13-2

Типы несущих систем

• Бескаркасная система подразумевает, что несущими являются только стены, которые могут быть поперечными, продольными или комбинированными.
• В каркасной системе несущим элементом являются колонны.
• Смешанная система (иногда называемая неполным каркасом) сочетает в себе несущие стены и колонны.
• При данной системе плиты перекрытия укладываются на несущие стены.

Перекрытие колонн

• Для перекрытия колонн используются ригели (балки, фермы).
• Ригели могут располагаться продольно, поперечно или перекрестно.
• Плиты перекрытия укладываются поверх ригелей.
• Безригельная система, при которой плита укладывается непосредственно на четыре точки опоры, встречается реже.

Смешанная система (стены и колонны)

• В смешанной системе несущими являются как наружные стены, так и внутренние колонны.
• Возможна и другая конфигурация, когда ряд наружных колонн также является несущим.
• Сочетание стен и колонн обеспечивает свободу планировки, но длина стен ограничена для сохранения устойчивости.

Устойчивость стен

• Чтобы стена не потеряла устойчивость, её необходимо перевязать, соединив с перпендикулярными стенами.
• В этом случае высоту стены можно увеличить до 5 метров.
• Соединение стен плитами перекрытия увеличивает устойчивость конструкции.

Работа стен и перекрытий при нагрузках

• Стена, воспринимающая ветровую нагрузку, передаёт её не только на грунт и поперечные стены, но и через плиты перекрытия на другую стену.
• Плиты перекрытия, уложенные на стены, передают горизонтальную нагрузку от одной стены к другой, но сами в работе не участвуют.
• Такое сопряжение элементов называется шарнирным, так как допускает поворот элементов относительно друг друга.

Жесткое закрепление

• Устойчивость конструкции можно увеличить, жёстко заделав концы плит перекрытия в стены, создав жёсткие узлы сопряжения.
• В этом случае конструкция превращается в рамную систему с жёсткими узлами.
• Плиты перекрытия выполняют роль ригеля рамы, и при отклонении стены от вертикали узлы сохраняют геометрию.
• В узлах и ригеле рамы возникает напряжение, ригель включается в работу, что не наблюдается в шарнирном опирании плит.

Поперечные стены

• Ещё большую жесткость конструкции придают поперечные стены, которые воспринимают горизонтальные нагрузки по всей своей длине.
• Две продольные стены, соединённые поперечными стенами и перекрытые плитами, образуют жёсткую и устойчивую пространственную структуру.

Многоярусные здания

• Благодаря своей устойчивости такая структура может быть принята за основание для возведения аналогичной структуры, что позволяет строить многоярусные здания.
• Обычно устраивают три продольные стены для жилых домов и четыре для гражданских зданий с коридором.
• Плиты перекрытия опираются на продольные стены, а торцовые и промежуточные поперечные стены служат элементами жёсткости (диафрагмами жесткости), не неся нагрузки от перекрытия.

Конструктивные схемы

• Конструкция с продольными несущими стенами: плиты перекрытия опираются на продольные стены.
• Конструкция с поперечными несущими стенами: плиты перекрытия опираются на поперечные стены, а продольные стены являются самонесущими и выполняют функцию диафрагмы жесткости.
• Схема с поперечными несущими стенами эффективна при строительстве гостиниц, санаториев, где требуются большие оконные проемы в продольных стенах.

Смешанный тип зданий

• При сложной планировке зданий с разнообразными помещениями расположение плит перекрытия в одном направлении может быть нерациональным.
• В этом случае здание будет смешанного типа.
• Стеновые конструктивные схемы зданий с ячейстой структурой удобны для жилых зданий, но ограничивают свободу планировки.
• Передвинуть или убрать несущую стену практически невозможно, что затрудняет приспособление здания под другие нужды.

Гибкая планировка

• Гибкость планировочных решений обеспечивает возможность изменения расположения и размеров помещений.
• Для этого колонны соединяют ригелями, на которые опирают плиты перекрытия, что позволяет создавать большие помещения.
• Такая схема называется схемой с наружными несущими стенами и внутренним каркасом (иногда неполным каркасом).

Каркасные здания

• Чтобы избежать материалоёмкости и тяжести стен, несущие стены заменяют отдельными опорами, получая каркасное здание.
• Наружные стены выполняют только ограждающую функцию из лёгких материалов в виде навесной конструкции, вес которой передаётся на каркас.
• Каркасные здания обладают хорошей планировочной гибкостью и меньшим весом, поэтому они наиболее распространены.
• Однако для жилых домов и небольших общественных и промышленных зданий продолжают применять конструктивную схему с несущими стенами.

Пролеты и шаги

• Расстояние между осями продольных стен или рядов колонн называется пролётом.
• Расстояние между осями поперечных колонн называется шагом. Система продольных и поперечных осей образует сетку колонн на плане здания.

Типы работы каркаса

• Рамные каркасы: ригели перекрытия расположены в продольном и поперечном направлениях и жёстко соединены с колоннами, образуя рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки.
• Связевые каркасы: соединение ригелей и колонн выполняется в виде шарнирных соединений, а для восприятия горизонтальных нагрузок используются дополнительные элементы жёсткости (связи жесткости).
• Рамно-связевые каркасы: комбинируют рамы с жёстким креплением ригелей и колонн в одном направлении и вертикальные связи жёсткости в другом.

