Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-

вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Т.С. Крупеня

АРХИТЕКТУРА. ОБЩИЙ КУРС

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям по дисциплине «Архитектура»

для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01. Стандартизация и метрология, профиль Стандартизация и сертификация

Нижний Новгород

2016

2

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-

вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Т.С.Крупеня

АРХИТЕКТУРА. ОБЩИЙ КУРС

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям по дисциплине «Архитектура»

для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01. Стандартизация и метрология, профиль Стандартизация и сертификация

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

3

УДК

Крупеня Т.С. Архитектура. Общий курс. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / Т.С. Крупеня; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 130 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Приведены рекомендации по изучению курса лекций по общему курсу архитектуры. Рассматриваются основные виды конструкций гражданских и промышленных зданий, их классификация, области применения и принципы работы конструкций в здании и сооружении. Приведены общие положения проектирования зданий, рассматриваются их типы, основные архитектурно-планировочные и конструктивные элементы, конструктивные системы и их роль в формировании объемно-планировочных и архитектурнокомпозиционных решений зданий и сооружений, основы градостроительства, планировки и застройки городских и сельских поселений.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям по учебной дисциплине Б.1.40.01 Архитектура по направлению подготовки 27.03.01 Стандартизация и метрология, профиль Стандартизация и сертификация.

© Т.С. Крупеня, 2016

© ННГАСУ, 2016.

4

ВВЕДЕНИЕ

Архитектура как материально организованная среда жизнедеятельности человека зародилась с появлением на земле первых людей и непрерывно связана со всей историей человеческого общества. Первые ее проявления – устройство простейших крова и очага, установка культового камня. Членами рода, семьи, общины возводились жилые, хозяйственные и производственные постройки, промысловые и культовые сооружения. С зарождением государств появились первые профессиональные строители. Термин «архи-

тектор» – главный строитель – возник в античной Греции.

В трактате римского архитектора и инженера Витрувия (вторая половина I века до н. э.) «Десять книг об архитектуре» рассматривались градостроительные, функциональные, инженерно-технические и художественные вопросы строительства. Современные исследователи указывают, что многие строительные методы, описанные Витрувием, заимствованы греками и римлянами у других древних цивилизаций – египетской, финикийской и ассирийской.

Трактат Витрувия охватывает, по существу, весь спектр архитектурностроительной деятельности: выбор подходящей местности для городов и их планировка; выбор состава, размеров и ориентации по сторонам света помещений в зданиях в соответствии с их назначением, особенностями быта и деятельности людей, с учетом климатических условий; испытание и использование камня, бетонов, раствора, дерева, металлов, красителей; обеспечение прочности и устойчивости зданий, сооружений и их элементов; способы возведения зданий, подъемные и транспортные механизмы; водоснабжение и канализация городов и отдельных зданий, отопление зданий.

На основе традиций античного искусства в трактате представлена теория композиции здания. Все эти направления деятельности архитектора служили средством достижения трех основных целей, определенных Витрувием: «прочность, польза, красота». В современном понимании определение Витрувия можно выразить так:

До XIX века все виды строительной деятельности были всецело в руках архитектора. Строительство велось на основе опыта и традиций, мало меняющихся в веках методов, созданных во времена Римской империи. Поэтому дошедшие до нас постройки предшествующих эпох даже при внушительных внешних размерах обладали сравнительно небольшими пролетами и массивными конструкциями. Так, купол римского Пантеона (II век н. э.) имел диаметр 43,2 м – рекордный до конца XIX века.

С развитием промышленной революции появилось большое количество новых типов зданий. Внедрение передовых достижений науки и техники в строительную практику позволило увеличить размеры пролетов конструкций при одновременном снижении их массы. Такие конструкции требовали специальных методов расчета и проектирования, возведения и испытания. Это послужило причиной выделения из единого комплекса архитектурной деятельности специальности инженера.

Официальное становление инженерной специальности можно отнести к XVIII веку, когда во Франции был образован «Корпус инженеров мостов и дорог». Массовой инженерная специальность стала во второй половине XIX века.

Постепенно увеличивалась номенклатура возводимых зданий и сооружений, здания и города оснащались различными инженерными и санитарно-техническими системами, развивалось производство новых строительных материалов и конструкций, что привело к расширению видов различных инженерных специальностей. Появились специалисты

5

вобласти строительства отдельных типов зданий и сооружений, инженерного благоустройства городов, водоснабжения и канализации, отопления и вентиляции, производства строительных материалов, изделий и конструкций, в области строительной физики. Таким образом, над созданием современных городов и зданий трудятся коллективы различных специалистов.

За архитектором сохранились вопросы формообразования и функционального проектирования на основе социального и производственного заказа. Поскольку современное общество динамично развивается, постоянно меняется социальная и производственная среда человека. Архитектор должен в соответствии с этими изменениями предлагать новые формы организации городской среды, новые виды зданий и их пластические решения, отвечающие функционально и эстетически новым требованиям общества, и в то же время влиять на формирование этих потребностей.

Творческое начало в деятельности инженера заключается в поиске наиболее рационального конструктивного решения, воплощающего замысел архитектора, и наиболее рациональной технологии возведения здания.

Все специалисты, участвующие в проектировании зданий, должны хорошо представлять себе объект своего труда, знать в нужном объеме область деятельности каждого специалиста, чтобы находить согласованные решения и получить в итоге оптимальную объемно-пространственную структуру здания или сооружения в целом и его отдельных элементов.

Всоответствии с этим данный курс включает изучение основ архитектурностроительного проектирования, т.е. принципов объемно-планировочной структуры зданий, их внешнего вида и внутреннего облика (интерьера) в тесной связи с конструктивным решением. Рассматриваются основные виды конструкций гражданских и промышленных зданий, их классификация, области применения и принципы работы конструкций

вздании и сооружении, их роль в формировании объемно-планировочного и архитектур- но-художественного решения здания и общие технико-экономические характеристики.

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

1.1. Классификация зданий и сооружений

Все проектируемые, строящиеся и реконструируемые объекты подразделяются на

здания и сооружения.

Наземные постройки, имеющие помещения для работы, отдыха, учебы и т.д. называются зданиями.

Постройки технического назначения, такие как мосты, плотины, заводские трубы, газопроводы и др. относятся к сооружениям.

По назначению здания делятся на две основные группы: гражданские (включают в себя жилые и общественные) и промышленные. В соответствии с основным функциональным процессом здания делятся на различные типы, представленные на рис. 1.1.

Необходимые качества здания достигаются техническими средствами, применение которых регламентируется общегосударственными Строительными нормами и правилами (СНиП). В этой регламентации используются различные виды классификаций. Рассмотрим далее некоторые основные из них.

