Архитектура зданий: Введение

Введение в архитектуру гражданских и промышленных зданий

• Рассматриваются основные элементы зданий и сооружений, компоновка, элементы строительной физики (теплотехнический расчет) и компоновка гражданских и промышленных зданий.

Основные элементы зданий и сооружений с точки зрения Витрувия

• Витрувий, основоположник архитектуры, понимал важность удобства и комфорта жилища.
• Три основных параметра, которыми необходимо варьировать для достижения комфорта: ширина, глубина и высота здания.
• В каждую эпоху к зданиям предъявляются новые требования, помимо основных (прочность, устойчивость, долговечность).
• Важно обеспечить комфорт и безопасность для здоровья, учитывая микроклимат (влажность, освещение).

Здание vs. Сооружение

• Здание - надземное сооружение с внутренним пространством для удовлетворения потребностей человека (жилые дома, школы, театры, больницы, заводские корпуса).
• Сооружение - наземное (без внутреннего пространства), подземное или подводное инженерное сооружение (мосты, радиомачты, резервуары, плотины, метро, набережные).
• Здания предназначены для длительного пребывания людей, в отличие от сооружений.
• Здания делятся на гражданские, промышленные и сельскохозяйственные.

Классификация зданий

• Гражданские здания:
  • Жилые (дома, гостиницы, общежития).
  • Общественные (школы, магазины, театры, спортивные комплексы).
  • Городского или сельского типа.
• Промышленные здания:
  • Химические, металлургические, машиностроительные, транспортные, складские.
• Сельскохозяйственные здания:
  • Животноводческие фермы, птицефабрики, теплицы.
• Инженерные сооружения:
  • Мачты, башни, мосты, градирни, резервуары.

Элементы здания и этажность

• Внутреннее пространство здания состоит из помещений (огражденное пространство с полом на одном уровне).
• Помещения образуют этаж.
• Этажность зданий: одноэтажные, многоэтажные, повышенной этажности и высотные (выше 20 этажей).
• Типы этажей: подвальные, цокольные, надземные и мансардные.
• Цокольный этаж: заглубление менее половины высоты помещения.
• Подвальный этаж: заглубление более половины высоты помещения.
• Подземные этажи: уровень пола ниже уровня земли вокруг здания.
• Мансардный этаж: расположен в пределах чердака.
• При определении этажности учитываются только наземные этажи, кроме случаев, когда пол первого этажа выше уровня земли на 2 метра и более.

Виды зданий по распространенности и классу ответственности

• Массового строительства (жилые дома, магазины, школы).
• Уникальные здания (крупные театры, музеи, административные здания республиканского значения, здания высотой >100 м, консоль >20 м).
• Классы зданий (устанавливаются сводом правил):
  • 1 класс: уникальные общественные здания, жилые дома повышенной этажности.
  • 2 класс: многоэтажные жилые дома, основные корпуса предприятий, общественные здания (рестораны).
  • 3 класс: жилые дома до 5 этажей, общественные здания небольшой вместимости, вспомогательные здания.
  • 4 класс: временные здания.
• Требования к зданиям 1 класса повышенные (долговечность, огнестойкость, комфортность).
• К зданиям 4 класса – минимальные.
• Классы ответственности выделяются для экономической целесообразности при планировании и выполнении конструктивных решений.

Классификация зданий по материалу

• Деревянные, каменные, кирпичные, железобетонные и так далее.
• По конструктивным схемам (будет рассмотрено позже).
• Классификация учитывает назначение, этажность, конструкцию стен (кирпичные, крупнопанельные), степень долговечности, огнестойкости и класс.
• Степень долговечности зависит от материалов несущих конструкций (деревянные – меньше, монолитные – больше 100 лет).

Требования к зданиям

• Прочность, долговечность и надёжность.
• Надежность включает долговечность, прочность, устойчивость и ремонтопригодность.
• Долговечность – период безотказной работы здания.
• Функциональная целесообразность: соответствие назначению (состав, размеры помещений, взаимосвязь).
• Конструктивное решение, материалы и отделка должны быть взаимоувязаны.
• Размеры помещений нормируются.
• Строительная отрасль регулируется множеством нормативно-правовых актов и сводов правил (высота, освещенность помещений).

