Архитектурные конструкции. Часть 1,2. Казбек-Казиев З.А. 1989. Архитектурные конструкции. Часть 1. Казбек-Казиев З.А. 1989. Специальность "архитектура"
 Скачать 3.19 Mb.
|
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ "АРХИТЕКТУРА" Редколлегия: А. П. КУДРЯВЦЕВ (главный редактор. В. СТЕПАНОВ (заместитель главного редактора. В. АУРОВ (ответственный секретарь) П. Г. БУГАЮ. А. ДЫХОВИЧНЫЙ C. Г. ЗМЕУЛ B. А. КАСАТКИН И. Г. ЛЕЖАВА Н. И. ОРЕХОВА C. В. ДЕМИДОВ Ю. П. ПЛАТОНОВ И. Е. РОЖИН А. В. РЯБУШИН 3. Н. ЯРГИНА Б. А. ЯГУПОВ АРХИТЕКТУРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ Под ред. 3. А. Казбек-Казиева Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Архитектура» Москва Высшая школа 1989 ББК А 87 УДК 725 3. А. Казбек-Казиев. В. В. Беспалов, Ю. А. Дыховичный, В. Н. Карцев, Т. И. Кириллова, О. В. Коретко, А. П. Попов, А. А. Савченко, ЮЛ. Сопоцько Р е цензе н ты Кафедра архитектуры ВЗИСИ (завкафедрой проф. Н. Н. Ми- ловидов); д-р техн. наук, проф. Т, Г. Маклакова (кафедра архитектуры МИСИ им. В. В. Куйбышева) 3305000000(4309000000)—322 А ™ 001(01)-89 " 175 88 ISBN 5-06-001263-8 © Издательство Высшая школа, 1989 ПРЕДИСЛОВИЕ Курс Архитектурные конструкции освещает современное состояние строительства гражданских и производственных зданий в объеме, соответствующем программе курса, утвержденной Гособразованием СССР для студентов, обучающихся по специальности Архитектура. Излагаемый курс является составной частью комплексного учебника по этой специальности и знакомит будущих архитекторов с основами строительного искусства, с отдельными изделиями и конструктивными элементами, составляющими здания или их отдельные части, с назначением и взаимосвязью конструктивных элементов, сих ролью в архитектурных решениях, с требованиями, предъявляемыми к элементам зданий при учете конкретных условий их экс- плуатации. В настоящее время программы архитектурных вузов включают комплексное проектирование, те. в процессе обучения студенты решают архитектурные задачи в комплексе со смежными техническими дисциплинами, закрепляя полученные знания в курсовых работах, выполненных на основе «своего» архитектурного проекта. Предмет Архитектурные конструкции наиболее тесно связан с профилирующей дисциплиной — архитектурным проектированием—на всех курсах обучения. Полученные знания помогают студенту принять конструктивно обоснованные архитектурные решения и реализовать их в курсовых работах в конкретных строительных чертежах, являющихся продолжением архитектурного проекта. В подчинении задачам комплексного проектирования, требующим изучения архитектурных конструкций применительно к тематике профилирующей дисциплины — архитектурного проектирования, весь курс разбит натри больших раздела малоэтажное строительство жилых зданий одноэтажные производственные и общественные здания средних и больших пролетов многоэтажные гражданские и производственные здания. При изучении курса предполагается, что студент должен уметь самостоятельно пользоваться справочно-информационной литературой (справочниками, каталогами и др, в которой приведены развернутые знания о конструктивных элемен- тах. Книга написана коллективом авторов кафедры Архитектурные конструкции МАрхИ: В. В. Беспаловым гл. III, IV, V; Ю. А. Дыховичным гл. XIV (§ 1, 2, 4 совместно с 3. А. Каз- бек-Казиевым), XV, XVII, XVIII (§1); 3. А. Казбек-Казиевым — гл. I, II, IX, X, XI (совместно с АН. Поповым), гл. XVI; В. Н. Карцевым гл. XVIII (§ 2), XXV, XXVI; Т. И. Кирилловой— гл. VIII, XX, XXII, XXIII, XXIV; О. В. Коретко — гл. XIII (§3), XIX, А. А. Савченко гл. VI, VII; Ю. Л. Соноцько — гл. XII (§ 1 ... 7 с участием. А. Казбек-Казиева); ЮЛ. Со- поцько и АН. Поповым — гл. XIII (§ 1, Авторы приносят глубокую благодарность кафедре архитектуры ВЗИСИ (зав, каф. проф. Н. Н. Миловидов), проф., д-ру техн. наук Г. Г. Маклако- вой за ценные замечания и рекомендации, высказанные при рецензировании книги, а также приносят благодарность ассистенту АС. Семенову за помощь при подготовке рисунков. Авторы ВВЕДЕНИЕ Приступая к изучению курса, будущие архитекторы должны иметь ввиду, что их творческие замыслы могут реализовываться только в материальной форме — в изделиях и конструкциях (частях зданий, выполненных из конкретных строительных материалов. Оттого, в каком материале выполнено здание — в дереве или камне, в металле или железобетоне, — зависят и архитектурный облик, и конструктивные решения, и стоимость, и условия, и сроки эксплуатации этого здания. Все это взаимосвязано. Студенту-архитектору важно усвоить методологию подхода к применению достижений научно-технического прогресса в архитектурном творчестве, выявить взаимосвязь между принятыми конструкциями и воздействиями на здания (силового и несилового ха- рактера), условиями эксплуатации зданий и их элементов, требованиями к этим элементами способами удовлетворения этих требований при сохранении превалирующей роли функ- ционально-художественных начал. Таким образом, задачи предмета Архитектурные конструкции состоят в обучении проектированию архитектурно- строительной части зданий и составляющих их элементов, без рассмотрения конструирования и расчета этих элементов (балок, ферм, элементов каркаса и т. п, что составляет содержание курса Инженерные конструкции». «Архитектура, — по словам видного советского архитектора А. Буро- ва, — искусство не изобразительное, а созидательное. Созидание всегда основано на знании, в том числе на знании основ строительного искусства, что всегда было неотъемлемой частью профессии зодчего. Оно помогает ему не только решать самые сложные творческие задачи в процессе проектирования, но и доводить свой проект до полной реализации в натуре. При этом вовсе недостаточно уметь технически грамотно применять те или иные методы и решения, но очень важно применять их целесообразно, соответственно принятым объемно-плани- ровочным и художественным решениям. В этом особенность деятельности современного зодчего. ЦК КПСС и Совет Министров СССР постоянно оказывают внимание развитию строительного дела в стране, качеству архитектуры. Постановления партии и правительства направлены на совершенствование, дальнейшее укрепление и развитие отечественной ар- хитектурно-строительной практики. Важное значение имеет Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О дальнейшем развитии советской архитектуры и градостроительства г, идеологически и организационно нацеливающее зодчих на дальнейшее развитие советской архитек- туры. На апрельском (1985 г) Пленуме ЦК КПСС и июньском (1985 г) совещании при ЦК КПСС по вопросам ускорения научно-технического прогресса была поставлена задача перехода к принципиально новым технологическим системам, к технике новых поколений, дающих наивысшую эффектив- ность. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 гг. и на период до года отмечено, что основной задачей капитального строительства является создание и обновление основных фондов народного хозяйства, предназначенных для развития общественного производства и решения социальных вопросов, кардинальное повышение эффективности строительного произ- водства. К числу важнейших задач, поставленных перед строителями на текущее пятилетие и до 2000 года, относятся: существенно поднять качество строительства осуществить дальнейшую индустриализацию строительного производства, последовательно превращая его в единый промышленно-строитель- ный процесс возведения объектов из готовых элементов шире применять в проектировании прогрессивные научно- технические достижения, экономичные проектные решения, конструкции, материалы, передовые методы организации производства и труда совершенствовать объемно-планировочные икон- структивные решения полносборных жилых, гражданских и производственных зданий, обеспечив дальнейшую унификацию, типизацию и стандартизацию элементов зданий. Решению этих задач во многом будет способствовать профессиональная творческая деятельность будущего архитектора, так как именно эта деятельность связана и с зарождением проекта нового здания или сооружения и сего воплощением в натуре. В какой степени художественный замысел получит технически грамотное и целесообразное материальное воплощение во многом зависит оттого, насколько глубоко и прочно уяснил себе будущий зодчий значение и роль материальной основы зодчества в современном индустриальном строительстве РАЗДЕЛ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ I Глава. Общие сведения. Здания и их элементы, основные понятия и определения Здания — это наземные сооружения, имеющие внутреннее пространство, предназначенное для проживания, труда, удовлетворения тех или иных нужд человека и общества (жилые дома, производственные корпуса, клубы, больницы и т. п. Термин «здание», неприменим к наземным сооружениям, не имеющим такого внутреннего пространства (мостам, транспортным эстакадам, градирнями т. па также ко многим подземными подводным сооружениям (тоннелям, плотинам и т. п. Эти постройки носят название инженерных сооружений или, для краткости, просто сооружений. К ним относятся также и формально похожие на здания многоярусные «этажерки» промышленных предприятий, предназначенные для периодического обслуживания технологического оборудования, водонапорные башни и другие подобные сооружения. Внутреннее пространство зданий чаще всего расчленено на отдельные помещения — часть внутреннего объема здания, огражденная со всех сторон. Совокупность всех таких помещений, полы которых расположены на одном уровне, образуют этаж здания. Отдельные этажи имеют определенное название (рис. подвал — этаж, полностью или большей своей частью заглубленный в землю (называют также подвальный этаж»); полуподвальный, или цокольный,— этаж, уровень пола которого заглублен от уровня тротуара или отмостки не более чем наполовину высоты помещения надземный — этаж (первый, второй, третий и т. п, расположенный выше уровня земли; чердачный или чердак) — этаж, расположенный между крышей и перекрытием над последним этажом здания (так называемым чердачным перекрытием мансардный или мансарда) этаж, выгороженный внутри чердачного пространства, образованного скатной крышей, и предназначенный для размещения жилых или подсобных отапливаемых помещений площадь горизонтальной части потолка таких помещений должна быть не менее 50 площади пола, а высота стен до низа наклонной части потолка — не менее м); технический — этаж, предназначенный для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций. Может быть расположен в нижней (техническое подполье, верхней (технический чердак) или в средней части здания, а также над проездами, над первым общественным этажом жилого дома и т. п в производственных зданиях необходимость и места размещения технических этажей устанавливаются главным образом требованиями технологического процесса. Высота технических этажей зависит от вида оборудования и коммуникаций с учетом условий эксплуатации в мес Глава I. Общие сведения тах прохода обслуживающего персонала высота в чистоте Л м. Все эти и другие помещения являются элементами объемно-планировоч- ной структуры здания. Материальную же оболочку здания составляют взаимосвязанные конструктивные элементы — самостоятельные части или элементы здания, каждый из которых имеет свое определенное назначение: стены, фундаменты, крыши и т. п. (рис. 1.2). Конструктивные элементы либо слагаются из более мелких, заранее изготовленных элементов — строительных изделий, поставляемых настройку в готовом виде (сборных плит, ступеней, кровельных изделий и т. п.), либо возводятся на месте из строительных материалов. В зависимости от величины строительные изделия бывают мелкоштучными (или просто штучными их можно взять рукой, например кирпич, крупными и т. д. Конструктивные элементы подразделяют на несущие и ограждающие. Такое подразделение связано с назначением этих элементов, с условиями их работы в структуре здания при восприятии тех или иных сочетаний нагрузок и воздействий, которым подвержено здание и его элементы как в Рис. 1.1. Расположение этажей зданий ходе строительства, таки в процессе эксплуатации. Воздействия по своему характеру делятся на две группы силовые и не- силовые. К силовым (или механическим) относятся нагрузки от собственной массы частей здания, от людей, мебели, оборудования, снеговых отложений, от давления ветра и т. п. Рис. 1.2. Основные элементы гражданских зданий: а — старой постройки б — каркасно-панельного современного виз объемных блоков / — фундамент 2 — цоколь 3 — несущие продольные стены 4 — междуэтажные перекрытия 5 — перегородки 6 — стропила крыши 7 — кровля 8 — лестничная клетка 9 — чердачное перекрытие 10 — ри- гели и колонны каркаса // — навесные стеновые панели 12 — сваи 13—/5 — объемные блоки — комнаты 14 — санузлов и кухонь 15 — лестничной клетки 16 — отмостка Глава I. Общие сведения Воздействия несилового характера: атмосферные осадки потоки тепла и влаги, вызванные разностями температурили разностями потенциалов влажности наружного и внутреннего воздуха шуми вибрация, идущие