Классификация зданий и требования к ним

Наземные постройки с помещениями для отдыха, учебы, работы называют зданиями. К ним относят жилые дома, школы, кинотеатры, вокзалы, заводские цехи, теплицы и т.д.

В соответствии с назначением здания могут быть объединены в следующие группы:

• жилые — для постоянного или временного проживания (квартирные дома и общежития);
• общественные — для социального обслуживания и размещения административных учреждений (школ, кинотеатров, поликлиник, заводоуправлений и т.д.);
• промышленные — для размещения производств (цехи, депо, мастерские, гаражи и т.п.);
• сельскохозяйственные — для обслуживания потребностей сельскохозяйственного производства (коровники, птичники, овощехранилища и т.д.).

Жилые и общественные здания составляют группу, называемую гражданскими зданиями. Постройки технического назначения (мосты, плотины, дымовые трубы, галереи и т.д.) называют сооружениями. Нередко в некоторых сооружениях размещают помещения торгового назначения (например, в подземных переходах — магазины, в телевизионной башне — ресторан и т.д.).
Классификация (систематизация) зданий приведена на рис.1.1:

Рис. 1.1. Классификация зданий

• 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.

Основные конструктивные элементы гражданских зданий — это фундаменты, стелы, перекрытия, отдельные опоры, крыши, лестницы, окна, двери и перегородки (рис. 3.1). Фундаменты являются подземной конструкцией, воспринимающей всю нагрузку от здания и передающей ее на грунт. Стены по своему назначению и месту расположения в здании делятся на наружные и внутренние и являются вертикальными ограждениями и одновременно часто выполняют несущие функции. В зависимости от этого делятся на несущие и ненесущие. Несущими могут быть как наружные, так и внутренние стены. Ненесущие стены — это обычно перегородки. Они служат для деления в пределах этажа больших, ограниченных капитальными стенами помещений на более мелкие, причем для опирания перегородок не требуется устройства фундаментов. Наружные стены, кроме того, могут быть самонесущими, которые опираются на фундаменты и несут нагрузку только от собственной массы, и ненесущими (навесными), которые являются только ограждениями и опираются в каждом этаже на другие элементы здания. Отдельные опоры — несущие вертикальные элементы (колонны, столбы, стойки), передающие нагрузку от перекрытий и других элементов здания на фундаменты. Перекрытия опираются на уложенные по колоннам специальные балки, называемые прогонами или ригелями, а иногда и непосредственно на колонны. Расположенные внутри здания отдельные опоры и балки образуют внутренний каркас здания. Перекрытия представляют собой горизонтальные несущие конструкции, опирающиеся на несущие стены или столбы и воспринимающие передаваемые на них постоянные и временные нагрузки.   Рис. 3.1. Основные конструктивные элементы здания с кирпичными несущими стенами: 1 — подошва фундамента, 2 — подвальное перекрытие, 3 — фундаменты, 4 — потолок, 5 - нижнее перекрытие, 6 — подполье, 7 — перегородка, 8 — нагрузка от собственной массы, людей и оборудования, 9 - междуэтажное перекрытие, 10 — продольная внутренняя стена; 11 — стена; 12 — оконный проем, 13 — карниз, 14 — чердачное перекрытие, I5 — чердак, 16 — стропильная балка, 17 — кровля, 18 — дымовая труба, 19 — зонт, 20 — коньковый прогон, 21 — подкос, 22— стойка, 23 — конек, 24 — слуховое окно, 25 — снег, 26 — карниз; 27 — мауэрлат, 28 — оконный переплет, 29 — дверное полотно, 30 — крыльцо, 31 — цоколь, 32 — подвал, 33 — грунтовая влага Одновременно перекрытия, связывая между собой стены, значительно повы-шают их устойчивость и увеличивают пространственную жесткость здания в целом. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делится па междуэтажные (разделяющие смежные этажи), чердачные (между верхним этажом и чердаком), подвальные (между первым этажом и подвалом) и нижние (между первым этажом и подпольем). Крыша является конструктивным элементом, защищающим помещения и конструкции здания от атмосферных осадков. Она состоит из несущих элементов и ограждающей части. Крыша, совмещенная с перекрытием верхнего этажа,т. е. без технического этажа (или чердака), называется совм&ценной крышей или покрытием. Хорошо выполненные плоские совмещенные крыши дешевле скатных как в строительстве, так и в эксплуатации. Кроме того, плоские крыши можно использовать в качестве площадок для отдыха и других целей. Лестницы служат для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей из здания. Помещения в которых располагаются лестницы, называются лестничными клетками. Конструкция лестниц в основном состоит из маршей (наклонных элементов со ступенями) и площадок. Для безопасности передвижения по лестницам марши ограждаются нерилами. Окна устраивают для освещения и проветривания помещений; они состоят из устанавливаемых в проемах рам или коробок и оконных переплетов. Двери служат для сообщения между помещениями. Состоят из устанавливаемых в проемах стен и перегородок дверных коробок и дверных полотен. В гражданских зданиях могут быть и другие конструктивные элементы (входные тамбуры, козырьки над дверьми, балконы и др.), Для обеспечения необходимых эксплуатационных и санитарно-гигиенических условий гражданское здание оборудуют санитарно-техническими и инженерными устройствами. К ним относятся отопление, горячее и холодное водоснабжение, вентиляция, канализация, мусороудаление, газификация, энергоснабжение, телефонизация и др. Оборудование ими зданий рассматривается в специальных курсах. В зависимости от типа здания, его основных параметров, района строительства изменяется доля затрат на устройство того или иного конструктивного элемента.   