По этажности:

-малоэтажные – высотой до двух этажей включительно;

-средней этажности – 3 ÷ 5 этажей;

-повышенной этажности – 6 ÷ 9 этажей;

-многоэтажные – 10 ÷ 25 этажей;

-высотные – 26 этажей и выше.

При этом различают следующие виды этажей:

6

надземный этаж – этаж при отметке пола помещений не ниже планировочной отметки земли;

подвальный этаж – этаж при отметке пола помещений ниже планировочной отметки земли более чем на половину высоты помещений;

цокольный этаж – этаж при отметке пола помещений ниже планировочной отметки земли не более половины высоты помещений;

технический этаж – этаж для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций. Может быть расположен в нижней (техническое подполье), верхней (технический чердак) или средней части здания;

коммунального хозяйства

многофункциональные

здания и комплексы

Рис. 1.1. Классификация зданий по назначению

мансарда (мансардный этаж) – жилые помещения, расположенные в объеме чер-

дака.

При определении этажности здания в число этажей включаются все надземные этажи, технический этаж, мансардный этаж, а также цокольный этаж, если верх его перекрытия находится выше средней планировочной отметки земли не менее чем на 2 м.

Здания классифицируют также по основному материалу стен: - каменные (из кирпича и естественного камня);

7

-бетонные (из искусственного камня, бетонных и легкобетонных блоков);

-железобетонные;

-металлические;

-деревянные.

По способу возведения здания различают:

-из мелкоразмерных элементов (мелкоразмерные элементы – это конструктивные элементы зданий, перемещаемые на строительной площадке вручную или с помощью средств малой механизации);

-из крупноразмерных элементов (для монтажа этих элементов применяют мощные

подъемные механизмы, краны)

- монолитные (предварительно приготовленная бетонная смесь укладывается в форму (опалубку) непосредственно на строительной площадке, где и происходите ее твердение).

Здания классифицируют по долговечности, которая определяется сроком сохранения эксплуатационных качеств основных конструктивных элементов (фундаментов, стен, перекрытий и покрытий и т.п.). Материалы этих конструкций должны иметь достаточную прочность на длительные силовые статические и динамические воздействия, морозо-, вла- го-, био- и термостойкость, стойкость против коррозии и различных агрессивных воздействий. Практических инженерных методов расчета долговечности зданий пока не создано, поэтому в строительных нормах и правилах здания по долговечности условно разделяются на три степени:

-I степень – срок службы более 100 лет;

-II степень – срок службы от 50 до 100 лет;

-III степень – срок службы менее 20 лет.

К III степени относятся, например, здания с деревянными наружными стенами. Однако на срок службы здания, независимо от материалов влияют условия, в которых и оно находится качество содержания.

В зависимости от назначения, значимости и долговечности здания подразделяются на четыре класса по капитальности:

-здания I класса, удовлетворяющие повышенным требованиям – ключевые здания

вгородской застройке, рассчитанные на срок службы более 70 лет (театры, музеи, Дворцы культуры, вокзалы и т.д.). Сюда же относят уникальные здания государственного значения, рассчитанные на срок службы более 100 лет (Кремлевский Дворец съездов, Храм Христа Спасителя и др.);

-здания II класса, удовлетворяющие средним требованиям – здания массового строительства, составляющие основу городской застройки и рассчитанные на срок службы не менее 50 лет (многоэтажные жилые дома, гостиницы, административные здания и т.д.);

-здания III класса, удовлетворяющие средним и пониженным требованиям – облегченные здания пониженной капитальности со сроком службы 25-50 лет.

-здания IV класса – с минимальными требованиями.

Крупные общественные здания и жилые комплексы относятся к I классу (нет ограничения в этажности). Большинство гражданских зданий относится главным образом ко II классу, небольшие жилые дома до 5 этажей – к III классу.

В соответствии с классом сооружения выбираются и строительные материалы. Для более высоких классов используют наиболее долговечные, надежные и огнестойкие материалы и конструкции, обеспечивающие бесперебойную долговременную эксплуатацию без частых ремонтов.

1.2. Основные требования, предъявляемые к зданиям

Основные требования, которым должно отвечать любое здание, следующие:

8

1.Функциональная целесообразность – здание должно быть удобно для того процесса, для которого оно предназначено.

2.Техническая целесообразность – здание должно надежно защищать людей от вредных воздействий, быть прочным (выдерживать внешние воздействия машин, людей)

идолговечным (не терять своих качеств во времени).

3.Архитектурно-художественная выразительность – здание должно благопри-

ятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей.

4. Экономическая целесообразность – получение максимума полезной площади при минимальных затратах труда, средств и времени на постройку здания. Кроме того, требования экономичности должны распространяться и на эксплуатационные расходы в течение всего срока использования здания. Например, считается, что на ремонт ограждающих конструкций современных зданий и на поддержание их в надлежащем техническом состоянии в течение всего срока службы расходуется средств в четыре раза больше стоимости самих конструкций.

Отдельные задачи, вытекающие из этих требований, не могут решаться самостоятельно, в отрыве друг от друга. Поэтому проект должен быть результатом согласованного, взаимоувязанного решения с учётом всех требований, обеспечивающих полноценное использование здания по назначению, технические и эстетические качества и экономичность при строительстве и эксплуатации.

Рассмотрим некоторые теоретические предпосылки, положенные в основу перечисленных выше требований.

Здания образуют материально-организованную среду для осуществления людьми различных социальных процессов труда, быта и отдыха. Очевидно, что помещения здания должны возможно полнее отвечать тем процессам, на которые данное помещение рассчитано. Следовательно, основным в здании или помещении является его функциональное назначение, функциональная целесообразность, т. е. удовлетворение определенных функций общественной и личной жизнедеятельности людей.

Осуществление той или иной функции всегда сопровождается осуществлением ка- кой-либо другой функции, имеющей подсобный характер. Например, учебные занятия в аудитории представляют главную функцию этого помещения, движение же людей при заполнении аудитории и после окончания занятий – подсобную. Следовательно, можно различать главные и подсобные функции.

Главная функция для конкретного помещения в другом помещении может быть подсобной, и наоборот. Часто трудно четко различить главную и подсобную функции (например, зрелищные процессы от учебных занятий в кинофицированной или демонстрационной аудитории). Однако при проектировании необходимо обеспечить элементарные удобства для выполнения и подсобной функции.

Соответственно главному функциональному назначению основной массы помещений формируются здания данного назначения. Так, учебные здания состоят главным образом из учебных помещений (аудиторий, лабораторий и т.п.), в которых осуществляется основная функция, присущая этому зданию. Но кроме главной функции в учебном здании осуществляются подсобные функции: питание, общественные собрания, руководство, управление и т. п. Для них предусматриваются специальные помещения: столовые и буфеты, залы собраний (актовые залы), административные помещения и пр. При этом перечисленные подсобные функции будут для этих помещений главными.

