По конструктивному решению

Соответственно видам вертикальных конструкций различают пять основных конструктивных систем зданий: каркасную, бескаркасную (стеновую), объемно-блочную, овольную и оболочковую (периферийную) (рис. 4.2).

Выбор вертикальных несущих конструкций, характера распределения горизонтальных на­грузок и воздействий между ними — один из основных вопросов при компоновке конструк­тивной системы. Он также оказывает влияние на планировочное решение, архитектурную композицию и экономичность проекта. В свою очередь на выбор системы оказывают влияние типологические особенности проектируемого здания, его этажность и инженерно-геологи­ческие условия строительства.

Ниже приводятся области применения ос­новных конструктивных систем.

Каркасная система с пространственным рамным каркасом применяется преимущест­венно в строительстве многоэтажных сейсмо­стойких зданий (в 9 и более этажей), а также в обычных условиях строительства прн нали­чии соответствующей производственной базы. Каркасная система — основная в строительст­ве общественных и промышленных зданий. В жилищном строительстве объем ее примене­ния ограничен по экономическим соображе­ниям.

Бескаркасная система — самая распрост­раненная в жилищном строительстве, ее ис­пользуют в зданиях различных планировочных типов высотой от одного до 30 этажей.

Объемно-блочная система зданий в виде группы отдельных несущих столбов из уста­новленных друг на друга объемных блоков применяется для жилых домов высотой до 12 этажей в обычных и сложных грунтовых ус­ловиях. Столбы объединяют друг с другом гибкими или жесткими связями.

Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей. Наиболее целесооб­разно применение ствольной системы для компактных в плане многоэтажных зданий, особенно в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочиых грунтах, над гор­ными выработками и т. п.).

Оболочковая система iipin.vina уникаль­ным высотным зданиям жилого, администра­тивного или многофункционального назначе­ния.

Наряду с основными конструктивными сис­темами широко применяют комбинированные, з которых вертикальные несущие конструкции компонуют из различных элементов — стержневых и плоскостных, стержневых и ствольных I т. п.

Наиболее распространены следующие ком­бинированные системы (рис. 4.3).

Система с неполным каркасом, основанная всочетании несущих стен и каркаса, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки. Систему применяют в двух ва­риантах: с несущими наружными стенами и внутренним каркасом либо с наружным кар- асом и внутренними стенами. Первый вари- нт используют при повышенных требованиях

свободе планировочных решений здания, торой — при целесообразности применения ненесущих легких конструкций наружных стен, систему применяют при проектировании зданий средней и повышенной этажности.

Система каркасно-диафрагмовая основана ia разделении статических функций между стеновыми (связевыми) и стержневыми эле­ментами несущих конструкций: на стеновые элементы (вертикальные диафрагмы жестко­сти) передают всю или большую часть гори­зонтальных нагрузок и воздействий, на стерж­невые (каркас)—преимущественно верти­кальные нагрузки. Система получила наиболее широкое применение в строительстве каркас- но-панельных общественных зданий разной этажности и многоэтажных жилых зданий в обычных условиях и в сейсмостойком строи­тельстве.

Система каркасно-ствольная основана на разделении статических функций между кар­касом, воспринимающим вертикальные на­грузки, и стволом, воспринимающим горизон­тальные нагрузки и воздействия. Ее применя­ют при проектировании многоэтажных и вы­сотных зданий.

Каркасно-блочпая система основана на со­четании каркаса и объемных блоков, причем последние могут получать применение в систе­ме в качестве иенесущих или несущих конструк­ций. Ненесущие объемные блоки используют для поэтажного заполнения несущей решетки каркаса. Несущие — устанавливают друг на друга в три — пять ярусов иа расположенных с шагом три — пять этажей горизонтальных несущих платформах (перекрытиях) каркаса. Система применяется в зданиях выше 12 эта­жей.

Блочно-стеновая (блочно-панельная) сис­тема основана на сочетании несущих столбов пз объемных блоков и несущих стен, поэтажно связанных друг с другом дисками перекрытии. Применяют в жилых зданиях высотой до 9 этажей в обычных грунтовых условиях.

Ствольпо-стеновая система основана на со­четании несущих стен и ствола (стволов) с распределением вертикальных и горизонталь- пых нагрузок между этими элементами в раз­личных соотношениях. Применяют при проек­тировании зданий выше 16 этажей.

