Здания и сооружения.
Результатом строительной деятельности является произведенная (возведенная или сооруженная) для нужд человека и имеющая надежную опору на земле конечная строительная продукция - строения: полностью завершенные строительством и готовые к эксплуатации здания и сооружения.
Строения, состоящие (по мере необходимости) из надземной и подземной частей, с помещениями для проживания, производственной или другой деятельности людей, размещения производств, хранения продукции или содержания животных называются зданиями. Это жилые дома, школы, промышленные цехи и др.
Строения технического назначения, предназначенные для осуществления определенных потребительских функций, в которых помещения для проживания или работы людей отсутствуют или не определяют главного назначения (плотины, мосты, доменные печи, мачты и др.), называются сооружениями.
Производственные услуги специализированных и субподрядных организаций (монтаж оборудования, технологическая комплектация, капитальный ремонт и др.) считаются промежуточной строительной продукцией.
Строительная продукция территориально закреплена и носит индивидуальный характер. Она изготавливается в основном по конкретным заказам, многодетальна, материалоемка, разнообразна по назначению, конструктивным характеристикам и территориальному размещению, характеризуется значительными единовременными затратами и длительными сроками эксплуатации.
Общие сведения о зданиях. Обучение на монтажника стальных и железобетонных конструкций
Здания по назначению подразделяются на гражданские и производственные.
Гражданские здания - это жилые здания (жилые дома, гостиницы, общежития) и общественные здания (социально-бытового и административного назначения, например учебные заведения, театры, магазины, больницы).
Из помещений, ограниченных полом и перекрытием или полом и покрытием, размещенных на одном горизонтальном уровне, образуется этаж.
Промышленные и сельскохозяйственные здания в основном строятся одноэтажными, гражданские - многоэтажными. При этом здания в 3 этажа считаются малоэтажными, 4-5 этажей - средней этажности, 6-9 этажей - многоэтажными, 10-16 этажей - повышенной этажности, более 16 этажей - высотными.
Различают этажи надземные, мансардные, подвальные, цокольные и технические. У надземных этажей полы помещений располагаются выше планировочной отметки земли. Стены мансардных этажей (мансарды) полностью или частично образованы поверхностью (поверхностями) наклонной или ломаной крыши. Если пол помещений находится ниже планировочной отметки земли более чем на половину высоты помещения, этаж называется подвальным, если менее половины - цокольным. Технический этаж служит для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций, он может быть расположен в нижней (техническое подполье), верхней (технический чердак) или в средней части зданий.
Несущие конструкции зданий (фундаменты, стены, колонны, перекрытия), соединяясь в пространстве друг с другом, образуют несущий остов здания.
По особенностям пространственного расположения несущих элементов остова различают следующие конструктивные типы зданий (рис. 1.1): бескаркасные (с несущими стенами), каркасные, в которых основными вертикальными несущими элементами служат отдельные опоры (колонны, столбы), и с неполным каркасом, где несущими являются и стены, и отдельные опоры.
|
|
|
Рис. 1.1. Конструктивные типы зданий: а - бескаркасный; б - каркасный; в - с неполным каркасом; г - объемно-блочный; д - сборномонолитный каркас здания с плоскими перекрытиями; е-и - схемы разрезки крупноблочных стен: двухрядная с поясным (е) и простеночным (ж) блоком, трехрядная (з) и четырехрядная (и); 1 - фундаменты; 2 - многопустотные плиты перекрытий; 3 - наружная стена; 4 - внутреняя стена; 5 - панели перекрытий; 6 - колонны; 7 - стеновые панели; 8 - связевые ригели; 9 - несущие ригели; 10 - элементы лестниц |
Бескаркасные здания представляют собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних несущих стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены здания воспринимают вертикальные нагрузки, перекрытия и поперечные стены - ветровые нагрузки. Этот конструктивный тип получил широкое распространение при возведении жилых домов, школ и других общественных зданий.
Для бескаркасных зданий характерны следующие схемы:
♦ с продольным расположением несущих стен, на которые опираются плиты междуэтажных перекрытий. В зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены;
♦ с поперечным расположением несущих стен, когда продольные наружные стены - самонесущие, а нагрузка от перекрытий передается на поперечные стены, которые формируют лестничные клетки, в местах, где должны проходить дымовые и вентиляционные каналы, а также в тех местах, где по расчетам они нужны для обеспечения жесткости всего здания или отдельной его части;
♦ совмещенная - обычно с опиранием плит перекрытий размером на комнату всеми четырьмя сторонами на продольные и поперечные стены.
В практике индустриального строительства бескаркасные здания в основном выполняются крупноблочными и крупнопанельными.