Все помещения в здании, отвечающие главному и подсобному функциональному назначению, связываются между собой большой группой помещений, основное функциональное назначение которых – движение людей (коридоры, лестницы, кулуары, фойе, вестибюли и т.п.). Эти помещения могут быть названы коммуникационными. Они имеют также большое значение при эвакуации людей из зданий при возникновении аварийных условий (пожара, землетрясения и т. п.). Поэтому размеры таких помещений должны быть выбраны обоснованно исходя из обеспечения необходимых удобств в нормальных усло-

9

виях и безопасности людей в аварийных условиях. Коммуникационные помещения занимают около 30% всей площади здания. Таким образом, правильное (без излишних запасов) их проектирование может дать определенный экономический эффект.

Помещение – основной структурный элемент или часть здания. Соответствие помещения той или другой функции достигается только тогда, когда в нем создаются оптимальные условия для человека, т.е. среда, отвечающая выполняемой им в помещении функции.

Качество среды зависит от ряда факторов. К ним можно отнести:

пространство, необходимое для деятельности человека, размещения оборудования и перемещения людей;

состояние воздушной среды (микроклимат) – запас воздуха для дыхания с оптимальными параметрами температуры, влажности и скорости его движения, соответствующими нормальному для осуществления данной функции тепло- и влагообмену человеческого организма. Состояние воздушной среды характеризуется также степенью чистоты воздуха, т. е. количеством содержания вредных для человека примесей (газов, пыли);

звуковой режим – условия слышимости в помещении (речи, музыки, сигналов), соответствующие его функциональному назначению, и защита от мешающих звуков (шума), возникающих как в самом помещении, так и проникающих извне, и оказывающих вредное влияние на организм и психику человека. Со звуковым режимом связана акустика – наука о звуке; архитектурная акустика – наука о распространении звука в помещении; и строительная акустика – наука, изучающая механизм прохождения звука через конструкции;

световой режим – условия работы органов зрения, соответствующие функциональному назначению помещения, определяемые степенью освещенности помещения. Со световым режимом тесно связаны проблемы цвета; цветовые характеристики среды оказывают влияние не только на органы зрения, но и на нервную систему человека;

инсоляция – условия прямого влияния солнечного освещения. Санитарногигиеническое значение непосредственного солнечного облучения исключительно велико. Солнечные лучи убивают большинство болезнетворных бактерий, оказывают общеоздоровительное и психофизическое воздействие на человека. Эффективность влияния солнечного освещения на здания и окружающую территорию определяется продолжительностью их прямого облучения, т.е. продолжительностью инсоляции которая в городской застройке регламентируется Санитарными нормами (СН).

видимость и зрительное восприятие – условия для работы людей, связанные с необходимостью видеть плоские или объемные объекты в помещении, например в аудитории - записи на доске или демонстрацию действия прибора; условия видимости тесно связаны со световым режимом.

Большинство перечисленных факторов влияет на выбор размеров помещений и их конструкций. Например, состояние воздушной среды зависит от теплотехнических качеств наружных ограждений помещения, через которые происходят потери тепла в холодное время года, воздухо- и влагообмена за счет их известной воздухопроницаемости и влагопроницаемости.

На общий шумовой фон внутри помещения влияют звукоизоляционные качества как наружных, так и внутренних ограждающих конструкций. Также акустический режим в помещении зависит от его формы, размеров и звукопоглощающих характеристик поверхностей ограждающих конструкций. Световой режим определяется размерами окон (световых проемов в наружных стенах), высотой и глубиной помещения, т.е. расстоянием от окна до противоположной стены.

Наконец, беспрепятственная видимость зависит от удаления наблюдателя от объекта, угла зрения, под которым виден объект, профиля пола, подъем которого позволяет смотреть выше головы впереди сидящего зрителя, т. е. беспрепятственная видимость влияет на длину, ширину и высоту помещения.

12

коррозионной стойкости, т.е. от способности материала сопротивляться разрушению, вызываемому химическими и электрохимическими процессами;

биостойкости, т.е. от способности органических строительных материалов противостоять действию насекомых и микроорганизмов.

Вопросы прочности и устойчивости здания и его отдельных конструкций рассматриваются в специальных учебных курсах металлических, железобетонных и деревянных конструкций, оснований и фундаментов.

Важные функциональные и технические требования для зданий и сооружений регламентируются номами СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений».

По огнестойкости здания подразделяются на четыре степени: I – IV. Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций.

Показателем огнестойкости является предел огнестойкости конструкции, пожарную опасность конструкции характеризует класс ее пожарной опасности. Предел огнестойкости строительных конструкций (REI) устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний:

-потери несущей способности (R);

-потери целостности (Е);

-потери теплоизолирующей способности (I).

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливают по результатам экспериментальных исследований. Требуемая степень огнестойкости зданий устанавливается на стадии проектирования по пределам огнестойкости основных конструктивных элементов здания: колонн, внутренних и наружных стен, междуэтажных перекрытий, конструкций покрытия, лестничных клеток и т.п.

По конструктивной пожарной опасности здания подразделяют на 4 класса (С0,

С1, С2 и С3). Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется классами пожарной опасности строительных конструкций и элементов, применяемых в здании (стен, междуэтажных перекрытий, колонн, ригелей, ферм и т.п.). По пожарной опасности строительные конструкции и элементы подразделяются на четыре класса:

-К0 (непожароопасные);

-К1 (малопожароопасные);

-К2 (умереннопожароопасные);

-К3 (пожароопасные).

По функциональной пожарной опасности здания подразделяют на 3 группы в зависимости от способа их использования и меры безопасности людей в них в случае возникновения пожара. К первой группе относятся производственные здания и сооружения, лаборатории, мастерские. Во вторую группу входят складские здания и сооружения, стоянки автомобилей, книгохранилища, архивы. В третью – сельскохозяйственные здания и сооружения и т.п.

По взрывопожарной и пожарной опасности здания и помещения подразделяют на категории А, Б, В1 – В4, Г и Д. Категорию взрывопожарной и пожарной опасности определяют характеристики веществ и материалов, находящиеся в данном здании или помещении.

Строительные материалы, из которых изготавливаются конструкции и изделия, характеризуются своей пожарной опасностью. Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

Строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

-Г1 (слабогорючие);

-Г2 (умеренногорючие);

13

-ГЗ (нормальногорючие);

-Г4 (сильногорючие).

Горючесть и группы строительных материалов по горючести, а также по воспламеняемости, по распространению пламени на поверхности, по дымообразующей способности и токсичности устанавливают в соответствии с ГОСТ.