извне или от соседних помещений, или вызванные работой инженерного оборудования инфильтрация воздуха через неплотности и т. п. Назначение несущих конструктивных элементов здания (или, как принято говорить, несущих конструкций) — воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, которые могут возникать в здании и передавать их через фундаменты на грунт. Назначение ограждающих конструктивных элементов здания (или ограждающих конструкций) — изолировать пространство здания от внешней среды, разделять это пространство на отдельные помещения и защищать («ограждать») эти помещения и пространство здания в целом от всех видов воздействий несилового характера. Примеры несущих конструкций: фундаменты, колонны, балки, и т. п.; ограждающих: перегородки, кровли, Рис. 1.3. Виды наружных стена — несущие б, в — ненесущие — самонесущие (б) и навесные (в / — плита перекрытия 2 — ленточный фундамент 3 — колонна 4 — ригель 5 — фундаментная балка 6 — столбчатый фундамент окна, двери и т. п. Многие конструктивные элементы являются одновременно и несущими и ограждающими в них несущие и ограждающие функции совмещаются. Наиболее характерным примером такого совмещения функций являются наружные и внутренние несущие стены, которые одновременно могут являться и ограждающими конструкциями и вертикальными опорами для размещаемых на них горизонтальных конструктивных элементов. Если стены выполняют только ограждающие функции, их называют ненесущими. При этом различают самонесущие стены и навесные. К первым относят стены высотой в один или несколько этажей, опирающиеся на фундамент и передающие ему вертикальные нагрузки только от их собственной массы. Навесными называют стены, расчлененные на отдельные элементы и навешиваемые на несущие вертикальные или горизонтальные конструкции зданий (рис. Другой тип вертикальных несущих конструкций — отдельно стоящие вертикальные опоры. Так называют вертикальные опоры, один размер которых (высота) значительно превышает два других — толщину и ширину колонны или стойки, столбы. Фундаменты — подземные конструктивные элементы зданий, воспринимающие все нагрузки от выше расположенных вертикальных элементов несущего остова и передающие эти нагрузки на основание. Основанием называется грунт, непосредственно воспринимающий нагрузки. Оно может быть естественным (грунты в природном состоянии) и искусственным (грунты с искусственно измененными свойствами за счет уплотнения, укрепления и т. п. Фундаменты могут выполняться в виде сплошных стен (лент) — ленточные фундаменты, отдельных столбов столбчатые фундаменты. В домах с подвалами ленточные фундаменты являются одновременно и стенами этих подземных помещений, испытывая до Глава I. Общие сведения 1 полнительно к другим нагрузкам горизонтальное давление грунта. Перекрытия - горизонтальные конструкции, разделяющие здание на этажи одновременно выполняют несущие и ограждающие функции так как предназначены для размещения людей, оборудования, мебели, нагрузку от которых перекрытия воспринимают и передают на вертикальные опоры. Различают перекрытия междуэтажные разделяют смежные этажи), чердачные разделяют последний этажи чёрдак}, надподвальные, над проездами и т. д Изолирующие слои и другие элементы, входящие в состав этих перекрытий, различны. Нижняя поверхность перекрытий называется потолком тот же термин относится и к самостоятельным элементам, при необходимости входящим в состав перекрытий или применяемым автономно: акустический потолок, подвесной, декоративный и т. п. Крыша — верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от внешней среды и защищающая их от атмосферных осадков и других внешних воздействий. Состоит из _ несущей части (стропил) и изолирующих (ограждающих) частей, в том числ --- наружной Bодонепроницаемой оболочки — кров- ли._Крыши устраивают чердачные и бесчердачные. Чердачные (над чёрда- ком) бывают холодными (теплозащитные функции выполняет чердачное перекрытие) и утепленными. Утепленная или, как говорят, теплая крыша устраивается при наличии и при отсутствии чердака, когда функции чердачного перекрытая и кровли совмещаются (в последнем случае применяются названия совмещенная крыша, совмещенное покрытие, бёсчёердачное перекрытие. Эти термины присущи в основном жилищно-гражданскому строительству. В промышленном строительстве в том же смысле употребляется термин покрытие. В производственных зданиях чердаки обычно не приняты, а термин крыша чаще всего ассоциируется с наклонными поверхностями (скатами) крыш жилых зданий, которые правильнее называть скатные крыши. Пререгородки — вертикальные ограждающие конструкции, отделяющие одно помещение от другого. Они опираются на цеждуэтажные перекрытий или на пол -первых этажей. Лестницы . д- наклонные ступенчатые конструктивные элементы, предназначенные для вертикальных коммуникаций в зданиях и сооружениях. Часто h2вh2целях их защиты от огня и задымления лестницы отгораживают от .остальных помещений несгораемыми вертикальными стенами. Эти стены, пространство, выгороженное ими, и расположенные в нем лестницы и площадки называют лестничной клеткой. Объемно-планировочный элемент здания, включающий лестничную клетку, примыкающие к ней шахты лифтов (стены, в которых расположен лифт) и обслуживающие их площадки, называют лестнично-лифтовым узлом. Элементы стен и перегородок оконные и дверные проемы — заполняют оконными и дверными блоками. Оконные "блоки состоят из коробок и оконных переплетов дверные — из коробок и дверных полотен. Значительные по площади проемы в стенах, заполненные ограждающей светопрозрачной конструкцией, называют витражами. Все виды ограждающих светопрозрачных поверхностей называют свегопрозрачными ограждениями' К конструктивным элементамз'да- ний относятся также ряд дополнительных, многие из которых будут рассмотрены, а именно эркеры, лоджии, балконы, веранды, трибуны, фонари и т. п к ним относятся также сани- тарно-технические устройства и инженерное оборудование зданий. Основные конструктивные элементы здания — горизонтальные перекрытия, покрытия, вертикальные (стены, колонны) и фундаменты, - взятые вместе, составляют единую Глава I. Общие сведения ских (силовых) воздействий, возникающих в процессе эксплуатации здания. Классификация зданий По назначению знания подразделяются на две большие группы: граждднские и щкшзводственные. Рис. 1.4. Типовые конструктивные элементы зданий: а — каркасного одноэтажного производственного; б — крупнопанельного многоэтажного жилого / средняя колонна 2 — подкрановая балка 3 — плиты покрытия 4 — стеновая панель 5 — стропильная балка 6 — пристенная колонна 7 — плита балкона — наружная стеновая панель 9 — плита перекрытия вентиляционная панель // — перегородочная панель 12 — внутренняя стеновая панель Гражданские предназначаются для проживания и обеспечения бытовых, общественных и культурных- потребностей человека. Производственные — для обеспе- ченяянормальных условий произв- вбдственных_пр_оцессов, для защиты оборудования и работающих на производстве людей от атмосферных воздействий и для обеспечения необходимых комфортных условий работы трудящихся на производстве. К производственным относятся основные и вспомогательные здания прмыщлен- ных предприятий различного ¥азначе- ния (таких , как черной и цветной ме- таллургии, машиностроения, химтси и т. п, агроиндустр_иал,ышх,.