Введение в специальность. Введение в специальность (1 лекция)
 Скачать 117.25 Kb.
|
|
2.6. Основные сведения об конструктивных элементах зданий и сооружений Все здания и сооружения состоят из отдельных конструктивных элементов (частей). По функциональному назначению конструктивные элементы подразделяют на несущие, ограждающие, а также несущие и ограждающие, т.е. совмещающие обе функции. Несущие конструктивные элементы воспринимают вес конструкций и частей здания, а также нагрузки от оборудования, людей, складируемых материалов, снега, ветра и др. Нагрузки последовательно передаются от одних несущих элементов на другие. Последними из них являются фундаменты, передающие нагрузки на грунт. К несущим конструктивным элементам относятся: перекрытия, опоры, стены, на которые опираются перекрытия, фундаменты. Ограждающие конструктивные элементы служат для защиты помещений от атмосферных воздействий, шума, а также для разделения помещений. К ним относятся: наружные и внутренние стены которые не несут нагрузки от других конструкций; перегородки; окна и двери. Несущие и ограждающие конструктивные элементы одновременно воспринимают нагрузку и ограждают помещения. Подобным образом работают многие стены, а также покрытия. Рассмотрим подробнее упомянутые элементы. Фундаментом называется подземная конструкция, служащая для передачи нагрузки от здания или сооружения на фунт. Фундаменты подразделяют по степени заглубления в грунт (мелкого и глубокого заложения), по конструкции (ленточные, отдельно стояшие, свайные и др.), по способу изготовления (монолитные или сборные). На рис. 2.7 показан пример ленточного фундамента с вышележащими конструкциями.  Рис. 2.7. Конструкция ленточного фундамента Чем больше вес здания и действующие на перекрытия нагрузки от людей, оборудования, материалов, внешних воздействий, а также чем меньше прочность грунтов, тем больше размеры подошвы фундаментов. Чем больше давление на грунт, тем фундамент глубже вдавливается в него, т.е. получает большую осадку. Осадка фундамента не опасна, если она одинакова во всех его частях. Осадка происходит всегда и обычно составляет 8... 15 см в зависимости от типа здания (большие значения допускаются редко). Неравномерная или превышающая допустимые значения, вызывающая наклон (крен) осадка фундамента приводит к нарушению работы многих конструкций: перекашиваются балки, появляются трещины в стенах, отрывается пристроенное к дому крыльцо, рвутся подведенные трубопроводы и т.д. в плоть до полного разрушения здания (Рис. 2.8). Величина осадки определяется соответствующим расчетом. Для уменьшения осадки необходимо увеличить площадь опирания фундамента, снизив тем самым давление на грунт. В этих целях фундаменты могут выполняться в виде сплошной железобетонной плиты под всем зданием (рис. 2.9). Для очень слабых грунтов применяют сваи, которые проходят слабые грунты и передают давление более прочным. Если прочные грунты залегают глубоко, то сваи проектируются так, чтобы они передавали нагрузку за счет сил трения их боковой поверхности о грунт.  Рис. 2.10. Конструкция многослойной наружной стены: 1 – Наружная стена (несущая), 2 – слой пенополистирольного утеплителя, 3 – защитно-декоративная кладка Стены подразделяют по ряду признаков. Например, различают наружные и внутренние стены, несущие, самонесущие и навесные и т.д. Главная функция наружной стены − ограждение, внутренней − разделение помещений. И те, и другие могут воспринимать нагрузки от перекрытий. Несущие стены воспринимают нагрузку от этажей и, добавляя к ней свой вес, передают ее на фундамент. Некоторые стены могут нести только свой вес и передавать его на фундаментные конструкции. Такие стены называют самонесущими. Если стены выполнены из панелей, которые навешиваются на колонны, их называют навесными. Наружные стены зданий изготовляют многослойными, включая в них в качестве одного из внутренних слоев утеплитель (рис. 2.10). Утеплитель может также укрепляться с наружной поверхности стены. В настоящее время промышленность выпускает долговечные и эффективные утеплители (минеральные, пенополиуретановые и др.). Их применение в стенах позволяет создать необходимое утепление без увеличения толщины стены. Перегородки разделяют образованные стенами помещения на меньшие объемы. В отличие от стен, которые устраиваются на фундаментах, перегородки устанавливаются на перекрытия (рис. 2.11). Их делают меньшей толщины по сравнению со стенами и часто из более легких материалов.  Рис. 2.11. Конструктивные элементы здания: перегородки Колонны − это вертикальные конструкции, которые воспринимают нагрузки от перекрытий или стен и передают их на фундамент. Колонны часто являются элементами каркаса здания − конструкции, которая воспринимает все основные нагрузки от перекрытий, покрытий, а в промышленных зданиях и от машин, подъемных кранов, технологического оборудования и передает их на фундаменты. Колонны являются вертикальными элементами каркаса, а его горизонтальными элементами могут быть ригели, балки, фермы (рис. 2.12).  