Материал: Гражданские здания и их конструкции

Гражданские здания и их конструкции

Введение

Монтаж строительных конструкций является ведущим технологическим процессом, который во многом определяет структуру объектных потоков, общий темп строительства объекта, порядок и методы производства других строительных работ, включая и монтаж конструкций, должно быть увязано в единый технологический процесс, конечной целью которого является получение готовой продукции в виде здания или сооружения.

В целях сокращения сроков строительства все виды работ совмещают по времени, т.е. осуществляют поточным методом, что позволяет более эффективно использовать машины и механизмы, повысить производительность труда и снизить стоимость строительства.

При разработке технологических карт на производство отдельных строительных процессов, выборе метода производства работ - определяющую роль играет назначение здания или сооружения, его объемно - планировочные и конструктивные характеристики.

В настоящее время, в мире все чаще ставиться вопрос об охране окружающей среды - поэтому планировку и застройку территории объектами необходимо вести с учетом климатических условий, внедрению высокоэффективных установок для очистки промышленных выбросов, воспитанию у рабочих ответственности за бережное использование земли и её богатств.

Конструктивные решения здания:

При проектировании очередности монтажа сборных элементов этого здания учесть, что несущими конструкциями здания являются внутренние поперечные панели и панели наружных торцевых стен.

Фундаменты из сборных элементов под наружные стены из бетонных блоков, под внутренние - из железобетонных подушек.

Элементы фундаментов укладываются на выровненное песчаное основание (при песчаных грунтах) или песчаную подушку толщиной 20 см.

Горизонтальная гидроизоляция устраивается по верху фундаментов и состоит из слоя цементного раствора толщиной 5 см. Поверхности цокольных стеновых панелей, соприкасающиеся с грунтом, покрываются горячим битумом за 3 раза.

Полы подполья состоят из бетонной подготовки толщиной 200 мм (бетон "7" на щебне) и чистого цементного пола.

Глава 1. Основные элементы и конструктивные схемы гражданских зданий

1.1 Конструктивные элементы зданий

Основные конструктивные элементы гражданских зданий - это фундаменты, стены, перекрытия, отдельные опоры, крыши, лестницы, окна, двери и перегородки (рис.1.1).

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 выполняют несущие функции. В зависимости от этого они 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 устройство фундаментов.

Наружные стены, кроме того, могут быть самонесущими, которые опираются на фундаменты и несут нагрузку только от собственной массы, и навесными, которые являются только ограждениями и опираются в каждом этаже на другие элементы здания.

Отдельные опоры - это 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.

Рис.1.1 - Основные конструктивные элементы здания с кирпичными несущими стенами: 1 - подошва; 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; 15 - 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

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. Одновременно перекрытия, связывая между собой стены, значительно повышают их устойчивость и увеличивают пространственную жесткость здания в целом. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делятся на 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 совмещенной 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. Конструкции лестниц в основном состоят из маршей (наклонных элементов со ступенями) и площадок. Для безопасности передвижения по лестницам марши ограждаются перилами.

Окна устраивают для освещения и проветривания помещений; они состоят из оконных проемов, рам или коробок и оконных переплетов.

Двери служат для сообщения между помещениями. Состоят из дверных проемов, устраиваемых в стенах и перегородках, дверных коробок и дверных полотен. В гражданских зданиях могут быть и другие конструктивные элементы (входные тамбуры, козырьки над дверьми, балконы, лоджии и др.).

Для обеспечения необходимых эксплуатационных и санитарно-гигиенических условий современное гражданское здание оборудуется 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.

1.2 Конструктивные схемы зданий

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): бескаркасные с несущими продольными стенами; с несущими поперечными стенами; с неполным каркасом; с полным каркасом.

Рис.1.2 - Конструктивные схемы зданий: 1 - внутренняя продольная стена; 2 - внутренние поперечные стены; 3 - панели перекрытий; 4 - столбы и прогоны; 5 - прогоны (или распорки); 6 - стойки каркаса; 7 - ненесущие наружные стены.

В зданиях с несущими продольными стенами (рис.1.2, а) последние устраивают из тяжелых материалов, имеющих надлежащую прочность. Кроме того, наружные стены должны также удовлетворять теплозащитным требованиям. По такой конструктивной схеме строят кирпичные и крупноблочные дома.