комплек- сов сельскохозяйственных зданий ...дро- изводственного назначения и т. п. Гражданские здания, в свою очередь, подразделяются на две подгруппы жилые и общественные. К жилым относятся предназначенные для постоянного проживания квартирные дома, общежития, интернаты. К_общесхвен- ным - здания учебно-воспитательных и научных учреждений, зрелищные, лечебно профилактические, коммуналь- ные и т. п. Особенностью жилых зданий и многих видов общественных является большое количество отдельных помещений небольшой площади. Особенность производственных зданий, резко отличающая их от жилых, — наличие крупных общих помещений, не разгороженных стенами и перегородками на комнаты и иногда достигающих размеров нескольких гектаров. Большей частью такие помещения имеют промежуточные опоры — ряды колонн, располагаемые в определенном порядке. Расстояние между двумя смежными опорами в направлении, соответствующем расположению основной несущей конструкции покрытия или перекрытия (фермы, балки и т. п, называется пролетом рис. 1.4). В зависимости от числа пролетов здания подразделяют на однопр^олетные и многопролетные. ^^зависимости от размеров пролетов здания подразделяют на мало Глава 1. Общие сведения средне- и крупнопролетные (или, что тоже, на мелко, средне, большепролетные несущественная разница в сложившейся терминологии. При этом градации, соответствующие приведенным терминам, различны для много- и одноэтажных зданий. Многоэтажные малопролетные здания имеют пролеты (или шаги) порядкам среднепролетные — 4,8 ... 9 м; крупнопролетные — 9 ... 15 мВ одноэтажных малопролетными называют здания с пролетами дом средне- пролетными — 12 ... 36 м большепролетными болеем. В таких зданиях термин большепролетные применяют не только к характеристике пролетов, но и к самим конструкциям. Здания, в которых конструкции больших пролетов опираются на опоры, расположенные только по_контуру. с образованием свободного от опор пространства, называют зданиями зального,,типа. По этажности существующие классификации достаточно условны и неоднозначны. Наиболее просто подразделять здания на одноэтажкые и многоэтажные (здания в два и более эта- жей):в этом' случае отличительным признаком служит наличие или отсутствие междуэтажных перекрытий. Однако этого оказывается не достаточно. В архитектурно-строительной практике ив типологической учебной литературе можно встретить и другие отличительные признаки, положенные в основу классификаций, приводимых для сведения. Так, в жилищном строительстве принято группировать жилые здания по числу этажей малоэтажные (1 ... этажа средней этажности (до 5 эта- жей);многоэтажные и более эта- жей); повышеннои этажности (10... 25 этажей высотные. Н обТдёствен- ных зданиях предложен" другой признак высота зданий дом здания повышенной этажности дом здания I категории многоэтажных дом категории дом категории многоэтажных выше 100м — высотные. В промышленном строительстве учитываются типологические особенности принято считать, что многопролетные двухэтажные здания имеют свою специфику, в связи с чем их выделяют в самостоятельную группу (подробнее об этом см. в XVI.1); здания же подразделяют на: одно-, двух-многоэтажные (3 этажа и выше. Различие приведенных классификаций вызвано тем, что состав отличительных признаков расширен помимо числа этажей включаются также особенности объемно-планировочной структуры типов зданий, их типологические особенности и требования, предъявляемые к ним (наличие или отсутствие лифтов в жилых домах, их количество и т. п.). Эти классификации приведены для сведения в связи стем, что в настоящем учебнике, ориентированном на комплексное проектирование, некоторые из них могут встретиться в определенном контексте. Ориентация на комплексное проектирование предопределила и систематизацию зданий по этажности, принятую в разделах настоящего учебника. В ней учтены некоторые из вышеприведенных отличительных признаков. Здания подразделены натри группы одноэтажные, многоэтажные и малоэтажные жилищ- но-гражданские. В группу малоэтажных включены индивидуальные жилые и небольшие гражданские здания с мелкими пролетами, требования к которыми их строительные решения существенно отличны от других зданий. В группу одноэтажных включены средне- и большепролетные здания, преимущественно производственные, зрелищные и т. п. В группу многоэтажных включены все типы зданий производственные, гражданские. Здания подразделяются также на отапливаемые и неотапливаемые. К числу неотапливаемых относятся такие здания складов, вспомогательных служб и т. п, которые не требуют положительных температур воздуха вме- Глава I. Общие сведения сте стем к этой же категории относятся и некоторые здания с избыточными тепловыделениями (так называемые горячие цехи. ; Отапливаемые здания требуют поддерживания заданного температурно-влажностного режима, регламентируемого требованиями СНиПов по типам зданий. Подразделение зданий по признаку наличия или отсутствия подъемно- транспортного оборудования относится в основном к промышленному строительству и будет рассмотрено ниже в соответствующих разделах учебника. Зданиями массового строительства называют такие, которые строят в большом количестве по многократно тиражированным проектам. Уникальными называют здания важного общественного значения (Дворцы культуры, музеи и т. п. Они, как правило, строятся по индивидуальным проектам. Основные требования, предъявляемые к зданиями их элементам. Любое здание должно отвечать следующим требованиям функциональной целесообразности, архи- тектурно-художественной выразительности целесообразности технических решений надежности санитарно- техническим требованиям с учетом