Архитектурные элементы зданий и сооружений

Основные элементы зданий и сооружений

• Рассматриваются архитектурные аспекты гражданских и промышленных зданий, включая компоновку и элементы, а также теплотехнические расчеты
• Компоновка гражданских промышленных зданий рассматривается в историческом контексте, начиная с Витрувия
• Удобство и комфорт жилища достигаются варьированием ширины, глубины и высоты здания
• Требования к зданиям включают прочность, устойчивость и долговечность, а также комфорт и безопасность для здоровья

Здание и Сооружение: Определения и Отличия

• Здание определяется как надземное сооружение с внутренним пространством, предназначенным для удовлетворения потребностей человека (жилые дома, школы, театры)
• Сооружения, в отличие от зданий, включают заводские корпуса, наземные сооружения, не имеющие внутреннего пространства (мосты, радиомачты, резервуары, метро)
• Здания предполагают длительное пребывание людей, что не характерно для сооружений
• Здания классифицируются на гражданские, промышленные и сельскохозяйственные
• Гражданские здания подразделяются на жилые (дома, гостиницы, общежития) и общественные (школы, магазины, театры, спортивные комплексы)
• Промышленные здания делятся по типу производственных процессов (химические, металлургические, машиностроительные)
• Сельскохозяйственные здания предназначены для обслуживания отраслей сельского хозяйства (фермы, птицефабрики, теплицы)

Типы и Строительство Зданий

• Здания могут быть каркасного типа, подобно промышленным зданиям и инженерным сооружениям (мачты, башни, мосты, градирни, резервуары)
• Внутреннее пространство зданий состоит из отдельных помещений, образующих этажи
• Здания подразделяются по этажности на одноэтажные и многоэтажные
• Высотные здания имеют более 20 этажей
• Этажи бывают подвальные, цокольные, надземные и мансардные
• Цокольный этаж - заглубление менее половины высоты помещения
• Подвальный этаж - уровень пола выше уровня земли вокруг здания
• Мансардный этаж расположен в пределах чердака
• Заглублённые этажи учитываются при определении этажности, если уровень пола 1 этажа превышает уровень земли на 2 метра и более
• Здания разделяют на массового строительства (жилые дома, школы, магазины) и уникальные здания (крупные театры, музеи)
• К уникальным зданиям относятся здания высотой более 100 метров или консоль более 20 метров

Классы ответственности зданий и требования

• Здания делятся на 4 класса ответственности по специальным правилам
• К 1 классу относятся здания с высокой ответственностью.
• Ко 2 классу - многоэтажные жилые дома, основные корпуса предприятий и общественные здания
• К 3 классу - дома до 5 этажей
• К 4 классу - общественные здания небольшой вместимости и временные сооружения
• Здания 1 класса предъявляют повышенные требования к долговечности, огнестойкости и комфорту
• Для зданий 4 класса предъявляются минимальные требования
• Классы ответственности определяют экономичность строительных решений
• Классификация по классности основывается на материале (деревянные, железобетонные) и конструктивным схемам
• Классификация зданий зависит от назначения, этажности и конструкции стен (кирпичные, панельные)
• Степень долговечности зависит от материала несущих конструкций (дерево, железобетон)
• Для монолитных железобетонных зданий - 1 степень долговечности (более 100 лет)
• Степень огнестойкости коррелирует со степенью долговечности
• Безотказность подразумевает срок службы здания без обрушений и дефектов

Основные элементы и требования к зданиям

• Важные требования к зданиям: прочность, долговечность и надёжность
• Надежность включает в себя долговечность, прочность, устойчивость и ремонт пригодность
• Срок службы - период безотказной работы здания
• Важное требование: функциональная целесообразность
• Здание должно быть продумано и спланировано для соответствия своему функциональному назначению (состав, размеры, помещения)
• Конструктивное решение, конструктивная схема, материал конструкций и отделочные материалы должны быть взаимоувязаны
• Чертежи и объемно-планировочные решения должны максимально соответствовать функциональным требованиям
• Строительная отрасль регулируется строительными нормами для обеспечения безопасности людей и комфорта
• Важные параметры: помещения, высота, освещенность
• Требования к надежности, функциональности и огнестойкости
• Предел огнестойкости строительных конструкций - сопротивление действию огня
• Предел огнестойкости измеряется в часах
• Предел огнестойкости - время, в течение которого конструкция не теряет прочностных качеств

