9
Проектирование несущих конструкций зданий Здания: Основы проектирования Конструктивные схемы сейсмозищиты крупнопанельных зданий Здания: Сейсмозащита Конструктивные схемы жилых зданий, их ориентация и типизация Здания: Жилые здания Конструктивные схемы крупноблочных зданий и типы блоков Здания: Жилые здания Конструктивные схемы крупноблочных пятиэтажных зданий и типы стеновых панелей Здания: Жилые здания Строительный материал для большепролетных и тяжелых несущих конструкций Материалы: Сталь Типы блоков, конструктивные схемы и конструкции домов Здания: Жилые здания Конструктивные схемы многоэтажных домов с несущими стенами Здания: Жилые здания Проектирование ограждающих конструкций зданий Здания: Основы проектирования Конструктивные системы зданий Здания: Основы проектирования Ограждающие конструктивные элементы зданий Здания: Основы проектирования Пространственное крепление плоских несущих конструкций Элементы: Фермы и балки Материалы для железобетонных и стальных конструкций Индустрия: Тепловые электростанции Схемы механизации монтажа строительных конструкций Индустрия: Тепловые электростанции.
ozrecords студия звукозаписи студия звукозаписи.
Конструктивные схемы зданий и материалы несущих конструкций.
Статья добавлена в Ноябре 2014 года.
Архитектурное проектирование решает комплексные задачи, в которых функция, конструкция и художественная форма выступают как единое целое. Конструктивной схемой здания называют систему вертикальных (стены, столбы) и горизонтальных (перекрытия, покрытия) элементов, которые обеспечивают зданию пространственную жесткость. Конструктивные схемы зависят от типа и расположения вертикальных и горизонтальных элементов несущего остова здания.
Исторически сложились три конструктивных системы (рис. 61), известные с древних времен.
стоечно-балочная (или каркасная), в которой горизонтальный элемент (балка) работает на изгиб.
сводчатая и арочная, в которых материал работает на сжатие, передавая с верхних элементов на нижние нагрузку и собственный вес.
подвесная, в которой горизонтальные элементы работают на растяжение.
Рис. 61. Традиционные конструктивные системы.
Каждой системе соответствовал наиболее подходящий для нее материал.
В стоечно-балочной системе применяли деревянные конструкции: хорошо работающие на изгиб деревянные балки перекрывали большие пролеты до 10 м. На основе этой системы в Древней Греции возникли ордеры.
В сводчатых и арочных конструкциях, возникших позже, основным материалом стал камень, который хорошо работал на сжатие, но плохо на изгиб, обеспечивая перекрытие пролетов лишь до 3,5 м. Арочная система, развившаяся из каркасной схемы, может работать отдельно от стены. Сопряжение арки с кладкой стены имеет полуциркульное очертание (архивольт) или перевязывается с кладкой. Пяты арок опираются на столбы через антаблемент (импост) или на колонны, образуя арочные колоннады (аркады). Угловые опоры арочных систем усилены столбами-подпорками (контрфорсами). Материалом для арочной системы сначала был камень, а затем кирпич. В древности из камня были возведены выдающиеся арочные и купольные здания больших пролетов. Например, диаметр купола Пантеона в Риме равен 43,5 м. Применение железобетона облегчает возведение сводов и куполов. Разработаны конструкция тонкостенных железобетонных оболочек и их разновидности — складчатых поверхностей (складок.
Рис. 62. Конструктивные схемы зданий массового строительства.
После внедрения в архитектуру металлических конструкций стали применять третью систему — подвесную. Вантовые покрытия, растягиваемые или поддерживаемые системой тросов, могут быть разнообразными по форме.
В современном массовом строительстве не требуется перекрывать большие пролеты, поэтому в основном используют три схемы стоечно-балочной системы.
1) бескаркасная (рис. 62, а,б) с несущими наружными и внутренними стенами (с продольными или с поперечными), причем несущими могут быть продольные стены, поперечные или и продольные и поперечные.
2) с неполным каркасом (рис. 62, в): внутренний каркас и несущие наружные стены.
