Компоновка стального каркаса

а) Системы связей

Пространственная схема каркаса многоэтажных зданий представляет систему, образованную из ряда жестких вертикальных и горизонтальных плоскостей. Горизонтальные плоскости (междуэтажные перекрытия) должны выполняться настолько жесткими, чтобы распределять горизонтальные силы между всеми системами жестких вертикальных связей (лист. 90, рис. 1).

Различные системы связей изображены на листе 90, рис. 2. Наиболее простые и рациональные типы связей - раскосные, но их трудно применять при устройстве оконных и дверных проемов. Подкосные же и рамные связи следует применять только в случаях, когда нет возможности поставить раскосные.

б) Варианты размещения связей

Расположение связей во «встроенных» домах наиболее просто; они должны размещаться только по торцам и могут входить внутрь брандмауэров (лист 90, рис. ЗА).

В зданиях, выходящих на угол, целесообразно размещать связи, как показано на листе 90, рис. ЗБ.

В зданиях, замыкающих квартал, целесообразно размещать связи, как показано на листе 60, рис. ЗВ, причем вся фасадная сторона остается свободной от связей, а ветровые силы передаются на заднюю сторону, через перекрытия. Иногда целесообразно осуществлять связи рамного типа в плоскости а-в.

Если здание длинное, ставятся дополнительные, промежуточные связи. Устройство продольных связей необязательно, так как на горизонтальные силы работает много рядов колонн».

в) Варианты размещения колонн

Варианты размещения колонн см. лист 90, рис. 5, 7, 8, 9 и Ш. При значительных отступах приходится ставить дополнительную колонну. Продольная сторона башмака колонны должна быть расположена в направлении стен, чтобы не занимать места внутри здания. По этой причине колонны двутавровой формы обычно устанавливают так, что их полки параллельны линии стен (лист 91, рис. 16).

В тех случаях, когда внутренние или наружные колонны получаются более тяжелыми, целесообразно выдерживать единый габарит колонн, что дает наибольшее число стандартных балок (лист 91, рис. 1в).

г) Размещение прогонов и балок

Прогоны и балки должны образовывать сетку нормально друг к другу поставленных балок, чем достигается стандартность наибольшего числа балок.

Для того чтобы достигнуть наиболее простого решения при косом плане, следует создавать косину за счет нестандартности крайних пролетов перекрытий (лист 91, рис. 1а).

Для тяжелых нагрузок, а также в целях упрощения примыканий к колоннам нередко применяются спаренные прогоны. По крайним колоннам при этом ставятся одиночные прогоны.

Крыши. Общие сведения. Элементы крыш. Требования к крышам

Основное назначение крыши – ограждать здание сверху от атмосферных воздействий (дождя, снега, колебаний температуры наружного воздуха, солнечной радиации и ветра). Проникновение в здание воды и холода, а также перегрев крыш солнечными лучами приводят к их разрушению.

По форме крыши делят на скатные, если уклон более 2,5%, и плоские, если уклон до 2,5%.

В зависимости от температурно-влажностного режима верхней ограждающей конструкции здания бесчердачные (совмещенные) крыши делят на невентилируемые и вентилируемые.

По назначению различают эксплуатируемые (солярии, спортивные площадки, кафе и др.) и неэксплуатируемые крыши.

Скатные крыши бывают чердачные и бесчердачные. Чердачные крыши выполняют с холодным или теплым чердаком. Бесчердачные крыши могут быть холодными (над неотапливаемыми строениями) и теплыми (над отапливаемыми зданиями). Бесчердачные крыши устраивают как в жилых и общественных, так и в производственных зданиях промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Мансардные крыши устраивают в случаях, когда чердачные помещения используют для жилья или имеют служебное назначение.

К основным конструктивным элементам крыш относятся несущие конструкции, пароизоляция, теплоизоляция и кровля.

Кровля – верхний элемент крыши из водонепроницаемых материалов, защищающий здание от атмосферных осадков. Защитный слой – элемент кровли, предохраняющий кровельный ковер от механических повреждений, воздействия солнечной радиации.

Теплоизоляция служит для защиты здания от холода и перегрева солнцем. Теплоизоляция бывает монолитной, сборной и из сыпучих материалов. Монолитную теплоизоляцию выполняют из легких бетонных смесей (например, перлитобетонных, керамзитобетонных, битумоперлитных), сборную – из плит заводского изготовления. Такие плиты выпускают из легких ячеистых бетонов, пенопластов на основе пенополиуретана, пенополистирола и т. д. Теплоизоляцию из сыпучих материалов устраивают из керамзита, шунгизита, перлита, вермикулита и др. Такую теплоизоляцию применяют при отсутствии сборных утеплителей, а также в комплексных панелях заводского изготовления.

Пароизоляция защищает утеплитель от увлажнения проникающими из помещения водяными парами. Ее устраивают под теплоизоляцию, наклеивая на несущие конструкции. Пароизоляция бывает окрасочной или оклеечной в один или два слоя в зависимости от степени влажности воздуха в помещении. В качестве окрасочной пароизоляции используют горячую битумную, холодные асфальтовую или битумно-кукерсольную мастики. Для оклеечной пароизоляции применяют различные рулонные материалы, в том числе подкладочный рубероид, наклеиваемый на горячей битумной или холодной битумной мастиках; полиэтиленовую пленку, иногда специальные рулонные материалы типа фольгобит – с основой из алюминиевой фольги.

