (не имеются в виду фахверковые дома). Однако в последнее время, вследствие новых веяний в архитектуре, которые диктуются требованиями заказчиков к индивидуальному жилищу (большие просторные площади и объёмы, витражи, широкие проёмы и т.п.), всё чаще прибегают к полному каркасу. Этому помогает и всё более широкое внедрение в индивидуальное домостроение монолитного железобетона и стального проката.
Конструктивные системы при комбинированном несущем остове (неполном каркасе)
Комбинированный несущий остов предполагает различные сочетания стоек каркаса и несущих стен. Благодаря этому разнообразию, комбинированный остов очень благодатен для течения архитектурной мысли; он универсален и для многоэтажных, и для малоэтажных домов, а также офисных зданий.
Многовариантность сочетаний отдельно стоящих опор и несущих стен можно разделить на следующие группы.
НЕСУЩИЙ ОСТОВ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ
НЕСУЩИЙ ОСТОВ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ.
НЕСУЩИЙ ОСТОВ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ.
Основные конструктивные элементы здания – горизонтальные (перекрытия, покрытия), вертикальные (стены, колонны) и фундаменты, взятые вместе, составляют единую пространственную систему – несущий остов здания.
Основное назначение несущего остова – конструктивной основы здания – состоит в восприятии нагрузок, действующих на здание, работе на усилия от этих нагрузок с обеспечением конструкциям необходимых эксплуатационных качеств в течение всего срока их службы.
Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жёсткость и устойчивость. Горизонтальные конструкции – перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальны и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию. Выбор конструктивных систем – один из основных вопросов, решаемых при проектировании зданий.
Различают три основные конструктивные системы зданий: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с неполным каркасом.
Бескаркасная система (с несущими стенами), предусмотренная данным проектом, представляет собой жёсткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий.
Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперёк здания), с поперечными несущими стенами (плиты перекрытий лежат вдоль здания) и перекрёстные с продольными и поперечными несущими стенами (плиты перекрытий с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются по контуру.
Бескаркасная система является основной в массовом жилищном строительстве домов различной этажности. Размеры жилых ячеек, необходимость членений стенами и перегородками с обеспечением звукоизоляции квартир и другие особенности обуславливают техническую целесообразность и экономическую оправданность применения бескаркасных зданий при строительстве жилищ, а также тех гражданских зданий, в которых преобладает многоячейковая планировочная структура (санатории, больницы, общежития и т.п.). В зданиях с продольным расположением несущих стен применение большепролётных перекрытий (с пролётом 9 и 12 м) приводит к опиранию перекрытий только на наружные стены и переходу от традиционных трёх- и четырёхстенных систем к двустенной системе. Это позволяет обеспечить высокую свободу планировочных решений жилых домов и встроенных предприятий системы обслуживания, а также простоту модернизации и перепрофилирования зданий.
Каркасная система. Несущими элементами в таких зданиях являются колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей; с безригельным каркасом, при котором ригели отсутствуют, а плиты перекрытий опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
Каркасная система является основной в строительстве массовых общественных зданий, её используют для возведения высотных зданий, а также в тех случаях, когда необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор.
При выборе конструктивной системы каркасных зданий учитывают объёмно – планировочные требования: она не должна связывать планировочные решения. Ригели каркаса не должны пересекать плоскость потолков помещений, а должны проходить по их границам и т.д. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелей применяют преимущественно в зданиях с регулярной планировочной структурой (гостиницы, общежития, пансионаты и т.п.), совмещая шаг поперечных перегородок и шаг несущих конструкций. Каркас с продольным расположением ригелей применяют, проектируя общественные здания сложной планировочной структуры (школы, лечебно – профилактические учреждения и др.
Комбинированная система (с неполным каркасом). В таких зданиях наряду с внутренним рядом колонн нагрузку от междуэтажных перекрытий воспринимают наружные стены. Различают два типа конструктивных систем: с продольным и поперечным расположением прогонов.
