Требования к зданиям
Здания любого типа должны в максимальной степени удовлетворять требованиям:
Функциональным
Техническим
Экономическим
Экологическим
Архитектурно-художественным
Для достижения удовлетворения этих требований необходим согласованный труд коллектива специалистов – архитекторов, конструкторов, технологов, специалистов по инженерному оборудованию, экономистов и других.
Требования функциональной целесообразности на 1-ом месте проектного решения подразумевает максимальное соответствие помещения здания протекающим в них функциональным процессам. Проект должен обеспечивать оптимальную среду для человека в процессе осуществления им функций для которых здание предназначено.
Параметры среды – габариты помещений здания в соответствии с их назначениями, состояние воздушной среды, температурно-влажностной характеристики, показателей воздухообмена, световой режим (показатели необходимой естественной, или искусственной освещённости), звуковой режим (условия слышимости в помещении и защита его от шумов, возникающих из внешней среды) устанавливается для каждого вида здания строительными правилами.
Требования технической целесообразности проектного решения подразумевает выполнение его конструкции в полном соответствии с законами строительной механики, строительной физики. Для этого проектировщику необходимо выделить и точно учесть все внешние воздействия на здания. Они подразделяются на силовые и несиловые.
К силовым относятся постоянные нагрузки: от собственного веса конструкции здания и давления грунта основания на его подземную часть. Длительно действующие временные нагрузки: от стационарного технологического оборудования, перегородок, длительно хранимых грузов (книгохранилища), воздействие неравномерных деформаций грунтов основания. Кратковременные нагрузки от массы подвижного оборудования, людей, мебели, снега, ветра и т.п. Особые воздействия от сейсмических явлений, взрывов, просадочности лёссового или протаявшего мёрзлого грунтового основания, воздействие деформаций земной поверхности в районах горных выработок и т.д.
18.10.2012
Лекция №7
К несиловым относятся воздействия:
1. Переменная температура наружного воздуха, вызывающая линейные (температурные) деформации, изменения размеров наружных конструкций здания или температурные усилия в них при стеснённости температурных деформаций в следствие жёсткого закрепления конструкции.
2. Атмосферная и грунтовая влага, приводящая к изменениям физических параметров, а иногда структуры материалов в следствие их атмосферной коррозии, а так же воздействия парообразной влаги воздуха помещений на материал наружных ограждений.
3. Солнечная радиация, влияющая на световой и температурный режим помещений, вызывающая изменения физико-технических свойств поверхностных слоёв конструкции (старение пластмасс, плавление битумных материалов и т.п.)
4. Инфильтрация наружного воздуха через неплотности ограждающих конструкций, влияющих на их теплоизоляционные свойства и температурно-влажностный режим помещения.
5. Химическая агрессия водорастворимых примесей в воздушной среде, которые в растворённом атмосферной влагой состоянии оказывают разрушение (химическую коррозию поверхностных слоёв материала конструкции).
6. Разнообразные шумы от источников вне и внутри здания, нарушающих нормальный акустический режим помещения.
7. Биологические – от микроорганизмов или насекомых, разрушающих конструкции из органических материалов.
Требования:
1. Прочность – способность воспринимать силовые нагрузки и воздействия без разрушения.
2. Устойчивость – способность конструкции сохранять равновесие при силовых нагрузках и воздействиях.
3. Жёсткость – способность конструкции осуществлять свои статические функции с малыми заранее заданными величинами деформации.
4. Долговечность – предельный срок сохранения физических качеств конструкций зданий в процессе эксплуатации.
25.10.2012
Лекция №8
Долговечность конструкции зависит от следующих факторов: ползучести, процесса малых непрерывных деформаций материала конструкций при длительном загружении; морозостойкости – сохранения влажными материалами необходимой прочности при многократном чередовании замораживания и оттаивания; влагостойкости – способности материалов противостоять воздействию влаги без существенного снижения прочности в следствие размягчения, разбухания или расслоения, коробления или растрескивания; корозионно-стойкости – способности материалов сопротивляться разрушению, вызываемому химическими, физико- и электрохимическими процессами; биостойкости – способности органических материалов противостоять разрушающим воздействиям микроорганизмов и насекомых.
