Основные сведения об конструктивных элементах зданий и сооружений

Все здания и сооружения состоят из отдельных конструктивных элементов (частей). По функциональному назначению конструктивные элементы подразделяют на несущие, ограждающие, а также несущие и ограждающие, т.е. совмещающие обе функции.

Несущие конструктивные элементы воспринимают вес конструкций и частей здания, а также нагрузки от оборудования, людей, складируемых материалов, снега, ветра и др. Нагрузки последовательно передаются от одних несущих элементов на другие. Последними из них являются фундаменты, передающие нагрузки на грунт. К несущим конструктивным элементам относятся: перекрытия, опоры, стены, на которые опираются перекрытия, фундаменты.

Ограждающие конструктивные элементы служат для защиты помещений от атмосферных воздействий, шума, а также для разделения помещений. К ним относятся: наружные и внутренние стены которые не несут нагрузки от других конструкций; перегородки; окна и двери.

Несущие и ограждающие конструктивные элементы одновременно воспринимают нагрузку и ограждают помещения. Подобным образом работают многие стены, а также покрытия.

Рассмотрим подробнее упомянутые элементы.

Фундаментом называется подземная конструкция, служащая для передачи нагрузки от здания или сооружения на фунт. Фундаменты подразделяют по степени заглубления в грунт (мелкого и глубокого заложения), по конструкции (ленточные, отдельно стояшие, свайные и др.), по способу изготовления (монолитные или сборные). На рис. 2.7 показан пример ленточного фундамента с вышележащими конструкциями.

Рис. 2.7. Конструкция ленточного фундамента

Чем больше вес здания и действующие на перекрытия нагрузки от людей, оборудования, материалов, внешних воздействий, а также чем меньше прочность грунтов, тем больше размеры подошвы фундаментов.

Чем больше давление на грунт, тем фундамент глубже вдавливается в него, т.е. получает большую осадку. Осадка фундамента не опасна, если она одинакова во всех его частях. Осадка происходит всегда и обычно составляет 8... 15 см в зависимости от типа здания (большие значения допускаются редко). Неравномерная или превышающая допустимые значения, вызывающая наклон (крен) осадка фундамента приводит к нарушению работы многих конструкций: перекашиваются балки, появляются трещины в стенах, отрывается пристроенное к дому крыльцо, рвутся подведенные трубопроводы и т.д. в плоть до полного разрушения здания (Рис. 2.8).

Величина осадки определяется соответствующим расчетом. Для уменьшения осадки необходимо увеличить площадь опирания фундамента, снизив тем самым давление на грунт. В этих целях фундаменты могут выполняться в виде сплошной железобетонной плиты под всем зданием (рис. 2.9).

Для очень слабых грунтов применяют сваи, которые проходят слабые грунты и передают давление более прочным. Если прочные грунты залегают глубоко, то сваи проектируются так, чтобы они передавали нагрузку за счет сил трения их боковой поверхности о грунт.

Рис. 2.10. Конструкция многослойной наружной стены:

1 – Наружная стена (несущая), 2 – слой пенополистирольного утеплителя,

3 – защитно-декоративная кладка

Стены подразделяют по ряду признаков. Например, различают наружные и внутренние стены, несущие, самонесущие и навесные и т.д. Главная функция наружной стены - ограждение, внутренней - разделение помещений. И те, и другие могут воспринимать нагрузки от перекрытий.

Несущие стены воспринимают нагрузку от этажей и, добавляя к ней свой вес, передают ее на фундамент. Некоторые стены могут нести только свой вес и передавать его на фундаментные конструкции. Такие стены называют самонесущими. Если стены выполнены из панелей, которые навешиваются на колонны, их называют навесными.

Наружные стены зданий изготовляют многослойными, включая в них в качестве одного из внутренних слоев утеплитель (рис. 2.10). Утеплитель может также укрепляться с наружной поверхности стены. В настоящее время промышленность выпускает долговечные и эффективные утеплители (минеральные, пенополиуретановые и др.). Их применение в стенах позволяет создать необходимое утепление без увеличения толщины стены.

Перегородки разделяют образованные стенами помещения на меньшие объемы. В отличие от стен, которые устраиваются на фундаментах, перегородки устанавливаются на перекрытия (рис. 2.11). Их делают меньшей толщины по сравнению со стенами и часто из более легких материалов.

Рис. 2.11. Конструктивные элементы здания: перегородки

Колонны - это вертикальные конструкции, которые воспринимают нагрузки от перекрытий или стен и передают их на фундамент. Колонны часто являются элементами каркаса здания - конструкции, которая воспринимает все основные нагрузки от перекрытий, покрытий, а в промышленных зданиях и от машин, подъемных кранов, технологического оборудования и передает их на фундаменты. Колонны являются вертикальными элементами каркаса, а его горизонтальными элементами могут быть ригели, балки, фермы (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Каркасное здание:

1. Колонна сборная ЖБ;
2. Плиты ЖБ;
3. Монолитные несущие и связевые ригели
4. Диафрагмы жесткости
5. Объемные конструкции шахт грузопассажирских лифтов
6. Лестничные марши
7. Облицовка стен камнем

Перекрытия представляют собой горизонтальные конструктивные элементы, разделяющие сооружение на этажи. Перекрытия могут выполняться из сборных железобетонных плит или панелей (см. рис. 2.13) либо быть монолитными, т.е. изготовляться непосредственно на строительной площадке путем установки арматуры в опалубку с последующим бетонированием (рис. 2.14), или сборно-монолитными. В последнем случае укладывают сборные плиты с выступающей арматурой, объединяют эту арматуру между собой и замоноличивают бетоном. В зависимости от месторасположения перекрытий их подразделяют на междуэтажные и чердачные.

В домах малой этажности перекрытия могут выполняться по деревянным балкам. В промышленном строительстве достаточно часто выполняются перекрытия по стальным балкам. Иногда такой способ применяют и при строительстве гражданских зданий.

Покрытие - это верхняя завершающая часть здания, состоящая из крыши и чердачного пространства. Крыша, в свою очередь, включает в себя кровлю (гидроизолирующий слой) и несущую конструкцию, которая передает нагрузки на стены или колонны.

Лестницы представляют собой элементы, обеспечивающие вертикальные коммуникационные связи между этажами или частями помещений, находящимися на разных уровнях. По назначению лестницы подразделяют на входные, парадные, вспомогательные, служебные, аварийные, пожарные. Вместо лестниц может использоваться наклонная площадка без ступеней - пандус. Лестницы часто размещаются в отдельном помещении - лестничной клетке. Конструкции лестниц зависят от их назначения.

Окна устраиваются в наружных стенах здания для обеспечения освещенности внутренних помещений. Двери служат для сообщения между помещениями. В зависимости от их месторасположения в здании они подразделяются на наружные и внутренние. В случае аварий двери должны обеспечивать быструю эвакуацию людей из здания.

Окна и двери устанавливаются соответственно в оконные и дверные проемы. Для удобства изготовления размеры окон, дверей и соответствующих проемов стандартизированы, т.е. указаны в государственном стандарте. Можно изготовить и нестандартное окно или дверь, но это обойдется дороже.