природно-климатических и других местных условий требованиям техники безопасности и не в последнюю очередь требованиям экономичности строительства и т. п. В этом перечне первым поставлено требование функциональной целесообразности. Это неслучайно. Всякое здание является материально-органи- зованной средой пребывания человека для осуществления им разнообразных процессов (труд, отдых, быт). Требования к высокому качеству архитектурно-художественных решений отражают эстетические потребности людей. Требования эти разнообразны. Они рассматриваются в курсах, архитектурного проектирования различных видов зданий. Санитарно-гигиенические требования проявляются в требованиях к физическим качествам среды пребывания человека поддержанию необходимых температуры и влажности воздуха помещений, их чистоте, обеспечению звукового и зрительного комфорта, обеспечению инсоляции, естественного освещения помещений и т. п. Все эти требования непосредственно зависят от природно-климатических и других факторов и могут устанавливаться только в связи сними. Методы установления такой связи рассматриваются в дисциплине Строительная физика, в частности: обеспечение экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, их теплоустойчивости паро- и воздухопроницаемости ограждающих конструкций, непроницаемости для рентгеновских и других лучей и т. п звукоизоляции перекрытий, перегородок и др. В настоящем учебнике уделяется внимание прежде всего целесообразности технических решений выбору строительных систем в соответствии с архитектурным замыслом, соблюдению требований по рациональному использованию стройматериалов и изделий стройиндустрии района строительства, необходимости принятия технически обоснованных решений, обеспечивающих надежность эксплуатации здания, а также ряду других вопросов, которые подробно рассмотрены в соответствующих главах учебника. Надежность — способность зданий и сооружений безотказно выполнять заданные функции в течение всего периода эксплуатации. Свойство отдельных конструкций сохранять заданные качества в течение установленного срока их службы в определенных условиях при заданном режиме эксплуатации (климатических и других условиях) без разрушений, деформаций, потери внешнего вида называется долговечностью конструкций. Степень долговечности — требуемый срок такой службы, исчисляемый в годах. Установлены три степени дол Глава I. Общие сведения Таблица 1.1. Минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций, ч (над чертой), и минимальные пределы распространения огня по ним, см (под чертой) П р им е чан и е , н.н. — не нормируются. говечности конструкций I степень при сроке службы не менее 100 лет степень — при сроке службы не менее лет III степень — при сроке службы не менее 20 лет. Требуемая степень долговечности конструкций должна обеспечиваться подбором строительных материалов, обладающих показателями стойкости по отношению к тем воздействиям, которым будет подвержена конструкция в процессе ее эксплуатации морозостойкости, влагостойкости, биостойко- сти, стойкости против коррозии и т. п. В случае невозмбжности подбора материала, показатели стойкости которого необходимы, обязательно следует предусматривать специальные меры защиты менее стойких материалов либо конструктивные решения, уменьшающие внешние воздействия и т. п. Важно подчеркнуть, что требования к долговечности конструкции распространяются и на ее детали (стыки, узлы сопряжений и т. п.). Надежность зданий и долговечность конструкций самым тесным образом связаны еще с одним требованием к зданиям — их огнестойкостью. Чем больше предполагаемый срок службы здания и его конструкций, тем выше должна быть степень их огне- стойкости. Согласно СНиП 2.01.02—85 Противопожарные нормы, установлено пять основных степеней огнестойкости зданий (I ... V) и три дополнительных, III6, IVa). Каждая из этих степеней взаимосвязана с конструктивными характеристиками зданий, их этажностью и т. пи устанавливается (назначается) типологическими СНиПами. Каждой степени огнестойкости здания должны соответствовать минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций, максимальные пределы распространения огня по ними группы горючести применяемых строительных материалов. Минимальный предел огнестойкости конструкций — это время в часах, в течение которого данная конструкция сопротивляется действию огня или высокой температуры до появления одного из следующих признаков образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения, потери конструкцией несущей способности (обрушения) и т. п. Максимальный предел распространения огня устанавливает допустимый размер повреждения конструкции вследствие ее горения за пределами зоны действия огня. Значения пределов огнестойкости и пределов распространения огня различны в зависимости оттого, к какому конструктивному элементу здания (стенам, перекрытиями др) они относятся. Кроме того, они существенно различны ив зависимости от нормируемых степеней огнестойкости зданий, что иллюстрируется табл. 1.1 (СНиП 2.01.02—85). Из этой таблицы видно, что наиболее жесткие требования предъявляются к элементам несущего остова, в первую очередь к вертикальным (стенам, колоннам Глава I. Общие сведения и что эти требования изменяются в зависимости от показателя степени огнестойкости зданий. Понятие группа горючести относится не к конструкциям, а к строительным материалам (их способность гореть. Установлены три группы горючести (возгораемости) материалов: негорючие (несгораемые, трудногорю- чие (трудносгораемые) и горючие (сгораемые. Применение материалов поэтому показателю также регламентировано СНиПами и архитектору такие знания постоянно нужны. Например, в зданиях I ... III степеней огнестойкости не допускается выполнять из горючих и трудногорючих материалов облицовку внешних поверхностей наружных стен и т. п. Группы горючести строительных материалов и пределы огнестойкости строительных конструкций устанавливаются специальными инструктивными материалами. Некоторые данные приведены в табл. Требования к огнестойкости зданий и к долговечности их конструкций могут быть различными в зависимости от назначения здания, оттого, где и на какой срок оно строится и отряда других факторов. Для того чтобы проектировщик правильно ориентировался в вопросах выявления требований, предъявляемых к конкретному зданию, установлено важное понятие класс здания по капитальности. Капитальность — это совокупность свойств, присущих зданию в целом, его народнохозяйственное и градостроительное