Стабильность эксплуатационных качеств, к которым относятся тепло-, звуко-, гидроизоляция и воздухонепроницаемость ограждений – способность конструкций сохранять постоянный уровень изоляционных свойств в течение проектного срока службы здания.
Методика расчёта долговечности конструкций ещё не создана, по этому применяется условная оценка долговечности по предельному сроку службы здания. Разделяют 4 степени:
1-ая – со сроком службы более 100 лет;
2-ая – от 50-ти до 100 лет;
3-я – от 20-ти до 50-ти лет;
4-ая – до 20-ти лет (временные здания и сооружения).
Кроме того классификация конструкций здания осуществляется по признаку пожарной безопасности, которая определяется по возгораемости конструкций и их огнестойкости. По возгораемости конструкции различают материалы: несгораемые, которые не воспламеняются, не тлеют, и не обугливаются под воздействием огня и высоких температур; трудносгораемые, которые с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются в процессе горения и тления, но прекращают при устранении огня или высоких температур; сгораемые, которые воспламеняются или тлеют под воздействием огня или высоких температур и эти процессы не прекращаются после удаления источника огня.
Предел огнестойкости строительной конструкции определяется длительностью (в часах), испытание конструкции на огнестойкость до возникновения одного из следующих 3-х предельных состояний: обрушение – образование в конструкции сквозных трещин или отверстий) повышение температуры на противоположной огню поверхности конструкции более 220⁰. Здания разделяют на 5 степеней огнестойкости в зависимости от предела огнестойкости конструкции и группы возгораемости их материалов. Согласно требованиям СП пределы огнестойкости различных конструкций не одинаковы: максимальный предел (2 – 2,5 часа) должны иметь вертикальные несущие конструкции – стены и колонны, т.к. их повреждение может вызвать обрушение всего здания. Предел огнестойкости перекрытий назначается примерно в 2 – 2,5 раза меньше чем вертикальных конструкций. Минимальные пределы огнестойкости (от 0,25 до 0,5 часа) имеют ненесущие конструкции перегородок, покрытий и ненесущих стен. Максимальный предел огнестойкости должны иметь так же брандмауэры – глухие стены, пересекающие здание и выступающие за грани наружных ограждений не менее. чем на 0,3м. Брандмауэры применяют в зданиях с конструкциями низких степеней огнестойкости (4 и 5) для локализации распространения пожара пределами отсека здания, заключённого между смежными брандмауэрами. Площадь отсека регламентируется СП.
1.11.2012
Лекция №9
Требования экономической целесообразности.
Существует понятие класс здания, которое назначается при проектировании в соответствии с народно-хозяйственной и градостроительной ролью. К I-му классу относятся крупные общественные здания (театры, музеи и др.), правительственные здания, жилые дома высотой более 9-ти этажей; ко II-му – общественные здания массового строительства и дома не свыше 5-ти этажей; к III-му – дома не свыше 5-ти этажей и общественные здания малой вместимости; к IV-му – малоэтажные жилые дома и временные общественные здания. Класс большинства промышленных зданий редко назначают выше III-го во избежание функционального старения здания. Интенсивное развитие технологии сопровождается коренным изменением оборудования через 20-25 лет, а в радиоэлектронике и т.п. отраслях – раз в год, а иногда и раз в квартал. Основные конструкции в зданиях I-го класса должны иметь I-ую степень долговечности и огнестойкости, II-го класса – II-ую степень, III-го класса – II-ую степень долговечности и III-ю огнестойкости, IV-го класса – III-ю степень долговечности без ограничений степени огнестойкости.