Архитектурные Требования и Экономичность

• Гармония и красота важны в архитектуре
• Зрительное восприятие гармонии играет важную роль
• Экономичность строительства является важным требованием, особенно при массовом строительстве
• Необходимо учитывать экономическую целесообразность при проектировании и строительстве фундамента (свайный или монолитная плита)
• Важно, чтобы здание не давало трещин и не было осадок
• Строительство - предпринимательская деятельность, направленная на получение прибыли

Основные и конструктивные элементы здания

• Здание состоит из отдельных связанных между собой частей
• Важные объемно-планировочные элементы: этаж, лестничная клетка, веранда, чердак, мансарда
• Конструктивные элементы: фундаменты, стены, отдельные, опоры, перекрытия лестницы
• Мелкие элементы: кирпичи и ступени.
• Конструктивные элементы делятся на несущие и ограждающие
• Несущие элементы воспринимают все нагрузки
• Ограждающие элементы отделяют помещение от внешнего пространства или одно помещение от другого.
• Наружная несущая стена выполняет как несущую, так и ограждающую функцию
• Основные конструктивные элементы здания: фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши, лестницы, перегородки, окна, двери

Фундамент и Стены

• Фундамент: подземная часть принимает нагрузка от здания и действующих на него сил
• Действующие силы: ветер и снег
• Перекрытия и стены передают нагрузку на фундаменты
• Фундаменты передают нагрузку на грунт основания
• Вертикальные ограждающие конструкции - стены (наружные и внутренние)
• Стены могут быть несущие, самонесущие и навесные
• Несущие стены воспринимают нагрузку от перекрытий и крыши, передавая ее на фундамент вместе со своим весом
• Навесные стены выполняют только ограждающую функцию, опираясь на колонны или перекрытия

Колонны и Перекрытия

• Колонны: отдельные вертикальные опоры, воспринимающие нагрузку от перекрытий и стен, передавая ее на фундамент
• Важно различать стены (плоскостной элемент) и колонны (стержневой элемент)
• Перекрытия: горизонтальные ограждения, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи
• Перекрытие между этажами и подвалом называется «надподвальным», а между верхним этажом и чердаком — «чердачным»
• Крыша — конструкция, защищающая здание от атмосферных осадков
• Крыша состоит из кровли (водонепроницаемые оболочки) и несущей конструкции

Лестницы, Перегородки и Окна

• Лестница — конструкция для сообщения между этажами
• Лестницы бывают внутренние и наружные
• Лестничная клетка — помещение с несгораемыми стенами
• Перегородки — вертикальные, конструкции, разделяющие помещения, опирающиеся на перекрытия
• Окна располагаются в наружных стенах для естественного освещения и зрительной связи с внешним миром
• Дверь должна быть прозрачной (требования безопасности)

Дополнительные Конструкции и Общая Структура Здания

• Другие конструкции зданий: балконы, козырьки, шахты лифтов
• Совместная работа основных несущих конструкций (фундаменты, стены, опоры, перекрытия) создает единую пространственную систему
• Надежность — результат совместной работы конструкций

Нагрузки и Воздействия на Здание

• Элементы здания выполнены из разных материалов и имеют разную геометрию
• Все элементы работают по-разному, но составляют единый организм
• Важна совместная работа всех элементов при проектировании конструкции
• Здание испытывает различные нагрузки и воздействия во время эксплуатации
• Материал конструкции сопротивляется нагрузкам, создавая внутреннее напряжение
• Поведение материалов и конструкций под нагрузкой изучает строительная механика
• Постоянные нагрузки (собственный вес здания) действуют непрерывно
• Временные нагрузки действуют лишь в отдельные отрезки времени
• Напряжение в несущих конструкциях возрастает от верхней части здания к нижней
• Задача: надежное крепление здания к земле из-за увеличения высоты и уменьшения веса конструкций (новые материалы, схемы)
• Важность учета ветровых нагрузок при проектировании высотных зданий
• Ветровая нагрузка увеличивается с высотой
• Нагрузка от ветра, скорость напор ветра на высоте до 10 метров принимается равным 270 паскалей, на высоте 100 метров она уже 570 Па
• В горных районах и на побережьях ветровые нагрузки особенно велики, например, в некоторых районах береговой полосы арктики приморья нормативное значение ветрового напора на высоте до 10 метров равно 1 кило паскалю

Влияние Ветра на Здания и Особенности Застройки

• Подветренная сторона создает отрицательное давление (отсос)
• Сильные порывы ветра создают ударное динамическое воздействие
• Строительство высотных зданий может усилить ветреность на улицах