Тема 3: Конструктивные элементы и типы гражданских зданий.
1. Конструктивные элементы здания их функциональное назначение.
2. Конструктивные схемы гражданских зданий, меры обеспечивающие устойчивость и пространственную жёсткость здания.
3. Конструктивные меры, обеспечивающие устойчивость и пространственную жесткость бескаркасных зданий.
В здании различают подземную и надземную части. Конструктивные элементы находящиеся ниже уровня пола первого этажа относят к подземной части, а конструктивные элементы расположенные выше уровня первого этажа, образуют надземную часть.
Рис. 3.1. Конструктивные элементы здания
1 – фундамент;
2 – стены наружные и внутренние;
3 – надподвальное перекрытие;
4 – междуэтажное перекрытие;
5 – перегородка;
6 – крыша;
7 – лестница;
8 – окна;
9 – дверь.
Все здания и сооружения состоят из следующих основных конструктивных элементов:
Фундаменты – это подземная часть здания, которая воспринимает нагрузку от всего здания и передает ее на основания (грунты).
Грунты, лежащие под фундаментом называют основанием.
Стены – это вертикальные ограждения. Наружные стены ограждают, защищают здание от внешних атмосферных воздействий, обеспечивают внутри помещения необходимый температурно-влажностный режим (в зимний период в жилых комнатах +18 0С). Внутренние стены разделяют пространство этажа на отдельные помещения.
По характеру работы стены делятся на:
- несущие – воспринимающие нагрузку от собственного веса и конструктивных элементов, которые опираются на стены;
- самонесущие – воспринимающие нагрузку только от собственного веса.
- ненесущие (навесные) – воспринимающие нагрузку в пределах одного этажа от собственного веса и передающие ее на другие элементы.
Перекрытия – это горизонтальные конструктивные элементы которые делят внутреннее пространство здания на этажи. В зависимости от места расположения в здании, перекрытия могут быть: надподвальные, междуэтажные, чердачные. Перекрытия создают горизонтальный диск жесткости в здании. Они соединяются с вертикальными дисками жесткости, которые созданы несущими стенами.
Опорыв виде ж/б колонн, кирпичных столбов которые могут заменить стены. Они передают нагрузку на фундамент от выше расположенных элементов.
Перегородки – элемент, который делит внутреннее пространство этажа на отдельные помещения.
Лестница – это конструктивный элемент, который служит для сообщения между этажами. По требованию пожарной безопасности лестница должна быть защищена несгораемыми конструкциями.
Крыша – это конструктивный элемент, который защищает здание от атмосферных воздействий. Крыши бывают: чердачные, имеющие пространство между перекрытием верхнего этажа и покрытием; бесчердачные или совмещенные, которые объединяют в себе перекрытие верхнего этаже и покрытия. Конструкция крыши состоит из: кровли (водоизоляционного слоя) и несущих элементов.
Окна обеспечивают внутреннее пространство здания требуемым естественным освещением, вентиляций, а также инсоляций (проникновение солнечных лучей).
Двери обеспечивают сообщение между помещениями.
Конструктивные элементы здания, соединяясь между собой в пространстве, образуют несущий остов (скелет).
В зависимости от расположения несущих конструктивных элементов остова образуется несколько строительных и конструктивных систем здания.
В строительстве существуют следующие виды строительных систем:
- традиционная строительная система, которая основана на возведении несущих стен из кирпича, мелких блоков, бутового камня и дерева;
- крупноблочная строительная система, основана на устройстве стен из крупных блоков весом 3-5т из кирпича или бетона;
- панельная строительная система, основана на устройстве стен в здании из крупных панелей на один или два этажа;
- объемно-блочная строительная система, основана на монтаже объмно-пространственных ж/б элементов весом до 25т , которые устанавливаются друг на друга;
- каркасная строительная система, основана на устройстве несущего каркаса из сборных ж/б или металлических конструкций и самонесущих или навесных стен;
- монолитная и сборно-монолитная строительная система основаны на возведении основных несущих конструкций здания из бетона или ж/б на строительной площадке.
Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость.
Рис. 3.2. Конструктивные элементы, обеспечивающие пространственную жесткость зданий
а – бескаркасных;
б – каркасных;
1 – междуэтажные перекрытия;
2 – поперечная стена;
3 – стены лестничной клетки;
4 – стенки жесткости;
5 – плиты-распорки.
Существует два типа конструктивных систем здания:
- безкаркасная – в виде системы ячеек, которые образованы стенами и перекрытиями;
- каркасная – в виде многоярусной пространственной системы, состоящей из колонн и ригелей или перекрытий.
Рис. 3.3. Конструктивные типы гражданских зданий
а – бескаркасный;
б – каркасный;
в – неполный каркас;
1 – несущие стены;
2 – междуэтажные перекрытия;
3 – колонны;
4 – ригели;
5 – самонесущие стены.
При бескаркасной системе в зданиях применяются следующие конструктивные схемы:
- с продольными несущими стенами;
- с поперечными несущими стенами;
- комбинированная (с продольными и поперечными несущими стенами);
Рис. 3.4. Здания с несущими стенами
а – с продольными несущими стенами;
б – с поперечными несущими стенами;
в – с продольными и поперечными несущими стенами.
При каркасной системе применяются следующие схемы:
- с полным каркасом;
- с неполным каркасом;
Каркас – это сочетание стоек и балок (колонн и ригелей).
По работе каркасы делятся на: рамные, рамно-связевые и связевые.
- рамные – это жесткое соединение колонн и ригелей;
- рамно-связевые – то же что и рамные только в их конструкцию вводятся диафрагмы жесткости в виде ж/б внутренних стен;
- связевые – включают в себя ядро жесткости, которое связано с перекрытиями, вокруг ядра расположены колонны и ригели.
Рис. 3.5. Конструктивные схемы каркасных зданий
а – с перекрестным расположением ригелей;
б – с продольным расположением ригелей;
в – с поперечным расположением ригелей;
г – с безбалочным сборным перекрытием;
д – с монолитным безбалочным перекрытием и ядрами жесткости;
1 – надколонные плиты;
2 – плита-капитель;
3 – пролетная плита с опиранием по контуру;
4 – монолитная плита перекрытия;
5 – ядро жесткости.
Если в здании по внутренним и наружным рядам расположены стойки (колоны), то такая схема называется с полным каркасом.
Если в здании стойки наружных рядов заменены несущими стенами, то такая конструктивная схема называется с неполным каркасом.
Рис. 3.6. Здания с неполным каркасом
а – с продольным расположением ригелей;
б – с поперечным расположением ригелей.