7911

2

УДК69(075)

Щелоков А.Б. Основы строительного дела [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос./ А.Б. Щелоков, В.В.Беляков, В.Н. Бобылев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 100 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Изложены основные сведения об энерго – экологических проблемах, с которыми столкнулось человечество в конце ХХ и начале ХХI веков, в конспективной форме показаны возможные пути их решения. Даны краткие сведения о высшем строительном образовании, организации учебного процесса в вузе по различным формам образования; необходимые сведения по организации строительства, строительных материалах изделий и конструкций, а также частей зданий и сооружений. Некоторые сведения о строительных материалах рассматриваются в историческом плане, в то же время в целом данная работа базируется на мировом и отечественном опыте и последних достижениях в области строительства.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ студентов младших курсов при изучении дисциплины «Основы строительства» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населённых пунктов.

Работа может быть полезна для широкого круга читателей, в той или иной мере связанных со строительством (индивидуальных застройщиков, владельцев садовых и домашних участков, представителей и организаторов малого строительного бизнеса).

©А.Б. Щелоков, В.В.Беляков, В.Н. Бобылев,2016

©ННГАСУ, 2016

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие составлено в соответствии с учебной программой дисциплины «Основы строительного дела» для студентов младших курсов инженерно - строительных специальностей, обучающихся по многоуровневой системе высшего образования, студентов старших курсов специальности «Земельный кадастр», «Городской кадастр», «садово-парковое и ландшафтное строительство», а также студентов, обучающихся по программе дистанционного образования.

При подготовке и изложении материала принималось во внимание, что, с одной стороны, он предназначается для студентов в основной своей массе не знакомых ни со специальными курсами, ни с терминологией, используемой при изучении этих дисциплин: с другой стороны, данный курс лекций не должен подменять те или иные специальные дисциплины или отдельные их разделы, изучаемые на старших курсах.

В то же время предлагаемый материал, по мнению авторов, должен быть лишен сложных определений и понятий, восприятие которых может представить известную трудность для студентов младших курсов. Однако некоторые разделы будут полезны и для студентов старших курсов.

Задача данного учебного пособия заключается в том, чтобы предоставить будущим инженерам информацию о высшем строительном образовании, организации учебного процесса в вузе; необходимые сведения в области основных строительных материалов, изделий и конструкций, частей зданий и сооружений, и инженерном оборудовании зданий.

Некоторые сведения о строительных материалах и конструктивных элементах рассматриваются в данном курсе в историческом плане, в то же время в целом работа базируется на мировом и отечественном опыте и последних достижениях в области строительства. Кроме того, в соответствующих разделах данного курса уделено внимание вопросам отрицательного влияния тех или иных технологических процессов, связанных со строительством, на окружающую среду и возможным путям решения экологических проблем.

5

ВВЕДЕНИЕ

Искусство возведения зданий и сооружений, связанное с решением различных технических, эстетических и экономических задач, постоянно совершенствовалось в процессе развития человеческого общества. Каждая историческая эпоха по-своему подходила к решению этих задач в соответствии с уровнем прогресса своего временим и своим идеалом. Об этом красноречиво свидетельствуют дошедшие до нас памятники архитектуры и строительства.

Первые грандиозные, циклопических размеров архитектурные сооружения создавались еще в Древнем Египте, Греции и Риме (IV-I тысячелетия до нашей эры). Но, если в творениях древнеегипетских зодчих заложена идея величия власти фараонов и жрецов, которая ярко выражена в строительстве знаменитых пирамид, то архитектура Древней Греции поражает благородной красотой и величием. К лучшим произведениям ее относится храм богини Афины - Парфенон. Античный Рим стал преемником архитектурных традиций древней Эллады, но другие идеи, идеи мощности и незыблемости римской военной империи, нашли свое отражение и были ярко воплощены в здании гигантского цирка, названного Колизеем (Колизей - от слова «колосс» - «исполин»).

В готической архитектуре средневековья в эпоху роста городов поражают своим величием и размерами соборы, при строительстве которых использовалась принципиально новая, по сравнению с Римом, конструктивная система арок и сводов, получившая свое дальнейшее развитие в архитектуре Ренессанса (Возрождения), барокко, классицизма и конструктивизма.

Архитектура Возрождения характеризуется простотой, спокойствием форм, симметричностью, четкостью ритма в размещении окон и архитектурных деталей. В этот период наряду с храмами строится много гражданских, светских зданий, для внутреннего убранства которых широко используется скульптура, лепка, живопись. Классическим памятником итальянского Ренессанса является храм Св. Петра в Риме. Строительство этого грандиозного сооружения начинал архитектор Донато Браманте, продолжил знаменитый художник Рафаэль Санти, а заканчивал постройку Собора (возведение купола) гигант архитектуры Возрождения Микеланджело Буонарроти.

