Основные элементы гражданских зданий

Основные конструктивные элементы гражданских зданий — это фундаменты, стелы, перекрытия, отдельные опоры, крыши, лестницы, окна, двери и перегородки (рис. 3.1).

Фундаменты являются подземной конструкцией, воспринимающей всю нагрузку от здания и передающей ее на грунт.

Стены по своему назначению и месту расположения в здании делятся на наружные и внутренние и являются вертикальными ограждениями и одновременно часто выполняют несущие функции. В зависимости от этого делятся на несущие и ненесущие. Несущими могут быть как наружные, так и внутренние стены. Ненесущие стены — это обычно перегородки. Они служат для деления в пределах этажа больших, ограниченных капитальными стенами помещений на более мелкие, причем для опирания перегородок не требуется устройства фундаментов. Наружные стены, кроме того, могут быть самонесущими, которые опираются на фундаменты и несут нагрузку только от собственной массы, и ненесущими (навесными), которые являются только ограждениями и опираются в каждом этаже на другие элементы здания.

Отдельные опоры — несущие вертикальные элементы (колонны, столбы, стойки), передающие нагрузку от перекрытий и других элементов здания на фундаменты.

Перекрытия опираются на уложенные по колоннам специальные балки, называемые прогонами или ригелями, а иногда и непосредственно на колонны. Расположенные внутри здания отдельные опоры и балки образуют внутренний каркас здания. Перекрытия представляют собой горизонтальные несущие конструкции, опирающиеся на несущие стены или столбы и воспринимающие передаваемые на них постоянные и временные нагрузки.

 

Рис. 3.1. Основные конструктивные элементы здания с кирпичными несущими стенами: 1 — подошва фундамента, 2 — подвальное перекрытие, 3 — фундаменты, 4 — потолок, 5 - нижнее перекрытие, 6 — подполье, 7 — перегородка, 8 — нагрузка от собственной массы, людей и оборудования, 9 - междуэтажное перекрытие, 10 — продольная внутренняя стена; 11 — стена; 12 — оконный проем, 13 — карниз, 14 — чердачное перекрытие, I5 — чердак, 16 — стропильная балка, 17 — кровля, 18 — дымовая труба, 19 — зонт, 20 — коньковый прогон, 21 — подкос, 22— стойка, 23 — конек, 24 — слуховое окно, 25 — снег, 26 — карниз; 27 — мауэрлат, 28 — оконный переплет, 29 — дверное полотно, 30 — крыльцо, 31 — цоколь, 32 — подвал, 33 — грунтовая влага

Одновременно перекрытия, связывая между собой стены, значительно повы-шают их устойчивость и увеличивают пространственную жесткость здания в целом. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делится па междуэтажные (разделяющие смежные этажи), чердачные (между верхним этажом и чердаком), подвальные (между первым этажом и подвалом) и нижние (между первым этажом и подпольем).

Крыша является конструктивным элементом, защищающим помещения и конструкции здания от атмосферных осадков. Она состоит из несущих элементов и ограждающей части. Крыша, совмещенная с перекрытием верхнего этажа,т. е. без технического этажа (или чердака), называется совм&ценной крышей или покрытием. Хорошо выполненные плоские совмещенные крыши дешевле скатных как в строительстве, так и в эксплуатации. Кроме того, плоские крыши можно использовать в качестве площадок для отдыха и других целей.

Лестницы служат для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей из здания. Помещения в которых располагаются лестницы, называются лестничными клетками. Конструкция лестниц в основном состоит из маршей (наклонных элементов со ступенями) и площадок. Для безопасности передвижения по лестницам марши ограждаются нерилами.

Окна устраивают для освещения и проветривания помещений; они состоят из устанавливаемых в проемах рам или коробок и оконных переплетов.

Двери служат для сообщения между помещениями. Состоят из устанавливаемых в проемах стен и перегородок дверных коробок и дверных полотен. В гражданских зданиях могут быть и другие конструктивные элементы (входные тамбуры, козырьки над дверьми, балконы и др.), Для обеспечения необходимых эксплуатационных и санитарно-гигиенических условий гражданское здание оборудуют санитарно-техническими и инженерными устройствами. К ним относятся отопление, горячее и холодное водоснабжение, вентиляция, канализация, мусороудаление, газификация, энергоснабжение, телефонизация и др. Оборудование ими зданий рассматривается в специальных курсах. В зависимости от типа здания, его основных параметров, района строительства изменяется доля затрат на устройство того или иного конструктивного элемента.

