Факторы, определяющие выбор конструктивной системы здания. Конструктивные системы зданий, их виды, область применения.

1) стоечно-балочная (рис. 9,а), где горизонтальный элемент (балка) работает на изгиб; 2) сводчатая и арочная (рис. 9, б), где материал работает на сжатие, последователь­но передавая полезную нагрузку и собственный вес верхних элементов на нижележащие; 3) подвесная (рис. 9, в), где горизонтальные эле­менты работают на растяжение.

Каждой из этих систем соответ­ствовал определенный материал. Для работающей на изгиб балки бо­лее всего подходило дерево. Именно деревянными конструкциями пере­крывались все большепролетные сооружения древности, пролет кото­рых не превышал 10 м. Каменные балки, плохо работающие на изгиб, обеспечивали перекрытие пролета лишь до 3,5 м. Зато в арочных и сводчатых конструкциях камень был незаменимым материалом. В современном массовом строи­тельстве, где не требуется перекры­вать большие пролеты, в основном используется стоечно-балочная сис­тема.

Существуют три конструктивные схемы современных зданий массово­го строительства, в основе которыхлежит стоечно-балочная система: с несущими наружными и внутрен­ними стенами; с несущими наруж­ными стенами и внутренними от­дельными опорами (здания с внут­ренним или неполным каркасом); с несущими отдельными опорами (здания с полным каркасом, кар­касные здания).

Эти схемы могут существовать одновременно в одном здании, когда одна часть здания решается в каркасе, а другая с несущими сте­нами или в любых других сочетани­ях. Конструктивная схема с несущи­ми стенами, в свою очередь, подраз­деляется на виды: здания с продольными несущими стенами; здания с поперечными несущими стенами; здания смешанного типа, т. е. и продольные и поперечные сте­пы могут быть несущими.

Плиты перекрытия, уложенные на стены, передают лишь горизонтальные нагрузки от одной стены к другой, сами не участвуя в работе. Та­кое сопряжение отдельных кон­структивных элементов, допускаю­щее поворот одного элемента отно­сительно другого, позволяющее из­менять геометрическую форму со­пряжения, называется шарнирным. Можно увеличить устойчивость кон­струкции, намертво заделав концы плит перекрытия в стены, т.е. осу­ществить жесткие узлы сопряжения, при которых исключается возмож­ность перемещения или поворота одного элемента относительно дру­гого. В этом случае конструкция из стоечно-балочной системы превра­щается в рамную с жесткими, не из­меняемыми узлами, а плиты пере­крытия уже выполняют роль ригеля рамы (горизонтального элемента рамы).

Плиты перекрытия опираются на продоль­ные стены, а торцевые стены и, если здание протяженное, промежуточ­ные поперечные стены служат лишь элементами жесткости, или диаф­рагмами жесткости. Они не несут нагрузки от перекрытия и поэтому являются самонесущими. Эта струк­тура называется конструктивной схемой с продольными несущими стенами (рис. 12,а).

Если плиты перекрытия опира­ются на поперечные стены, то полу­чается конструктивная схема с по­перечными несущими стенами (рис. 12,6). Продольные стены в этом случае уже будут самонесущи­ми и выполнять функцию диафрагм жесткости. Конструктивная схема с поперечными несущими стенами очень эффективна при строитель­стве гостиниц, санаториев и других зданий, где требуются большие оконные проемы в наружных про­дольных стенах. Стены эти не несут нагрузки от перекрытия, и устрой­ство широких проемов в них не вы­зывает конструктивных трудностей.

Часто планировка зданий бывает довольно сложной, с разнообразны­ми помещениями. В этом случае расположение плит перекрытий в одном направлении не представля­ется возможным или не является оптимальным вариантом. Тогда воз­водят здания смешанного типа (рис. 12,в).

