1. Архитектура. Определение. Основные области архитектуры. Ключевые понятия.

Архитектура (лат. architecture ,от греч. architekton ) - строительное искусство, зодчество. Многогранное искусство создавать материально организованную среду, необходимую людям для их жизни и деятельности ... Ее произведения: здания, сооружения, улицы, площади и в целом среда жизнеобитания выражаются не только в типах, формах, конструкциях, но всегда несут в себе определенное идейно-художественное содержание и потому наделены огромным эмоциональным и воспитательным воздействием на каждого человека.

Основные области архитектуры

Объёмное проектирование (иногда просто архитектура, зодчество) — основной раздел архитектуры, связанный с проектированием и строительством зданий и сооружений.

Градостроительство — раздел архитектуры, решающий задачи проектирования и развития городской среды. В том числе комплексно охватывает вопросы развития планировочного решения города, строительства новых объектов, санитарно-экономические и экологические проблемы.

Зелёная архитектура — прикладной раздел архитектуры, целью которого является снижение уровня потребления энергетических и материальных ресурсов при эксплуатации здания и снижения влияния на окружающую среду.

Ландшафтная архитектура — раздел архитектуры, посвященный организации садов, парков и других сред, в которых материалом является ландшафт и естественная растительность.

Архитектура малых форм — раздел архитектуры, к которому относятся объекты функционально-декоративного (напр., ограды), мемориального характера (напр., надгробия), объекты, являющиеся частью городского благоустройства (напр., фонари), объекты-носители информации (напр., стенды, рекламные щиты).

Дизайн интерьера — раздел архитектуры, связанный с оформлением интерьера зданий, то есть непосредственно среды обитания человека.

Криволинейная архитектура — раздел архитектуры занимающийся органи­зацией условно замкнутого внутреннего пространства, заключенного в криволинейные ограждения, во времени и решающий пространственные и временные задачи биофизики указанного пространства вместе с проживающими биологическими объектами при внешнем природном и техногенном воздействии[источник не указан 90 дней].

Ключевые понятия архитектуры

Функция — принцип работы и задача того или иного элемента, помещения, здания, пространства, отражающиеся в большей или меньшей степени на его форме.

Архитектоника (тектоника) — выражение в архитектурной форме принципа работы конструкции.

Масштабность — отношение размеров элементов архитектурной формы к размерам человека.

Масштаб — отношение размеров элементов архитектурной формы к размерам целого.

Пропорциональность — соразмерность, определенное соотношение отдельных частей предмета между собой. В античности основывалось на понятии золотого сечения.

Биофизика внутреннего пространства — наука изучающая биоусловия условно замкнутой среды обитания.

2. Классификация зданий и требования к ним. Классификация зданий.

По назначению здания подразделяются на две большие группы: гражданские и производственные.

Гражданские предназначаются для проживания и обеспечения бытовых, общественных и культурных потребностей человека.

Производственные — для обеспечения нормальных условий производственных процессов, для защиты оборудования и работающих на производстве людей от атмосферных воздействий и для обеспечения необходимых комфортных условий работы трудящихся на производстве. К производственным относятся основные и вспомогательные здания промышленных предприятий различного назначения (таких, как черной и цветной металлургии, машиностроения, химии и т. п.), агроиндустриальных комплексов сельскохозяйственных зданий производственного назначения и т. п.

Гражданские здания, в свою очередь, подразделяются на две подгруппы: жилые и общественные. К жилым относятся предназначенные для постоянного проживания квартирные дома, общежития, интернаты. К общественным — здания учебно-воспитательных и научных учреждений, зрелищные, лечебно-профилактические, коммунальные и т. п.

Особенностью жилых зданий и многих видов общественных является большое количество отдельных помещений небольшой площади. Особенность производственных зданий, резко отличающая их от жилых, — наличие крупных общих помещений не разгороженных стенами и перегородками на комнаты и иногда достигающих размеров нескольких гектаров. Большей частью такие помещения имеют промежуточные опоры — ряды колонн, располагаемые в определенном порядке. Расстояние между двумя смежными опорами в направлении, соответствующем расположению основной несущей конструкции покрытия или перекрытия (фермы, балки и т. п.), называется пролетом (рис. 1.4). В зависимости от числа пролетов здания подразделяют на   однопролетные и многопролетные.