Неполный каркас применяют в случае использования наружных стен в качестве несущих.
Основные конструктивные элементы Жилых и общественных зданий.
Здание, это многофункциональный объект, возводимый с целью обеспечения комфортного проживания и различного рода деятельности человека.
Здания и сооружения подразделяются на жилые, общественные и производственные, и имеют определённые конструктивные элементы.
· 18. лестничная площадка.
Фундамент, это подземная часть зданий и сооружений, который воспринимает всю нагрузку строительного объекта. Фундаменты бывают ленточными или столбчатыми. Ленточный фундамент закладывается, следуя по всему периметру стены, а столбчатый фундамент в виде отдельных опорных элементов.
Стены разделяют по назначению и расположению на наружные, внутренние и несущие элементы зданий. Назначение наружных стен заключается в защите помещений от воздействий окружающей среды. Внутренние стены разделяют помещения в самом здании согласно проекту. Несущие стены передают общую нагрузку от перекрытий, крыши и своего собственного веса на фундамент. Помимо несущих стен, существует ещё навесные и самонесущие стены. Самонесущими стенами считаются соответствующие части зданий которые передают нагрузку только собственного веса. Навесные стены, в виде отдельных плит или панелей, крепятся на колоннах и передают им нагрузку от собственного веса.
Отмостка предназначена для отвода влаги, при выпадении атмосферных осадках от стен здания.
Кровля – верхний водоизоляционный слой крыши или покрытия здания.
Стропила – несущие части кровельного покрытия в виде балки опирающейся на стены и внутренние опоры.
Окна – светопрозрачные ограждения, предназначенные для освещения и проветривания помещения; они состоят из устанавливаемых в проёмах коробок и оконных переплётов.
Двери – подвижные ограждения для сообщения между помещениями; состоят из дверных коробок и дверных полотен.
Подвесной потолок – декоративно-отделочный экран, закреплённый к перекрытию здания. В современном интерьере общественных зданий подвесные потолки способствуют решению как архитектурных, так и функционально – технологических задач.
Основные конструктивные элементы промышленных зданий.
К основным конструктивным элементам промышленного здания относятся.
Фундаменты воспринимают нагрузку от здания и передают ее грунтам основания.
Фундаментные балки воспринимают нагрузку от стен здания и передают ее на фундаменты.
Колонны основного каркаса воспринимают нагрузку от покрытия здания и передают ее на фундаменты; к ним также крепят конструкции стен, опирают подкрановые балки.
Колонны фахверковые служат для крепления к ним конструкций стен и перегородок, для придания им устойчивости.
Подкрановые балки их укладывают на консоли колонн основного каркаса, а на них рельсы для мостовых кранов.
Обвязочные балки поддерживают кладку стен над проемами.
Основные несущие конструкции покрытий — устанавливаются на колонны основного каркаса сверху и служат для опирания на них несущих элементов ограждающей части покрытия.
Подстропильные конструкции — устанавливаются на колонны основного каркаса сверху и служат для опирания на них стропильных конструкций, если шаг колонн крайнего ряда не совпадает с шагом колонн среднего ряда.
Покрытие защищает здание от атмосферных воздействий, от перегрева летом и от потерь тепла зимой.
Фонари устраиваются в покрытии и служат для верхнего освещения удаленных от окон участков цехов, помещений.
Перегородки разделяют внутреннее пространство здания на отдельные помещения.
Связи обеспечивают пространственную жесткость каркаса.
Окна, двери, ворота, полы выполняют те же функции, что и в гражданском здании.
Классификация зданий. Основные конструктивные элементы зданий. Нагрузки.
— по назначению (гражданские, промышленные, сельскохозяйственные, специальные.
— по этажности (одноэтажные, малоэтажные-высотой до 3х этажей, средней этажности- 4-5 этажей, повышенной этажности 6-9 эт. многоэтажные-от 10 до 25 этажей, высотные-более 25 этажей.
