1.2. Основные конструктивные элементы зданий

Все здания состоят из предельного числа взаимосвязанных архитектурно-конструктивных элементов (рис. 1.1).

Фундамент 2 – подземная часть здания, воспринимающая нагрузку от вышележащих конструкций и передающая их на основание 1.

Рис. 1.1. Основные части здания:1 – основание; 2 – фундамент; 3 – стены; 4 – оконный проем; 5 – перегородка; 6 – междуэтажное перекрытие; 7 – пол; 8 – подоконник; 9 – заглушина; 10 – кровельная плита; 11 – вентиляционный канал; 12 – внутренние водостоки; 13 – цоколь; 14 – перила; 15 – лестничный марш; 16 – лестничная площадка

Основание бывает естественным, когда грунт под подошвой фундамента находится в состоянии природного залегания, или искусственным, когда грунт уплотняют или укрепляют. Нижнюю плоскость фундамента, непосредственно соприкасающуюся с основанием, называют подошвой. Расстояние по вертикали от поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента. Она зависит от прочности грунта основания, глубины его промерзания и т. д.

По конструкции фундаменты бывают ленточные 2, которые закладывают под стены; столбчатые – под отдельно стоящие колонны или столбы; монолитные в виде плиты под всей площадью здания; свайные, состоящие из отдельных, погруженных в грунт свай, связанных между собой железобетонным ростверком (плитой, поясом или балкой).

Стены бывают несущими, самонесущими и ненесущими. Несущие стены 3 воспринимают нагрузку от собственного веса и веса других конструкций (перекрытий, крыш, лестниц). Самонесущие стены передают на фундамент не только нагрузку от собственного веса, но и ветровую нагрузку, на такие стены не опираются перекрытия или другие конструкции. Ненесущие стены только ограждают помещения зданий от внешнего пространства и передают нагрузку от собственного его веса в пределах каждого этажа на другие несущие конструкции.

Перекрытия совмещают ограждающие и несущие функции. Междуэтажные перекрытия 6 разделяют в здании смежные по высоте помещения.

Перекрытие над подвалом называется цокольным 13, а над верхним этажом – чердачным.

Перегородки 5 разделяют внутреннее пространство здания в пределах одного этажа на отдельные помещения. Перегородки в отличие от стен не воспринимают нагрузки.

Крыша – ограждающая и несущая конструкция – защищает здание от атмосферных осадков, от потерь теплоты через покрытие 10. Крыши бывают чердачными и бесчердачными. Последние выполняют функции крыши и потолка. Их называют совмещенными.

Совмещенная крыша состоит из железобетонных несущих элементов – плит или панелей перекрытия, пароизоляции, термоизоляции и рулонного кровельного ковра.

Лестницы располагают в помещениях с капитальными стенами (в лестничных клетках). Часть лестницы между площадками называют лестничным маршем 15.

Оконные проемы 4 устанавливают в наружных стенах, заполняют их оконными блоками.

Дверные проемы служат для входа в здание, перехода из одного помещения в другое или выхода на балкон.

1.3. Архитектурные элементы здания

Для отделки и украшения интерьера (внутреннего пространства здания) и экстерьера (фасада) используют различные виды штукатурок и архитектурные детали (рис. 1.2).

Цоколь 9 может быть отделан цементными или каменными штукатурками. В стенах устраивают ниши 2 прямоугольной, полуциркульной, круглой формы, которые оформляют тягами, пилястрами, колоннами. Внутри ниш часто устанавливают статуи, вазы или картины.

Пилястра 7 – плоский вертикальный выступ на поверхности стены – имеет базу, капитель, иногда каннелюры (продольные желобки). Колонны – вертикальные опоры – обычно круглого сечения с капителью, базой, пьедесталом.

Стены украшают различными карнизами, филенками 10, рустами 4 и лопатками (узкими вертикальными полосами). Карнизы бывают лобовыми, завершающими верх здания, или междуэтажными, отделяющими один этаж от другого. Филенки (рамки) окружают определенное поле стены, потолка, свода. Руст – это кладка или облицовка стены здания рустованными либо выпуклыми камнями. В некоторых случаях отдельные части фасада делают слегка выступающими. Выступы профилируют, образуя раскреповки 18.