Ствольно-оболочковая система основана на сочетании наружной несущей оболочки и не­сущего ствола внутри здания, работающих совместно на восприятие вертикальных и го­ризонтальных нагрузок. Совместность переме­щений ствола и оболочки обеспечивается го­ризонтальными несущими конструкциями отдельных ростверковых этажей, редко распо­ложенных по высоте здания. Система приме­няется при проектировании высотных зданий.

Каркасно-оболочковая система основана на сочетании наружной несущей оболочки здания с внутренним каркасом при работе оболочки на все виды нагрузок и воздействий, а каркаса — преимущественно на вертикаль­ные нагрузки. Совместность горизонтальных перемещений оболочки и каркаса обеспечива­ется так же, как в зданиях оболочково-ствольной системы. Применяют при проектировании высотных зданий.

Понятие «конструктивная система» — обобщенная конструктивно-статическая характе­ристика здания, не зависящая от материала, из которого оно возводится, и способа возве­дения. Например, на основе бескаркасной кок структивной системы может быть запроекти­ровано здание со стенами деревянными рублеными, кирпичными, бетонными (крупно­блочными, панельными или монолитными). В свою очередь, каркасная система может быть осуществлена в деревянных, стальных или железобетонных конструкциях. Могут быть вариантны и материалы заполнения яче­ек, образованных несущими элементами в кар­касных или ствольных зданиях. Для этой цели используют любые элементы — от мелкораз­мерных до объемно-блочных. Несущая часть оболочкового здания может представлять со­бой раскосную или безраскосную пространст­венную стальную ферму, монолитную железо­бетонную оболочку с регулярно расположен­ными проемами, сборно-монолитную железо­бетонную решетку и т. п. Так же варианты ц комбинированные конструктивные системы.

Области и масштабы применения в строи­тельстве отдельных конструктивных систем различны и определяются назначением здания и его этажностью.

Наряду с основными и комбинированными в проектировании получают применение сме­шанные конструктивные системы — сочетание в здании по его высоте или протяженности двух или нескольких конструктивных систем. Такое решение обычно бывает продиктовано функциональными требованиями. Например, переход от бескаркасной системы в типовых этажах к каркасной системе в первых или верхних связан с необходимостью перехода о г мелкоячеистой планировочной структуры типовых этажей к зальной планировочной структуре в нетиповых. Чаще всего эта необ­ходимость возникает при устройстве крупных магазинов в первых этажах жилых домов ли­бо в многоэтажных гостиницах с ресторанами ч танцевальными залами в нижних и верхних этажах. Такая смена конструктивных систем па высоте здания крайне нецелесообразна.

Максимальное удорожание вызывает пере­ход от бескаркасной системы к каркасной в нижних этажах здания: к нему допустимо при­бегать в исключительных случаях.

Схема I (перекрестно-стеновая) характер­на малыми размерами (до 20 м^?) конструктив­но-планировочных ячеек, что ограничивает область ее применения жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий практически неосуществимой. Разнообразие планировочных решений в проектировании домов на основе схемы I достигают применением нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3; 3,6 и 4,2 м) в различных сочетаниях. Благо даря высокой пространственной жесткости схему I широко применяют в проектирован¹'.: многоэтажных зданий, а также зданий, строя­щихся в сложных грунтовых и в сейсмическ¹" условиях.

Схемы II—III — поперечно-стеновые —• имеют ряд преимуществ в архитектурно-пла­нировочном отношении перед схемой I. Они позволяют более разнообразно решать планп Редкое расположение поперечных стен — диафрагм жесткости (через 25—40 м) обеспе­чивает свободу планировочных решений ь зданиях, проектируемых на основе схемы IV. 1е применяют при проектировании жилых и общественных зданий различного назначения.

Схему V применяют в экспериментальном проектировании и строительстве жилых домов высотой 9—10 этажей. Она обеспечивает мак­симальную свободу планировки и многократ­ной трансформации планов квартир в течение срока эксплуатации здания, а также свобод­ную планировку встроенных нежилых поме­щений.

Применительно к панельным зданиям сред­ней этажности все пять схем экономически равноценны. С ростом этажности схемы II— IV с пролетами перекрытий 6 м и более по­зволяют несколько снизить приведенные затраты и другие показатели (в % на 1 м² об­щей площади) по сравнению со схемой I (см. табл. 4.1).