Рис. 2.12. Каркасное здание: Колонна сборная ЖБ; Плиты ЖБ; Монолитные несущие и связевые ригели Диафрагмы жесткости Объемные конструкции шахт грузопассажирских лифтов Лестничные марши Облицовка стен камнем Перекрытия представляют собой горизонтальные конструктивные элементы, разделяющие сооружение на этажи. Перекрытия могут выполняться из сборных железобетонных плит или панелей (см. рис. 2.13) либо быть монолитными, т.е. изготовляться непосредственно на строительной площадке путем установки арматуры в опалубку с последующим бетонированием (рис. 2.14), или сборно-монолитными. В последнем случае укладывают сборные плиты с выступающей арматурой, объединяют эту арматуру между собой и замоноличивают бетоном. В зависимости от месторасположения перекрытий их подразделяют на междуэтажные и чердачные. В домах малой этажности перекрытия могут выполняться по деревянным балкам. В промышленном строительстве достаточно часто выполняются перекрытия по стальным балкам. Иногда такой способ применяют и при строительстве гражданских зданий. Покрытие − это верхняя завершающая часть здания, состоящая из крыши и чердачного пространства. Крыша, в свою очередь, включает в себя кровлю (гидроизолирующий слой) и несущую конструкцию, которая передает нагрузки на стены или колонны. Лестницы представляют собой элементы, обеспечивающие вертикальные коммуникационные связи между этажами или частями помещений, находящимися на разных уровнях. По назначению лестницы подразделяют на входные, парадные, вспомогательные, служебные, аварийные, пожарные. Вместо лестниц может использоваться наклонная площадка без ступеней − пандус. Лестницы часто размещаются в отдельном помещении − лестничной клетке. Конструкции лестниц зависят от их назначения. Окна устраиваются в наружных стенах здания для обеспечения освещенности внутренних помещений. Двери служат для сообщения между помещениями. В зависимости от их месторасположения в здании они подразделяются на наружные и внутренние. В случае аварий двери должны обеспечивать быструю эвакуацию людей из здания. Окна и двери устанавливаются соответственно в оконные и дверные проемы. Для удобства изготовления размеры окон, дверей и соответствующих проемов стандартизированы, т.е. указаны в государственном стандарте. Можно изготовить и нестандартное окно или дверь, но это обойдется дороже. 2.7. Основные сведения о материалах зданий и сооружений Классификация строительных материалов Если спросить строителя, какой материал ему нужен, он ответит: «Прочный, легкий, долговечный, негорючий, красивый, обладающий хорошей тепло- и звукоизоляцией, легко обрабатывающийся, экологичный и дешевый». Невозможно, чтобы в одном материале совмещались в полной мере все перечисленные свойства. Одни материалы, например сталь, обладают большой прочностью, но очень дороги, другие, например кирпич, дешевы, но не очень прочны, третьи плохо проводят теплоту, но легко возгораются и т.д. При выборе материала для наружных стен очень важно учитывать такое его свойство, как теплопроводность, поскольку от способности стен проводить теплоту, зависят затраты на отопление помещений. Чем меньше при прочих равных условиях теплопроводность материала, тем тоньше можно выполнить стену из него, а значит, тем экономичнее она будет. Например, деревянная стена из бруса толщиной 12... 15 см по теплопроводности эквивалентна кирпичной кладке толщиной 51 ...64 см и стене из природного камня толщиной 70...90 см. Совершенно очевидно, что для постройки одинаковых зданий потребуются разные количества указанных материалов. Еще более существенно будут отличаться веса этих зданий, разными окажутся также их прочность, стоимость, внешний вид. Все эти факторы влияют в той или иной степени на выбор материалов стен. При выборе материалов для фундаментов и перекрытий определяющими свойствами являются прочность и вес, а не теплопроводность. Для отделочных материалов на первое место выходят их внешний вид и экологичность. Во всех случаях приходится учитывать стоимость выбираемых материалов. Для строительства требуются самые разные материалы, отличающиеся по свойствам, назначению, способу производства и технологии их применения. Специальное строительство предъявляет к материалам свои специфические требования. Так, для дорожных материалов необходима прочность на истирание, материалы, используемые при строительстве мостов, должны хорошо сопротивляться динамическим нагрузкам, от материалов для дымовых труб требуется сопротивляемость температурным воздействиям и т.д. Следует учитывать, что применяемые в основных несущих конструкциях строительные материалы не должны терять свои эксплуатационные свойства в течение всего срока службы здания или сооружения, т.