Для предупреждения распространения огня по зданию, если оно имеет небольшую степень огнестойкости, устраиваются противопожарные стенки (брандмауэры) или противопожарные зоны, выполненные из конструкций, имеющих высокий предел огнестойкости.

При возникновении пожара в здании люди должны его быстро покинуть. Такой процесс движения людей называется аварийной или вынужденной эвакуацией, в отличие от движения людей в обычных условиях. Время, в течение которого вынужденная эвакуация должна быть завершена, называется временем эвакуации. Для зданий с большим количеством находящихся в них людей максимальное время эвакуации устанавливается соответствующими строительными нормами и правилами в зависимости от степени огнестойкости здания, категории взрывопожарной и пожарной опасности и группы функциональной пожарной опасности технологического или функционального процесса.

К группе технических требований относится также благоустройство зданий: обеспечение отоплением, вентиляцией, газоснабжением, холодным и горячим водоснабжением, канализацией, освещением, лифтами, бытовым инженерным оборудованием (газовыми или электроплитами, санитарно-техническими приборами и т.п.); к этому же понятию относится также качество отделки элементов зданий. Благоустройство создает большие удобства для осуществления того или иного функционального или технологического процесса, например, повышает комфортность жилища, улучшает условия труда на производстве и т.д.

Помимо функциональных и технических (конструктивных) требований в формировании материальной среды, которую представляет собой здание, всегда неизбежно присутствует духовный элемент, выражающийся в эстетической или архитектурнохудожественной выразительности отдельного здания или комплекса зданий.

Для придания архитектурному произведению эстетических качеств необходимо, чтобы оно было удобным в функциональном смысле и совершенным в техническом отношении. При этом необходимое в архитектурном произведении должно выступать как должное и, следовательно, красивое. Так, например, множество окон в жилом доме необходимо, и только при множестве окон жилой дом будет восприниматься как жилой. Поэтому окна определенных размеров, расположенные на плоскости стены в определенном гармоничном порядке, являясь обязательным, необходимым элементом здания, выступают одновременно как элемент, придающий ему определенные эстетические качества.

Также при решении эстетической задачи должна соблюдаться определенная разумная мера, отвечающая характеру данного здания. Очевидно, не будет разумным обогащение здания утилитарного назначения, например склада, различными элементами архитектурной композиции в ущерб функциональной, технической и экономической логике сооружения.

Эстетические качества здания или комплекса зданий могут быть подняты до уровня архитектурно-художественного образа, т.е. уровня искусства, отражающего средствами архитектуры определенную идею, активно воздействующую на сознание людей (например, известные архитектурные ансамбли Петербурга начала XIX столетия, ярко выражающие триумф победы в Отечественной войне 1812 г.).

Однако не каждое здание или комплекс зданий в своих эстетических качествах должны подниматься до уровня художественного образа. Обычно такие задачи ставятся перед зданиями или комплексами, имеющими большое общественное или градостроительное значение.

14

Экономическая целесообразность – одно из важнейших требований к зданиям. Для выбора экономически целесообразных решений установлено деление здания по капитальности на четыре класса, о чем было уже упомянуто выше.

При решении функциональных задач на стадии проектирования, т.е. при определении размеров, формы, количества помещений, типа здания в целом и уровня его благоустройства, следует исходить из требований СНиП, а также потребностей заказчика, указываемых в задании на проектирование.

Экономическая целесообразность в решении технических задач предполагает необходимую прочность и устойчивость здания в соответствии его с назначением и установленным сроком службы. Развитие современных методов расчета строительных конструкций направлено как на обеспечение необходимой прочности и устойчивости, так и на устранение излишних запасов, т.е. на получение наиболее выгодного решения.

Экономическая целесообразность в решении архитектурно-художественных задач достигается, прежде всего, грамотным использованием принципов и средств, придающих зданию эстетические качества.

Объёмно-планировочная структура и форма здания обуславливается, прежде всего, материальными требованиями тех социальных процессов (труда, быта, культуры, отдыха и др.), для которых данное здание предназначается, т.е. функциональными и техническими требованиями. Но каждый социальный процесс, поскольку он связан с сознательной деятельностью человека, затрагивает сферу его не только материальных, но и духовных интересов. Следовательно, в формировании материально-организованной среды, которую представляют собой здания, всегда неизбежно присутствует духовный элемент, выражающийся в эстетических или, как говорят, в архитектурно-художественных качествах отдельного здания или комплекса.

1.3.Модульная координация основных геометрических параметров. Унификация, типизация и стандартизация в строительстве

Основным способом строительства, обеспечивающим сокращение сроков, повышения качества и снижения его стоимости, является индустриализация. Индустриализация осуществляется двумя путями:

1)Первый путь – полносборное строительство, т.е. перенос большинства производственных операций в заводские условия (изготовление укрупненных сборных элементов с высоким уровнем заводской готовности на механизированных или автоматизированных технологических линиях, а затем – нетрудоемкий механизированный монтаж этих элементов на строительной площадке). Этот путь является основным в индустриализации строительства. Он обеспечивает экономичность, снижение трудоемкости строительства, улучшение труда рабочих.

2)Второй путь – сохранение всех или почти всех производственных операций на строительной площадке, но со снижением их трудоемкости за счет применения механизированного производственного оборудования и инструмента (применение различных типов опалубок при возведении зданий из монолитных железобетонных конструкций, использование бетононасосов и бетоноукладчиков). Этот путь экономически равноценен полносборному строительству и в то же время способствует архитектурному разнообразию как зданий в отдельности, так и застройки в целом.

Изаводское, и построечное изготовление строительных конструкций (в индустриальной опалубке) предъявляет к проектировщикам зданий и сооружений специфические требования унификации параметров.

Унификация – научно обоснованное сокращение числа общих параметров зданий

исооружений, а также их элементов путем устранения функциональных различий между ними (таким образом, унификация – это приведение к единообразию размеров конструктивных элементов).

16

которого зависят от установленного класса точности изготовления изделия и регламентированы для каждого из них.

Номинальный размер должен быть кратным принятому производному модулю, т.е.

Lн = кМ,

где к – коэффициент кратности модулю (целое число).

Конструктивный размер должен быть равен номинальному за вычетом установленного зазора между изделиями:

Lк = Lн – δ = кМ– δ

Натурный размер строительного изделия должен отличаться от конструктивного не более чем на половину принятого для данного изделия допуска, т.е.

Lф = Lк ± 2c = k M −δ ± 2c ,

где с – максимальная величина допуска. Допуском называют наибольшее допустимое отклонение размера изделия от установленного.