Строители этой эпохи наряду с традиционными материалами (кирпич, камень природный) широко использовали строительные растворы, которые применяли не только в кладке, но и в виде гладкой и рельефной штукатурки. В дальнейшем, в период позднего итальянского Ренессанса, были заложены основы нового направления в архитектуре - стиля барокко (вычурный), в котором широко используют кирпич и штукатурку. При строительстве зданий поверхность стен богато украшаются архитектурными деталями, выполненными из штукатурного раствора, преобладает обилие скульптуры и лепных украшений. Яркий пример этого направления в архитектуре - здание знаменитой Дрезденской картинной галереи - Цвингер (цитадель), построенное немецким архитектором Маттеусом Даниелем Пеппельманом.

6

Как бы устав от праздничности, вычурности, после стиля барокко зодчие снова обратились к простым, ясным формам античности, наполнив их новым содержанием. Так появился классический стиль, возникновению которого способствовало развитие науки, в том числе философии и литературы.

Впериод классицизма в архитектуре закладывались новые градостроительные принципы, в основу которых было положено создание крупных, выразительных ансамблей. Характерным примером классицизма явилась застройка новой столицы России - Петербурга.

Затем наступил век бурно развивающегося капитализма. Однако новая экономическая формация не породила нового стиля в архитектуре, скорее это было время подражания различным стилям, а иногда и полного смешения их (что называется эклектикой). Но XIX век открыл эру технического прогресса

встроительстве. Так уже с начала века стали активно использовать металлы - чугун, кованое железо и затем сталь. Первое применение в качестве основного строительного материала получило стекло - на I Всемирной выставке в Лондоне в середине века был построен «Хрустальный дворец» из застекленных панелей. В 1889 г. по проекту А. Г. Эйфеля в центре Парижа в связи с всемирной выставкой была возведена башня высотой 300 м из стальных элементов, которая до сих пор она носит имя автора и является символом Парижа.

Благодаря использованию металлических каркасов стало возможным возведение в США сверхвысоких зданий - небоскребов, что вызвано, кстати сказать, повышением в условиях капитализма стоимости земли в больших городах.

Кроме металла во второй половине XIX века начинают применять другие прогрессивные материалы - бетон и железобетон; вызванные к жизни большими масштабами строительства, эти материалы оказали значительное влияние на развитие мировой архитектуры.

ВXX веке - веке научных открытий и технического прогресса происходит бурный рост городов, архитектура все больше принимает функциональный и интернациональный характер.

Программу архитектуры XX века предложил талантливый французский архитектор Ле Корбюзье (настоящее имя Шарль Эдуар Жаннере-Гри). В ее основу были положены пять принципов: столбы (здания стоят на столбах), плоская крыша (ее часто используют в качестве сада), свободная планировка (использование каркасных систем), свободное оформление фасада, удлиненное окно (ленточное остекление).

Говоря об исторических этапах развития строительного искусства, необходимо отметить русскую архитектуру, которая занимает особое место.

Принявшая христианство в X веке Киевская Русь стала наследницей культурных традиций Византии. Ярким и крупным памятником архитектуры этого периода является Софийский собор в Киеве. Следует отметить, что храмы на Руси имели не только культовое, но и общественное значение, их внешнему облику и внутреннему убранству уделялось большое внимание.

7

ВXII веке на севере Руси усилились Новгородская и Псковская вечевые республики. В этих крупных торговых городах строили не только храмы, но и торговые ряды, каменные палаты богатых горожан. Для защиты городов возводили мощные оборонительные сооружения - крепостные стены, кремли.

Крупным центром зодчества было Владимиро-Суздальское княжество, где во второй половине XII века были построены из высококачественного белого известняка Успенский и Дмитриевский соборы во Владимире, Собор

вЮрьеве-Польском и др. Надо полагать, именно отсюда пошло выражение «Русь белокаменная». Отличительной чертой русской архитектуры является ее органичная слитность с окружающим пейзажем, ярким примером чего служит храм Покрова-на-Нерли под Владимиром. Новая страница в развитии русского зодчества связана с Москвой. В период с ХIV-ХV веков вокруг Москвы формировалось из отдельных разрозненных княжеств единое русское государство. К тому времени относится большинство построек Московского Кремля, главнейшим памятником которого является Успенский собор. На территории Кремля находится много и других великолепных памятников русского зодчества: Архангельский и Благовещенский соборы, Грановитая палата, колокольня Ивана Великого и др. Перед главным въездом в Кремль в честь победы Ивана Грозного под Казанью был заложен в 1555 г. храм Василия Блаженного.