— По капитальности (определяется степенью долговечности, огнестойкости, благоустройству, качеству отделки, степенью оснащения инженерных и санитарно-технических систем.) все здания делятся на 4 класса.
1 класс здания удовлетворяют повышенным требованиям (любой этажности.
2 класс жилые и общественные здания до 9 этажей массового строительства.
3 класс жилые и общественные здания средней этажности до 5 этажей.
4 класс здания, которые удовлетворяют минимальным требованиям, до 2 этажей.
Для каждого класса в зависимости от назначения здания нормами предусмотрены определенные степени долговечности, огнестойкости, эксплуатационные нормы, а также учитывается степень влагостойкости, морозостойкости и т. д.
— по огнестойкости. Предел огнестойкости- время в минутах до наступления признаков одного или нескольких предельных состояний: потери несущей способности(R), потери целостности(Е),потери теплоизолирующей способности (I).Пожарная опасность материалов характеризуется горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени, дымообразующей способностью, токсичностью.
Строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г), которые имеют 4 группы: Г1-слабогорючие.
Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется по классам пожарной опасности конструкций, всего четыре класса: С0, С1, С2,С3.
Здания и сооружения класса С0 являются лучшими с противопожарной точки зрения. Все конструкции здесь выполнены из негорючих материалов, которые в условиях пожара не горят, не повреждаются, не дают теплового эффекта, не образуют токсичных дымовыделений. В зданиях класса С1 допускается применять ряд конструкций из трудногорючих материалов. А к большинству конструкций класса С3 (кроме конструктивных элементов лестниц, стен, лестничных клеток и противопожарных преград) вообще не предъявляются никакие противопожарные требования.
В соответствии с этим определяется степень огнестойкости здания 1,II,III,IV,V.
Класс функциональной пожарной опасности определяется функциональным назначением здания и контингентом находящихся в нем людей.
Ф1-здания с постоянным и временным проживанием людей-жилые дома, общежития, гостиницы, детские дошкольные учреждения, спальные корпуса и др.
Ф2 – зрелищные и культурно-просветительные учреждения с массовым пребыванием посетителей в определенные периоды времени.
(театры, музеи, цирки, спортивные сооружения, библиотеки и др.
Ф3 – предприятия по обслуживанию населения ( с большей численностью посетителей, чем обслуживающего персонала.
Ф4 – здания, в которых находится постоянный, привыкший к местным условиям контингент людей определенного возраста и физического состояния (учебные заведения, административные здания, пожарные депо и др.
Ф5 производственные и складские здания и сооружения.
Промышленные здания классифицируются по категориям пожаровзрывоопасности.
К категорииБ относятся предприятия в которых имеется наличие горючей пыли, волокон, легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки от 29° до 61°С. Они образуют взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси.
К категорииВ1–В4 – относятся производства связанные с обработкой горючих материалов, веществ в горячем состоянии, способных при взаимодействии с водой или кислородом только гореть.
К категорииГ – относятся производства с обработкой негорючие веществ и материалов в горячем, раскалённом или расплавленном состоянии, когда процесс сопровождается выделением лучистого тепла, искр, пламени, горючих газов и жидкости.
К категорииД относятся производства с обработкой негорючих материалов и веществ в холодном состоянии.
Классификация по классам капитальности. Классы капитальности определяются по совокупности вышеприведенных показателей, их 4 класса I, II, III, IV. К первому классу капитальности предъявляются повышенные архитектурно-строительные требования, а к IV классу – пониженные.
1.2. Физико-технические требования к зданиям сводятся к основным разделам: тепловая защита зданий, строительная акустика и светотехника.
Тепловая защита зданий рассматривает теплотехнические качества ограждающих конструкций, выбор материалов их в зависимости от климатических воздействий, а также санитарно-гигиенические условия проектирования ограждающих конструкций.