Таблица 3.1. Ориентировочное распределение стоимости конструктивных элементов жилого дома

Наименование конструктивных элементов	Стоимость. % к обшей стоимости здания
Фундаменты Стены Перекрытия Перегородки Полы Окна и двери Крыша Лестницы Прочие конструкции Отделочные работы	9,5 20,4 18,2 9,6 6,8 3,6 4,2 3,2 18,4 6,1
Всего

В табл. 3.1 приведено распределение стоимости конструктивных элементов 9-этажного панельного жилого дома. Поэтому необходимо иметь в виду, что при проектировании здания правильный выбор конструктивных элементов существенно влияет не только на качество объемно-планировочного решения здания, но и на общие технико-экономические показатели, Фундаменты, стены, отдельные опоры и перекрытия — основные несущие элементы здания. Они образуют остов здания — пространственную систему вертикальных и горизонтальных несущих элементов. Остов определяет так называемую конструктивную схему здания, В зависимости от характера опирания горизонтальных несущих элементов (перекрытий) на вертикальные несущие элементы (стены, отдельные опоры и балки между ними) различают следующие конструктивные схемы гражданских зданий (рис. 3.2): с несущими продольными стенами; с несущими поперечными стенами; с неполным каркасом; с полным каркасом. Кроме того, существуют здания, отдельные части которых состоят из различных конструктивных схем. В зданиях с несущими продольными стенами (рис. 3.2, а) последние устраивают из тяжелых материалов, имеющих надлежащую прочность. Кроме того, на-ружные стены также должны удовлетворять теплозащитным требованиям. По такой конструктинной схеме строят чаще кирпичные и крупноблочные дома. Устойчивость такой конструктивной схемы в поперечном направлении обеспечивается специально устраиваемыми по-перечными стенами, которые не несут нагрузки от перекрытия. Такие поперечные стены возводятся лишь для ограждения лестничных клеток и в местах, где они нужны для придания устойчивости наружным стенам. Применение указанной конструктивной схемы дает большие воз-можности для решения планировки помещений, т. е. имеется большая свобода в решении планировочных вопросов. При данной конструктивной схеме требуется меньшее число типоразмеров сборных изделий.

В зданиях с поперечными несущими стенами (рис 3.2, б) обеспечивается большая жесткость системы, однако увеличивается общая протяженность несущих внутренних стен. Тем не менее такое решение в ряде случаев является рациональным, так как при этом к конструкциям наружных продольных стен предъявляются только теплозащитные требования и для их устройства можно использовать легкие эффективные материалы. Иногда применяют смешанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат продольные И поперечные стены.

Если вместо внутренних продольных или поперечных стен устраивают систему столбов с опирающимися на них горизонтальными балками (прогонами), на которые, в свою очередь, опираются перекрытия, то такая схема соответствует зданию с неполным каркасом (рис, 3.2, в, г). Если вместо несущих наружных стен применены столбы, образующие вместе с внутренними столбами и балками (прогонами) как бы скелет здания, то такая конструктивная схема определяет здания с полным каркасом (рис. 3.2).

 

Рис, 3,2. Конструктивные схемы зданий: 1 — внутренняя продольная стена, 2 — внутренние поперечные стены, 3 - панели перекрытии, 4 — столбы и прогоны, 5 - прогоны (или распорки), 5 - стойки каркаса, 7 — ненесущне наружные стены

В этом случае наружные стены выполняют только ограждающие функции и могут быть самонесущими или навесными. Самонесущие стены опираются на фундаменты или фундаментные балки и не воспринимают никаких нагрузок, кроме собственной массы. Навесные стены опираются на горизонтальные элементы на уровне каждого этажа. По характеру работы каркасы бывают рамные, связевые и рамно-связевые.

 

Рис. 3.3. Схемы каркасов здания; 1 — элементы каркаса, 2 — жесткие узлы, 3 — горизонтальные диафрагмы, 4 — вертикальные поперечные и продольные диафрагмы

Столбы и балки рамного каркаса (рис, 3.3,а) соединяются между собой жесткими узлами, образуя поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки. В зданиях со связевым каркасом (рис, 33,6) узлы между столбами и балками нежесткие, поэтому для восприятия горизонтальных нагрузок необходимы дополнительные связи. Роль этих связей выполняют чаще всего перекрытия, образующие диафрагмы и передающие горизонтальные нагрузки на жесткие вертикальные диафрагмы (стены лестничных клеток, железобетонные перегородки, шахты лифтов и др,).

В практике строительства находят применение здания с комбинированным типом каркаса, который именуют рамно-связевым. В нем в одном направлении ставят рамы, а в другом — связи. В гражданском строительстве наибольшее распространение получили здания со связевыми каркасами. Необходимо отметить, что применение каркасной конструктивной схемы наиболее целесообразно для строительства крупнопанельных высотных жилых и общественных зданий. Материалом для конструкций каркаса является железобетон, сталь, а для малоэтажных зданий столбы нередко выкладывают из кирпича. Для деревянных зданий каркас также выполняют из дерева. В настоящее время широкое распространение получило строительство зданий из объемных элементов (блок-коробок), в которых остов здания образуется коробчатыми элементами заводского изготовления.