Экологические требования.
ЕДИНАЯ МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА, УНИФИКАЦИЯ, ТИПИЗАЦИЯ
и СТАНДАРТИЗАЦИЯ в СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Индустриализация осуществляется двумя путями. Первый – перенесение максимального объёма производственных операций в заводские условия: изготовление укрупнённых сборных элементов с высоким уровнем заводской готовности на механизированных или автоматизированных технологических линиях с нетрудоёмким монтажом этих элементов на строительной площадке. Второй – сохранение всех или большинства производственных операций на строительных площадках со снижением их трудоёмкости за счёт применения механизированного оборудования, машин и инструментов (скользящая, объёмная и плоскостная инвентарная или переставная опалубка, бетононасосы, бетоноукладчики и т.п.).
Первый путь является основным в отечественной практике.
Унификация – научно обоснованное сокращение числа общих параметров здания (по длине, ширине и высоте и их элементов путём устранения функционально неоправданных различий между ними).
Унификация обеспечивает приведение к единообразию и сокращению числа основных объёмно-планировочных параметров здания (высот этажей, пролётов перекрытий, размеров оконных и дверных проёмов и прочее) и как следствие к однообразию размеров и форм конструктивных элементов заводского изготовления. Унификация позволяет применять однотипные изделия в зданиях различного назначения, она обеспечивает массовость и однотипность конструктивных элементов, что способствует рентабельности их заводского изготовления.
8.11.2012
Лекция №10
Возможность сокращения типов несущих конструкций достигается унификацией расчётных нагрузок. Так, например, для конструкции покрытий зданий различного назначения обобщённый унифицированный ряд нагрузок (без учёта собственного веса) включает 9 величин: 200, 300, 450, 600, 800, 1000, 1250, 1600 и 2100кг/м2. При этом размеры сечения ж/б элемента перекрытия остаются постоянными для нагрузок от 200 до 1000кг/м2. Унификация наружных ограждений связана с теплоизолирующей способностью. Для бетонных (однослойных и слоистых) панелей наружных стен установлен унифицированный ряд толщин: 300, 350, 400мм. Основой для унификации геометрических размеров изделий является единая модульная система (ЕМС) в строительстве.
ЕМС – это совокупность правил координации (взаимного согласования) объёмно-планировочных и конструктивных размеров зданий, строительных изделий и оборудования для их формирования на основе кратности единой величине - модулю. В России и в большинстве европейских стран в качестве единого основного модуля «М» принята величина 100мм. Укрупнённый модуль (мультимодуль) равен основному модулю «М» увеличенному в целое число раз. Установлен следующий предпочтительный ряд величин укрупнённых модулей: 3М, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М (т.е. 300, 600, 1200, 1500, 3000, 6000мм). . Дробный модуль: 1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М и 1/100М (50, 20, 10, 5, 2 и 1мм).
Понятие типоразмер совмещает в себе вид изделия (панель наружной стены, плита перекрытия и его размеры). Типоразмер обычно содержит ряд марок – вариаций внутри типоразмера по каким-либо признакам: марки бетона, количества арматуры, размещения отверстий, закладных деталей и т.п.
Пересечение модульных плоскостей, совмещённых с несущими конструкциями, образуют линии модульных разбивочных осей в плане и разрезе. Цифрами маркируют оси вдоль стороны плана с большим числом разбивочных осей. Порядок маркировки снизу вверх и слева направо по левой и нижней сторонам плана.
В крупнопанельных зданиях разбивочные оси внутренних несущих стен совпадают с их геометрической осью. Оси наружных стен из бетонных панелей размещаются на расстоянии 80мм для однослойных и двуслойных панелей и 110мм для при трёхслойных от внутренней грани стены. В зданиях со стенами из кирпича и мелких блоков привязка внутренней плоскости наружных стен к модульным осям.