Традиционная система Традиционная система обладает существен­ными архитектурными преимуществами. Бла­годаря малым размерам основного конструк­тивного элемента стены (кирпича, камня) эта система позволяет проектировать здания лю­бой формы с различными высотами этажей и разнообразными по размерам н форме прое­мами. Применение традиционной системы осо­бенно целесообразно для зданий, доминирую­щих в застройке. Конструкции зданий со сте­нами ручной кладки надежны в эксплуатации: они огнестойки, долговечны и теплоустойчивы.

Наряду с архитектурными и эксплуатаци­онными преимуществами ручная кладка стен является причиной основных технических и экономических недостатков каменных зданий: трудоемкости возведения и нестабильности прочностных характеристик кладки, подвер­женных влиянию сезона возведения и квали­фикации каменщика.

Повышению экономичности и индустриаль­ное™ конструкций зданий с каменными стена­ми способствуют применение камня или кир­пича высоких марок (150, 200, 300), замена ручной кладки монтажом кирпичных (камен­ных) панелей заводского изготовления.

Строительная система зданий со стенами из кирпичных панелей.

Панели несущих стен изготовляют высотой в этаж и длиной в один-два конструктивно- планировочных шага (одно-, двухмодульные панели). Объединения Отдельных камней, мелких блоков естественного камня, керами­ческих блоков нлн кирпича в панель достигают их предварительной укладкой на цементном растворе в стальные формы с вибрированием (виброкирпичпые и виброкамеппые панели) либо без вибрирования, но со специальными синтетическими добавками в раствор, повыша­ющими сопротивление кладки растяжению (кирпичные и каменные панели).

В обоих случаях прочность конструкции
на сжатие увеличивается в 1,5—2 раза по сравнению со стеной ручной кладки, что обес­печивает экономию 40—50 % кирпича или камня. Переход от конструкций стен ручной кладки к панельным позволяет снизить затра­ты труда на 25 %, приведенные затраты па 6 — 7 % и сроки строительства на 30 %. Не­смотря на экономические преимущества, объем внедрения этих конструкции невелик.

Полносборные здания с несущими конст­рукциями из бетонных и железобетонных эле­ментов возводят иа основе крупноблочной, па­нельной, каркасно-панельной и объемно-блоч­ной строительных систем.

Сейчас крупноблочная система в массовом строительстве занимает третье место по объе­му применения после панельной и традицион­ной каменной систем.

Материал конструкции

Рис. 4.6. Классификация строительных систем

Панельная строительная система¹ применя ется при проектировании зданий высотой до 30-ти этажей в обычных грунтовых условиях и до 14 этажей в сейсмических районах.

Стены таких зданий монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, массой до 10 т длиной в 1—3 конструктивно-планировочных шага. Конструкции панелей несамоустойчивы: при возведении их устойчивость обеспечивают монтажные приспособления, а в эксплуата­ции — специальные конструкции стыков и свя­зей. Панели несущих стен устанавливают на цементном растворе, без взаимной перевяз­ки швов.

Каркасно-панельная строительная система с несущим сборным железобетонным каркасом и наружными стенами из бетонных или небетонных панелей применяется в строительстве зданий высотой до 30 этажей. В жилищном строительстве систему применя­ют в ограниченном объеме, поскольку она уступает панельной по технико-экономическим показателям.

Монолитная и сборно-монолитная строи­тельные системы применяются преимуществен­но для возведения зданий повышенной этаж­ности. К системе монолитного домостроения относят здания, все несущие конструкции ко­торых выполняют из монолитного бетона, к сборно-монолитной — здания, в которых не­сущие конструкции выполняют частично сбор­ными, частично монолитными. Монолитные здания, как правило, проектируют бескаркас­ными, сборно-монолитные — каркасными или бескаркасными.

Строительные системы зданий с несущими конструкциями из дерева и пластмасс приме­няют для возведения жилых и общественных зданий высотой в 1—2 этажа. Несущая спо­собность деревянных конструкций, как пока­зывают расчеты, испытания и опыт древнерус­ского строительства многоярусных высотных культовых и крепостных сооружений, позволя­ет возводить здания большей высоты. Однако современное строительное законодательство не допускает применения вертикальных дере­вянных несущих конструкций для зданий средней и повышенной этажности, так как они не отвечают требованиям долговечности и ог­нестойкости. По мере разработки п массового внедрения технологических и дешевых способов повышения био- и огнестойкости древесины предельная этажность зданий с деревянными несущими конструкциями будет повышаться. В настоящее время в зданиях выше двух эта­жей допустимо только выборочное применение деревянных элементов. Например, для внутри- квартирных перекрытий и лестниц в зданиях с квартирами, помещения которых размещены в двух уровнях, или для каркаса панелей на­ружных ненесущих стен с обшивками из лис­товых материалов.