Для продления срока службы штукатурки фасадов и защиты ее от атмосферных осадков карнизы устраивают с выносом от поверхности стены не менее чем на 25 см со слезником снизу. Верхние плоскости карнизов и тяг выполняют с уклоном 20 %. Кроме того, все архитектурные детали защищают металлическими покрытиями со свесами и слезниками (капельницами), а детали, выступающие от стены более чем на 50 см, и подоконные сливы независимо от их размеров покрывают оцинкованной кровельной сталью со свесом над деталью не менее 3 см.

Рис. 1.2. Архитектурные элементы здания:1 – рустованная лопатка; 2 – ниша; 3 – статуя; 4 – русты; 5 – лестница; 6 – двери; 7 – пилястра; 8 – окно; 9 – цоколь; 10 – филенки; 11 – лобовой карниз; 12 – балюстрада; 13 – акротеры (вазы); 14 – аттик; 15 – поле фронтона; 16 – фронтон; 17 – аркада; 18 – раскреповки

Рис. 1.3. Балкон (а), эркер (б) и лоджия (в):1 – ограждение балкона; 2 – стена эркера; 3 – поперечные стены здания

Окна 8 и двери 6 также могут служить украшением фасада. По форме они бывают прямоугольными, полуциркульными, круглыми, овальными. Оформляют их наличниками, карнизами, контрналичниками, сандриками. Под окнами делают пьедесталы, балюстрады 12. Полуциркульные двери и окна часто располагают рядом, образуя арку. Аркада 17 – это ряд повторяющихся одинаковых проемов, перекрытых арками.

Нижние наружные откосы оконных проемов выполняют из цементного раствора с железнением и затем покрывают кровельной оцинкованной сталью с уклоном от окон.

Стены часто завершают парапетами и аттиками 14. Парапет – стенка высотой 70 – 100 см, проходящая по краю крыши. Верхнюю часть парапета отделывают цементным раствором, железнят и покрывают оцинкованной сталью или облицовывают парапетными камнями.

Балкон – огражденная площадка на фасаде стены (рис. 1.3, а).

Эркер – выступающая часть здания из плоскости наружных стен; эркеры бывают консольными, начинающимися с уровня второго этажа, или пристроенными к зданию, т. е. опертыми на фундамент (рис. 1.3, б).

Лоджия – открытая (с одной стороны) часть помещения на фасаде здания (рис. 1.3, е). Балконы, эркеры, лоджии не только придают архитектурную выразительность зданию, но и создают дополнительные удобства для проживающих.

Рис. 1.4. Деформационные швы: а – сопряженные «в четверть»; б – сопряженные «в шпунт»; 7 – пакля; 2 – толь

Деформационные швы – это заполненные эластичным материалом вертикальные зазоры, расчленяющие стену. Смежные участки стен (в местах примыкания) сопрягаются «в шпунт» или «в четверть». Такие швы бывают температурными, разрезающими стену от цоколя до карниза, и осадочными, начинающимися от подошвы фундамента и заканчивающимися в карнизе. Деформационные швы предохраняют конструкции стен от появления трещин при перепаде температур и неравномерной осадке зданий (рис. 1.4).

1.4. Понятие о модуле, типизации, унификации

Основным направлением развития строительства является индустриализация, т. е. превращение строительного производства в механизированный поточный процесс сборки и монтажа зданий из крупноразмерных конструкций, их элементов и блоков, имеющих максимальную готовность. Конструкции, изготовленные на специальных заводах, называют сборными. Применение сборных конструкций на основе промышленной технологии монтажа позволяет уменьшить затраты труда, расход материалов, повысить качество строительства, сократить его сроки и снизить стоимость. Важнейшими признаками индустриализации строительства являются комплексная механизация и автоматизация строительно-монтажных работ, максимальная сборность конструкций и массовость их производства на заводах сборных железобетонных изделий, домостроительных комбинатов, заводах металлических конструкций.

Преимущество индустриальных методов массового строительства заключается в применении сборных типовых деталей и конструкций.