В зависимости от размеров пролетов   здания   подразделяют на мало-, средне- и крупнопролетные (или, что то же, на мелко-, средне-, большепролетные — несущественная разница в сложившейся терминологии). При этом градации, соответствующие приведенным терминам, различны для много- и одноэтажных зданий. Много-этажные малопролетные здания имеют пролеты (или шаги) порядка 2, 4... 4,8 м; среднепролетные — 4,8 ... 9 м; крупнопролетные — 9 ... 15 м. В одноэтажных малопролетными называют здания с пролетами до 12 м; средне-пролетными — 12 ... 36 м; большепролетными — более 36 м. В таких зданиях термин большепролетные применяют не только к характеристике пролетов, но и к самим конструкциям.

по назначению — гражданские, промышленные, сельскохозяйственные;

по этажности — малоэтажные (до 5 этажей), средней этажности (5-12 этажей), высотные (более 12 этажей);

по конструкции стен — мелкоэлементные (из кирпича, керамического камня, мелких блоков и др.), крупноэлементные (из крупных блоков, панелей, объемных блоков);

по способу возведения — полносборные, монтируемые из конструкций и деталей заводского изготовления, и неиндустриальные, выкладываемые из мелкоштучных изделий (кирпича, керамического камня);

по степени долговечности (т.е. по способности конструктивных элементов сохранять требуемые эксплуатационные качества) —на четыре степени: I — со сроком службы более 100 лет, II — 50-100, III — 20-50, IV — до 20 лет (временные здания);

по степени огнестойкости (т.е. по возможности частей здания сохранять при пожаре функции несущих и ограждающих элементов): I—III — с каменными конструкциями, IV — с деревянными оштукатуренными, V — с деревянными неоштукатуренными.

По совокупности требований, касающихся степени долговечности, огнестойкости и других эксплуатационных качеств, все здания делятся на четыре класса: I — крупные промышленные и общественные здания, жилые дома в 9 этажей и более с повышенными эксплуатационными и архитектурными требованиями; II — большинство небольших промышленных и общественных зданий, жилые дома до 9 этажей; III — здания со средними эксплуатационными и архитектурными требованиями, жилые дома до 5 этажей; IV — временные здания с минимальными эксплуатационными и архитектурными требованиями.

Класс здания устанавливает проектная организация, разрабатывающая рабочие чертежи, указания по отнесению проектируемых зданий и сооружений к тому или иному классу, а также эксплуатационные требования, степень долговечности и огнестойкости их основных конструктивных элементов приведены в нормах проектирования соответствующих зданий и сооружений.

Возводимые здания должны наиболее полно отвечать их назначению и удовлетворять следующим требованиям:

функциональным, отражающим соответствие размеров и расположения помещений назначению здания;

техническим, обеспечивающим защиту помещений от воздействий внешней среды, а также достаточную прочность, устойчивость, долговечность и огнестойкость основных конструкций здания;

эстетическим, выполнение которых формирует внешний облик здания (путем выбора соответствующих строительных материалов), обеспечивает их высокое качество и гармоничную связь здания с окружающей средой;

противопожарным, учет которых гарантирует при подборе соответствующих конструкций достаточную степень огнестойкости;

экономическим, предусматривающим уменьшение затрат труда, материалов и сокращение сроков возведения здания.

Рассмотренные требования к зданиям взаимосвязаны (в отдельных случаях противоречивы) и предполагают в ходе проектирования и строительства объекта выбор наилучших решений. Важнейшая народнохозяйственная задача — снижение стоимости зданий в результате экономичного решения плана здания, выбора соответствующих материалов и конструкций с учетом их стоимости, долговечности и эксплуатационных качеств, применения высокопроизводительных технологий, сокращения сроков и повышения качества строительства.