Памятники архитектуры Москвы, городов «Золотого кольца», Пскова, Новгорода, Вологды, Нижнего Новгорода - по праву считаются нашей национальной гордостью и взяты под охрану государства.

Особое место в истории русского строительного искусства, занимает деревянное зодчество Севера ХVII-ХVIII веков, являющееся выражением национального самосознания, поскольку не испытало на себе никакого стороннего влияния. На острове Кижи в Онежском крае собраны в заповеднике уникальные образцы деревянных построек, наиболее значительной из которых является 22-главая Преображенская церковь - подлинный шедевр и гимн таланту русских строителей. Согласно легенде, мастер Нестор, окончив постройку церкви, построенной без единого гвоздя, закинул топор в озеро, сказав: «Не было, нет, и не будет такой».

Вначале XVIII века Россия развивает торговые и экономические связи с Европой, Петр I строит Новую столицу - Петербург. Наряду с талантливыми иноземными мастерами в застройке Петербурга принимают участие и русские зодчие: М. Земцов, И. Коробов, крупный градостроитель П. Еропкин. В России в этот период бурно развивается новое направление в архитектуре - русский классицизм - одна из вершин в развитии русского национального зодчества и одна из самых ярких страниц мировой архитектуры и градостроительства. В Москве и Петербурге в это время создаются крупнейшие в Европе ансамбли. К ним относятся: Адмиралтейство, Дворцовая набережная и Дворцовая площадь, площадь Искусств, стрелка Васильевского острова и другие не менее знаменитые ансамбли. В это время в Петербурге работает целое созвездие талантливейших русских архитекторов, скульпторов, худож-

8

ников: А. Захаров, К. Росси, А. Воронихин, В. Стасов, Ф. Щедрин, С. Пилинов и др.. В Москве создают свои прославленные творения В. Баженов (Пашков дом - старое здание библиотеки им. В. И. Ленина), М. Казаков (Колонный зал Дома Союзов).

Следует отметить, что классицизм в России не стал только столичным стилем, а получил широкое распространение в губернских, уездных городах и помещичьих усадьбах.

Но уже к концу XIX - началу XX веков в строительстве начинает преобладать техническая сторона. К тому времени был уже известен способ приготовления цемента, на основе которого все большее применение находят бетон и железобетон. Большая заслуга в развитии железобетона в России принадлежит профессорам Н. А. Белелюбскому и А. Ф. Лолейту.

После Великой Октябрьской социалистической революции перед архитектурой встали новые социальные и идеологические задачи, возникло новое направление - советский конструктивизм.

Великая Отечественная война прервала мирное строительство. Восстановление разрушенных войной городов - героическая страница советской архитектуры.

Середина 50-х годов - переломный момент в развитии советской архитектуры. Мы отказались от излишеств, но, к сожалению, ударились в другую крайность - безликость. Поиски выхода из этого положения продолжаются и

внастоящее время.

Вначале 90-х годов в связи с коренными социально-экономическими изменениями в России стали проявляться новые тенденции и в архитектуре, строительство новых крупных производственных комплексов резко сократилось, но зато многократно возросло строительство индивидуальных малоэтажных жилых домов и хозяйственных построек, садовых домиков и подобных зданий и сооружений. Для их постройки стали применяться различные строительные материалы, в том числе из местного сырья. Планировка, внешний вид, отделка таких зданий и сооружений имеет самые разные, подчас причудливые формы, зависящие от состоятельности застройщика и фантазии архитекторов и строителей. Есть все основания считать, что эти тенденции в ближайшие годы сохранятся, и к труду строителя, качеству и срокам выполнения как проектных, так и строительно-монтажных работ будут предъявляться все более высокие требования, что, несомненно, должно отразиться на качестве подготовки специалистов на всех уровнях образования. Особую остроту этим тенденциям будет придавать привлечение к строительству зарубежных фирм, а также все более проявляющаяся конкуренция на рынке труда.

Коренные изменения произошли и в инженерном оборудовании зданий, всё шире применяются новые автономные системы водоснабжения, водоотведения, отопления и электроснабжения.

Технический прогресс в строительстве - одна из важнейших отраслей народного хозяйства в условиях рыночных отношений - будет способствовать повышению производительности труда, сокращению сроков, снижению

9

себестоимости и улучшению качества строительства. Подготовка высокопрофессиональных специалистов, способных творчески решать задачи повышения технического уровня, совершенствования технологии строительного производства и производства строительных материалов - одна из основных задач высшей школы, и данная работа рассматривается как комплексная учебная дисциплина, своего рода первая ступень, в овладении мастерством инженера-строителя. Для повышения познавательного интереса в процессе изложения материала данного курса в работе приводятся примеры, знакомые студентам как на бытовом уровне, так и из окружающей их жизни.