Существует несколько строительных сис­тем зданий с несущими стенами или каркасом из дерева. Традиционная — с несущими рубле­ными стенами из уложенных по периметру стен горизонтальных рядов («венцов») бревен. Ряд индустриальных систем: брусчатая —с несу­щими стенами из брусьев квадратного или прямоугольного сечения, каркасная — с запол­нением пространства между стойками утепли­телем и обшивками на постройке (каркасно- обшивпая) нлп щитами заводского производ­ства (каркаспо-щитовая), бескаркасные — щитовая и панельная.

Традиционная система имеет ограниченное применение. Ее используют только в богатых лесом районах. Брусчатая, каркасно-обшив- нан, каркасно-щнтовая, щитовая и панельная системы представляют собой последователь­ные этапы индустриализации массового дере­вянного домостроения. На современном этапе развития строительной техники они уступили место экономически эффективным и индустри­альным панельным клеефанерным конструк­циям. Панели 1Шсотой в этаж и длиной от 2,4 до 6 м имеют деревянный каркас, обшивки из водостойкой фанеры (снаружи), древесно­стружечных плит (изнутри) и эффективный утеплитель.

Затраты пиломатериалов на строительство панельных зданий в 2,6 раза ниже, чем на брусчатые дома. Сроки возведения одноэтаж­ного одноквартирного панельного дома состав­ляют всего 2,5—2 рабочих смены. Эксплуата­ционные качества наружных ограждений панельных зданий значительно выше, чем кар- касно-обшивных или щитовых, благодаря ма­лой протяженности стыков сборных элементов и практической воздухонепроницаемости об­шивок.

Применение панельного деревянного домо­строения в малоэтажной сельской застройке технически целесообразно и экономично так­же по сравнению с индустриальными строи­тельными системами, использующими капи­тальные конструкции из несгораемых мате­риалов. Так, по сравнению с бетонным дере­вянное панельное домостроение позволяет снизить массу монтируемых конструкций в 4 раза, расход стали в 6 раз, затраты труда на 30 % и сметную стоимость на 7 %.

По планировочной структуре

Например, двухкомнатные квартиры типа А могут иметь жилую площадь не менее 23 м2 и общую не более 41 м2 (для заселения семьей в 1—2 чел.), а типа Б соответственно не менее 27 м2 и не более 48 м2 (для заселения 2 взрослыми с ребенком).

В зависимости от градостроительных и других местных условий нормы корректируют. Например, в сельских поселках общие площади квартир могут быть больше на 2—5%; на Крайнем Севере возможно увеличение общей площади до 10%, а в квартирах, расположенных в двух уровнях, — на 2 м2.

Планировку жилых комнат определяют их функциональное назначение, состав и размещение мебели, создание свободных пространств для передвижения, эстетические требования, модульно-координационная система параметров и связь с соседними помещениями. Целесообразное использование площади комнат и решение функциональных п архитектурно-художественных задач в значительной мере зависит от пропорций помещений в плане, т. е. от соотношения ширины и глубины.

Наиболее удобны жилые комнаты с соотношением ширины и глубины (рис. 2.1) 1:1; 1: 1,25; 1: 1,5; допустимы 1: 1,75; менее удобны 1:2 (последнее является предельно допустимым). Более глубокие комнаты имеют меньше теплопотерь через наружную степу, по менее благоприятные условия для размещения мебели, естественного освещения, инсоляции и худшие эстетические качества.

Жилые комнаты, имеющие глубину меньшую, чем ширина (см. рис. 2.1), и соотношения сторон 1,25: 1,15; 1,75: 1; реже 2: I создают лучшие условия для естественного освещения, инсоляции, размещения мебели и для ре-

Глубину жилых комнат, в соответствии с СНиП И-Л. 1-71* (1978 г.), следует принимать не менее 3 м, не более (i м, ширину не менее 2,4 м.