значения, его значимость и т. пс другой стороны — это комплекс важнейших требований к зданию и его элементам. Класс здания — уровень этих требований. Установлены четыре класса зданий по капитально- сти: I класс. Крупные общественные здания (музеи, театры); правительст- венные учреждения жилые дома высотой более 9 этажей крупные электростанции и т. д. II класс. Общественные здания массового строительства в городах школы, больницы, детские учреждения, ад- министративные здания, предприятия торговли и питания жилые дома высотой этажей, крупные производственные здания. III класс. Жилые дома не более этажей, общественные здания небольшой вместимости в сельских населенных пунктах. IV класс. Малоэтажные жилые дома временные общественные здания; производственные здания, рассчитан- ные на возможность их эксплуатации в течение короткого времени. Класс здания по капитальности должен обеспечиваться применением зданий и конструкций соответствующих степеней огнестойкости и долговечности, например жилые здания Таблица 1.2. Примеры пределов огнестойкости отдельных строительных конструкций и групп горючести материалов Наименьший размер Предел Группа Наименование конструкции сечения огнестойкости, горючести конструкции, ч см Стены и перегородки из кирпича Негорючие 2,5 » 25 Стены из естественных и гипсовых камней облегченных кирпичных кладок с заполнением несгораемыми или 1,5 » трудносгораемыми теплоизоляционными материалами Перекрытия и покрытия по открытым стальным балкам прогонам, фермам) при несгораемых плитах (настилах) Перекрытия деревянные с накатом или подшивкой и — 0,75 Трудносго- штукатуркой по драни или по сетке при толщине шту- раемые катурки 20 мм Глава I. Общие сведения 1 7 I класса проектируют не ниже I степени огнестойкости с конструкциями не ниже I степени долговечности здания класса — не ниже II степени; III класса — не ниже III по огнестойкости и II по долговечности в зданиях IV класса степень огнестойкости не нормируется, а долговечность не ниже. Жилые здания I класса могут быть любой этажности II класса — не выше 9 этажей III — не выше 5; IV не выше Исходя из этого примера, легко уяснить последовательную схему выбора материалов и конструкций. После установления класса здания по капитальности, выявляют соответствующие ему минимально необходимые требования по степеням огнестойкости идол- говечности. По СНиП 2.01.02—85 устанавливают необходимые требования к основным конструктивным элементам здания по противопожарным нормам. Требуемая же степень долговечности конструкций обеспечивается подбором строительных материалов надлежащей стойкости (морозо-, влаго-, биостойко- стй и др в качестве примера в табл. 1.3 приведена взаимосвязь между степенями долговечности и морозостойкости каменных материлов; обращается внимание на то, что для разных конструктивных элементов эта взаимосвязь различна. Строительные свойства материалов значительно улучшаются при их специальной обработке или при принятии мерк их защите. Против коррозии металлические конструкции окрашиваются водостойкими красками, против действия огня — окрашивают термозащит- ными красками или защищают штукатуркой по сетке, бетонированием и другими средствами. В состав требований, предъявляемых к зданиями их элементам, входят и требования по обеспечению их противопожарной безопасности. Так, здания значительной протяженности, выстроенные из сгораемых или трудно" сгораемых материалов, необходиМ,0>;л разделять на отсеки противопожар^иЕГ- ми преградами. Назначение этйх;п£е- Таблица 1 Я. Требования к морозостойкости каменных материалов и изделий для строительства в средних климатических районах СССР (по СНиП И-22—81) Значение Мрз при степени долговечности конструкций град — препятствовать распространению огня по всему зданию. К ним от- носятся: противопожарные стены (брандмауэры), зоны, перегородки, тамбуры-шлюзы и т. п. Типы противопожарных преград, их минимальные пределы огнестойкости (от 0,75 до ч, расстояние между ними и т. п. принимаются в зависимости от назначения и этажности здания, степени его огнестойкости в производственных зданиях учитывается также категория (по пожарной опасности) размещаемых в здании производств. Требования к проектированию противопожарных преград включают ряд обязательных условий. Например, противопожарные стены, как правило, должны выступать за пределы контура поперечного сечения здания нам (рис. 1.5), противопожарные зоны выполняются в виде вставки, разделяя здание по контуру, и т. п. Важное требование, предъявляемое к зданиям, — экономичность архитек- турно-технических решений. Основные критерии экономичности единовремен- ,ны£,к9питальные вложения (экономичен и и здания), экс- расходы (экономич- ность в Ttpqfer^cife эксплуатации, стоимость изнораЧувосстановительная сто" "'*• Вид конструкции лети лет лет) Наружные стены или их облицовка в зданиях с влаж- ностным режимом помещений: а) сухими нормальным б) влажным 25 в) мокрым 35 25 Глава I. Общие сведения имость здания Немалую роль в единовременных капитальных вложениях играет степень индустриализации стро- ительства. Индустриализацией называют такую организацию строительного производства, которая превращает его в механизированный и автоматизированный поточный процесс сборки и монтажа зданий из Крупноразмерных конструкций, в том числе укрупненных элементов с высокой заводской готовностью. Сборные' элементы, изготовленные на специальных заводах, и их механизированный монтаж позволяют существенно сйизить затраты труда на строительной площадке, резко уменьшить количество отделочных работ настройке, повысить качество строительства и сократись его сроки. Вторая составляющая экономичности здания — эксплуатационные расходы связана, в частности, с ежегодными затратами на отопление здания. В тоже время мощность отопительных установок, количество отопительных приборов и ежегодные затраты на топливо непосредственно связаны с решениями наружных ограждающих конструкций (их теплозащитными качествами, степенью остекления наружных стен и т. п. При тенденции к сокращению энергетических затрат рациональный выбор тигёов ограждающих конструкций, качество их материалов играют весьма важную роль в сокращении эксплуатационных расходов. Третья составляющая экономичности стоимость амортизации здания находится в прямой связи с долговечностью конструкций и строительных материалов чем меньше износ изделий, те. чем "оно дольше будет служить, тем меньше величина ежегодной амортизации. Таким образом, экономичность ар- хитектурно-конструктивных решений находится в прямой зависимости от целесообразности принятых технических решений, рациональности объемно- планировочных решений, умелого использования строительных ресурсов и ряда других факторов. Материалы съезда КПСС указывают на необходимость максимальной экономии ресурсов, выделяемых на строительство. Типизация и стандартизация в строительстве. Модульная координация размеров, основные положения Курс на стандартизацию строительства связан с максимальным применением сборных изделий заводской готовности. Разумеется, беспредельного количества таких изделий быть не может. Нужны ограничения форм и размеров этих изделий, количества их типов и т. п. Выполнение подобных условий невозможно без проведения работ по типизации ив конечном итоге по стандартизации изделий.