Как следует из этих формул, конструктивные и натурные размеры могут и не быть кратными основному и производным модулям. Например, номинальная длина многопустотной плиты перекрытия 1ПК – 6000 мм, ее конструктивная длина – 5980 мм, а натурная

(или фактическая) длина должна быть в пределах 5975 мм ÷ 5985 мм (т. е. 5980 мм ± 5 мм).

LН

LН

Рис. 1.4. Размеры конструктивного элемента

При проектировании расположение конструктивных элементов осуществляется при помощи пространственной системы условных модульных плоскостей и линий их пересечения, расстояния между которыми равны основному или производному модулю. На плане здания некоторые эти плоскости, совпадающие с несущими конструкциями здания, образуют так называемые координационные (разбивочные) оси (как правило, это взаимно перпендикулярные линии). Расстояние между разбивочными осями всегда является номинальным размером.

Оси обозначаются марками (цифрами и буквами) в кружках (маркировка осей). В продольном направлении здания оси маркируются арабскими цифрами (по нижней стороне плана слева направо – 1, 2, 3 и т.д.), а в поперечном – прописными буквами русского алфавита (по левой стороне плана снизу вверх – А, Б, В, и т.д.). Оси не имеют буквенных значений: Ё, З, Й, О, Ч, Ь, Ы, Ъ.

17

К координационным осям привязываются все конструктивные элементы здания. Привязка элемента означает определение его положения в здании при помощи размеров, взятых от двух взаимно перпендикулярных координационных осей до грани или геометрической оси данного элемента. Она подчиняется определенным правилам, которые обеспечивают уменьшение количества типоразмеров конструктивных элементов, а также обеспечивают их взаимозаменяемость.

Правила привязки элементов к координационным осям различны и зависят от конструктивной схемы здания и конструктивного решения этих элементов. Основное значение имеет привязка элементов перекрытий.

Взданиях с несущими продольными или поперечными стенами внутренняя грань несущей наружной стены, на которую опирается перекрытие, размещается от разбивочной оси на расстоянии с, равном половине номинальной толщины внутренней несущей стены d, кратном М или 1/2 М. При этом допускаются совпадение внутренней или наружной грани стены с разбивочной осью, если это оправдано с конструктивной точки зрения (например, в наружных самонесущих стенах, на которые не опираются конструкции перекрытия, применяется так называемая «нулевая» привязка).

Во внутренних несущих стенах и столбах (колоннах) обычно геометрическая ось стены или столба должна совпадать с разбивочной осью.

Для гражданских зданий при назначении размеров между координационными осями обычно применяется укрупненный модуль – 300 мм (3М).

Впромышленных зданиях для горизонтальных размеров приняты укрупненные

модули 3000 мм (30М) и главным образом 6000 мм (60М); для вертикальных размеров –

600 мм (6М).

Правила привязки элементов к разбивочным осям позволяют унифицировать размеры и самих конструктивных элементов: столбов, колонн, балок и прогонов, плит перекрытий, покрытий и т.д. Наибольшее значение для унификации конструкций имеет применение одинаковых размеров между основными несущими конструкциями здания, т.е. пролетов, шагов и высот. Повышение степени унификации достигается также применением одинаковых размеров других частей здания, например лестничных клеток, лифтовых шахт, санитарных узлов и т.п.

Для жилых домов в настоящее время в основном принимается высота этажа 2,8 и 3 м; для массовых общественных зданий (школы, детские ясли-сады) 2,8; 3,3 и 4,2 м.

Высота этажа гражданских (жилых и общественных) зданий обычно измеряется от уровня поверхности пола нижнего этажа до уровня поверхности пола верхнего этажа, которые являются горизонтальными модульными плоскостями. Высота одноэтажного промышленного здания измеряется от поверхности пола до низа выступающих конструкций покрытия. Высота этажа промышленного многоэтажного здания измеряется так же, как гражданского.

Другим способом ликвидации многообразия конструктивных элементов является типизация – сведение множества типов конструкций и изделий (а также зданий и сооружений) к обоснованному ограниченному количеству.

Типизации подлежат:

- объемно-планировочные фрагменты зданий (блок-секции жилого дома, темпера-

турный блок одноэтажного промышленного здания и др.);

-здания в целом (детские сады, школы или др.);

-конструктивные элементы зданий (фундаментные блоки, элементы сборного

каркаса, стеновые панели, лестничные марши и площадки и др.).

Таким образом, если цель унификации состоит только в ограничении числа типов изделий, то типизация конструкций, исходя из ряда стабильных требований к сборной продукции, позволяет отобрать для широкого применения наиболее совершенные и экономически эффективные изделия.

18

Внастоящее время множество зданий массового строительства (в основном жилые

ипромышленные) возводится по типовым проектам. Типовое проектирование представляет собой систему серийной разработки архитектурно-конструктивных проектов на основе типизации зданий, их фрагментов или отдельных элементов для многократного повторения в строительстве.

Типовые проекты гражданских и промышленных зданий и сооружений обладают высокими качествами объемно-планировочного, конструктивного и экономического решения. В них предусматривается обязательное применение типовых конструктивных элементов. Применение типовых проектов способствует повышению индустриализации строительства, сокращает время на проектирование зданий и сооружений, повышает экономическую эффективность строительства и темпы строительного производства.

Однако массовое применение типовых проектов в середине и конце ХХ века (в основном в гражданском строительстве) привело к неудовлетворительным архитектурнохудожественным решениям. Застройка городов типовыми зданиями выглядит монотонно, однообразно и не удовлетворяет минимальным эстетическим требованиям. Поэтому задача архитектора и инженера-проектировщика заключается в нахождении таких объемнопланировочных, конструктивных и архитектурно-художественных решений зданий, которые удовлетворяли бы как современным экономическим, так и эстетическим требованиям.

Методика типового проектирования непосредственно связана со стандартизацией. Стандартизация – утверждение для обязательного применения наилучших типовых кон-

струкций и изделий, прошедших проверку в эксплуатации. Высшей формой стандартизации являются Государственные стандарты (ГОСТы). Наряду с этими общероссийскими стандартами в строительстве используются стандарты меньших категорий: ведомственные (ВСН, ВНП), территориальные (ТСН), заводские (технические условия – ТУ) и др. Требования, устанавливаемые ГОСТами, являются обязательными для проектирования, изготовления изделий и строительства, а также для формы и габаритов изделий.

Поскольку объектом массового изготовления для предприятия является не здание в целом, а строительные изделия, то предметом стандартизации для предприятия будут отдельные конструктивные элементы здания (колонны, ригели, перемычки, стеновые панели, оконные и дверные блоки и т.п.). Здание же в целом компонуют на основе принципов унификации из стандартных элементов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ.

2. ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ЗДАНИЯ

Расположение (компоновка) помещений заданных размеров и формы в едином комплексе, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям, называется объемно-планировочным решением здания

(ОПР).