Таблица 3.1. Ориентировочное распределение стоимости конструктивных элементов жилого дома Наименование конструктивных элементов Стоимость. % к обшей стоимости здания Фундаменты Стены Перекрытия Перегородки Полы Окна и двери Крыша Лестницы Прочие конструкции Отделочные работы 9,5 20,4 18,2 9,6 6,8 3,6 4,2 3,2 18,4 6,1 Всего В табл. 3.1 приведено распределение стоимости конструктивных элементов 9-этажного панельного жилого дома. Поэтому необходимо иметь в виду, что при проектировании здания правильный выбор конструктивных элементов существенно влияет не только на качество объемно-планировочного решения здания, но и на общие технико-экономические показатели, Фундаменты, стены, отдельные опоры и перекрытия — основные несущие элементы здания. Они образуют остов здания — пространственную систему вертикальных и горизонтальных несущих элементов. Остов определяет так называемую конструктивную схему здания, В зависимости от характера опирания горизонтальных несущих элементов (перекрытий) на вертикальные несущие элементы (стены, отдельные опоры и балки между ними) различают следующие конструктивные схемы гражданских зданий (рис. 3.2): с несущими продольными стенами; с несущими поперечными стенами; с неполным каркасом; с полным каркасом. Кроме того, существуют здания, отдельные части которых состоят из различных конструктивных схем. В зданиях с несущими продольными стенами (рис. 3.2, а) последние устраивают из тяжелых материалов, имеющих надлежащую прочность. Кроме того, на-ружные стены также должны удовлетворять теплозащитным требованиям. По такой конструктинной схеме строят чаще кирпичные и крупноблочные дома. Устойчивость такой конструктивной схемы в поперечном направлении обеспечивается специально устраиваемыми по-перечными стенами, которые не несут нагрузки от перекрытия. Такие поперечные стены возводятся лишь для ограждения лестничных клеток и в местах, где они нужны для придания устойчивости наружным стенам. Применение указанной конструктивной схемы дает большие воз-можности для решения планировки помещений, т. е. имеется большая свобода в решении планировочных вопросов. При данной конструктивной схеме требуется меньшее число типоразмеров сборных изделий. В зданиях с поперечными несущими стенами (рис 3.2, б) обеспечивается большая жесткость системы, однако увеличивается общая протяженность несущих внутренних стен. Тем не менее такое решение в ряде случаев является рациональным, так как при этом к конструкциям наружных продольных стен предъявляются только теплозащитные требования и для их устройства можно использовать легкие эффективные материалы. Иногда применяют смешанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат продольные И поперечные стены. Если вместо внутренних продольных или поперечных стен устраивают систему столбов с опирающимися на них горизонтальными балками (прогонами), на которые, в свою очередь, опираются перекрытия, то такая схема соответствует зданию с неполным каркасом (рис, 3.2, в, г). Если вместо несущих наружных стен применены столбы, образующие вместе с внутренними столбами и балками (прогонами) как бы скелет здания, то такая конструктивная схема определяет здания с полным каркасом (рис. 3.2).   Рис, 3,2. Конструктивные схемы зданий: 1 — внутренняя продольная стена, 2 — внутренние поперечные стены, 3 - панели перекрытии, 4 — столбы и прогоны, 5 - прогоны (или распорки), 5 - стойки каркаса, 7 — ненесущне наружные стены В этом случае наружные стены выполняют только ограждающие функции и могут быть самонесущими или навесными. Самонесущие стены опираются на фундаменты или фундаментные балки и не воспринимают никаких нагрузок, кроме собственной массы. Навесные стены опираются на горизонтальные элементы на уровне каждого этажа. По характеру работы каркасы бывают рамные, связевые и рамно-связевые.   Рис. 3.3. Схемы каркасов здания; 1 — элементы каркаса, 2 — жесткие узлы, 3 — горизонтальные диафрагмы, 4 — вертикальные поперечные и продольные диафрагмы Столбы и балки рамного каркаса (рис, 3.3,а) соединяются между собой жесткими узлами, образуя поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки. В зданиях со связевым каркасом (рис, 33,6) узлы между столбами и балками нежесткие, поэтому для восприятия горизонтальных нагрузок необходимы дополнительные связи. Роль этих связей выполняют чаще всего перекрытия, образующие диафрагмы и передающие горизонтальные нагрузки на жесткие вертикальные диафрагмы (стены лестничных клеток, железобетонные перегородки, шахты лифтов и др,). В практике строительства находят применение здания с комбинированным типом каркаса, который насыпают рампосшпевым. В нем в одном направлении ставят рамы, а в другом — связи. В гражданском строительстве наибольшее распространение получили здания со связевыми каркасами. Необходимо отметить, что применение каркасной конструктивной схемы наиболее целесообразно для строительства крупнопанельных высотных жилых и общественных зданий. Материалом для конструкций каркаса является железобетон, сталь, а для малоэтажных зданий столбы нередко вы-кладывают из кирпича. Для деревянных зданий каркас также выполняют из дерева. В настоящее время широкое распространение получило строительство зданий из объемных элементов (блок-коробок), в которых остов здания образуется коробчатыми элементами заводского изготовления.