Любое здание должно отвечать следую­щим основным требованиям: 1) функцио­нальной целесообразности, т. е. здание должно полностью отвечать тому про­цессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, труда, отдыха и т. д.);

2) технической целесообразности, т. е. здание должно надежно защищать людей от внешних воздействии (низких или высоких температур, осадков, ветра), быть прочным и устойчивым, т. е. выдер­живать различные нагрузки, и долго­вечным, сохраняя нормальные эксплуата­ционные качества во времени;

3) архитек­турно-художественной выразительности, т. е. здание должно быть привлека­тельным по своему внешнему (экстерье­ру) и внутреннему (интерьеру) виду, бла­гоприятно воздействовать на психологи­ческое состояние и сознание людей;

4) экономической целесообразности, предус­матривающей наиболее оптимальные для данного вида здания затраты труда, средств и времени на его возведение. При этом необходимо также наряду с едино­временными затратами на строительство учитывать и расходы, связанные с экс­плуатацией здания. Безусловно, комплекс этих требований нельзя рассматривать в отрыве друг от друга. Обычно при проектировании зда­ния принимаемые решения являются ре­зультатом согласованности с учетом всех требований, обеспечивающих его науч­ную обоснованность. Главным из перечисленных требова­ний является функциональная, или технологическая целесообраз­ность. Так как здание является материально-организованной средой для осуществления людьми самых разнооб­разных процессов труда, быта и отдыха, то помещения здания должны наиболее полно отвечать тем процессам, на ко­торые данное помещение рассчитано; следовательно, основным в здании или его отдельных помещениях является его функциональное назначение. При этом необходимо различать главные и под­собные функции. Так, в здании школы главной функцией являются учебные за­нятия, поэтому школьное здание в основном состоит из учебных помещений (классные комнаты, лаборатории и т. п.). Наряду с этим в здании осуществляются и подсобные функции: питание, обще­ственные мероприятия, руководство и т. п. Для них предусматриваются спе­циальные помещения: столовые и бу­феты, актовые залы и др. При этом перечисленные функции для этих помеще­ний будут главными. Им же соответ­ствуют свои подсобные функции. Все помещения в здании, отвечающие главным и подсобным функциям, связы­ваются между собой коммуникационны­ми помещениями, основное назначение которых обеспечивать движения людей (коридоры, лестницы, вестибюли и др.). Качество среды зависит от таких фак­торов, как пространство для деятельно­сти человека, размещения оборудования и движения людей; состояние воздушной среды (температура и влажность, возду­хообмен в помещении); звуковой режим (обеспечение слышимости и защита от мешающих шумов); световой режим; ви­димость и зрительное восприятие; обес­печение удобств передвижения и безопас­ной эвакуации людей. Следовательно, для того чтобы пра­вильно запроектировать помещение, со­здать в нем оптимальную среду для чело­века, необходимо учесть все требования, определяющие качество среды. Эти требования для каждого вида зданий и его помещений устанавливаются Строительными нормами и правилами (СНиП) — основным государственным документом, регламентирующим проек­тирование и строительство зданий и сооружений в нашей стране.

3. Основы проектирования зданий. Основные части и конструктивные элементы зданий. Выбор строительного материала основных несущих конструкций.

Основы проектирования зданий

Проектирование любого здания или сооружения представляет собой творческий процесс.

Разработка проекта ведется на основе единых государственных норм и стандартов. Проектирование — сложный процесс, конечным результатом которого является проект.

Проект — это комплект технической документации, необходимой для возведения зданий или сооружений, а также их комплексов в натуре.

Основанием для разработки проекта здания или сооружения является задание, которое составляет заказчик совместно с проектной организацией. В задании на проектирование здания или сооружения указываются климатический район, расчетные наружные температуры воздуха, характеристика проектируемого здания, сроки проектирования, сроки строительства и т.д. Задание на проектирование утверждается заказчиком.

Разрабатываемый проект должен удовлетворять требованиям действующих строительных норм и правил (СНиП).

Строительство зданий и сооружений можно вести по типовым и индивидуальным проектам.

Индивидуальным называют проект, предназначенный для возведения только одного определенного здания или сооружения. Строить по индивидуальным проектам можно частные дома, дворцы, театры, особняки, спортивные сооружения и т.д.

Типовым называют проект, предназначенный для многократного использования. Здания массового строительства (жилые дома, школы, больницы и т.п.) строятся по типовым проектам. Типовой проект должен быть наиболее совершенным в отношении планировочного и архитектурно-конструктивного решения, а также удовлетворять требованиям экономичности строительства.