В жилищном строительстве укрупнённый планировочный модуль – 6М. В проектах массовых общественных зданий (школ, детских учреждений) так же применяют модуль 6М, если для их возведения используются конструкции жилых зданий. Во всех остальных случаях в общественных зданиях применяют мультимодули 12М, 15М, 30М или 60М. Высота жилых и общественных зданий между отметками чистого пола смежных этажей в зданиях во II-ом и III-ем климатических районах применяется 2.8, а в I-ом и IV-ом – 3м.
15.11.2012
Лекция №11
ОБЁМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ
Объёмно-планировочным решением здания называется объединение главных и подсобных помещений, избранных размеров и формы, в единую композицию.
Типы объёмно-планировочных систем здания:
Анфиладная система имеет прямолинейный или центрический характер и предусматривает непосредственный переход из одного помещения в другое через проёмы в стенах. Её применение обеспечивает компактность и экономичность плана благодаря отсутствию коммуникационных помещений. Все основные помещения являются проходными. Такая система применяется в музеях, картинных галереях, выставочных павильонах, а так же на промышленных предприятиях.
Система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями предусматривает связь между основными помещениями через коммуникационные. Это позволяет главные помещения проектировать непроходными. В зависимости от назначения здания и климатических условий выполняются закрытыми (коридоры) или открытыми (галереи). Помещения могут быть расположены с одной стороны, с двух или даже с 3-ёх. Планировочная компактность и экономичность здания с горизонтальными коммуникациями оценивается количеством площади помещений на единицу площади или длины коммуникации.
Секционная система заключается в компоновке здания из одного или нескольких однохарактерых фрагментов (секций) с повторяющимися поэтажными планами, причём помещения всех этажей каждой секции связаны с общими вертикальными коммуникациями: лестницей (и лифтами). Секционная система является основой при проектировании квартирных жилых домов средней и большой этажности, а так же находят применение для общежитий.
Зальная система строится на подчинении относительно небольшого числа подсобных помещений к главному зальному, которое определяет функциональное назначение здания в целом (спортивный зал, зрительный зал кинотеатра, крытый рынок и др.). Зальная система широко распространена при проектировании промышленных зданий.
Смешанная ( комбинированная) система сочетает в себе все элементы различных систем, применяется преимущественно в многофункциональных зданиях.
22.11.2012
Лекция №12
НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
Основные типы несущих конструкций:
Стоечно-балочная.
Арочно-сводчатая.
Стеновая.
Оболочки одинарной и двоякой кривизны.
Складки.
Висячие конструкции.
Перекрёстно-стержневые (структуры).
Пневматические (надувные).
Для несущих конструкций применяют две группы материалов: жёсткие и нежёсткие. К жёстким относятся камень, бетон, железобетон, армоцемент, металлические стержни (сечением различной конфигурации), дерево. Нежёсткие материалы объединяются в две подгруппы: гибкие и мягкие. Гибкие – металлические тросы, мягкие – ткани и синтетические плёнки. Жёсткие материалы часто используют в конструкциях, работающих на сжатие и изгиб, нежёсткие – только в конструкциях, работающих на растяжение. Для обеспечения несущей способности конструкции из нежёстких материалов выполняют с предварительным напряжением или с каркасом.
По характеру статической работы все несущие конструкции подразделяются на плоскостные и пространственные. Все элементы работают под нагрузкой автономно, как правило в одном направлении и не участвуют в работе конструкций, к которым они примыкают. Все или большинство элементов работают в двух направлениях и участвуют в работе сопрягаемых с ними конструкций. Благодаря этому повышается жёсткость и несущая способность пространственных конструкций и снижается расход материалов на их изготовление.
Выбор типа и материалов несущей конструкции определяется величинами перекрываемых пролётов. При малых пролётах применяются простые, плоскостные и стержневые конструкции. При больших – более сложные пространственные, экономическая эффективность которых возрастает с увеличением пролёта.