Конструкции для решения общего объёма здания или сооружения

Основные несущие эле­менты здания:

■ фундаменты,

■ стены,

■ отдельные опоры,

■ перекрытия,

■ покрытия.

Они образуют остов здания — пространственную систему вертикальных и горизонтальных несущих элементов.

Кон­структивные схемы зданий

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. 1):

■ 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.

Рис. 1. 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

а - здания с несущими продольными стенами

б - здания с поперечными несущими стенами

в, г - здания с неполным каркасом

д - здания с полным каркасом

Здания с несущими продольными стенами (рис. 1, а) устраи­вают из тяжелых материалов, имеющих надлежащую прочность. Кроме того, на­ружные стены также должны удовлетво­рять теплозащитным требованиям. По такой конструктивной схеме строят чаще 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, образуя ядра жёсткости, и в местах, где они нужны для придания устойчивости на­ружным стенам. Применение указанной конструктивной схемы дает большие воз­можности для решения планировки поме­щений, т. е. имеется большая свобода в решении планировочных вопросов. При данной конструктивной схеме требуется меньшее число типоразмеров сборных из­делий.

Здания с поперечными несущими стенами (рис. 1,б) обеспечивает боль­шую 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.

Здания с неполным каркасом* в данной конструктивной схеме вместо внутренних продольных или поперечных стен устраивают систему столбов с опирающимися на них гори­зонтальными балками (прогонами), на которые, в свою очередь, опираются перекрытия (рис. 1, в, г).

* Каркас (франц.) — скелет.

Здания с полным каркасом в данной конструктивной схеме вместо несущих на­ружных стен применены столбы, обра­зующие вместе с внутренними столбами и балками (прогонами) как бы скелет здания (рис. 1, д).

Необходимо отметить, что применение каркасной конструктивной схемы наибо­лее рационально.

Материалом для конструкций каркаса является железобетон, сталь, а для мало­этажных зданий столбы нередко вы­кладывают из кирпича. Для деревянных зданий каркас также выполняют из де­рева.

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. 2. Схемы каркасов здания:

1 — элементы каркаса, 2 — жесткие узлы, 3 — горизонтальные диафрагмы,

4 — вертикальные поперечные и продольные диафрагмы

а – рамный каркас

б – связевый каркас

В зданиях с рамным каркасом (рис. 2, а) столбы и балки соединяются между собой жесткими узлами, образуя поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие вертикальные и гори­зонтальные нагрузки.

В зданиях со связевым каркасом (рис. 2,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.).

Рамно-связевый каркас это комбинированный тип каркаса так же применяемый в практи­ке строительства. В нем в одном направлении ставят рамы, а в другом — связи.

В гражданском строительстве наибольшее распростране­ние получили здания со связевыми карка­сами.

Зда­ния из объемных элементов (блок-коро­бок) получили широкое распространение в 70-х годах 20 века. В этих зданиях остов здания образуется коробчатыми элементами заводского из­готовления.

Рис. 3. Схема расположения координацион­ных осей в плане здания:

В — шаг,

L — пролет

Шагом (рис. 3 - В) при проектировании плана здания является расстояние между координационными осями, которые рас­членяют здание на планировочные эле­менты и определяют расположение вер­тикальных несущих конструкций здания (стен, колонн, столбов). В зависимости от направления в плане здания шаг может быть

■ поперечный или

■ продольный.

Пролетом (рис. 3 - L) в плане называют расстояние между координационными осями несущих стен или отдельных опор в направлении, соответствующем длине основной несущей конструкции перекры­тия или покрытия.

В большинстве случаев шаг предста­вляет собой меньшее расстояние между осями, а пролет — большее.

Координа­ционные оси здания для удобства приме­нения маркируют, т. е. обозначают в одном направлении (более протяжен­ном) цифрами, а в другом — заглавными буквами русского алфавита.

Высотой этажа является расстояние по вертикали от уровня пола нижераспо­ложенного этажа до уровня пола вышеле­жащего этажа, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях — до верха от­метки чердачного перекрытия.