Типовой проект выполняется без учета особенностей места строительства, поэтому он должен быть привязан к конкретному участку. Осуществляется привязка подземной части здания. С этой целью собирают данные об участке будущего строительства (строение грунта, рельеф местности, расчетные зимние температуры, снеговая и ветровая нагрузки).

Выбранный типовой проект необходимо приспособить к местным условиям, а именно:

•  разместить здание на генеральном плане с определением

•  уточнить толщины стен и теплоизоляционных слоев;

•  присоединить к местным сетям инженерных коммуникаций (водопровода, канализации, электроснабжения и т.д.);

•  уточнить конструктивное решение фундамента, глубину его заложения, размеры, гидроизоляцию.

Изменения, связанные с местными условиями, отражаются в основном на «нулевом» цикле, а выше отметки «нуль» являются неизменными.

Применение типовых проектов способствует внедрению унифицированных конструкций и тем самым индустриализации строительства.

Проектная документация на строительство — система взаимосвязанных документов, разработанных в соответствии с нормативной документацией, служащая основой для строительства объектов. В проектную документацию входят: при двухстадийном проектировании — архитектурный проект и строительный проект, при одностадийном — строительный проект с выделенной утверждаемой архитектурной частью.

Архитектурный проект «А» — проектная документация, обеспечивающая представление о материальном образе объекта среды обитания, его размещении, физических параметрах и художественно-эстетических качеств и содержащая технико-экономические показатели объекта (утверждаемая стадия при двухстадийном проектировании).

Эскизное решение «АЭ» — этап, включаемый в состав архитектурного проекта.

Утверждаемая архитектурная часть строительного проекта «АС» (утверждаемая часть рабочего проекта) — выделяемая при одностадийном проектировании часть строительного проекта (рабочего проекта), подлежащая утверждению.

Строительный проект «С» — проектная документация, разработанная на основе утвержденных архитектурного и градостроительного проектов, а также проведенных инженерных изысканий и результатов научно-технических исследований, обеспечивающая непосредственную реализацию инвестиций в строительство объектов. При двухстадийном проектировании — вторая стадия (рабочая документация), при одностадийном (рабочий проект) включает также утверждаемую архитектурную часть «АС».

Градостроительный проект — система взаимоувязанных документов, разработанных в соответствии с требованиями нормативных документов и на основе данных Государственного кадастра территорий, служащая обязательной основой для планирования архитектурной и градостроительной деятельности.

Тендерная документация — комплект документов, содержащих исходную информацию о технических, коммерческих, организационных и иных характеристиках предмета торгов, а также об условиях и процедуре их проведения.

Разработку проектной документации на строительство объектов следует осуществлять, как правило, в две стадии. При двухстадийном проектировании в состав проектной документации входят: архитектурный проект «А» — первая (утверждаемая) стадия и строительный проект «С» — вторая стадия разработки проектной документации.

На основании утвержденного в установленном порядке архитектурного проекта разрабатывается строительный проект, осуществляется отвод земельного участка под строительство объекта с выдачей государственного акта на право пользования землей и открывается финансирование строительства.

Разработка строительного проекта с отступлением от утвержденного архитектурного проекта подлежит обязательному согласованию с автором архитектурного проекта и утвердившим проект органом.

Несмотря на значительные различия, существующие между зданиями разного назначения как во внешнем виде, так и во внутренней структуре, все они состоят из некоторого ограниченного числа основных взаимосвязанных архитектурно-конструктивных элементов, выполняющих вполне определенные функции (рис.1)

Основные элементы здания можно подразделить на следующие группы:

а) несущие, воспринимающие основные нагрузки, возникающие в здании;

б) ограждающие, разделяющие помещения, а также защищающие их от атмосферных воздействий и обеспечивающие сохранение в здании определенной температуры;

в) элементы, которые совмещают и несущие, и ограждающие функции.

К основным элементам (или частям) здания относятся фундаменты, стены, перекрытия, отдельные опоры, крыша, перегородки, лестницы, окна, двери.

Фундаментом называется подземная конструкция, основным назначением которой является восприятие нагрузки от здания и передача ее основанию.

