Текст-лекций

Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Экономика фирмы и рынков»

69.003(07)

Г953

В.Г. Гурлев

ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Текст лекций

Челябинск Издательский центр ЮУрГУ

2012

УДК 69.003.15(075.8) ББК У9(2)-56.я7

Г953

Одобрено учебно-методической комиссией факультета

«Экономика и предпринимательство»

Рецензенты:

Е.Н. Рузанова, В.В. Пудовкин

Гурлев, В.Г.

Г953 Здания, сооружения и их конструктивные элементы: текст лекций / В.Г. Гурлев. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ,

2012. – 77 с.

Данный текст лекций предназначен для методического обеспечения дисциплины «Строительное дело». Данный курс относится к циклу специальных дисциплин и занимает ведущее место в учебном плане подготовки экономистов-менеджеров в сфере операций с недвижимым имуществом. Текст лекций является основным учебным материалом при формировании у студентов – будущих специалистов системы знаний, умений и навыков в области экономической оценки недвижимого имущества в условиях нового механизма территориального хозяйствования.

Текст лекций включает методы и способы устройства зданий и сооружений, основы их проектирования и эксплуатации. Рассматривает универсальные базовые принципы и конструкционные особенности отдельных частей строений. Разработан в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 080500 «Экономика и управление на предприятии (операции с недвижимым имуществом)» с целью оказания помощи будущему специалисту в формировании знаний в области оценки недвижимого имущества, решения задач планирования и организации работ по возведению зданий и сооружений.

УДК 69.003.15(075.8) ББК У9(2)-56.я7

© Издательский центр ЮУрГУ, 2012

1.5.Основные элементы………………………………………………….. 9

1.6.Конструктивные схемы зданий……………………………………… 10

1.7.Колонны каркаса……………………………………………………... 11

1.8.Внутренние стены……………………………………………………. 13

1.9.Типовое проектирование…………………………………………….. 15

1.10.Единая модульная система…………………………………………. 16 2. Конструктивные элементы жилых и общественных зданий

2.1.Основания фундаментов……………………………………………... 17

2.2.Виды грунта…………………………………………………………... 18

2.3.Фундаменты…………………………………………………………... 21

2.4.Сваи фундамента……………………………………………………... 21

2.5.Материал фундамента………………………………………………... 23

2.6.Сплошные фундаменты……………………………………………… 23

2.7.Стены………………………………………………………………….. 26

2.8.Специальные элементы………………………………………………. 32

2.9.Пустотелые кирпичи…………………………………………………. 35

2.10.Длинные здания……………………………………………………... 37

2.11.Наружная отделка…………………………………………………... 39

2.12.Перегородки…………………………………………………………. 39

2.13.Перекрытия………………………………………………………….. 44

2.14.Звукоизоляция………………………………………………………. 45

2.15.Ребристое перекрытие……………………………………………… 46

2.16.Крыши……………………………………………………………….. 53

2.17.Фермы………………………………………………………………... 55

2.18.Кровли……………………………………………………………….. 57

2.19.Окна………………………………………………………………….. 59

2.20.Двери………………………………………………………………… 63

2.21.Лестницы……………………………………………………………. 65

2.22.Лифт…………………………………………………………………. 67 3. Крупнопанельные здания……………………………………………… 69

3.1.Требования к панелям………………………………………………... 70

3.2.Здания из объемно-пространственных блоков……………………... 73 Библиографический список………………………………………………. 76

3

1. ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

1.1. ПОНЯТИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Сооружением принято называть все, что возведено человеком для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества. Среди разнообразных сооружений особую группу составляют здания. Здания, как правило, характеризуются наличием помещений, необходимых для деятельности человека. Сооружения, в которых такие помещения отсутствуют (мосты, плотины, радиомачты и т. п.), называют инженерными

сооружениями.

По геометрическому признаку различают объемные сооружения (здания всех видов и назначений), площадочные сооружения (Спортивные площадки, поля фильтрации), линейные сооружения (дороги, линии электропередач, наружные трубопроводы). Сооружения, расположенные выше планировочной отметки территории, называют надземными; на планировочной отметке – наземными (дороги, трубопроводы); сооружения, рас-

положенные ниже планировочной отметки, называют подземными

(подвалы, хранилища).

Здания в зависимости от назначения бывают жилыми, общественны-

ми и производственными.

