Вопрос 1. Индустриализация, типизация, унификация

Основным направлением развития строительства является его индустриализация, означающая превращение строитель­ного производства в механизированный поточный процесс сборки и монтажа зданий из крупноразмерных конструкций, их элементов и блоков, имеющих максимальную готовность. Такие элементы (конструкции) называются сборными.

Преимущество индустриальных методов массового строитель­ства доказано практикой. Его технология основана на применении типовых сборных деталей и конструкций.

Типизацией называют отбор лучших с технической и экономи­ческой стороны решений отдельных конструкций и целых зданий, предназначенных для многократного применения в массовом стро­ительстве.

Количество типов и размеров сборных деталей и конструкций для здания должно быть ограничено. Поэтому типизация сопровож­дается унификацией, которая предполагает приведение многообраз­ных видов типовых деталей к ограниченному числу определенных типов, единообразных по форме и размерам. При этом в массовом строительстве унифицируют не только размеры деталей и конструк­ций, но и основные их свойства (несущую способность для плит, тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения). Унификация деталей должна обеспечивать взаимозаменяемость и универсальность.

Взаимозаменяемость — возможность замены данного изделия другим без изменения параметров здания (например, плиту по­крытия шириной 3000 мм можно заменить двумя плитами шириной 1500 мм).

Универсальность — позволяет применять один и тот же типораз­мер деталей для различных видов зданий.

Наиболее совершенные типовые детали и конструкции утверж­даются в качестве стандартов, т.е. образцов строго определенной формы, размеров и качества, обязательных как при проектирова­нии, так и при заводском изготовлении. Документы, содержащие все данные о стандартах, называются ГОСТами.

Поскольку основные размеры строительных конструкций и деталей определяются объемно-планировочными решениями зда­ний, унификация их базируется на унификации объемно-плани­ровочных параметров зданий, которыми являются шаг, пролет, высота этажа.

Шаг — это расстояние между координационными осями попе­речных стен или поперечных рядов колонн.

Пролетом называют расстояние между координационными ося­ми продольных стен или продольных рядов колонн.

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.

Использование в проектах единого или ограниченного числа размеров шагов, пролетов и высот этажей дает возможность приме­нять и ограниченное число типоразмеров деталей.

Вопрос 2. Модульная координация размеров в строительстве (МКРС)

Унификация объемно-планировочных параметров зданий и раз­меров конструкций и строительных изделий осуществляется на основе модульной координации размеров в строительстве (МКРС).

МКРС — это совокупность правил координации размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и со­оружений, строительных изделий и оборудования на базе модуля. Модуль — основная единица измерения для координации размеров. За основной модуль (М) принят размер 100 мм. Производным (укрупненным или дробным) называется модуль, кратный основ­ному или составляющий часть его.

Для назначения размеров объемно-планировочных элементов здания и крупных конструкций применяют укрупненные производ­ные модули: 200, 300, 600, 1200, 1500, 3000, 6000 мм, обозначаемые соот­ветственно 2М, ЗМ, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М.

Дробные модули служат для назначения размеров мелких элемен­тов, толщины плит: 50, 20,10, 5, 2, 1 мм, обозначаемые соответственно 1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М, 1/100М.

МКРС предусматривает три вида размеров для объемно-плани­ровочных и конструктивных элементов здания: номинальный; конструктивный; натурный (рис. 3.1).

Номинальный (L_H) — размер между координационными осями здания, а также размер конструктивных элементов и строительных изделий между их условными гранями (с включением примыкающих частей швов или зазоров). Этот размер всегда назначается кратным модулю.

Конструктивный (L_к) — проектный размер изделия, отличающий­ся от номинального на величину конструктивного зазора.

Натурный (L_ф) — фактический размер изделия, отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском.

МКРС устанавливает правила расположения координационных осей и привязки к ним конструктивных элементов зданий. Располо­жение конструктивного элемента относительно координационных осей называют его привязкой.

Основные правила привязки несущих конструкций к разбивочным осям следующие. Геометрические оси внутренних стен и колонн совмещаются с разбивочными осями (исключения допускаются для стен лестничных клеток и стен с вентиляционными каналами). При привязке наружных стен и колонн их геометрические оси часто не совпадают с разбивочными. В зависимости от целесообразности размещения несущих конструкций перекрытий или покрытий применяют или «нулевую» привязку (внутренняя грань стены или наружная грань колонны совпадает с разбивочной осью), или привязку, принятую для внутренних стен, либо оговоренную особо.

Рис.3.1. Размеры конструктивных элементов:

а — номинальный и конструктивный; б — натурный; 1 — конструктивные элементы; 2 — зазор

Рис. 3.2. Схема расположения координационных осей в плане здания: В-шаг; L-пролет

Координационными осями называют линии, проведенные на плане здания во взаимно перпендикулярных направлениях и определяющие месторасположение вертикальных несущих конструкций.