3) каркасная (с полным каркасом), т.е. с несущими отдельными опорами (рис 62, г), которая состоит из вертикально поставленных стоек (колонн) и опирающихся на них балок (прогонов.
Соединение вертикальных и горизонтальных элементов конструкции может допускать вращение одного элемента относительно другого; такое соединение, допускающее изменять геометрическую форму сопряжения, называют шарнирным.
Если соединение горизонтальных и вертикальных элементов заделано намертво с целью увеличения жесткости конструкции, то такое сопряжение называют жестким. В этом случае из стоечно-балочной система превращается в рамную с жесткими узлами рамы, а балка — в ригель — горизонтальный элемент рамы. Жесткость конструкции может достигаться введением жестких плоскостей — диафрагм жесткости. Постановка отдельных опор (колонн), соединенных ригелями (балками перекрытий), с опиранием на ригели плит перекрытий дает возможность перекрыть большие пространства, внутри которых можно изменить размеры помещений, передвинув перегородки —ограждающие конструкции. Так возникает понятие гибкой планировки — возможности в процессе эксплуатации здания менять расположение и размеры помещений.
Каркасные здания наиболее полно отвечают требованиям современного строительства, а бескаркасные применяют обычно для жилых домов и небольших общественных и промышленных зданий. Последние надежны и просты, но имеют недостатки: из-за ограниченной длины плит перекрытий, не превышающей 6 м, необходимо возводить стены для опирания плит, поэтому спроектировать свободное помещение большого размера по этой схеме невозможно.
В зависимости от материала здания подразделяют на кирпичные, бетонные, железобетонные, деревянные и т.д. Различают здания из штучных элементов, сборные из крупноразмерных элементов (блочные и панельные), а также из монолитных материалов. Здания с несущими стенами материалоемки. Для облегчения и удешевления таких конструкций применяют каркасно-панельные здания, которые состоят из сборного железобетонного каркаса (колонны, ригели, стены жесткости), железобетонных панелей перекрытия, сборных лестничных маршей и ограждающих конструкций — керамзитобетонных или многослойных панелей. Стеновые панели либо навешивают на каркас, либо они являются самонесущими.
Рис. 63. Конструктивные схемы каркасных зданий.
По характеру работы каркасы делят на три типа: рамные, связевые и рамно-связевые. В рамном каркасе (рис. 63, а) ригели перекрытий расположены в продольном и поперечном направлениях; с колоннами их соединяют жесткими узлами, что требует замоноличивания стыков, поэтому этот тип применяют редко.
В связевом каркасе (рис. 63, б) соединение колонн и ригелей шарнирное, поэтому необходимы вертикальные связи жесткости (крестообразные, портальные и т.п.) или диафрагмы жесткости (специальные железобетонные перегородки). Соединенные между собой плиты перекрытия образуют жесткий горизонтальный элемент здания.
В рамно-связевом каркасе в одном направлении предусмотрены рамы, в другом — вертикальные связи жесткости. Этот вариант выполнен в сборных железобетонных конструкциях и наиболее распространен в каркасных зданиях.
Железобетонный каркас имеет две разновидности: монолитный, выполняемый на месте в опалубке, и сборный — из элементов заводского изготовления. Иногда здания возводят как сборно-монолитные, в этом случае ядро жесткости (лестничная клетка, лифтовые шахты) выполняют в монолитных железобетонных конструкциях. Каркас из монолитного железобетона делают лишь при соответствующем обосновании.
Металлический стальной каркас обеспечивает жесткость и устойчивость здания своей пространственной системой из разного типа связей: рамных, раскосных, подкосных и др. Он значительно дороже железобетонного.
Иногда, особенно в сельском малоэтажном строительстве, каркас выполняют из дерева, в том числе из клееных конструкций. Деревянные здания в основном имеют рубленые, брусчатые, щитовые стены или деревянный каркас.
Новым видом индустриального домостроения является монтаж зданий из объемно-пространственных элементов, т.е. из полностью готовых комнат со всем техническим оборудованием и отделкой.
Во всех случаях конструкции здания должны отвечать общему архитектурному замыслу проекта, обеспечивать прочность и устойчивость здания и его частей, отвечать требованиям удобства, целесообразности, экономичности за счет рационализации конструктивных схем, применения экономичных материалов и ускорения сроков строительства.