Несущие конструкции воспринимают нагрузки от собственной массы, массы снега, давления ветра и передают эти нагрузки на стены или отдельные опоры. Несущими конструкциями являются сборные железобетонные панели, комплексные панели покрытий повышенной заводской готовности (с тепло- и гидроизоляционным слоями или только с гидроизоляционным слоем), монолитный железобетон, стальной профилированный настил, деревянные стропила и фермы, асбестоцементные плиты.

Основными требованиями к крышам являются:

1) прочность и устойчивость несущих конструкций;

2) водонепроницаемость кровли;

3) долговечность всех элементов и возможность легкого ремонта;

4) экономичность.

Скатные чердачные крыши

Скатная стропильная крыша является традиционной для гражданского строительства конструкцией. В зависимости от объемно-планировочного решения здания и его конфигурации в плане формы крыши весьма разнообразны: одно-, двухскатная (щипцовая), четырехскатная (вальмовая), полувальмовая (двух- и четырехскатная), шатровая, многощипцовая, мансардная (рис, 20.5). В связи с этим ребра сопряжения скатов крыши диктуют расположение стропильных конструкций.

Различают три типа несущих конструкций стропил: наслонные, висячие и комбинированные (рис. 20.6).

Наслонные стропила (рис. 20.6, А) - балочная конструкция из системы параллельных наклонных балок (стропильных ног), опертых нижним концом на горизонтальный опорный настенный брус (мауэрлат), а верхним - на коньковый прогон, который опирают на стойки, установленные на внутренних несущих стенах или столбах. Для уменьшения рабочего пролета стропильных ног применяют подкосы, а для повышения жесткости всей стропильной системы применяют схватки. Шаг наслонных стропил 1,0 - 1,2 м.

Висячие стропила или фермы (рис. 20.6, Б) применяют при отсутствии внутренних опор. Их обязательным элементом служит затяжка, объединяющая нижние концы стропильных ног, иногда дополняемая схваткой или подвеской, уменьшающей пролет затяжки.

Для уменьшения количества ферм иногда прибегают к устройству комбинированных стропил(рис. 20.6, В). При этом фермы располагают шагом 3,0 - 3,6 м, объединяют их горизонтальными продольными ригелями, на которые опирают (а также на мауэрлат и коньковый прогон) промежуточные наслонные стропила шагом 1,0 - 1,2 м.

Поскольку самым распространенным материалом несущих конструкций скатных крыш служит дерево, для защиты деревянных конструкций от гниения чердачное пространство обязательно проектируют проветриваемым, устраивая слуховые окна в скатах и щипцовых стенах крыш (рис. 20.7). Все деревянные несущие элементы (стропильные ноги, стойки, подкосы) опирают на каменные стены не непосредственно, а через опорные брусья (мауэрлаты на наружных стенах, лежни - на внутренних), при этом опорные брусья и лежни изолируют от непосредственного контакта с кладкой прокладками из пергамина или рубероида.

Места пересечения крыш вертикальными элементами (например, дымовентиляционным блоком) изолируют "воротниками" из оцинкованной стали при любом материале кровли (черепица, шифер или др.).

В чердачном пространстве устраивают беспрепятственный проход высотой не менее 1,6 м по уложенным на чердачное перекрытие ходовым доскам и переходам, снабженными ступеньками над выступающими поверх чердачного перекрытия элементами. При больших размерах здания чердак расчленяют на отсеки несгораемыми стенами (брандмаурами).

Жилые помещения в мансарде отделяют от холодного пространства чердака перегородками с утеплением из негорючих или трудногорючих материалов.

В городской застройке водоотвод со скатных крыш преимущественно проектируют наружным организованным. При этом воду со скатов направляют по специальным желобам и воронкам водосточных труб, расположенных с шагом не более 20 м вдоль фасадов и во всех выступающих и западающих углах здания. Сечение водосточных труб принимают из расчета 1,5 см2 на 1 м2 крыши. Желоба устраивают из кровельной стали и проектируют настенными (карнизными), выносными или подвесными (рис. 20.9).

Основанием кровли скатных крыш служит обрешетка под все виды листовых и плитных материалов (за исключением этернитовых плиток), прибитая к стропильным ногам и кобылкам. Обрешетка, как правило, бывает разряженной с шагом брусков, зависящим от прочности, жесткости и размеров изделий для кровли. Однако в местах сопряжений скатов - в разжелобках, вдоль карнизов, а также вдоль коньков и накосных ребер обрешетку выполняют сплошной.

В пониженных сопряжениях скатов (лотки, ендовы), а также вдоль карнизов помимо сплошной обрешетки в кровлях из изделий с малой герметичностью сопряжений (например, волнистой асбестофанеры) до укладки основного кровельного материала в целях защиты от протечек устанавливают покрытие из стальных листов.