Проектирование жилых зданий и применение всех указанных способов их возведения неотделимо от типиза­ции и унификации строительных из­делий по форме и размерам.

Эта задача решается путем модуль­ной координации размеров в строи­тельстве (МКРС). МКРС представ­ляет собой совокупность правил взаи­моувязки размеров зданий, их частей, конструктивных элементов и деталей, а также строительных изделий и обо­рудования, выпускаемых промышлен­ностью на основе кратности этих раз­меров установленной единице, так на­зываемому модулю.

Исходный модуль равен 100 мм (М=100 мм). Широко применяют и производные от него укрупненные мо­дули: ЗМ (300 мм), 6М (600 мм), 12М (1200 мм) и т. д.

Укрупненным модулем обычно регу­лируются общие размеры дома, рас­стояния между разбивочными осями, размеры основных конструкций. Все основные размеры назначаются крат­ными ЗМ (300 мм); 2,4 м, 2,7 м; 3 м и т. д. Этот же укрупненный модуль применяется и для вертикальных раз­меров блоков, панелей наружных и внутренних стен, колонн, лестничных маршей и т. п. В некоторых регионах страны используется высота этажа, равная 2,8 м, что связано с налаженной заводской технологией.

Применение МКРС в проектиро­вании и строительстве способствует сокращению номенклатуры заводских изделий и широкому их применению в массовом строительстве зданий раз­личного назначения.

Лекция 4

Тема: Основные конструктивные элементы зданий

Все конструктивные элементы здания можно раз­делить на несущие и ограждающие. Такое деление связано с на­значением этих элементов, с условиями их работы в структуре здания при восприятии нагрузок и воздействий, котором они подвергаются в ходе строительства и в процессе эксплуатации.

Назначение несущих конструкций здания — воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, возникаю­щих в здании, и передавать их через фундаменты на грунт. Таки­ми конструкциями являются, например, фундаменты, стены.

Назначение ограждающих конструкций здания — изолиро­вать пространство здания от внешней среды, разделять простран­ство на отдельные помещения и защищать их от всех видов воз­действий несилового характера. Примерами таких конструкций могут служить перегородки, кровля, окна.

Ряд конструктивных элементов выполняют одновременно несущие и ограждающие функции, например наружные и внутренние несущие стены одновременно могут являться вертикальными опорами для плит перекрытия и ограждающими конструкциями.

Ниже приведены основные конструктивные элементы граж­данских зданий (рис. 4. 1).

Фундамент - подземная часть здания, воспринимающая на­грузки от вышележащих конструкций и передающая их на грунт.

Стены — вертикальные ограждения, защищающие помеще­ния от воздействия окружающей среды и отделяющие одно по­мещение от другого. По своему назначению и месту расположе­ния в здании делятся на наружные и внутренние. Стены нередко выполняют несущие функции. По характеру воспринимаемых нагрузок стены могут быть:

■ несущие — воспринимающие нагрузки от собственного веса и опирающихся на них конструкций, передающие нагрузку на фундамент;

■ самонесущие — воспринимающие нагрузку только от соб­ственного веса в пределах высоты здания и передающие нагрузку на фундамент;

■ навесные — воспринимающие нагрузку от собственного веса (в пределах этажа) и передающие ее на междуэтажное пе­рекрытие.

Отдельные опоры — несущие вертикальные элементы (колон­ны, кирпичные столбы), передающие нагрузки на фундамент от вышерасположенных элементов.

Перекрытия — горизонтальные несущие конструкции, разде­ляющие здание на этажи и передающие нагрузку на стены и от­дельные опоры. В зависимости от месторасположения в здании перекрытия делятся на междуэтажные, надподвальные, чердачные.

Ригели — горизонтальные конструктивные элементы, воспри­нимающие нагрузку от перекрытия и передающие ее на колонну.

Перегородки — внутренние ненесущие стенки, разделяющие смежные помещения.

Лестницы — конструкции, служащие для сообщения между этажами, а также для эвакуации людей из здания; бывают внутренние и наружные. Внутренние лестницы располагают в помещениях, называемых лестничными клетками. Конструкция лестниц включает марши, площадки и ограждение.

Крыша — завершающая часть здания, защищающая поме­щения и конструкции здания от воздействия внешней среды. Она состоит из водонепроницаемой оболочки — кровли и под­держивающих ее несущих элементов.

По конструктивному решению могут быть: чердачными, имеющими пространство между перекрытиями верхнего этажа и крышей; бесчердачными (совмещенными).