Конструктивные схемы с несущи­ми стенами очень надежны и просты по своему устройству. Но они имеют существенные недостатки. Длина плит перекрытий обычно не превы­шает 6 м. Это значит, что через каждые 6 м надо возводить стену для опирания плит, полому запро­ектировать большое помещение при этих схемах затруднительно. Кроме того, при эксплуатации зданий иног­да возникает необходимость пере­планировки. Передвинуть или убрать несущую стену практически невозможно. Значит, и приспособить здание с несущими стенами под дру­гие нужды сложно и экономически невыгодно. Возможность в процессе эксплуатации здания менять распо­ложение и размеры помещений обе­спечивает гибкую планировку. Гиб­кость планировочных решений - очень важное качество не только для промышленных зданий с жест­кими технологическими требования­ми к помещениям, но и для граж­данских зданий, в том числе и для жилых. Поэтому вместо внутренних несущих стен можно поставить от­дельные опоры (колонны), соеди­нить их ригелями (балками пере­крытий) и уже на ригели опирать плиты перекрытий. При таком реше­нии можно получить большие помещения, внутри которых будут стоять колонны. Передвинуть или убрать перегородку, чтоб изменить разме­ры помещений, не сложно. Таким образом, из схемы с несущими стенами получилась схема с наружны­ми несущими стенами и с внутрен­ним каркасом или здание с непол­ным каркасом (рис. 13). Но у зданий с несущими стенами есть еще и недостаток. Они материалоемки, очень тяжелые, что не эконо­мично. Чтобы избежать этого, до­статочно заменить не только внут­ренние, но и наружные несущие стены на отдельные опоры и получить, таким образом, каркасное здание. Наружные стены в этом случае не­сут только ограждающую функцию и могут выполняться из легких ма­териалов в виде навесной конструк­ции. При навесной конструкции сборные щиты или панели стенового ограждения крепятся к каркасу зда­ния и передают свой вес не на фун­дамент, а на каркас. Каркасные здания наиболее полно отвечают требованиям современного ст-ва, обладают хорошей плани­ровочной гибкостью, намного легче зданий с несущими стенами, поэто­му этот тип зданий стал наиболее распространенным. Правда, для жилых домов и небольших обществен­ных и промышленных зд. кон­структивную схему с несущими сте­нами продолжают применять.

Конструктивная система - взаимосвязанная совок.верт. и гор. несущих констр., которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Гор.констр. – перекрытия и по­крытия воспринимают верт. и гор. на­грузки, передавая их на верт. несущие конструкции. А те в свою очередь передают эти нагруз­ки на основание.

Гор.констр. мас­совых капитальных гр. зд., однотипны и обычно представляют собой железобетонный диск.

Верт. несущие констр. раз­нообразны: стержневые (стойки каркаса), плоскостные (стены, диафрагмы), объёмно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки), внутр. объемно-пространственные полые стержни на высоту здания – стволы жесткости, объем­но-пространственные внешние несущие констр. на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения.

Соотв. примененному виду верт. несущей конструкции используют пять основных констр. систем граж­д. зданий: каркасную, бескаркасную, объемно-блочную, ствольную и оболочковую

Также широко применяют комбинированные констр. системы: с неполным карка­сом, каркасно-связевая с вертикальными свя­зями в виде стенок жесткости (каркасно-диафрагмовая), каркасно-ствольная, каркасно-объемно-блочная, объемно-блочно-стеновая, ствольно-стеновая, стволько-оболочковая, каркасно-оболочковая и др.

Бескаркасная система - основная в массовом жилищном строительстве домов различной этажности, каркасная и каркасно-диафрагмовая – в строительстве массовых об­щественных зданий, объемно-блочную и объёмно-блочно-стеновую применяют для жилых зданий средней и повышенной этажности, системы ствольную, ствольно-стеновую, каркасно-ствольную, каркасно-объемно-блочную и ствольно-объемно-блочную – для жилых и общественных здании выше 20 этажей, ствольно-оболочковую, оболочко-диафрагмовую и каркасно-оболочковую системы – для общественных и многофункцио­нальных высотных (выше 40 этажей) зданий.

Помимо основных типообразующих признаков, существуют дополнительные классификационные признаки внутри каждой из конструктивных систем. Так, например, в зависимости от расположения несущих стен в бескаркасных зданиях различают перекрестно-стеновой, поперечно-стеновой и продольно-стеновой варианты конструктивной системы Конструкции сборных перекрытий, применяемые в массовом строительстве, в зависимости от величины перекрываемого пролета условно делят на перекрытия малого (2,4-4,5 м) и большого (6-7,2 м) пролета.

В семействе каркасных конструктивных систем в зависимости от расположения ригелей различают : с продольным, поперечным или безригельным каркасом.

Основные требования СНиП, предъявляемые к зданиям и сооружениям, позволяют разбить эти здания и сооружения по их назначению на четыре основные группы:

Жилые здания; Общественные здания и сооружения; Административные и бытовые здания; Производственные здания.

Жилые здания делятся по архитектурной планировке на шесть групп:

Жилые здания секционного типа; Блокированные жилые дома; Жилые здания галерейного типа; Жилые здания коридорного типа; Жилые индивидуальные дома; Мобильные дома.

Общественные здания и сооружения классифицируются:

Здания для образования, воспитания и подготовки кадров. Детские дошкольные учреждения, объединенные с начальной школой. Общеобразовательные и специализированные школы интернаты, межшкольные учебно-производственные комбинаты. ПТУ и учебные заведения для подготовки и переподготовки рабочих кадров. Средние специальные учебные заведения. ВУЗы. Учебные заведения для подготовки и повышения квалификации специалистов. Внешкольные учреждения и др.