Подземную часть крупноблочных зданий устраивают в виде ленточных фундаментов, состоящих из фундаментных подушек трапециевидного или прямоугольного сечения и фундаментных блоков длиной 780-2380 мм, шириной 300-600 мм, высотой 580 мм. Стены крупноблочных зданий собираются из устойчивых элементов (блоков), которые служат одновременно несущими и ограждающими конструкциями. Крупные блоки изготавливают из легкого бетона или кирпича, сплошными или с пустотами. Для создания плотного вертикального шва на боковых гранях блоков предусматривают треугольные или прямоугольные пазы.
Число рядов блоков, размещающихся по высоте этажа, определяет так называемую разрезку крупноблочных стен, которая бывает двух-, трех- и четырехрядной.
Двухрядная разрезка стен может осуществляться по двум вариантам (рис. 1.1, е, ж). При первом варианте простеночные блоки делают высотой в оконный проем, а поясные блоки - высотой от верха оконного проема до низа оконного проема вышележащего этажа. При втором варианте простеночные блоки делают высотой от пола до верха оконного проема, поясные - высотой от верха оконного проема до пола вышележащего этажа, при этом оконный проем снизу ограждается подоконным блоком-вставкой.
Трехрядная и четырехрядная разрезки (рис. 1.1, з, и) являются видоизменением двухрядной по второму варианту путем расчленения простеночного блока горизонтальными швами на две или три части. Двухрядная разрезка по сравнению с четырехрядной (при которой вес блока не превышает 1,5 т) имеет многие конструктивные, монтажные и эксплуатационные преимущества и получила наибольшее распространение.
Связь между наружными и внутренними стенами осуществляется: в наружных углах здания - перевязкой блоков между собой; в местах примыкания - креплением внутренних продольной и поперечной стен к наружным, а также в лестничных клетках - закладкой Т-образных анкеров из полосовой стали толщиной 4 мм или арматурных сеток из круглой стали диаметром 4-6 мм.
В бескаркасных крупнопанельных зданиях наружные стеновые панели изготавливают размером на одну или две комнаты, панели перекрытий и покрытий - в основном плоскими, размерами на комнату.
В каркасных зданиях пространственную систему здания образует каркас, состоящий из отдельных скрепленных между собой элементов (колонн и ригелей). Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие). Несущие геометрически неизменяемые рамы из колонн и ригелей воспринимают все нагрузки, действующие на здание. Для обеспечения пространственной устойчивости здания устанавливают стальные вертикальные связи либо железобетонные диафрагмы жесткости (ребра жесткости).
Каркасы одноэтажных зданий образуются колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами, многоэтажных - колоннами высотой в один-пять этажей, ригелями, в основном с полками для опирания конструкций перекрытий, и плитами междуэтажных перекрытий.
В каркасных зданиях плиты перекрытий опираются па полки ригелей; плиты, укладываемые между колоннами, служат распорками. Колонны имеют сечение 300x300 или 400x400 мм, высоту - в один-пять этажей, одну или две консоли.
Наружные стены могут быть самонесущими, опираться непосредственно на фундаменты или фундаментные балки. Если самонесущие стены в виде навесных панелей прикрепляют к наружным колоннам каркаса, здание называют каркасно-панельным.
Каркасные здания различают по следующим признакам:
♦ по материалу - железобетонный (монолитный, сборный, сборно-монолитный) или металлический каркас;
♦ по характеру устройства горизонтальных связей - с продольным, поперечным или перекрестным расположением ригелей и непосредственным опиранием перекрытий на колонны (безригельное решение);
♦ по особенностям сопряжения элементов в узлах - жесткие (из монолитного железобетона) и шарнирные (например, из металла на сварке или болтах).
В зданиях с неполным каркасом несущим является внутренний каркас (колонны расположены лишь по внутренним осям). Для таких зданий характерны конструктивные схемы с продольным или поперечным расположением ригелей, а также безригельные.
Из крупноразмерных элементов - объемных блоков с законченной отделкой, которые представляют собой готовую часть здания, например одну или две комнаты или квартиру, возводят объемно-блочные здания. Они подразделяются на здания блочной и смешанной систем. Блочные здания состоят только из объемных блоков, а в зданиях смешанной системы последние используются в сочетании с панелями, колоннами и ригелями каркаса или с монолитным ядром. В домах из объемных блоков лишь 12-15% общих трудозатрат приходится на строительную площадку; в крупнопанельных домах - не менее 50 %.