Индустриализация проявляется в изготовлении крупноразмерных конструктивных элементов и деталей с максимальной заводской готовностью, в транспортировке их к месту строительства и в механизированном поточном процессе сборки и монтажа зданий и сооружений на строительной площадке. Индустриализация строительства возможна только на основе типизации конструктивных решений и стандартизации строительных изделий и деталей.
Типизация в строительстве состоит в отборе лучших с технической и экономической сторон объемно-планировочных решений, конструкций и отдельных узлов, уменьшении числа типоразмеров изделий и увеличении серийности их выпуска.
В проектировании типизация развивается по четырем основным направлениям: типовые здания (жилые дома, школы, торговые центры и др.); типовые объемно-планировочные элементы зданий для многократного использования; типовые конструкции и изделия (фундаменты, колонны, балки, фермы, плиты), объединенные в единый Строительный каталог (СК); типовые узлы и детали (для устройства кровли, кирпичных и панельных стен и др.
Лучшие типовые конструкции и детали, прошедшие проверку в эксплуатации, утверждаются в качестве стандартов. Стандартизация — это высший уровень типизации. Стандартные элементы регламентируются Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТами). ГОСТы на строительные детали, конструкции и изделия определяют их точные размеры и допуски, технические характеристики, внешний вид, методы испытаний, условия хранения и транспортирования.
Большое разнообразие типовых изделий и деталей усложняет их выбор. Требуется введение системы унификации. Унификация, т.е. приведение к единообразию, предусматривает взаимозаменяемость (универсальность) деталей и конструкций зданий не только по размерам, но и по материалу и конструктивному решению. Действуют правила выбора размеров всех строительных компонентов — «Единая модульная система в строительстве» (ЕМС). Унификация сборных конструкций и деталей базируется на унификации объемно-планировочных параметров зданий, т.е. шага, пролета и высоты этажа, которые устанавливаются кратными модулю (М) 100 мм.
Рис. 64. Модульная система в проектировании и расположение осей в плане здания.
При проектировании плана здания указывают координационные или разбивочные оси, определяющие расположение вертикальных несущих конструкций (стен, столбов) обычно во взаимно перпендикулярном направлении, обозначая их цифрами по горизонтали и буквами русского алфавита по вертикали (рис. 64.
Расстояние между осями продольных стен или продольных рядов колонн в плане, соответствующее длине основной несущей конструкции перекрытия или покрытия, называют пролетом; расстояние между осями поперечных рядов колонн, т.е. между разбивочными осями, — шагом колонн.
Система продольных и поперечных осей образует в плане здания прямоугольную сетку, которую называют сеткой колонн. При записи сетки колонн сначала перечисляют пролеты, а затем указывают шаг. Так, если в здании три пролета 6, 3 и 6 м, а шаг колонн 6 м, то записывают (6+3+6) х 6. Уровень пола первого этажа принимают за условную отметку 0,000 (м). Уровень ниже нуля имеет знак минус (—). Иногда размеры элементов принимают кратными производному укрупненному модулю (200, 300, 600 мм и более) или производному дробному модулю (50, 20, 10, 2, 1 мм). Модуль, положенный в основу планировочных решений, называют планировочным модулем ( ПМ). Так, ПМ для кирпичных зданий равен 300 мм (3 М), для крупнопанельных — 6 М или 12 М. Для промышленных зданий ПМ — 60 М (6000 мм) или 30 М (3000 мм.
Планировочный модуль применяют при нанесении на план системы модульных координационных осей — прямоугольной сетки линий, расстояние между которыми равно планировочному модулю. При проектировании используют номинальные модульные размеры; конструктивные размеры, т.е. размеры элементов или изделий меньше номинальных на размер швов и зазоров между изделиями; натурные размеры (фактическое расстояние между координационными осями), которые отличаются от конструктивных в пределах установленных допусков.
Расположение конструктивных элементов в плане или разрезе по отношению к координационным осям называют привязкой.
Понравилась ли вам эта публикация.
*