2. К уникальным объектам относятся объекты капитального строительства, в проектной документации которых предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик:

1. высота более чем 100 метров;
2. пролеты более чем 100 метров;
3. наличие консоли более чем 20 метров;
4. заглубление подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более чем на 10 метров;
5. наличие конструкций и конструкционных систем, в отношении которых применяются нестандартные методы расчета с учетом физических или геометрических нелинейных свойств либо разрабатываются специальные методы расчета.

Среди возводимых для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества сооружений значительную группу составляют здания. Здания, как правило, характеризуются наличием помещений, необходимых для деятельности человека. Сооружения, в которых такие помещения отсутствуют (мосты, плотины, радиомачты) либо не относятся к основному назначению сооружений, называют инженерными.

Промышленными, или производственными, называют здания, в которых размещают орудия производства и выполняют трудовые процессы, результатом которых является выпуск промышленной или другой продукции.

По геометрическому признаку различают:

• объемные сооружения (здания всех видов и назначений)
• площадочные сооружения (спортивные площадки, поля фильтрации)
• линейные сооружения (различные дороги, линии .электропередачи, наружные трубопроводы).

Сооружения, расположенные выше планировочной отметки территории,

• называют надземными (к ним относятся и высотные сооружения в виде башен);
• на планировочной отметке - наземными (дороги, трубопроводы);
• расположенные ниже планировочной отметки - подземными (подвалы, хранилища), к ним относятся и глубинные сооружения (скважины, колодцы).

Возможно совмещение отдельных категорий сооружений, например линейные сооружения могут быть надземными, наземными и подземными (метрополитены, трубопроводы) .