Весь внутренний объем здания разделяется горизонтальными (междуэтажными перекрытиями) и вертикальными (стенами и перегородками) конструкциями на отдельные помещения.

Помещения по способу их связи между собой могут быть непроходными (изолированными) и проходными (неизолированными). Непроходные помещения сообщаются между собой с помощью третьего помещения, обычно одного из коммуникационных (коридора, лестничной клетки и др.).

По признакам расположения и взаимосвязи помещений различают несколько объ-

емно-планировочных систем зданий:

-анфиладная;

-система с горизонтальными коммуникационными помещениями;

-зальная;

-атриумная;

-секционная;

21

2

Некоторые многофункциональные здания имеют смешанную систему планировки, поскольку в здании объединяются помещения для различных функциональных процессов (главных и подсобных). Так, например, в здании крупного физкультурнооздоровительного комплекса зальная система спортивных залов сочетается с коридорной планировкой помещений для занятий в спортивных секциях и кружках (см. рис. 2.6).

1

Как правило, требованиям удобства отвечает наиболее компактное размещение помещений с кратчайшими путями движения людей и средств транспорта, без взаимных их пересечений и встречного движения. Чем короче пути движения и, следовательно, меньше по площади коммуникационные помещения, тем меньше объем здания и ниже его стоимость.

Помещения, связанные функциональным или технологическим процессом, должны располагаться возможно ближе друг к другу. Это условие особенно важно для производственных предприятий, где протяженность путей движения предметов производства влияет не только на объем здания, но и на стоимость продукции. Не менее важно для производственных и общественных зданий отсутствие пересечений людских потоков, а пересечение людских потоков с грузовыми вообще недопустимо как по технологическим условиям, так и по условиям безопасности.

Разработка объемно-планировочного решения (ОПР) осуществляется на основе схемы функциональных процессов, происходящих в здании (функциональной или технологической схемы). Она представляет собой условное графическое изображение группировки помещений и функциональных связей между ними. Например, в здании театра помещения группируются, как правило, по однородным функциональным признакам. Артистические помещения группируются близ сцены, с которой должна быть обеспечена удобная связь, а к зрительному залу примыкают фойе и кулуары, представляющие группу помещений с однородным функциональным процессом (см. рис. 2.7).

При значительной сложности составления (например, при проектировании промышленных зданий со сложным технологическим процессом – сборочных конвейеров ав-

23

Нередко этажность здания зависит от этажности соседних построек или утвержденной генеральным планом застройки данного района города для достижения его архитектурного единства (здания должны находиться в контексте с окружающей застройкой).

На выбор этажности также влияют местные условия: рельеф площадки, гидрогеологические характеристики грунтов. При рельефе с большими уклонами, а также при слабых грунтах целесообразно повышение этажности, чтобы уменьшить затраты на земляные работы и на устройство фундаментов. Одноэтажные здания с большими размерами в плане в целях уменьшения объема земляных работ целесообразно располагать только на площадках с пологим рельефом.

При проектировании многоэтажного здания помещения обычно группируются с учетом предполагаемой этажности так, чтобы площади этажей были одинаковы.

Многие здания независимо от назначения имеют однотипные отдельные помеще-

ния и их группы – архитектурно-планировочные элементы (главный вход в здание,

лестница, транспортные узлы, санитарно-технические узлы). Их планировочное решение и размещение в здании оказывает существенное влияние на компоновку плана здания в целом.

Каждое здание, как правило, имеет главный вход и обычно несколько второстепенных (служебных) входов. Через главный вход проходят основные массы людей, участвующих в функциональном процессе; второстепенные входы обычно обслуживают подсобные функциональные процессы, а также являются запасными эвакуационными выходами.

Главный вход в здание должен быть хорошо виден при приближении к нему. Входная площадка обычно защищается навесом от атмосферных осадков. Для защиты от проникания холодного воздуха у наружных дверей устраиваются небольшие помещения – тамбуры. Для климатической зоны, в которой находится Нижегородская область, достаточно применение обычного одинарного тамбура. Для северных регионов (при более низкой температуре наиболее холодной зимней пятидневки) обязательно применение двойного тамбура. Более подробно эти требования для жилых, общественных и промышленных зданий будут рассмотрены в соответствующих курсах.

Далее располагается вестибюль и гардероб. Вестибюль – это коммуникационное помещение с распределительными функциями, откуда потоки людей направляются в коридоры, на лестницы, к подъемникам. Площадь гардероба и вестибюля зависит от количества пользующихся ими людей. При входном узле обычно располагаются некоторые по-

мещения обслуживающего назначения (комнаты охраны, торговые киоски, санитарные узлы и т.п.).

Для сообщения между этажами здания устраиваются лестницы и подъемники периодического (лифты) или непрерывного (эскалаторы) действия. В зданиях с большими людскими потоками применяются эскалаторы, т.е. движущиеся лестницы, а вместо лестниц – пандусы, т.е. наклонные пологие поверхности без ступеней.

Лестница, по которой направляется основной поток людей, считается главной и отличается от других лестниц большими размерами и меньшим уклоном. Остальные лестницы называются второстепенными и служебными (если связаны с подсобным функциональным процессом). Ширина лестничных маршей и лестничных площадок зависит от этажности, значимости лестницы и числа пользующихся лестницей. Для безопасности движения ширина марша основных эвакуационных лестниц должна быть не менее 1,05 м в секционных жилых домах, не менее 1,2 м – в коридорных жилых домах, не менее 1,35 м

– в общественных зданиях. Во всех случаях ширина лестничной площадки не должна быть меньше ширины марша.

Уклон лестничных маршей (отношение вертикальной проекции марша к горизонтальной) зависит от количества этажей, значимости лестницы и принимается 1:2 ÷ 1:1,75. Этим уклонам соответствуют и размеры ступеней: высота (подступенок) 160 ÷ 165 мм;

ширина (проступь) 300 ÷ 290 мм.

24

Пологие марши следует проектировать в лестницах многоэтажных зданий и на главных лестницах, а более крутые марши предусматриваются в малоэтажных зданиях и второстепенных лестницах. Для безопасности в случае пожара в многоэтажном здании должно быть не менее двух лестниц, заключенных в лестничные клетки, освещенные естественным светом и имеющие наружные выходы. Расстояния от наиболее удаленных помещений до эвакуационной лестницы или наружного выхода имеют строгие нормативные ограничения в зависимости от типа здания, его этажности, степени огнестойкости и др.

Наиболее распространенные и экономичные двухмаршевые лестницы. Однако могут быть и другие типы лестниц, например трехмаршевые, в которых в пределах этажа размещаются три марша, многомаршевые с различным расположением маршей, круглые (винтовые) лестницы. Более подробно конструктивное исполнение лестниц рассмотрено во второй главе данного Пособия.