Рис. 4.1. Конструктивные элементы здания

Окна — светопрозрачные ограждения, предназначенные для освещения и проветривания помещения; они состоят из устанавливаемых в проемах коробок и оконных переплетов.

Двери — подвижные ограждения для сообщения между по­мещениями; состоят из дверных коробок и дверных полотен.

К конструктивным элементам здания относятся также ряд дополнительных: эркеры, лоджии, балконы, веранды, приямки и т.д.

Для обеспечения необходимых эксплуатационных и сани­тарно-гигиенических условий гражданские здания оборудуются санитарно-техническими и инженерными устройствами. К ним относятся: отопление, водоснабжение, водоотведение, вентиля­ция, мусоропровод, газификация, телефонизация и т.д.

Лекция 5

Тема: Несущий остов и конструктивные системы зданий

Основные конструктивные элементы здания — горизонтальные (перекрытия, покрытия), вертикальные (сте­ны, колонны) и фундаменты, взятые вместе, составляют еди­ную пространственную систему — несущий остов здания.

Основное назначение несущего остова — конструктивной основы здания — состоит в восприятии нагрузок, действующих на здание, работе на усилия от этих нагрузок с обеспечением конструкциям необходимых эксплуатационных качеств в тече­ние всего срока их службы.

Конструктивная система представляет собой взаимосвязан­ную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Горизонтальные кон­струкции — перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несу­щие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию. Выбор конструктивных систем — один из основных вопросов, решае­мых при проектировании зданий.

Различают три основные конструктивные системы зданий: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с неполным кар­касом) (рис. 5.1).

Бескаркасная система (с несущими стенами) представляет со­бой жесткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных наруж­ных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий.

Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (плиты пе­рекрытий лежат вдоль здания) и перекрестные с продольными и поперечными несущими стенами (плиты перекрытий с раз­мерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются по контуру (рис. 5.2)).

Бескаркасная система является основной в массовом жилищ­ном строительстве домов различной этажности. Размеры жилых ячеек, необходимость членений стенами и перегородками с обес­печением звукоизоляции квартир и другие особенности обуслов­ливают техническую целесообразность и экономическую оправ­данность применения бескаркасных зданий при строительстве жилиш, а также тех гражданских зданий, в которых преобладает многоячейковая планировочная структура (санатории, больни­цы, общежития и т.п.). В зданиях с продольным расположением несущих стен применение большепролетных перекрытий (с про­летом 9 и 12 м) приводит к опиранию перекрытий только на наружные стены и переходу от традиционных трех- и четырех­стенных систем к двухстенной системе. Это позволяет обеспе­чить высокую свободу планировочных решений жилых домов и встроенных предприятий системы обслуживания, а также прос­тоту модернизации и перепрофилирования зданий.

Рис. 5.1. Конструктивные системы гражданских зданий: а _ бескаркасная; б — каркасная; в — комбинированная; 1 — несущие стены; 2 — междуэтажные перекрытия;

3 — колонны; 4 — ригели; 5 — самонесущие стены

Рис. 5.2. Бескаркасная система зданий: а — с продольным расположением несущих стен;

б — с поперечным расположением несущих стен; в — перекрестная; 1 — наружные и внутренние несущие стены; 2 — плиты междуэтажных перекрытий; 3 — наружные самонесущие стены; 4 — торцовая несущая стена; 5 — продольные и поперечные несущие стены; 6 — плиты перекрытия, опертые по контуру

Каркасная система. Несущими элементами в таких зданиях являются колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным расположени­ем ригелей; с продольным расположением ригелей; с перекрес­тным расположением ригелей; с безригельным каркасом, при котором ригели отсутствуют, а плиты перекрытий опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны (рис. 5.3).Каркасная система является основной в строительстве массовых общественных зданий, ее используют для возведения высотных зданий, а также в тех случаях, когда необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор.

При выборе конструктивной системы каркасных зданий учитывают объемно-планировочные требования: она не должна связывать планировочные решения. Ригели каркаса не должны пересекать плоскость потолков помещений, а должны проходить по их границам и т.д. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелей применяют преимущественно в зданиях с регулярной планировочной структурой (гостиницы, общежития, пансионаты и т.п.), совмещая шаг поперечных перегородок и шаг несущих конструкций. Каркас с продольным расположением ригелей применяют, проектируя общественные здания сложной планировочной структуры (школы, лечебно-профилактические учреждения и др.)

Комбинированная система (с неполным каркасом). В таких зданиях наряду с внутренним рядом колонн нагрузку от междуэтажных перекрытий воспринимают наружные стены. Различают два типа конструктивных систем: с продольным и поперечным расположением прогонов.

Неполный каркас применяют в случае использования наружных стен в качестве несущих.