Жилые здания – это квартирные дома, предназначенные для посто-

янного проживания людей, а также общежития, гостиницы, в которых проживают временно.

Общественные здания и сооружения предназначены для социального обслуживания населения и для размещения административных учреждений и общественных организаций. К таким зданиям можно отнести учебные заведения, больницы, магазины, здания управлений и т. п.; к сооружениям – катки, спортивные площадки и т. п.

Производственные здания предназначены для размещения промышленных и сельскохозяйственных производств. В таких зданиях должны быть созданы необходимые условия для труда людей и эксплуатации технологического оборудования. К ним относятся заводы, фабрики, теплицы, склады кормов и т. п.

По этажности здания разделяют на одноэтажные, малоэтажные

(до трех этажей включительно), многоэтажные (четыре – девять этажей), повышенной этажности (10–20 этажей), высотные (более 20 этажей) и здания смешанной этажности.

Этаж – это часть здания по высоте, ограниченная полом и перекрытием или полом и покрытием. В зависимости от расположения этажей различают:

4

–подвальный этаж (подвал) с отметкой пола ниже планировочной отметки земли (тротуара, отмостки) более чем на половину высоты расположенных в нем помещений;

–технический этаж, располагаемый под зданием, над верхним этажом здания, в одном или нескольких средних этажах много этажного здания и используемый для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций;

–цокольный этаж с отметкой пола ниже планировочной отметки земли (тротуара, отмостки), но не более чем на половину высоты расположенных

внем помещений;

–надземный этаж с отметкой пола помещений не ниже планировочной отметки земли (тротуара, отмостки);

–мансардный этаж (мансарда), располагаемый внутри свободного чердачного пространства с утеплением ограждающих конструкций чердака (скатов высокой крыши) и предназначаемый для размещения помещений.

При определении числа этажей учитывают только надземные этажи. Если высота цокольного этажа выше уровня тротуара более чем на 2 м, то он также может быть включен в общую этажность здания.

Здания классифицируют на отапливаемые и не отапливаемые. По роду материалов, из которых возводят здания и сооружения, их делят на каменные (из кирпича, естественных или искусственных камней); бетонные и железобетонные (сборные и монолитные) деревянные и смешанные.

1.2.КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ

Все здания и сооружения в зависимости от степени долговечности и огнестойкости основных конструкций, их эксплуатационных качеств и с учетом экономичности и народнохозяйственного значения, а также архитектурно-художественной выразительности делят на четыре класса.

классу – детские учреждения, школы, больницы, предприятия общественного питания и торговли; к III классу – жилые дома не ниже пяти этажей; к IV классу – 1–2-этажные жилые дома и другие здания, к которым предъявляются минимальные требования. Деление зданий на классы имеет целью выявить для них экономически целесообразные решения.

Долговечность здания и сооружения определяется их способностью сохранять во времени заданные качества в определенных условиях при установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций. Она обеспечивается применением таких материалов, которые обладают расчетной прочностью, и имеют требуемую морозо-, влаго, био- и корро-

зионную стойкость.

5

По долговечности (сроку службы) зданий и сооружений установлены

три степени: I – не менее 100 лет; II – не менее 50 лет; III – не менее 20 лет. Здания со сроком предполагаемой эксплуатации до 20 лет относят к разряду временных сооружений.

Огнестойкость зданий и сооружений определяется степенью возгораемости их конструкций и строительных материалов, из которых они возведены. Согласно СНиП II-2-80 «Противопожарные нормы проек-

тирования зданий и сооружений» строительные материалы и конст-

рукции по возгораемости делятся на три группы: первая – несгораемые

(кирпич, бетон), (вторая – трудносгораемые (фибролит, деревянная, оштукатуренная с обеих сторон перегородка) и третья – сгораемые

(древесина, рубероид). По степени огнестойкости здания делят на пять степеней. Здания с каменными наружными и внутренними стенами, огнестойкими опорами и перекрытиями имеют I и II степени, здания та кой же конструкции, но с трудносгораемыми перекрытиями и перегородками – III степень, деревянные оштукатуренные здания – IV степень, а неоштукатуренные – V степень.