В строительных нормах СН предусмотрено следующее разделение зданий и сооружений на группы в зависимости от их назначения:

1. жилые здания;
2. общественные здания (детские сады, учебные заведения, магазины, больницы и поликлиники, санатории, спортивные сооружения, пожарные депо, бани, прачечные, кинотеатры, гостиницы, театры). К этой же группе относятся не предусмотренные СН, проектируемые по специальным нормам предприятия общественного питания и бытового обслуживания, здания административных учреждений и проектных организаций;
3. производственные здания и вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий, а также проектируемые по СН предприятия, здания и сооружения различных отраслей промышленности;
4. сельскохозяйственные здания и сооружения (животноводческие и птицеводческие здания и сооружения, теплицы и парники, склады минеральных удобрений, силосохранилища, здания и сооружения для хранения картофеля и овощей);
5. складские здания и сооружения, резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, зерносклады и элеваторы и подземные хранилища различного назначения.

В дальнейшем в статьях принята условная классификация зданий и сооружений:

а) гражданские здания и сооружения, включающие жилые и общественные здания и сооружения;

б) промышленные здания и сооружения, включающие производственные и вспомогательные здания промышленных предприятий, сельскохозяйственные здания и сооружения.

По огнестойкости все здания и сооружения, согласно главе СН "Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений", подразделены на пять групп (степеней).
Степень огнестойкости зданий и сооружений характеризуется группой возгораемости и пределом огнестойкости основных строительных конструкций. Строительные материалы и конструкции по возгораемости разделены на три группы:

• несгораемые,
• трудносгораемые,
• сгораемые.

Несгораемыми называют конструкции, которые выполнены из несгораемых материалов (кирпича, бетона и др.).

Трудносгораемыми называют конструкции, выполненные из трудносгораемых материалов, а также конструкции из сгораемых материалов, защищенные снаружи облицовками из несгораемых материалов (например, штукатуркой).

Сгораемыми называют конструкции, выполненные из сгораемых материалов, не защищенных от огня или высоких температур.

Под долговечностью здания или сооружения подразумевается длительность сопротивления конструкций и материалов различным механическим или физико-химическим воздействиям без потери прочности и устойчивости. По долговечности наружных ограждающих конструкций здания подразделяют (по сроку службы) на три категории:

1. более 100 лет;
2. от 50 до 100 лет;
3. более 20 лет.

Здания со сроком предполагаемой эксплуатации до 20 лет относят к разряду временных сооружений.
Все здания и сооружения делятся на четыре класса (I-IV). К. каждому классу предъявляются определенные эксплуатационные требования - состав помещений, площади, объемы, наружная и внутренняя отделки, техническое оборудование, а также требования к долговечности и огнестойкости основных элементов. При определении класса здания или сооружения необходимо учитывать народнохозяйственное значение объекта, градостроительные требования, концентрацию в объекте материальных ценностей, оборудования, запасов сырьевых ресурсов и моральную амортизацию.

По количеству этажей гражданские здания делят на:

• одноэтажные,
• малоэтажные (2-3 этажа),
• многоэтажные (до 10 этажей),
• высотные (более 10 этажей);

промышленные здания:

• одноэтажные,
• многоэтажные.

По роду материалов наружных стен различают здания:

• каменные (из естественного или искусственного камня),
• деревянные и смешанные.

Наружные ограждающие конструкции зданий (стены, перекрытия) в теплотехническом отношении должны обладать достаточными теплозащитными свойствами, обеспечивающими необходимый тепловой режим в помещениях во все времена года. При эксплуатации нельзя допускать появления конденсата на стенах и в верхних покрытиях вследствие резкого температурного перепада и не превышать допускаемых пределов воздухопроницаемости стен при минимальной влажности в ограждениях. Ограждающие конструкции зданий должны обеспечивать необходимую звукоизоляцию помещений от шумов и звуков, создавать нормальные условия для здоровья людей и выполнения производственных процессов.
Формы, размеры и расположение световых проемов (окон, фонарей) и осветительных приборов должны обеспечивать нормальное естественное и искусственное освещение помещений.