Устойчивость такой конструктивной схемы в поперечном направлении обеспечивается специально устраиваемыми поперечными 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 возможности для решения планировки помещений или, другими словами, имеется большая свобода в решении планировочных вопросов. Кроме того, при данной конструктивной схеме требуется меньшее число типоразмеров сборных изделий.

В зданиях с поперечными несущими стенами (рис.1.2, 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.

Кроме того, иногда применяется смешанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат как продольные, так и поперечные стены.

Если вместо внутренних продольных и поперечных стен устраивается система столбов с опирающимися на них горизонтальными балками (прогонами), на которые, в свою очередь, опираются перекрытия, то такая схема соответствует зданию с неполным каркасом (рис.1.2, в, г).

Если же 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.1.2, д). 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. Столбы и балки рамного каркаса (рис.1.3, а) соединяются между собой жесткими узлами, образуя поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки. В зданиях со связевым каркасом (рис.1.3, б) 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 называют рамно-связевым. 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 выгодно для строительства крупнопанельных высотных жилых и общественных зданий. Материалом для конструкций каркаса являются железобетон, сталь, а для малоэтажных зданий столбы нередко выкладывают из кирпича. Для деревянных зданий каркас также выполняют из дерева.

Рис.1.3. Схемы каркасов здания: 1 - элемент каркаса; 2 - жесткие узлы; 3 - горизонтальные диафрагмы; 4 - вертикальные поперечные и продольные диафрагмы

Широкое распространение получает монолитное строительство, строительство зданий из объемных элементов (блок-коробок), в которых остов здания образуется коробчатыми элементами заводского изготовления.

Глава 2. Общие сведения о проектировании промышленных зданий

конструктивный гражданский здание фундамент

2.1 Общие положения

Объемно-планировочное решение промышленного здания зависит прежде всего от технологического процесса, который происходит в нем. Технологический процесс, в свою очередь, определяется производственно-технологической схемой. Технологическую часть проекта разрабатывают технологи. Задание на строительное проектирование должно содержать такие основные материалы:

·              схему, определяющую последовательность операций производства;

·              план расстановки технологического оборудования, привязанный к унифицированной сетке колонн, с указанием габаритов оборудования, проходов и проездов, технологических площадок, участков складирования, а также подземных сооружений;

·              высотные параметры здания: высоту от уровня пола до низа основных несущих конструкций покрытия для бескрановых зданий и от уровня пола до отметки головки кранового рельса для цехов, оборудованных кранами; высоту этажа для многоэтажных зданий. Кроме того, должны быть указаны отметки рабочих и технологических площадок и этажерок;

·              данные о средствах внутрицехового подъемно-транспортного оборудования;

·              данные о производственных вредных отходах, которые могут выделяться (газы, дым, пыль и др.), и их источниках, а также о необходимом температурно-влажностном режиме в отдельных помещениях;

·              характер работ с точки зрения их санитарной характеристики и степени точности;

·              численность рабочих и административно-управленческого персонала по каждой смене (мужчин и женщин) и в отдельности по санитарной характеристике выполняемых работ;

·              категорию производства по степени пожарной опасности;

·              данные о районе и участке строительства;

·              топографический план территории строительства;

·              материалы гидрогеологического исследования и испытания грунтов;

·              особые условия (сейсмичность, вечная мерзлота, наличие горных выработок и др.).

Наличие этих данных дает возможность приступить к строительному проектированию, основными задачами которого являются:

·              разработка и выбор наиболее рационального объемно-планиро-вочного и конструктивного решение здания в целом и отдельных его элементов с учетом осуществления строительства индустриальными методами. При этом широко используют унифицированные типовые секции (УТС) и унифицированные типовые пролеты (УТП), осуществляют расчеты и обоснования всех изделий и деталей, принимая во внимание район строительства и класс здания;

·              обеспечение требуемой пожарной безопасности в соответствии с установленной степенью огнестойкости здания;

·              создание наиболее благоприятных условий работы (организация рабочих мест, температурно-влажностный режим в помещениях, условия безопасности и гигиены, освещенности);

·              расчет и проектирование административных и бытовых помещений;

·              решение вопросов технологии и организации строительства, его сметной стоимости и вопросов охраны работы и окружающей среды.

Разработанный проект может отвечать всем действующим нормам, каталогам и ГОСТам, а также указаниям по проектирования промышленных зданий.

.2 Проектирование производственных зданий