Виды конструкций по характеру силовой работы, опорной реакции и форме сечения

По характеру опорной реакции конструкции подразделяют на распорные и безраспорные.

К распорным относят такие конструкции, в которых при вертикальной нагрузке возникает горизонтальная опорная реакция – распор. К ним относятся арки, рамы, своды, купола, оболочки, в том числе висячие оболочки, и др. конструкции.

Устройства опор распорных конструкций должны исключать их свободные перемещения. Это достигается применением специальных фундаментов, затяжек, опорных контуров и других элементов, способных воспринять распор.

К безраспорным конструкциям относят такие, у которых горизонтальные составляющие опорных реакций отсутствуют: балки, фермы, плиты, стены, перекрестные системы покрытий и перекрытий и т.п.

По форме сечения элементы и конструкции подразделяют на сплошные (гладкостенные или ребристостенчатые) и сквозные (решетчатые или сетчатые). При этом одна и та же конструкция может быть решена по сечению как сплошной, так и сквозной.

Сплошными конструкциями или элементами бывают плиты, стены, перегородки, балки, рамы, арки, оболочки покрытий. Исключительно сплошными являются мембранные покрытия и мягкие пневматические оболочки.

Сплошные гладкостенчатые конструкции (элементы) характеризуются одинаковой или примерно одинаковой толщиной сечения всей конструкции (элемента).

Сплошные ребристостенчатые конструкции (элементы) имеют в сечениях утолщения в виде ребер или поясов для увеличения жесткости и/или несущей способности.

Сквозные конструкции состоят из стержневых элементов, соединенных между собой в плоскостную или пространственную форму таким образом, что стержни испытывают преимущественно продольные усилия сжатия или растяжения, характерный пример – ферма. Сквозными являются также рамы, арки, своды, купола, оболочки различных геометрических форм.

Преимущество сквозных конструкций перед сплошными состоит в возможности равномерного загружения всего сечения элементов (стержней) сжимающими или растягивающими усилиями, в то время как в сплошных изгибаемых конструкциях (например, в балках) несущая способность материала используется не полностью. Лишь верхняя и нижняя зоны сечения балки испытывают максимальные напряжения, поэтому иногда форму сечения балки принимают не прямоугольной (т.е. гладкостенчатой), а с утолщениями в крайних зонах, соединяемых тонкой стенкой – двутавровой ребристостенчатой.

По способам изготовления и монтажа строительные конструкции подразделяют на сборные, монолитные и сборно-монолитные.

Конструкции сборные – строительные конструкции, монтируемые в проектное положение на строительной площадке из отдельных изделий и элементов, изготовленных на заводах стройиндустрии (бетонные, железобетонные, металлические, деревянные). Например, фундаменты монтируются из плит и блоков, стены – из панелей, перекрытия – из плит, наконец, все здание может быть смонтировано из объемных блоков.

Конструкции монолитные – строительные конструкции (главным образом бетонные и железобетонные), основные части которых выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания. Монолитные конструкции возводятся путем устройства опалубки – формы, точно определяющей конфигурацию будущей конструкции, установки арматуры, укладки бетонной смеси, ее уплотнения и ухода за твердеющим бетоном. В монолитном исполнении выполняют конструкции фундаментов, отдельных опор, стен, перекрытий, лестниц и др. элементов.

Конструкции сборно-монолитные – строительные конструкции, в которых рационально объединены в различных сочетаниях и объемных соотношениях сборные элементы и монолитный бетон. Сборные элементы помимо своего вклада в несущую способность конструкций, как правило, играют роль несъемной опалубки. Монолитный бетон, повышая несущую способность конструкции, обеспечивает жесткое соединение элементов конструкции. В сборно-монолитном варианте выполняют преимущественно конструкции стен (с использованием пустотных блоков или панелей опалубки), перекрытий (с применением железобетонных балок, плит, арматурных каркасов, опалубочных элементов), колонн (со стальными или асбестоцементными трубами).

По расположению относительно объема здания конструкции и элементы здания подразделяют на внутренние и наружные.

Внутренние несущие, ограждающие и совмещенные конструкции располагаются внутри объема здания (стены, колонны, перекрытия, перегородки, лестницы).

Наружные конструкции и элементы располагаются на границах разделения внутреннего пространства здания от наружного пространства (стены, окна. витражи, фонари, перекрытия над проездами, совмещенные покрытия, крыши) или вне объема здания (опоры выносного каркаса, балконы, лоджии, лестницы и др. элементы).

По количеству слоев ограждающие и совмещенные конструкции подразделяют на однослойные и многослойные (слоистые).

Конструкции, которые имеют один слой строительного материала (кирпича, камня, бетона и т.п.) характерны для внутренних стен и перегородок.

Большинство ограждающих и совмещенных конструкций – стен, перекрытий, крыш, покрытий – выполняются многослойными (слоистыми), состоящими из нескольких слоев различных материалов. проектирование многослойных конструкций обусловливается целями обеспечения несущей способности, пароизоляции, теплозащиты, гидроизоляции, звукоизоляции, защиты от атмосферных воздействий, наконец, художественной выразительности. Некоторые конструкции стен, покрытий и перекрытий в своей толще имеют воздушные зоны в виде зазоров или каналов для обеспечения вентиляции и удаления влаги, а также улучшения звукоизоляции.

системы конструкций зданий

Конструктивные системы

Проектирование конструкций здания любого назначения начинают с решения основных принципиальных задач – выбора конструктивной системы и строительной системы здания.

В архитектурной композиции зданий тектонические особенности конструктивных и строительных систем служат одним из основных средств художественной выразительности.

Конструктивная система – взаимосвязанная совокупность вертикальных и горизонтальных несущих и ограждающих или совмещенных конструкций, обеспечивающих выделение внутренних пространств, прочность, пространственную жесткость и устойчивость здания.

В конструктивной системе здания можно выделить две основные подсистемы несущих конструкций: горизонтальную и вертикальную.

Горизонтальные конструкции (перекрытия, покрытия) обеспечивают неизменяемость системы в плане (по горизонтали), передают приложенные к ним нагрузки на вертикальные конструкции, участвуют в пространственной работе всей системы, выступая в роли распределительных горизонтальных диафрагм.

Вертикальные конструкции выполняют в системе главные несущие функции, воспринимая все приложенные к системе нагрузки и передавая их на фундамент.

Вид вертикальных несущих конструкций служит основным признаком классификации конструктивных систем. Различают следующие виды жестких вертикальных несущих конструкций:

- стержневые (колонны каркасов);

- плоскостные (стены, диафрагмы);

- объемно-пространственные на высоту этажа (объемные блоки);

- объемно-пространственные внутренние на высоту здания (стволы жесткости);

- объемно-пространственные внешние на высоту здания (оболочки наружных стен).

В соответствии с применяемым видом вертикальных несущих конструкций получили наименование пять основных конструктивных систем:

- каркасная;

- стеновая;

- объемно-блочная;

- ствольная;

- оболочковая.