Специальными исследованиями установлены необходимые для жилых комнат наборы мебели, унифицированы их геометрически'1 параметры, увязанные с модульно-координационной сеткой, разработаны целесообразные варианты их расстановки при различных площадях помещений и их пропорциях в плане в виде так называемых планировочных нормалей. Размеры мебели, а также расстояния от предметов мебели до ограждений комнат приняты кратными 0,5 М (т. е. 5 см), что позволяет увязать параметры помещений с системой унифицированных конструктивно-плани ровочных элементов зданий. Насыщение жилых комнат мебелью рекомендуется в пределах 35—45 % от их площади.

По планировочной структуре

Проектирование жилых- секции следует осуществлять с учетом всего комплекса сани-тарных, противопожарных и градостроительных требований, рассмотренных в § 4 и 5, а также требований к экономичному использованию вертикальных коммуникаций и их эффективной эксплуатации. В секционных домах до 5 этажей (в климатических подрайонах IA, IB, 1Г, IVA и в местностях, расположенных на высоте 1000 м и более над уровнем2.8). Квартиры имеют сквозное проветривание и летние помещения (лоджии) со стороны жилых комнат, что отвечает условиям IV и III климатических районов.

Квартиры в коридорно-секционных и галерейно-секционных, а также в двухэтажных блокированных домах размещают в двух уровнях (рис. 2.11). На уровне входа в квартиру из поэтажных коридоров или галерей, а в блокированных домах снаружи размещают общую комнату, кухню, уборную с умывальником, переднюю, кладовую, а в верхнем этаже 2—3 спальни, совмещенный санитарный узел, встроенные платяные шкафы. Соединяют этажи внутриквартирной лестницей шириной 0,9—1 м с уклоном порядка 1: 1,5—1: 1,75. Эти квартиры имеют сквозное проветривание, двустороннюю инсоляцию, хорошее зонирование, но требуют несколько большей общей площади и не всегда отвечают жизненному укладу населения.

В домах галерейного типа входы в квартиры устраивают с поэтажных от-крытых галерей и все квартиры имеют двустороннюю ориентацию и сквозное проветривание. Этот тип домов применяют в III и IV климатических районах страны с ориентацией жилых комнат на южный сектор горизонта, а галерей и подсобных помещений квартир — на северный. В домах галерейного типа цело- сообразно размещение одно-, двухкомнатных квартир и частично (в торцах галерей) трех-, четырехкомнатных. Многоэтажные галерейные дома должны иметь не менее двух эвакуационных лестниц.

Дома коридорно-секционного и галерейно- секционного типов имеют коридоры (или галереи) через этаж. Этажи подразделяют на коридорные и секционные (рис. 2.25). В таких домах трех-, четырехкомнатные квартиры размещают в двух уровнях со сквозным проветриванием и необходимыми условиями инсоляции благодаря двусторонней ориентации жилых комнат на секционном этаже (см. § 5).

Точечные (односекционные) жилые дом я по своей объемно-планировочной структур могут быть компактные с поэтажной группировкой квартир непосредственно вокруг лестнично-лифтового узла (рис. 2.26), усложнен-ной, расчлененной конфигурации и с использованием поэтажных коридоров (рис. 2.27). 3 первом случае в этаже может размещаться 4—6 квартир, а во втором — 6—8—10—12.

В точечных домах компактной формы все квартиры могут быть обеспечены угловым про ветриванием и необходимыми условиями для

нсоляции при любой ориентации здания, следовательно, они обладают большой градостроительной маневренностью. Лифтовый узел обслуживает в этаже 200—300 м2 общей площади квартир. Для большей компактности гих зданий с этажностью до 9 этажей допустимо устройство лестнично-лифтового узла с грхпим светом.

В точечных домах расчлененной, формы роветрнванпс части квартир осуществляют грез поэтажные коридоры, которые должны меть естественное освещение и проветриваться через окна в торцах. Удовлетворение требований к инсоляции квартир в домах та- эго типа возможно только при использовании t в качестве меридиональных. В точечно- зридорных домах эффективно используют лифты, обслуживающие население квартир г общей площадью 300—600 м2 в этаже.

Несмотря на то что точечные дома по экономическим показателям уступают многосекционным (у них большая поверхность наружных ограждений на 1 м2 общей площади), они имеют широкое применение в жилищном строительстве благодаря большой градостроительной маневренности. Точечные дома типа блок- секций могут быть блокированы между собой и образовывать многосекционные дома с разнообразной пространственной конфигурацией, как это показано на