е. должны быть в достаточной степени долговечными. Доступность тех или иных материалов определяется не только стоимостью их производства, но и стоимостью транспортирования к месту строительства. Для нашей страны с ее огромной территорией и плохо развитой сетью дорог это особенно актуально. Часто относительно дешевые материалы становятся дорогими в результате гигантских затрат на их перевозку к строительным объектам. Все материалы, применяемые для возведения зданий, можно разделить на природные и искусственные. Обычно и те, и другие принято классифицировать по назначению на материалы следующих видов: конструкционные − идут на изготовление строительных конструкций, которые воспринимают нагрузки и передают их на нижележащие элементы. Например, нагрузки от покрытия и перекрытий передаются на стены или колонны и далее на фундаменты, следовательно, указанные конструкции должны быть выполнены из прочных материалов; изоляционные − подразделяются на теплоизоляционные и акустические. Первые обеспечивают сохранение теплоты в помещении, вторые либо препятствуют проникновению звука в соседние помещения (в этом случае их называют звукоизоляционными), либо поглощают звук (их называют звукопоглощающими). Часто теплоизоляционные и акустические функции выполняются одними и теми же пористыми и легкими материалами; изолирующие − подразделяются на гидроизоляционные и кровельные. Первые защищают конструкции, в том числе расположенные под землей, от влаги, вторые предохраняют помещения от проникновения в них атмосферных осадков; отделочные − придают наружным слоям конструкций, элементов и изделий красивый и законченный внешний вид, одновременно защищая их от внешних воздействий; герметизирующие − используются для заделки стыков в сборных конструкциях; специального назначения − представляют собой огнеупорные, кислотоупорные или обладающие другими свойствами материалы, применяемые при строительстве специальных сооружений. Материалы могут в той или иной мере совмещать ряд функций. Например, облицовочный кирпич, являющийся отделочным материалом, используемым для облицовки стен, способен воспринимать и нести нагрузки, а также сохранять теплоту в помещениях наряду с обычным кирпичом. Когда начинают проектировать ту или иную конструкцию, сначала определяют, из какого материала ее можно сделать. Чтобы правильно выбрать материал, нужно оценить его свойства, т.е. продумать, что можно ожидать от материала при эксплуатации, как на него будут влиять различные факторы. При этом учитывают доступность и стоимость материалов. Свойства материалов можно разделить на физические, механические и химические. Все они определяются в ходе лабораторных исследований материалов. Физические свойства материалов характеризуются их плотностью, пористостью, влажностью, теплопроводностью, огнестойкостью и рядом других показателей. Механические свойства материалов характеризуют их способность сопротивляться внешним воздействиям, например нагрузкам. К основным механическим свойствам строительных материалов можно отнести их прочность, твердость, износостойкость, деформативность. Выбирая строительные материалы, необходимо учитывать и их химические свойства, такие как химическая активность, подверженность коррозии, влияние на здоровье людей и др. Когда говорят о химической активности вяжущих материалов, то имеют в виду их способность твердеть после взаимодействия с водой. Вода вызывает коррозию конструкций, выполненных из стали. Взаимодействие битума с бензиносодержащими веществами вызывает его растворение. 2.8. Основные сведения об инженерном оборудовании зданий и сооружений Здание − это не просто «коробка» с окнами и дверями. Современные дома, цеха и другие сооружения оснащены сложным инженерным оборудованием, которое обеспечивает их нормальное функционирование. К инженерному оборудованию зданий относят весь комплекс инженерных устройств, которыми оснащается здание: оборудование для энергоснабжения, водопровод, канализацию, мусоропроводы, системы кондиционирования воздуха, отопления, вентиляции, а также лифты, грузоподъемные краны производственных корпусов и т.д. Энергоснабжении зданий. Под энергоснабжением объекта понимают обеспечение его электроэнергией, а также газом, паром, сжатым воздухом и другими носителями энергии. Для зданий основным видом энергии является электроэнергия, для передачи электроэнергии внутри зданий используется электрическая проводка, прокладываемая под слоем штукатурки либо в специально предусмотренных каналах, трубах, металлорукавах, электрических плинтусах. Электросиловое оборудование зданий. Современные гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания оснащены различным по назначению и мощности электросиловым оборудованием. К нему относят лифты, устройства принудительной вентиляции, насосные установки, кондиционеры, калориферы, теп ловые завесы и т.