Административные и бытовые здания разделяются:

Административные здания и помещения. Помещения управления и КБ. Помещения информационно-технического назначения. Кабинеты охраны труда. Помещения общественных организаций. Помещения для учебных занятий. Бытовые здания и помещения. Санитарно-бытовые помещения. Помещения здравоохранения.

Помещения предприятий общественного питания. Помещения предприятий торговли и службы быта. Помещения культурного обслуживания.

Производственные здания можно разделить по основным отраслям промышленности.

Вопрос 2

Технико-экономические показатели объемно-планировочных решений зданий и генеральных планов

Эффективность проектного решение зависит прежде всего от принятого объемно-планировочного решения здания. Решения с более удачной объемно-планировочной структурой имеют как правило, лучшие конструктивные и друге показатели. Поэтому выбор планировочной структуры является первым и самым ответственным этапом разработки проекта.

Уровень детализации решения не всегда позволяет ис­пользовать достоверные стоимостные показатели, особенно когда это касается архитектурно-строительной части проекта. В связи с этим особую роль приобретает достижение эффективных значении натуральных технико-экономических показате­лей. Именно они являются инструментом, с помощью которо­го на каждом этане работы архитектор сверяет свои предложения с базовым вариантом»

Необходимо заметить, что при качественной оценке нельзя сказать, насколько то или иное решение лучше другого. В данном случае можно сопоставить только по степени комплексной эффективности. При этом предполагается, что рассматриваемые варианты проектов отвечают требованиям СНиП, а оценка должна осуществляться на основе единого методического подхода. Оценка данного вида предусматривает, решение следующих задач:

- оценку отдельных объемно-планировочных факторов, определяющих особенности объемно-планировочвой организации зданий (конфигурация здания в плане, количество помещений, зонирование помещений, размеры помещений различного назначения и т» д.);

- сравнительною оценку объемно-планировочных решений жилых, общественных и производственных зданий различной этажности;

- сравнение зданий различных планировочных структур {секционных, точечных, коридорных, галерейных жилых зданий, производственных здании, павильонной, блочной, компактной застройки и др.).

Достижение на каждом этапе эффективных значений натуральных показателей - основа и гарантия того, что исчисленные в последующем основные стоимостные показа­теля объекте будут соответствовать (или превосходить) данным, характеризующие базовый вариант. Оценка различных типов зданий и вариантов их объемно-планировочных решений предназначена для выбора наиболее экономичных из них и ее следует производить путем срав­нительного анализа технико-экономических показателей предлагаемого решения с показателями решений по наибо­лее экономичным действующим типовым или индивидуаль­ным проектам.

Для обеспечения сопоставимости все технико-экономи­ческие показатели по вариантам следует относить на еди­ную расчетную единицу измерения.

Для жилых домов основными расчетными единицами измерения являются: -1м² приведенной общей площади и один заселяемый. Для общественных здании: 1м² общей площади и единица вместимости. Для производственных зданий: - 1 м² полезной площади и единицы мощности в нату­ральном выражении. Для генеральных планов 1 га площади участков и единица мощности предприятия.

Жилые здание:

П_ж - жилая площадь; П^п_о - приведенная общая площадь сумма площадей жилых комнат, подсобные помещения квартир; П^п_н - приведенная общая площадь нежилой части здания. П_п - площадь летних помещений; П_в.к - площадь внеквартирных помещений. П_з – застройки; V_с – строительный объем надземной части здания; V^н_с – нежилой части здания; к₁ - отношение жилой площади к приведенной общей площади по дому в целом; к₂ - отношение строительного объема дома к приведенной общей площади; к₃- отношение площади наружных стен к приведенной обшей площади дома; к₄ - отношение площади вертикальных конструкций в плане к площади застрой­ки здания; к₅- отношение площади внеквартирных помещений к площади застройки.

Общественные

П_р – рабочая площадь; П_о - общая площадь; П_с - складская площадь; П_з – застройки, коэффициент те же что и в жилых зданиях кроме пятого.

Генеральные планы производственного назначения

П_о – общая площадь в ограде; П_з - застройки (подземная и надземная); П_он - площадь территории основного назначения; П_д - площадь под автомобильными дорогами и площадками с твердым покрытием; П_оз- площадь озеленения; П_д- площадь используемой территории; Д_а- протяженность автомобильных дорог; Д_о- протяженность ограждения по внешней границе предприятие; К_з - коэффициент застройки; К_исп - коэффициент использования территории; К_оз - коэффициент озеленения; К_у - удельная площадь производства.

Вопрос №3