Стены отделяют помещения от внешнего пространства (наружные стены) или от других помещений (внутренние стены), выполняя тем самым ограждающую функцию. Кроме того, стены могут нести нагрузку не только от собственного веса, но и от вышележащих частей здания (перекрытий, крыши и др.), осуществляя несущую функцию. Стены, воспринимающие, кроме собственного веса, нагрузку и от других конструкций и передающие ее фундаментам, называют несущими.

Стены, опирающиеся на фундаменты и несущие нагрузку от собственного веса по всей высоте, но не воспринимающие нагрузки от других частей здания, носят название самонесущих.

Наконец, стены, которые служат только ограждениями и свой собственный вес несут в пределах лишь одного этажа, опираясь на другие важные элементы здания, называют ненесущими.

Перекрытиями называют конструкции, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи. Перекрытия ограничивают этажи и расположенные в них помещения сверху и снизу (ограждающие функции) и несут, кроме собственного веса, полезную нагрузку, т.е. вес людей, оборудования и предметов, находящихся в помещениях (несущие функции). Кроме того, перекрытия играют весьма существенную роль в обеспечении пространственной жесткости здания, т.е. неизменяемости его конструктивной схемы под действием всех возможных нагрузок.

Перекрытия, в зависимости от их расположения в здании, бывают междуэтажные, разделяющие смежные по высоте этажи; чердачные, отделяющие верхний этаж от чердака; нижние, отделяющие нижний этаж от грунта, и надподвальные, отделяющие первый этаж от подвала.

По верху междуэтажных перекрытий настилают полы в зависимости от назначения и режима эксплуатации помещения. А нижняя поверхность перекрытия (или покрытия) образует потолок для нижележащего помещения.

Отдельными опорами называют стойки (столбы или колонны), предназначенные для поддержания перекрытий, крыши, а иногда и стен и передачи нагрузки от них непосредственно на фундаменты.

Перекрытия могут опираться или непосредственно на колонны, или, что чаще, на уложенные по ним мощные балки, называемые прогонами.

Колонны и прогоны образуют так называемый внутренний каркас здания.

Крыша является конструкцией, защищающей здание сверху от атмосферных осадков, солнечных лучей и ветра. Верхняя водонепроницаемая оболочка крыши называется кровлей. Крыша вместе с чердачным перекрытием образует покрытие здания. Мансардным этажом (или мансардой) называется этаж в чердачном пространстве, фасад которого полностью или частично образован поверхностью (поверхностями) наклонной или ломаной крыши.

В том случае, если в здании отсутствует чердак, функции чердачного перекрытия и крыши совмещаются в одной конструкции, которая называется бесчердачным покрытием.

Перегородками называют сравнительно тонкие стены, служащие для разделения внутреннего пространства в пределах одного этажа на отдельные помещения. Перегородки опираются в каждом этаже на перекрытия и никакой нагрузки, кроме собственного веса, не несут.

Лестницы служат для сообщения между этажами. Из противопожарных соображений лестницы, как правило, заключаются в специальные, огражденные стенами, помещения, которые называются лестничными клетками.

Для освещения помещений естественным светом и для их проветривания (вентиляции) служат окна, а для сообщения между соседними помещениями или между помещением и наружным пространством - двери. В некоторых случаях при необходимости ввода в помещение крупного оборудования или средств транспорта помимо дверей устраивают еще и ворота.

Кроме вышеперечисленных, существует ряд конструктивных элементов (как, например, балконы, входные площадки, приямки у окон подвала и др.), которые нельзя отнести ни к одной из указанных групп.

Выбор материалов несущего остова

Безусловно, выбор « строительного материала связан также с экономическими соображениями, с обязательностью учета местной строительной базы и т. п. Обычно все факторы тщательно анализируются на стадии разработки технико-экономических обоснований проекта.

Рекомендации самого общего порядка сводятся к следующему. Основным материалом массового строительства гражданских и производственных зданий в настоящее время является железобетон. Это один; из наиболее долговечных и стойких материалов; он хорошо сопротивляется действию огня и коррозии. Как правило применяется в сборном исполнении, Железобетон несколько дороже металла, но в условиях эксплуатации он. выгоднее, поскольку не требует дополнительных расходов по периодической защитной отделке, окраске. Кроме того, на изготовление железобетонных конструкций требуется меньше металла, что способствует рациональному использованию металла в народном хозяйстве. Железобетон широко используется как при возведении каркасных остовов, так и при строительстве стеновых остовов; применятся как в сборном, так и в монолитном исполнении.