Во всех зданиях, имеющих более 5 этажей, устраиваются лифты, как правило, располагаемые в пределах лестничной клетки или близ нее.

Расположение лестничных клеток и шахт лифтов в значительной степени влияет на планировку, поскольку они должны занимать одно и то же относительное положение в плане каждого этажа здания.

На планировку этажей влияет также положение санитарных узлов, кухонь и других помещений, которые всегда располагаются в этажах по одной вертикали друг над другом. Такое расположение значительно облегчает разводку в здании трубопроводов водоснабжения, газа и канализации. Кроме того, «мокрые» помещения (т.е. помещения, в которых возможна повышенная влажность воздуха и намокание конструкций) размещаются в здания компактно, чтобы не оказывать вредного влияния на другие помещения. Нежелательно также расположение «мокрых» помещений у наружных стен здания.

Вертикальные несущие конструкции (стены и колонны), так же как лестницы и шахты лифтов, должны пересекать все этажи, занимая одно и то же место в плане на каждом этаже. Только в отдельных случаях несущие стены и столбы верхних этажей могут опираться на горизонтальные несущие конструкции. Поэтому помещения с большими пролетами целесообразно располагать в верхних этажах или выносить их в одноэтажные части здания, чтобы не опирать на перекрытие большого пролета конструкции верхнего этажа.

Таким образом, экономичное решение конструктивной схемы оказывает существенное влияние и на общее планировочное решение здания.

Однако ведущим фактором в проектировании здания, определяющим его объемнопланировочное решение, остается функциональный процесс. Новые функциональные процессы или изменения существующих процессов обуславливают появление новых объ- емно-планировочных и конструктивных решений зданий.

На объемно-планировочное решение оказывают влияние и природные условия, в которых будет возводиться здание. Суровый климат предопределяет компактные объемы зданий с минимальной площадью наружных ограждений. В теплом климате, наоборот, целесообразны усложненные объемы зданий, дающие больше тени, способствующие связи помещений здания с окружающей природой.

3. КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ЗДАНИЙ

3.1. Приемы конструктивных решений зданий

Проектирование конструкций здания любого назначения начинают с решения основной принципиальной задачи – выбора конструктивной системы здания исходя из функциональных и технико-экономических требований.

25

Конструктивная система – это взаимосвязанная совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые, воспринимая все приходящиеся на него нагрузки и воздействия, совместно обеспечивают прочность, пространственную жесткость и устойчивость сооружения.

Выбор конструктивной системы определяет роль каждого несущего конструктивного элемента в пространственной работе здания.

Горизонтальные несущие конструкции (покрытия и перекрытия) воспринимают все приходящиеся на них вертикальные нагрузки и передают их вертикальным несущим конструкциям (стенам, колоннам и др.), которые, в свою очередь, передают нагрузки через фундамент на грунт (основание здания). Горизонтальные несущие конструкции, как правило, играют в здании роль жестких дисков – горизонтальных диафрагм жесткости. Они воспринимают и перераспределяют горизонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, сейсмические) между вертикальными несущими конструкциями.

Горизонтальные несущие конструкции гражданских зданий высотой более двух этажей, как правило, однотипны и представляют собой железобетонный диск – сборный (из отдельных железобетонных сплошных, многопустотных или ребристых плит), сборномонолитный или монолитный. Также в многоэтажных промышленных зданиях (реже – в гражданских зданиях) используют перекрытия по металлическим балкам (балочные) и профилированному стальному настилу. Исходя из противопожарных требований в ряде случаев такие перекрытия впоследствии замоноличивают бетоном.

Вертикальные несущие конструкции по сравнению с горизонтальными более разнообразны. Различают следующие виды вертикальных несущих конструкций:

-стержневые (стойки каркаса);

-плоскостные (стены, диафрагмы);

-объемно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки);

-внутренние объемно-пространственные полые стержни (открытого или закрытого сечения) на высоту здания (стволы жесткости);

-объемно-пространственные внешние несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения (оболочки).

Соответственно виду вертикальной несущей конструкции получили наименование пять основных конструктивных систем зданий:

-каркасная;

-бескаркасная (стеновая);

-объемно-блочная;

-ствольная;

-оболочковая.

Наряду с основными широко применяют комбинированные конструктивные системы. В этих системах вертикальные несущие конструкции компонуют, сочетая различные виды несущих элементов – стены и колонны, стены и объемные блоки и др.

В соответствии с функциональными требованиями к объемно-планировочному решению в зданиях могут сочетаться различные структуры пространственных ячеек. Это влечет за собой и сочетание различных конструктивных систем в одном здании, например, бескаркасной для фрагмента здания ячеистой структуры и каркасной – для зальных поме-

щений. Такое решение называется смешанной конструктивной системой здания.

Выбор конструктивной системы при проектировании основан на объемнопланировочных, архитектурно-композиционных и экономических требованиях, в соответствии с которыми определились области рационального применения каждой из конструктивных систем.

Бескаркасная (стеновая) система (рис. 3.1) – основа проектирования жилых домов различной этажности и назначения (квартирные дома, общежития, гостиницы, пансионаты и др.) и для разных инженерно-геологических условий. Выбор этой системы связан с относительной стабильностью объемно-планировочных решений жилых зданий и с ее

27

протяженных зданий, но в этих случаях конструктивная система таких зданий компонуется из нескольких стволов.

Наиболее целесообразны компактные в плане многоэтажные здания ствольной системы в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и т.п.).

а

б

Рис. 3.3. Общий вид зданий с каркасной конструктивной системой

а – общественного; б – промышленного

1

Рис. 3.4. Объемно-блочная конструк-

тивная система 1 – монолитный железобетонный объ-

емный блок (размером на комнату)

28

1

2 Рис. 3.5. Ствольная конструктивная

система 1 – сборный или монолитный ствол

жесткости; 2 – консольные междуэтажные перекрытия

Оболочковая система присуща уникальным и высотным (более 40 этажей) зданиям, поскольку обеспечивает существенной увеличение жесткости сооружения. Применение такой системы в качестве основной (а также в комбинации с каркасом) обеспечивает свободу планировочных решений, что позволяет применять ее для жилых и общественных зданий. Однако чаще всего такие здания проектируют многофункциональными. Оболочковая конструкция может совмещать несущие и ограждающие функции или дополняться наружными ограждающими конструкциями.

Рис. 3.6. Пример здания с оболочко-

вой конструктивной системой

Помимо основных типообразующих признаков конструктивной системы, т.е. несущих вертикальных элементов, существуют дополнительные классификационные признаки внутри каждой из систем. Ими служат геометрические признаки – размещение вертикальных несущих конструкций в плане здания и расстояния между ними. Способ размещения несущих горизонтальных и вертикальных конструкций здания в пространстве называют конструктивной схемой.