Типизации- ей называют техническое направление в проектированния строительстве, которое позволяет многократно осуществлять строительство как отдельных конструкций, так и целых зданий и сооружений на основе отбора таких проектных решений,которые при экспериментальном применении оказались лучшими и с технической, и с экономической стороны. Соответствующие проекты таких решений называют типовыми. Типовыми бывают проекты отдельных зданий или сооружений, проекты блок-секций жилых секционных зда- Рис. 1.5. Брандмауэр, разделяющий здания на противопожарные, отсеки Глава I. Общие сведения 1 9 ний; унифицированных секций одноэтажных промышленных зданий, отдельных конструктивных элементов, Внедрение типовых проектов целых зданий в массовую застройку начатое в е годы, продолжается ив настоящее время, но признано более перспективным направление, при котором здание комплектуется из типовых сборных конструкций и деталей, стем чтобы массовая застройка была бы максимально инживидуализирована. В настоящее время разработано и проверено на практике значительное число сборных изделий (колонны и ригели каркаса, плиты перекрытий, лестничные марши и т. п. Они объединены в каталоги, и их применение обязательно в пределах региона. Разработан метод использования изделий таких каталогов, названный методом единого каталога. Кратко суть этого метода состоит в том, что в пределах региона все здания и сооружения проектируются с обязательным применением основных несущих конструкций каталога в различных комбинаториках наборов этих изделий. Элементы фасадов допускается применять как типовые, таки специально запроектированные. При таком подходе к проектированию есть все основания индивидуализировать массовую застройку, не снижая степени ее индустриализации (более подробно об этом методе см. гл. Применение метода возможно в том случае, если промышленность региона выпускает изделия, обеспечивая их взаимозаменяемость и универсаль- ность. Под ется возможность замены одного изделия другим (или несколькими другими) без изменения параметров здания. Например, взаимозаменяемы плиты перекрытий одной и той же длины, но разной ширины (2400 и 1200 мм — общая ширина двух плит равна ширине одной. К взаимозаменяемым параметрам относятся также материалы изделий и их конструктивные решения. Под универсальностью же понимается возможность применения одних и тех же изделий или деталей для зданий различных видов и назначения. Например, для зданий производственных и гражданских. Наиболее совершенные и качественные в техническом отношении типовые изделия, отобранные после многократного их изготовления и внедрения, стандартизируют, те. превращают их в стандартные строительные элементы, обязательные для применения при проектировании и строительстве. На эти изделия выпускаются ГОСТы (государственные общесоюзные стандарты^" в которых установлены строго определенные размеры, форма изделий, требования к их качеству технические уело- вия на их изготовление и т. п. Примеры ГОСТов, получившие уже массовое внедрение в практику на окна, двери гражданских, производственных зданий, на перемычки, фундаментные блоки и т. д. Для того чтобы осуществлять работы по типизации и стандартизации деталей и конструкций, необходима предварительная работа по унификации их параметров. Унификацией называется установление целесообразной однтипности объемно-планировочных и конструктивных решениий зданий и сооружений^ конструкций, деталей, оборудования с целью сокращения числа типов размеров и обеспечения взаимозаменяемости и универсальности изделий. Унифицируют размеры конструкций и деталей нормативные полезные нагрузки и несущую способность несущих конструкций основные свойства готовых конструкций (тепло- и звукоизоляционные для фасадных панелей, теплоизоляционные для легкобетонных, плит и т. п.). Основной для унификации и стандартизации геометрических параметров служит модульная координация размеров^'строительстве (МКРС). Основные положёния МКРС (согласно стандарту СЭВ 1001—78) представляют собой правила координации Глава I. Общие сведения Таблица 1.4. Зависимость укрупненных модулей от величины модульного шага (Шили пролета (/,) L , Ш , м Укрупненный модуль применяемый допускаемый 7, 2. ..12,0 12,0. Более 36,0 ЗОМ, ММ 60М60М15М, М, ЗМ 15М, 12М ЗОМ (согласования) размеров объемно-пла- нировочных и конструктивных элементов зданий и сооружений, их элементов, строительных конструкций и элементов оборудования на базе модуля. Модуль размер, условная единица, применяемая для такой координации. МКРС обязательна для применения не только в пределах СССР, но и во всех странах социалистического содруже- ства. Суть МКРС в том, что все размеры объемно-планировочных, конструктив- ных и других элементов зданий и сооружений должны быть кратны модулю, названному основным размеру, принятому за основу для назначения других, производных от него модулей. За величину основного модуля, обозначенного М, принят размер 100 мм. Помимо основного вводятся также производные модули: укрупненные (мультимодули) и дробные (субмоду- ли. Укрупненные модули : М мм ЗОМ; ММ мм); ЗМ; М (200 мм) *. Дробные модули: 1/2М (50 мм М (20 мм М мм М (5 мм М (2мм); 1/100М (1 мм. Назначение производных модулей — ограничить количество применяемых или в случае необходимости допускаемых размеров при про- ектировании, что повышает степень унификации геометрических параметров. Укрупненные модули нужнь для назначения объемно-планировочных параметров основных элементов зданий (ширины, длин , шага, пролета) и М допускается временно и только для гражданского строительства. крупных конструкций. При этом руководствуются такими правилами чем больше величину параметра основного элемента здания, тем больше величдна укрупненнрго_мод^ля табл. Дробные модули также способствуют ограничениям при назначении размеров относительно небольших конструктивных элементов—толщин плит- ных и листовых материалов и т. па также для координации этих размеров между собой. Применение .