п. Водопровод. Трубопроводы распределительной сети, подающие воду в микрорайоны, отдельные здания, на предприятия, подключаются к магистральным водопроводам. Внутренний водопровод, распределяющий воду между потребителями, начинается от ввода в здание и заканчивается водоразборной арматурой (кранами). Он оборудуется водомерными узлами на вводе в здание. Все вновь строящиеся и реконструируемые жилые здания оснащаются индивидуальными счетчиками расхода воды, устанавливаемыми в квартирах. Канализация. В результате жизнедеятельности людей и промышленного производства образуются так называемые сточные воды, т.е. воды, использованные на бытовые или производственные нужды и получившие при этом дополнительные примеси (загрязнения). Для сбора сточных вод, их отведения за пределы населенных пунктов и промышленных предприятий, а также для их очистки устраивается канализация. Различают внутреннюю и наружную канализацию. Внутренняя канализация предназначена для приема сточных вод и отведения их из здания в наружную канализационную сеть, которая представляет собой совокупность подземных трубопроводов и канализационных коллекторов, обеспечивающих транспортировку сточных вод к очистным сооружениям. Система отопления. В холодное время года требуется отапливать помещения для создания в них комфортной температуры. Следует, правда, заметить, что человек и окружающие его бытовые приборы постоянно выделяют теплоту и если обеспечить соответствующую изоляцию стен и перекрытий, ограничить приток холодного воздуха, то в помещении будет тепло и без отопления. Чтобы человек чувствовал себя нормально, ему требуется не только комфортная температура, ни и соответствующая влажность, а также приток свежего воздуха. Таким образом, отопление и вентиляция взаимосвязаны, важно найти оптимальное соотношение между ними. 3. Строительство и другие виды строительной деятельности 3.1. Основные сведения о целях и задачах строительства и архитектуры Здания и сооружения даже одинакового назначения отличаются друг от друга формой, размерами, конструктивными элементами. Прежде чем возводить какое-либо здание, необходимо создать его проект. Эту работу выполняет архитектор, воплощающий в проекте свои идеи, представления о том, как должно выглядеть здание в городском пространстве и как в нем будут себя чувствовать люди. У строителей и архитекторов одна цель, но в процессе работ по возведению здания они участвуют по-разному. На основании архитектурной части проекта строители-проектировщики определяют и детализируют конструкции всех элементов, из которых будет построено здание (сооружение), а затем составляют проект производства работ. Строители-производственники занимаются сооружением указанного здания, после чего передают его строителям-эксплуатационникам. Возведение зданий и инженерных сооружений − длительный и сложный процесс, связанный с коллективным трудом многих людей. Если не рассматривать производство строительных материалов, строительных машин и механизмов, научную и исследовательскую деятельность, процесс строительства здания можно разбить на следующие этапы: отвод земельного участка под строительство и разработка проектного задания; инженерно-геологические и экологические исследования площадки строительства; выполнение проекта; возведение строительного объекта; передача готового объекта эксплуатирующей организации. Каждый из перечисленных этапов отличается от других решаемыми задачами, а также временем, в течение которого он может быть выполнен. Наибольшее время обычно занимает этап возведения здания, который может длиться несколько лет. Участниками строительства являются специально подготовленные люди: рабочие, инженеры, техники. К рабочим строительных профессий относятся каменщики, бетонщики, монтажники конструкций, штукатуры, маляры и другие работники, непосредственно занимающиеся возведением зданий и сооружений, а также их отделкой. Кроме того, существует много смежных специальностей: монтажники водопроводных, отопительных или вентиляционных систем, электрики, монтажники лифтового хозяйства, связисты и др. Рабочими руководят инженерно-технические работники, имеющие высшее или среднее профессиональное образование, которое они получают в высших (университетах, академиях) или средних профессиональных (колледжах, техникумах) учебных заведениях. В соответствии с полученным образованием инженерно-технические работники могут занимать должности мастеров, прорабов, начальников участков, главных инженеров и др. Для инженерно-технических работников, занятых в проектно-сметном деле, также существует разделение по должностям: инженер, старший или ведущий инженер, руководитель группы, начальник отдела и т.д. После возведения строительного объекта работа строителей не заканчивается, поскольку здание или сооружение необходимо эксплуатировать, т.е. поддерживать в рабочем состоянии, осуществлять ремонтные работы, обслуживать все его инженерные системы. Работники эксплуатационных организаций − это в основном строители соответствующей специализации. Строители, возводившие здание или иное сооружение, отвечают за его работу в период гарантийного срока, устраняют обнаруженные недоделки. |