1.3. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ЗДАНИЙ

Эксплуатационные качества зданий зависят от качества конструкций

ихарактеризуются:

составом помещений, нормами их площадей и объемов;

качеством наружной и внутренней отделки и уровнем инженерного оборудования;

Особое значение придается качеству ограждающих конструкций, которые должны защищать помещения от атмосферных осадков, ветра, холода, солнечной радиации, шума и других воздействий, отрицательно влияющих на здоровье людей и выполнение производственных процессов. Санитарные нормы регламентируют перечисленные требования к конструкциям зданий, а также условия нормального естественного и искусственного освещения помещений.

Экономичность здания определяется капитальными затратами на строительство и эксплуатационными расходами на освещение, отопление,

ремонт и другие виды обслуживания, отнесенными на эксплуатационную единицу (в жилом здании – на 1 м2 жилой площади, в гостинице – на одно место и т. д.) за один год службы здания.

Технико-экономическая оценка конструктивных решений включает следующие основные критерии:

соответствие конструкции предъявляемым к ней техническим, эксплуатационным и архитектурным требованиям;

6

стоимость, отнесенная к 1 м2, 1 м3, 1 м конструктивного элемента (например, 1 м2 стены, 1 м3 фундамента, 1 м карниза), реже

кодному изделию;

трудозатраты, которые характеризуются количеством времени, затрачиваемого на качественное изготовление конструкции в условиях рациональной организации труда, и выражаются в человеко-днях, машино-сменах, человеко-часах или машино-часах;

степень соответствия конструкции современным методам организации работ; сюда относятся: степень индустриальности конструкции или степень сборности (заводское производство); степень транспортабельности, т. е. удобства транспортирования сборной конструкции с точки зрения ее массы, габаритов, сохранности при перевозке и потребности в транспортных средствах и механизмах;

расход строительных материалов на одну конструкцию или отнесенный к единице площади, объема или длины; большое значение имеет расход материалов, подлежащих особо экономному применению согласно ТП 101-76 «Технические правила по экономному расходованию основных строительных материалов»;

 сокращение сроков строительства, комплексная механизация всех видов монтажных работ, повышение производительности труда.

Снижение стоимости строительства – одна из важнейших народнохозяйственных задач.

1.4. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Каждое здание (сооружение) состоит из взаимосвязанных элементов конструкций, выполняющих определенные функции.

Строительные конструкции (элементы) могут быть несущими, ограждающими, либо они могут выполнять одновременно несущие и ограждающие (совмещенные) функции (рис. 1).

Несущие конструкции здания (сооружения) воспринимают нагрузки его массы, находящихся в нем людей, оборудования, внешних воздействий (снега, ветра). Несущие конструкции обеспечивают прочность, жесткость и устойчивость здания (сооружения). Основными несущими конструктивными элементами здания (сооружения) являются фундаменты, колонны, стены и перекрытия.

Ограждающие конструкции здания предназначены для защиты его внутренних объемов от внешней среды, а также для изоляции одного помещения от другого. К основным ограждающим конструктивным элементам здания (сооружения) относятся наружные и внутренние стены, перегородки, перекрытия и полы, покрытия, дверные и оконные заполнения,

7

фонари (см. рис. 1). Стены и перекрытия могут выполнять совмещенные функции несущих и ограждающих конструкций.

Рис. 1. Основные конструктивные элементы жилого здания. 1 – фундаменты; 2 – стены; 3 – перекрытия; 4 – перегородки; 5 – двери; 6 – бесчердачная крыша; 7 – окна

Фундаменты представляют собой подземную конструкцию, предназначенную для передачи и распределения нагрузки от здания на основание – грунт. На фундаменты опираются стены и отдельные опоры здания (колонны).

Стены здания (сооружения) бывают наружными и внутренними.

Наружные отделяют помещения от внешней среды, внутренние разделяют одно помещение от другого. Стены в здании (сооружении) одновременно могут выполнять функции несущих конструкций.

В зависимости от того, какие функции выполняют стены, их подразде-

ляют на несущие, самонесущие и ненесущие (навесные).

Несущие стены воспринимают нагрузку перекрытий и крыши и вместе с собственной массой передают ее на фундаменты.

Самонесущие стены опираются на фундаменты, но нагрузку несут только от собственной массы.

Ненесущие (навесные) стены являются только ограждениями и опираются в каждом этаже на другие элементы зданий. Отдельные опоры (колонны, столбы, стойки) предназначены для передачи нагрузок перекрытий и других элементов здания на фундаменты.