Решение задач охраны труда и здоровья населения в значительной мере зависит от состояния воздушной среды производственных, жилых и общественных помещений.

Физические параметры воздуха − температура, влажность, подвижность и его чистота влияют на самочувствие человека и его работоспособность. Большое значение имеют параметры воздуха и для ведения технологических процессов. Физико-химический состав воздушной среды помещений зависит как от внешних атмосферных условий, так и от процессов, протекающих внутри помещения и связанных с выделением в помещение теплоты, влаги, пыли и различных паров и газов. Состояние и состав воздушной среды при определенных внешних и внутренних условиях могут оказаться неблагоприятными для человека и технологических процессов. Создание необходимых условий можно осуществить путем подвода или отвода теплоты и влаги и замены загрязненного воздуха свежим.

Придание воздуху помещения необходимых свойств осуществляется отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха, которые связаны с тепло- и газоснабжением. Комплексы технических средств, обеспечивающих заданные параметры воздуха в помещении, называются системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Системы отопления служат для создания в помещении нормального теплового режима, обеспечения заданной температуры воздуха в помещении в холодное время года. Системы вентиляции обеспечивают удаление из помещения загрязненного и подачу в помещение чистого воздуха. Система вентиляции включает устройства для нагревания, увлажнения, очистки, охлаждения и осушки приточного воздуха. Существенную роль играют системы вентиляции в защите окружающей среды от загрязнений, связанных с вентиляционными и технологическими выбросами в атмосферу.

Системы кондиционирования воздуха обеспечивают создание и автоматическое поддержание заданных параметров воздуха в помещении независимо от меняющихся наружных метеорологических условий и переменных по времени вредных выделений в помещениях. Системы кондиционирования воздуха состоят из устройств для термовлажностной обработки воздуха, очистки его от пыли, биологических загрязнений и запахов, перемещения и распределения воздуха в помещении, автоматического управления аппаратурой и процессами.

Рациональное использование газообразного топлива с наибольшей

10

реализацией его технологических достоинств позволяет получить значительный экономический эффект, который связан с повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве печей и установок, в результате чего удается значительно повысить интенсивность производства и качество получаемой продукции.

Совокупность методов, при помощи которых обеспечиваются в помещении заданные параметры, называется процессом создания искусственного климата.

Отопительно-вентиляционная техника прошла большой путь развития

исовершенствования.

Всвоих трудах «Размышление о причине теплоты и холода» (1744...1747 гг.), «Рассуждение о твердости и жидкости тел» (1760 г.) М.В. Ломоносов утверждал, что «тепло состоит во внутреннем движении вещества». Он обосновал сущность теплоты и тепловых явлений, теоретическими и экспериментальными исследованиями заложил основы молекулярнокинетической теории вещества и установил взаимосвязь между теплотой и механической энергией на основе открытого им всеобщего закона природы

− закона сохранения и превращения энергии. Эти гениальные теоретические обобщения опередили западноевропейскую науку более чем на 100 лет.

Под влиянием теоретических открытий М.В. Ломоносова в области учения о теплоте талантливый русский механик и теплотехник И. И. Ползунов, осознавший громадное значение практического разрешения проблемы промышленного использования энергии пара, построил в 1763...1765 гг, в Барнауле первую в России промышленную паросиловую установку, состоявшую из парового котла и паровой машины.

Работы М.В. Ломоносова и И.И. Ползунова заложили теоретические и практические основы для дальнейшего развития теплоэнергетики.

В области практической теплотехники больших успехов добились механики Нижнетагильских заводов Е.А. и М.Е. Черепановы. Ими был сконструирован ряд паровых машин. Самым значительным их вкладом в отечественное машиностроение было создание в 1834 г. первого русского паровоза.

Новые современные технологии различных производств немыслимы без применения отопительно-вентиляционных систем и кондиционирования воздуха. Главная цель отопления зданий - создание теплового комфорта в помещениях. Качество воздушной среды помещений в течение года определяется эффективностью работы систем вентиляции и кондиционирования. В настоящее время во всем мире отопительно-вентиляционная техника и устройства кондиционирования воздуха переживают бурное развитие в связи с коренной модернизацией практически всех отраслей промышленности.

Издавна люди знали, что там, где кончается вода, кончается и жизнь. Недаром французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери восклицал: «Вода!.. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь!».