Типизацией называют отбор лучших с технической и экономической точек зрения вариантов отдельных конструкций и зданий для многократного воспроизведения их в массовом строительстве.

Количество типов и размеров сборных деталей и конструкций для зданий должно быть ограничено, так как изготовлять большое количество одинаковых изделий и вести их монтаж экономически выгодно и проще.

Типизация сопровождается унификацией, которая предполагает приведение многообразных видов типовых деталей к небольшому числу определенных типов, единообразных по форме и размерам. Унификация конструкций не только упрощает технологию заводского изготовления и снижает стоимость конструкций, но и дает возможность с учетом конкретных условий применять различные конструктивные решения без изменения основных размеров типового здания или применять одни и те же сборные конструкции в зданиях различного назначения. Примером такой замены может служить использование отдельных конструкций жилых домов для строительства школ, детских садов и др.

Внедрение унификации и типизации в проектирование и промышленное изготовление строительных конструкций предполагает тесную увязку объемно-планировочных размеров с размерами конструктивных деталей. Такая увязка размеров обеспечивается применением Единой модульной системы (ЕМС) на базе основного модуля (лат. modulus – мера). В качестве модуля принимают меру длины или размер одного из элементов здания. За основной модуль (М) принимают величину 100 мм. Все объемно-планировочные размеры и размеры конструктивных элементов должны быть кратны этому модулю.

Исходя из основного модуля, устанавливаются производные модули (укрупненные и дробные). Например, при больших размерах помещений (ширине и длине элементов, шаге, пролете помещения и т. п.) используют укрупненные модули 60М, 30М и т. п. При небольших размерах (толщине элементов, ширине монтажного зазора) применяют соответственно дробные модули 1/2М (50 мм), 1/5 М (20 мм) и т. д.

Модуль, установленный для основных параметров плана, принимают за планировочный. Линии, определяющие во взаимоперпендикулярных направлениях расположение (привязку) основных несущих и ограждающих конструкций и членение плана здания на основные элементы, называются модульными разбивочными осями. Привязка в этом случае определяется расстоянием от модульной разбивочной оси до грани или до геометрической оси элемента. Например, в зданиях с несущими стенами модульные разбивочные оси проходят по центру внутренних стен (привязка равна половине толщины стены), а в наружных стенах смещаются от внутренней грани стены на расстояние, кратное М и 1/2М (привязка стены 250, 200, 150 мм), необходимое для опирання конструктивных элементов перекрытий и покрытий. В зданиях с колоннами в средних рядах разбивочные оси проходят по центру колонн. В крайних рядах разбивочные оси могут проходить или по центру колонн (осевая привязка), или по внутренней поверхности стены, по грани конструктивного элемента (нулевая привязка).

В ЕМС установлены следующие категории размеров: номинальные, конструктивные и натурные. Номинальные размеры указывают расстояние между модульными разбивочными осями здания или условные (номинальные) размеры конструкций с учетом монтажных зазоров и швов. Конструктивные размеры – это проектные размеры объемно-планировочных и конструктивных элементов, они отличаются от номинальных на величину нормированных зазоров и швов. Натурные размеры – это фактические размеры изготовленных конструкций или объемно-планировочных элементов.

1.5. Конструктивные схемы зданий

Жилые и общественные здания, у которых все несущие и ограждающие конструкции состоят из крупноразмерных деталей, изготовленных на заводах, называют полносборными. Полносборными из бетонных или железобетонных деталей строят почти половину зданий.

В зависимости от конструктивной схемы несущего остова полносборные здания делятся на бескаркасные крупноблочные, бескаркасные крупнопанельные и каркасные.

Бескаркасные здания представляют собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены здания воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытия.

Общественные многоэтажные здания чаще всего возводят с продольными несущими стенами. В зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены. Поперечные стены в таких зданиях устраивают в лестничных клетках, в местах, где проходят дымовые и вентиляционные каналы, или по проекту (рис. 1.5, а, б). Бескаркасные крупнопанельные здания бывают с тремя продольными несущими стенами и с поперечными несущими стенами, устанавливаемыми с малым или большим шагом друг от друга (рис. 1.5, в).