Штучные (мелкие) традиционные материалы искусственные (кирпич и т. п.) и естественные известняки т. п.) могут использоваться при возведении стен и столбов в малоэтажном и отчасти в многоэтажном строительстве. Общая тенденция в массовом строительстве гражданских малоэтажных зданий и в промышленном строительстве—всемерное сокращение объемов традиционной каменной кладки, главным образом по причине ее неиндустриальности; возведение стен этим способом трудоемко, подвержено сезонности и погодным условиям, требует высокой квалификации каменщиков и т. п. Наряду с этим необходимо иметь в виду и значительные архитектурные преимущества традиционной кладки стен из штучных материалов: долговечность, надежность в эксплуатации и особенно возможность возведения стен любой формы и размеров. Поэтому применение стен из штучных .материалов целесообразно при строительстве зданий по индивидуальным проектам не массовой застройки, а также при реконструкции и реставрации городской застройки.

Металл (сталь) применяется главным образом в несущих конструкциях покрытий больших пролетов. При возведении колонн каркаса одноэтажных производственных зданий применение металла целесообразно при большой высоте здания или при значительных нагрузках от мостовых кранов. Металлический несущий остов рекомендуется в тех случаях, когда специфические условия производственного процесса (например, в металлургической промышленности) делают не целесообразным применение железобетона (периодические тепловые воздействия и т. п.). Металлический несущий остов может применяться при возведении каркасов высотных зданий в случаях ограничения несущей способности сборного железобетона и в других специально оговоренных случаях, с последующим обетонированием всех несущих конструкций. Кроме того, стальные изделия могут применяться в виде отдельных элементов несущего остова (решетчатые связи жесткости, фахверк торцов расширения, балки и т. п.). Во всех случаях применение металла должно быть обосновано и соответствовать требованиям СНиП 2.01.02—85 «Противопожарные нормы».

Дерево как материал несущего остова обладает рядом преимуществ (дешевизна, простота изготовления) и рядом существенных недостатков (недолговечность, горючесть). Последние качества ограничивают сферу применения древесины малоэтажным жилищно-гражданским строительством, производственными и складскими помещениями для сельского хозяйства, подсобными помещениями в промышленности, производственными зданиями лесной промышленности, временными сооружениями. Клееные деревянные конструкции, обработанные специальными составами, значительно меньше подвержены гниению и возгораемости. Они перспективны в качестве несущих конструкций покрытий зальных помещений общественного назначения, включая здания с большими пролетами.

Синтетические материалы, получающие все большее применение в ограждающих конструкциях, однако, почти не применяются в элементах несущего остова зданий в силу специфики их физико-механических свойств. Исключение — специальные виды конструкций (пневматические, тентовые и т. п.).

4. Нормы проектирования жилых зданий. Нагрузки, действующие на здание.

Природно-климатические факторы.

Нормативные требования проектирования, предъявляемые к жилым зданиям, отличаются от требований по проектированию общественных зданий. В основном это требования по пожарной безопасности, требования предъявляемые к инженерии проектируемого жилого здания, планировочные ограничения жилой застройки. Также необходимо учесть специфику жилого проектирования в части архитектурной планировки, объемно-пространственного решения проектируемого жилого здания, норм предъявляемых к размещению автотранспорта жильцов и норм в части культурно-бытового обслуживания проектируемого жилого здания, норм по обеспечению жизнедеятельности мало мобильных групп жильцов или посетителей встроенных помещений жилого комплекса зданий.

.

Нагрузка определенного вида характеризуется, как правило, одним нормативным значением. Для нагрузок от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, от мостовых и подвесных кранов, снеговых, температурных климатических воздействий устанавливаются два нормативных значения: полное и пониженное (вводится в расчет при необходимости учета влияния длительности нагрузок, проверке на выносливость и в других случаях, оговоренных в нормах проектирования конструкций и оснований).