Одной из важных задач при проектировании ограждающих конструкций является защита помещений от шума, проверка звукоизолирующей способности перекрытий, стен, перегородок, окон, дверей и выбор конструктивных решений элементов здания.
Основная задача строительной светотехники – определение естественной освещенности помещения, по коэффициенту естественного освещения.
Понятие об инсоляции. Инсоляция – облучение помещения прямыми солнечными лучами. Требования к необходимой инсоляции жилых зданий изложены в [СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01.
Назначение конструкций – восприятие силовых и несиловых воздействий на здание.
К силовым относят следующие виды нагрузок и воздействий.
-постоянные нагрузки от собственной массы конструкций здания и давления грунта основания на его подземную часть.
-длительно действующие временные нагрузки от технологического оборудования, перегородок, длительно хранимых грузов (книгохранилища и т.п.), воздействия неравномерных деформаций грунтов основания и т.п.
-кратковременные нагрузки и воздействия от массы подвижного оборудования, людей, мебели, снега, ветра и т.п.
-особые воздействия от сейсмических явлений, просадочности лессового или протаявшего мерзлого грунтового основания здания, воздействия деформаций земной поверхности в районах влияния горных выработок и т.п.
-воздействия, возникающие при чрезвычайных ситуациях взрывы, пожары и пр.
К несиловым относят воздействия.
-переменных температур наружного воздуха, вызывающих линейные (температурные) деформации изменения размеров наружные конструкций здания или температурные усилия в них при стесненности проявления температурных деформаций вследствие жесткого закрепления конструкций.
-атмосферной и грунтовой влаги на материал конструкций, приводящие к изменениям физических параметров, а иногда и структуры материалов вследствие их атмосферной коррозии, а также воздействие парообразной влаги воздуха помещений на материал наружных ограждений, при фазовых переходах влаги в их толще.
-солнечной радиации, влияющей на световой и температурный режим помещений и вызывающей изменение физико-технических свойств поверхностных слоев конструкций (старение пластмасс, плавление битумных материалов и т.п.
В соответствии с характером воспринимаемых воздействий конструкции зданий различают на несущие (воспринимающие силовые воздействия) фундаменты, несущие стены, каркас, перекрытия и ограждающие – изолирующие пространство здания от неблагоприятных (атмосферные осадки, отрицательные температуры воздуха, шум и пр.) воздействий внешней (или внутренней) среды – наружные стены здания, крыша, перегородки и пр.
В соответствии с назначением здания его конструктивное решение предусматривает четкое разделение его элементов на несущие и ограждающие (большинство промзданий), либо совмещение несущих и ограждающих функций.
Иногда здания рассекают на отдельные отсеки деформационными швами, благодаря чему каждый отсек здания получает возможность независимых деформаций.
Необходимость устройства деформационных швов определяется различными воздействиями: изменчивостью температуры наружного воздуха, просадочностью грунтов основания, разностью осадок фрагментов здания имеющих разную этажность, сейсмичностью территорий и т.д.
Деформационные швы делятся на.
Температурно-усадочные швы устраиваются для предотвращения образования в наружных стенах здания трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных и сборных бетонных конструкций и др). Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояние между этими швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов.
Для наружных стен из глиняного кирпича марки М50 и более расстояние между температурно-усадочными швами принимают от 40 до 100 метров. Для наружных стен из бетонных панелей – от 75 до 150 метров. Меньшее расстояние назначают в наиболее суровых климатических условиях, наименьшая ширина шва 20 мм.
Швы необходимо защищать от продувания, промерзания, сквозных протечек с помощью металлических компенсаторов, герметизации, утепляющих вкладышей.
Осадочные швы предусматривают в местах резких перепадов высоты здания, а также при значительной неравномерности деформаций основания по длине здания, вызванной особенностями геологического строения основания. Осадочные швы разрезают здание на всю длину: от конька крыши до подошвы фундамента.
Антисейсмические швы расчленяют здание на отсеки элементарной прямоугольной формы (при сложной конфигурации плана) и по длине здания.