8

Перекрытие представляет собой горизонтальную конструкцию, разделяющую внутреннее пространство здания на этажи. Здание завершается крышей, которая защищает его от атмосферных воздействий. Верхняя во-

донепроницаемая оболочка крыши называется кровлей.

1.5.ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Перегородки устраивают для разделения внутреннего объема этажа на отдельные помещения. Перегородки опираются на перекрытия. В перегородках предусматривают проемы для дверей и окон.

Двери предназначены для сообщения между соседними помещениями или между помещениями и наружным пространством. В производственных зданиях для этих целей служат также ворота.

Окна заполняют соответствующие проемы в стенах и пере городках и предназначаются для освещения помещений естественным светом и для их проветривания. В производственных зданиях для этих целей используют также фонари.

Лестницы, лифты, эскалаторы, пандусы рассчитаны на сообщение между помещениями, расположенными в разных этажах.

Для обеспечения в зданиях требуемых эксплуатационных, гигиенических и комфортных условий предусматривается санитарно-техническое и инженерное оборудование (системы отопления, водоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха, канализации, газификации и др.).

Элементы конструкций зданий (сооружений) разрабатываются с учетом максимального использования свойств строительных материалов, из которых изготавливаются эти конструкции. Такие элементы должны иметь стандартные размеры, форму и качество в соответствии с требованиями Государственных стандартов (ГОСТ), строительных норм и правил (СНиП) и других нормативов.

Для практического применения СНиП подразделены на отдельные части, разделы, главы:

часть I содержит общие положения. Например, СНиП 1–1–74*

(часть I, глава 1, год утверждения – 1974). Общие положения.

Система нормативных документов;

часть II – нормы проектирования. Например, СНиП II–6–74

(часть II, глава 6, год утверждения – 1974). Нормы проектирования.

Нагрузки и воздействия;

часть III – правила производства и приемки работ. Например,

СНиП III–3–76 (часть III, глава 3, год утверждения – 1976).

Приемка в эксплуатацию законченных строительством предприятий, зданий и сооружений. Основные положения; СНиП Ш–4–80 (часть III, глава 4, год утверждения – 1980). Техника безопасности в строительстве;

часть IV – сметные нормы и правила.

9

Строительные нормы и правила, отмеченные одной звездочкой или двумя звездочками, переизданы с изменениями, дополнениями, поправками (например, СНиП 1–1–74* в 1978 г ).

К общестроительным разделам СНиП относятся: «А» – общие

нормативные документы; «В» – строительные конструкции и др.

Например, СНиП II–В.2–71 (часть II, раздел В, глава 2, год ввода в

действие – 1971). Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования.

В дополнение к основным нормативным документам при проектировании здании применяются инструкции и указания по строительному проек-

тированию. Например, СН 511–78 – Инструкция по проектированию

самонапряженных железобетонных конструкций; СН 202–76 – Инструкция по разработке проектов и смет для промышленного строительства; СН 165–76 – Инструкция по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из плотного силикатного бетона.

При выборе конструктивных элементов предусматриваются наибо-

лее эффективные методы их изготовления и воздействия с преимущественным применением предварительно-напряженных, сборных, крупноразмерных конструкций. В современном строительстве широко используются как традиционные материалы (природный камень, кирпич, стекло), так и материалы на основе полимеров – (древесностружечные плиты, стеклопластики и др.), прокатные профили из алюминиевых сплавов, а также оболочки, подвесные системы.

Типовые конструкции из железобетона для сборного строительства выпускают по действующему «Каталогу индустриальных конструкций для применения в строительстве кирпичных и крупноблочных жилых и общественных зданий» (1975 г.).

При невозможности полной взаимоувязки размеров конструктивных элементов и выпускаемых промышленностью изделий применяют дополнительные элементы, называемые «доборными». Доборные элементы могут изготовляться на строительной площадке.

1.6.КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ЗДАНИЙ

Несущие конструкции здания: фундаменты, колонны, балки (риге-

ли, прогоны), стены, перекрытия – образуют его несущий остов, который воспринимает действующие на здание нагрузки и обеспечивает его пространственную жесткость и устойчивость.

В зависимости от вида несущего остова различают следующие конструктивные схемы: полнокаркасную (нагрузки воспринимаются системой колонн вместе с горизонтальными балками); бескаркасную (нагрузки воспринимаются несущими наружными и внутренними стенами); неполно

10