Особенности производственных зданий
Производственные здания - здания, предназначенные для размещения промышленных, сельскохозяйственных и других производств и обеспечивающие необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования. Производственные здания различаются по следующим основным классификационным признакам:
♦ по этажности - одноэтажные, многоэтажные и смешанной этажности, при этом они могут быть одно- или многопролетными;
♦ по подъемно-транспортному оборудованию - крановые, снабженные мостовыми (электрическими) и подвесными (электрическими или ручными) кранами, и бескрановые;
♦ по виду освещения - здания с естественным освещением (боковым и верхним), с постоянным рабочим искусственным освещением (безоконные и бесфонарные) и здания с комбинированным освещением (сочетающим естественное освещение с искусственным);
♦ по системам воздухообмена - здания с общей естественной вентиляцией (аэрацией), с механической вентиляцией и с кондиционированием воздуха;
♦ по температурному режиму - отапливаемые и неотапливаемые.
Производственные здания возводят из унифицированных (взаимозаменяемых) стальных и железобетонных конструкций.
Одноэтажные производственные здания (рис. 1.2, а, б) по объемно-планировочным и конструктивным решениям отличаются от гражданских большими размерами помещений (необходимы крупные пролеты между рядами опор, дополнительное освещение и вентиляция через фонари), наличием кранового оборудования, бесчердачными покрытиями (плоскими или скатными). В этих зданиях обычно размещаются производства с тяжелым технологическим и подъемно-транспортным оборудованием, связанные с изготовлением крупногабаритных громоздких изделий, а также производства с выделением избыточной теплоты, дыма, пыли, газов и др. При значительных нагрузках от несущих элементов, покрытия и кранового оборудования несущий остов призводственного здания должен обладать большой пространственной жесткостью. Как правило, его выполняют каркасным.
|
|
|
Рис. 1.2. Производственные здания:
а - одноэтажное здание с железобетонным каркасом: 1 - столбчатый фундамент; 2 - колонна; 3 - подстропильная ферма; 4 - стропильная ферма; 5 - плита покрытия; 6 - кровля; 7 - оконные переплеты; 8 - стеновая панель; 9 - подкрановая балка; 10 - отмостка; 11 - вертикальная связь; 12 - фундаментальная балка; б - одноэтажное здание с металлическим каркасом: 1 - подкрановая балка; 2 - вертикальные связи между колоннами; 3 - фонарь; 4 - стропильная ферма; 5 - колонна; в - многоэтажное здание: 1 - ригель; 2 - плита перекрытия; 3 - колонна; 4 - подкрановая балка; 5 - несущая конструкция покрытия; 6 - плита покрытия; 7 - кровля; 8 - оконные переплеты; 9 - стеновая панель; 10 - вертикальные стальные связи; 11 - отмостки; 12 - фундаментная балка; 13 – фундамент
|
Несущие каркасы зданий высотой до 18 м при шаге колонн 6 и 12 м и пролетах 6, 12, 18, 24 м в большинстве случаев выполняют из сборных железобетонных конструкций или смешанных: колонны железобетонные, фермы - стальные. При пролетах большей высоты или при величине пролетов 30, 36 м и более каркасы зданий возводят из стальных конструкций. Обычно колонны жестко заделывают в фундамент, а фермы шарнирно опирают на колонны, по фермам укладывают плиты покрытия. Устойчивость здания обеспечивают связи по колоннам и по поясам ферм. Ограждающими конструкциями могут быть железобетонные плиты покрытий и панели стен, а также стеновые сэндвич-панели, состоящие из стальных профилированных листов с утеплителем (пенополиуретановым, пенополистироль-ным и т.п.) между ними.
В двухэтажных производственных зданиях основные («многолюдные») производства размещаются преимущественно на втором этаже, а склады и участки с тяжелым оборудованием - на первом.
Многоэтажные производственные здания (рис. 1.2, в) сооружают в основном для производств, оснащенных сравнительно легким малогабаритным оборудованием (точное машиностроение, приборостроение, электронная и радиотехническая промышленность, лег кая и пищевая индустрия, полиграфическая промышленность и др.) или требующих организации вертикального (самотечного) технологического процесса.
Сооружают их аналогично гражданским обычно с железобетонным каркасом, реже со стальным, шириной от 18 до 36 м и высотой 16-30 м. Высота этажей - от 4,2 до 6,0 м, но бывает и 7,2 м. Шаг колонн в продольном и поперечном направлениях - 6 м, иногда 9 м (в поперечном направлении). Здания могут быть с полным каркасом, воспринимающим все нагрузки, и самонесущими наружными стенами, а также с полным каркасом и стеновым заполнением из каменной кладки или навесными стеновыми панелями.
По конструкции стен различают мелкоэлементные (из кирпича, керамического камня, мелких блоков, укладываемых вручную) и крупноэлементные (из крупных блоков, панелей, объемных блоков, монтируемыми грузоподъемными механизмами) здания;
По технологии возведения здания могут быть полносборными (монтируемыми из индустриальных конструкций заводского изготовления), собранными из мелкоштучных материалов (например, кирпича или мелких блоков), монолитными и др.