МКРС в первую очередь осуществляется при установлении размеров между координационными осями зданий и сооружений Так Называются осевые линии, вдоль которых располагаются основные несущие конструкции (стены, колонны. Расстояние в плане между координационными осями здания в направлении, соответствующем расположению основной несущей конструкции перекрытия или покрытия, называют пролетом (рис. 1.4). Расстояние в плане между координационными осями в другом направлении называют шагом рис) (часто, например, применяют выражение шаг несущих конструкций. И пролети шаг назначают исходя из условий использования стандартных конструктивных элементов — ригелей, балок, плит перекрытий, ферм. Шаг и пролет- элементы модульной пространственной системы — координатного пространства — системы модульных или координатных плоскостей, членящих здание на объ- емно-пространственные элементы. Так называют часть объема здания с размерами, равными высоте этажа, пролету и шагу (рис. 1.6). Согласно СТ СЭВ, предпочтение отдается^пля^. моугольной модульной пространственной координационной системе. Допускаются также косоугольные, центрические и другие системы. Выста этажа (Нэт) в многоэтаж- ншГзданиях — расстояние от уровня пола данного этажа до уровня пола вышележащего этажа (риса. Мо- Глава I. Общие сведения дульная высота этажа (координационная высота этажа) расстояние между горизонтальными координационными плоскостями, ограничивающими этажи (при определении высоты верхнего этажа толщина чердачного перекрытия условно принимается равной толщине нижележащего перекрытия с). Согласно МКРС, высота этажей всегда должна быть модульной. Вод- ноэтажных производственных зданиях высота этажа равна расстоянию от уровня пола до нижней грани несущей конструкции покрытия (рис. Планировочным элементом называют горизонтальную проекцию объемно- планировочного элемента. Соответственно координационные оси — горизонтальные проекции вертикальных координационных плоскостей. Координационные оси называют также разбивоч- ными осями этимология этого традиционного термина—разбивка осей в натуре перед началом строительства. Систему модульных разбивочных осей упрощенно называют еще сеткой осей. Их обозначают кружками и маркируют продольные оси буквами, поперечные цифрами. Последовательность маркировки осей принята слева направо и снизу вверх. Эта система осей при проектировании служит той координатной сеткой, на основе которой устанавливается взаимное расположение всех несущих конструкций между собой, а при строительстве они служат той размерной основой, которая позволяет точно осуществлять в натуре эти согласования. Для этих целей в проектах должна быть точно указана привязка основных несущих конструкций к координационным осям. Этим термином обозначают расположение граней конструктивных элементов (несущих и не- несущих) , встроенного оборудования по отношению к координатным осям. МКРС устанавливает три типа размеров для объемно-планировочных и конструктивных элементов здания (рис. 1.8): 1. Основные координационные размеры, например, объемно-планировоч- Рис. 1.7. Высоты этажей по МКРС: а — в многоэтажном здании; здании; / — подвесной потолок ные параметры пролеты L, шаги Ш, высота этажей Я эт *. 2. Координационные размеры элементов, отличающиеся аддитивными (слагаемыми) размерами основных координационных размеров (см. рис. 1.9): о, bo, высота) или d 0 (толщина). 3. Конструктивные размеры элементов I, b, h или d. При этом /=/ 0 —б, где б — зазор, необходимый для установки элементов, в соответствии с особенностями конструктивных узлов, ус- ловиями монтажа f jjr. д. Конструктив- ные размеры могут и быть и больше Обозначения отличаются от принятых в СТ СЭВ 1001—78, где соответствующие величины обозначены о. Во, Яо, Яо Э т- Рис. 1.6. Пространственная система модульных координационных плоскостей б — в одноэтажном Глава I. Общие сведения Рис. 1.8. Система размеров МКРС при применении конструктивных элементов — модульные координационные размеры II — связь конструктивных размеров и координационных основной координационный размер ль координационные размеры, Л, /" — конструктивные размеры 6, fii, 6 зазоры а — координационный размер элемента, перекрывающего пролет, равен основному координационному б — тоже, с уменьшением на опорные элементы в — сумма взаимозаменяемых модульных координационных размеров равна основному координационному г — координационный размер конструктивного элемента (или его част) больше основного координационного Рис. 1.9. Маркировка координационных (разби- вочных) осей и привязка конструкций: а — маркировка осей б - привязка стен в, г — привязка колонн в — нулевая привязка наружных граней колонн г — их привязка на расстоянии а Глава II. Общие принципы проектир. несущих и ограждающих конструкций зданий координационных на величину выступов, располагаемых в смежном координационном пространстве. Основные правила привязки несущих конструкций к модульным разби- вочным осям следующие (рис. Геометрические оси внутренних стен, колоннсовмещаются^ 1Я5ычнсГсГ рГазби- вочными осями исключения допускаются для стен лестничных клеток, стен с вентиляционными каналами и т. п. При привязке наружных стен и колонн их геометрические оси часто не совпадают с разбивочными; в зависимости от целесообразности размещения несущих конструкций перекрытий или покрытий применяют или нулевую привязку (внутренняя грань стены или наружная грань колонн совпадают с разбивочной осью, или привязку, принятую для внутренних стен, либо оговоренную особо. Конкретные условия привязки несущих конструкций рассмотрены при описании несущих остовов зданий различных видов. При этом важно помнить, что при назначении размеров привязок стен полезно соблюдать кратность размеров, свойственных кладке искусственных камней с учетом швов (так, для кирпичной кладки привязочные размеры и т. д. В подсобных случаях, рассматриваемых как исключение, допустимо применение размеров, отличных от принятых МКРС. И это вполне объяснимо, если постоянно помнить, что смысл внедрения МКРС — геометрическое обеспечение широкого применения сборных индустриальных изделий, обеспечение их взаимозаменяемости и взаимоувяз- ки всех деталей, конструкций, встроенного оборудования, мебели и т. п. II |