Огнестойкость

• Предел огнестойкости – сопротивление конструкции действию огня до потери несущей способности и устойчивости (выражается в часах).
• Предел огнестойкости – время, в течение которого конструкция не теряет прочность и пригодна для эвакуации людей.
  • Кирпичная стена (380 мм) – 11 часов.
  • Деревянная стена оштукатурена – 0.5 часа.
  • Металлические незащищенные конструкции – 0.25 часа.
• Здания разделяются на 5 степеней огнестойкости.

Эстетика и экономичность строительства

• Архитектурная выразительность (красота, гармония) важна.
• Экономичность строительства – одно из важнейших требований, особенно при массовом строительстве.
• Необходимо учитывать экономическую целесообразность при выборе конструктивных решений (например, тип фундамента).
• Строительство – предпринимательская деятельность, направленная на получение прибыли.

Основные конструктивные элементы здания

• Объемно-планировочные элементы: этаж, лестничная клетка, веранда, чердак, мансарда.
• Конструктивные элементы: фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, лестницы.
• Строительные изделия: кирпичи (для стен), ступени (для лестниц), плиты и балки (для перекрытий).

Назначение конструктивных элементов

• Несущие: воспринимают нагрузки, возникающие в здании (капитальные стены).
• Ограждающие: отделяют помещения от внешнего пространства или друг от друга.
• Наружная стена может выполнять обе функции (несущую и ограждающую).

Основные элементы здания

• Фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши, лестницы, перегородки, окна, двери.
• Фундамент: подземная часть, принимающая нагрузку от здания и передающая ее на грунт основания.
• Стены: вертикальные ограждающие конструкции (наружные и внутренние, несущие и ненесущие).
  • Несущие стены: воспринимают нагрузку от перекрытий и крыши и передают ее на фундамент.
  • Самнесущие стены: опираются на фундамент и передают только собственный вес.
  • Навесные стены: опираются на колонны или перекрытия и выполняют только ограждающую функцию.
• Колонны, стойки и столбы: вертикальные несущие элементы, воспринимающие нагрузку от перекрытий и передающие ее на фундамент. Стена - плоскостной элемент, колонна - стержневой.
• Перекрытия: горизонтальные ограждения, разделяющие пространство здания на этажи (междуэтажные, надподвальные, чердачные).
• Крыша: конструкция, защищающая здание от осадков (кровля и несущая конструкция).
• Лестница: конструкция для сообщения между этажами (внутренние и наружные), внутренние ограждаются несгораемыми стенами (лестничная клетка).
• Перегородки: вертикальные ограждающие конструкции, разделяющие помещения (опираются на перекрытия).
• Двери, окна: проемы для обеспечения освещения, связи с внешним пространством и проветривания.
  • Входные двери в подъезд должны быть прозрачными.
  • Оконный блок состоит из коробки и переплётов.
• Другие элементы: балконы, козырьки, шахты лифтов, фонари (не обязательны для всех зданий).

Несущий остов здания

• Фундаменты, стены, отдельные опоры и перекрытия работают совместно, образуя единую пространственную конструктивную систему – несущий остов здания.
• Конструкция должна обеспечивать совместную работу при нагрузках в процессе строительства и эксплуатации.
• Строительная механика изучает поведение материалов и конструкций под воздействием внешних сил.

Нагрузки, действующие на здание

• Постоянные нагрузки: собственный вес здания (вес конструктивных элементов). Напряжение в несущих конструкциях в нижней части здания больше, чем в верхней.
• Временные нагрузки: ветровые усилия (с увеличением высоты воздействие возрастает).
  • Чем выше здание, тем больше ветровая нагрузка.
  • С подветренной стороны возникает разряженное пространство, создающее отрицательное давление.
  • Сильные порывы ветра создают ударное динамическое воздействие.
  • Возведение многоэтажных зданий может усилить ветер на улицах.