При бескаркасной (стеновой) конструктивной системе, исходя из основных гео-

метрических признаков, можно выделить следующие виды конструктивных схем (см. рис.

3.7):

-I – продольно-стеновая;

-II – поперечно-стеновая:

а) с большим шагом несущих стен (2,4 ÷ 4,5 м); б) с узким шагом несущих стен (6,0 ÷ 7,2 м); в) со смешанным шагом;

- III – перекрестно-стеновая.

29

а

б

в

Рис. 3.7. Конструктивные

схемы бескаркасных зданий а – продольно-стеновая; б – поперечно-стеновая; в – перекрестно-стеновая

Продольно-стеновая конструктивная схема (см. рис. 3.7 а) традиционна в про-

ектировании зданий малой, средней и повышенной этажности. Редкое расположение поперечных стен-диафрагм жесткости (через 25 – 40 м) обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях, поэтому эту схему применяют при проектировании жилых и общественных зданий различного назначения.

Поперечно-стеновая конструктивная схема (см. рис. 3.7 б) менее гибкая в пла-

нировочном отношении, чем продольно-стеновая схема. Поэтому наиболее часто ее применяют при строительстве жилых зданий, реже – массовых типов общественных зданий (детских учреждений, школ и т.п.). Поперечно-стеновая схема (особенно с большим шагом поперечных несущих стен) допускает возможность частичной перепланировки внутреннего объема зданий в процессе эксплуатации, а также размещения небольших встроенных нежилых помещений в первых этажах жилых домов.

Перекрестно-стеновой схеме (см. рис. 3.7 в) присущи малые размеры конструк- тивно-планировочных ячеек (около 20 м2), что ограничивает область ее применения только жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий трудноосуществимой. Разнообразию планировочных решений в проектировании домов на основе этой схемы способствует использование нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3,0; 3,6 и 4,2 м) в различных сочетаниях. Благодаря высокой пространственной жесткости перекрестно-стеновая схема широко распространена в проектировании многоэтажных зданий, а также зданий, строящихся в сложных геологических условиях, а также в сейсмически опасных районах.

В каркасных зданиях применяют четыре конструктивные схемы:

-I – с поперечным расположением ригелей;

-II – с продольным расположением ригелей;

30

-III – с перекрестным расположением ригелей;

-IV – безригельная.

Использование современных массовых типовых конструкций перекрытий определяет размеры основной конструктивно-планировочной сетки осей каркаса 6 × 6 м (при до-

полнительной сетке 6 × 3 м).

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают как экономические, так и архитектурно-планировочные требования:

-элементы каркаса (колонны, ригели, диафрагмы жесткости) не должны ограничивать свободу выбора планировочного решения;

-ригели каркаса не должны выступать из поверхности потолка в жилых комнатах,

апроходить по их границам.

Каркас с поперечным расположением ригелей (см. рис. 3.8) целесо-

образен в зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы), где шаг поперечных перегородок совмещается с шагом несущих конструкций.

Рис. 3.8. Конструктивная схема каркасного здания с поперечным расположением ригелей

Каркас с продольным расположением ригелей (см. рис. 3.9) используют в проек-

тировании жилых домов квартирного типа и массовых общественных зданий сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Рис. 3.9. Конструктивная схема кар-

касного здания с продольным расположением ригелей

Каркас с перекрестным расположением ригелей выполняют чаще всего моно-

литным и используют в многоэтажных промышленных и общественных зданиях. Безригельный каркас используют как в многоэтажных промышленных, так и в

гражданских зданиях, т.к. в связи с отсутствием ригелей эта схема в архитектурнопланировочном отношении наиболее целесообразна.

В данном случае ригели отсутствуют, а сборный или монолитный диск перекрытия опирается или на капители (уширения) колонн, или непосредственно на колонны (см. рис.

3.10).

31

2

Рис. 3.10. Конструктивная схема зда-

ния с безригельным каркасом 1 – колонны каркаса; 2 – сборный или монолитный настил перекрытия

1

В комбинированных конструктивных системах может применяться различное сочетание вертикальных несущих конструкций, которые используются в основных конструктивных системах. На практике наиболее распространены следующие виды конструктивных схем в зданиях с комбинированными системами:

1) Неполный каркас (см. рис. 3.11). Такую схему выбирают исходя из местных сырьевых и производственных условий применения массивных конструкций наружных стен.

2) Схема, в которой каркас расположен в пределах первого этажа (или нескольких этажей), а выше здание имеет стеновую конструктивную систему (см. рис. 3.12).

32

4

3.2. Несущие и ограждающие конструкции зданий.

Здания состоят из отдельных конструктивных элементов (конструкций) – фундаментов, стен, перекрытий, крыши и др., которые выполняют различные функции.

Конструкции здания выполняют две основные функции:

1)несущая функция – воспринимать без разрушения и значительных деформаций все силовые воздействия, приходящиеся на здание;

2)ограждающая функция – защищать помещения от несиловых воздействий, приходящихся на здание.

Таким образом, конструктивные элементы зданий выполняют несущие и ограждающие функции. При этом возможно совместное или раздельное выполнение этих функций одной конструкцией. Например, перегородка (ненесущая стена) между помещениями выполняет только ограждающую функцию, а колонна – только несущую функцию. Одновременно несущую и ограждающую функции выполняют несущие стены в зданиях.

3.2.1. Фундаменты

Фундаменты – это подземные несущие конструкции, которые передают все нагрузки и воздействия, действующие в здании на грунт основания.

Основание – это массив грунта, расположенный под фундаментами здания и воспринимающий от них все действующие нагрузки.

Фундаменты устанавливают под все вертикальные несущие конструкции здания – стены, столбы, колонны. Нижняя горизонтальная плоскость фундамента называется подошвой, а верхняя горизонтальная плоскость – обрезом.

Если в здании есть цокольные или подвальные этажи, то фундаменты выполняют не только несущую, но и ограждающую функцию.

Для предохранения стен здания от влаги в фундаментах устраивают вертикальную и горизонтальную гидроизоляцию. Различают несколько видов гидроизоляции по способу устройства: окрасочную (горячим битумом за 2 раза), штукатурную (цементную или асфальтную), литую асфальтную, оклеечную (из рулонных материалов) и оболочковую (из металла). Наиболее распространенными являются окрасочная и оклеечная гидроизоляция.

На рис. 3.13 показана схема размещения гидроизоляции в зданиях при уровне грунтовых вод ниже подошвы фундамента. Если уровень грунтовых вод выше, то для зданий с подвальными и цокольными этажами для их защиты возводят стенки из керамического кирпича по периметру фундамента.