Индустриализация строительства

• Индустриализация строительства предполагает изготовление строительных конструкций в заводских условиях, транспортировку на место строительства и монтаж готовых конструкций.
• Это позволяет снизить стоимость строительства, уменьшить расход материалов и трудовых затрат, улучшить качество и сократить сроки.
• Индустриализация вызывает необходимость типизации конструктивных решений и стандартизацию строительных изделий и деталей.

Типизация

• Типизация - это отбор лучших технических и экономических решений и многократное использование их в строительстве.
• Направления типизации:
  • Проектирование типовых зданий.
  • Проектирование типовых объёмно-планировочных решений.
  • Проектирование типовых конструкций и изделий.
  • Проектирование типовых узлов и деталей зданий.

Стандартизация и унификация

• Стандартизация - высший уровень типизации, обеспечивающий соответствие изделий требованиям стандарта.
• Унификация - приведение к единообразию, ограничение типов размеров изделий и выработка единой системы исходных данных для проектирования.
• Унификация обеспечивает взаимозаменяемость конструктивных элементов.

Модульная система

• Разработаны правила выбора согласованных размеров всех строительных компонентов на основе единой модульной системы.
• Модуль равен 100 мм. Используются укрупнённые и дробные модули.
• Планировочный модуль применяется для кирпичных жилых домов (300 мм) и крупнопанельных жилых зданий (600 или 1200 мм). Для промышленных зданий - 6000 мм или 3000 мм.
• Система модульных осей используется для точного определения положения несущих конструкций.

Размеры

• Номинальный размер - проектное расстояние между модульными осями.
• Конструктивный размер - проектные размеры конструктивного элемента.
• Натурный размер - фактические размеры конструктивных элементов.

Привязка

• Расположение конструктивных элементов в здании по отношению к координационным осям.
• Правила привязки зависят от конструктивной схемы здания.

Технико-экономическая оценка

• Экономичность здания складывается из строительной сметной стоимости, стоимости эксплуатации и комфортности.
• Сметная стоимость включает стоимость материалов, монтажа, транспортировки, зарплату строителей и другие затраты.
• Уменьшение веса здания и экономия транспортных средств существенно удешевляют строительство.
• При выборе строительных материалов необходимо учитывать энергозатраты на их изготовление.

Стоимость эксплуатации

• Стоимость эксплуатации зависит от объёмно-планировочных решений, долговечности материалов и качества выполнения строительных работ.
• Важное внимание следует уделять теплозащите здания.
• Эксплуатационные расходы зависят и от градостроительных решений (застройка микрорайонов и зданий повышенной этажности).
• При экономическом сравнении за расчетную единицу принимают 1 м² общей площади, одно место на учащегося (для школ), одно место на зрителя (для театров) и 1 м³ строительного объема (для промышленных зданий).

Технические требования

• Оценка конструктивных решений включает соответствие техническим, эксплуатационным и эстетическим требованиям. Конструкции должны соответствовать индустриальным методам производства работ, быть сборными и транспортабельными.

Теплотехнические требования

• Ограждающие конструкции должны обладать теплозащитными свойствами, достаточной тепловой инерцией и устойчивостью к увлажнению.
• Воздухопроницаемость ограждений не должна превышать допустимый предел.

Фундаменты многоэтажных зданий

• В многоэтажных зданиях возрастают нагрузки на фундаменты и грунт основания. Используются свайные или сплошные фундаменты.
• Ленточные фундаменты возводятся под несущие стены. Сплошные и свайные фундаменты - при слабых грунтах.

Малоэтажные жилые дома

• Предназначены для проживания нескольких семей. Выполняются с ленточными или столбчатыми фундаментами.
• Ленточные фундаменты - в зданиях с несущими стенами, столбчатые фундаменты - если глубина заложения не превышает 2 метра.

Столбчатые фундаменты

• Располагаются под углами и пересечениями стен, а также под простенками несущих стен.
• Расстояние между отдельными фундаментами не должно превышать 6 метров.
• Поверху столбчатых фундаментов укладываются фундаментные балки, по которым возводят стены.

Глубина заложения фундамента

• Зависит от глубины залегания грунта и глубины промерзания грунта.
• Низ фундамента устраивается ниже глубины промерзания на 100 мм.

Материалы для фундамента

• Бут, бутобетон, бетон, крупный кирпич (для одноэтажных зданий).
• Для гибких фундаментов применяется железобетон.

Конструкция ленточного фундамента

• Имеет прямоугольно-поперечное сечение. Толщина ленты - в зависимости от толщины стены, но не менее 350 мм.
• Толщина бутовых и бутобетонных лент - 800 мм.
• Толщину монолитной бетонной ленты делают 500 или 550 мм, сборных бетонных лент - 300, 400, 500 или 600 мм.
• Высота блоков - 580 мм, длина - 800 и 2400 мм.

Фундаментные блоки

• Изготавливаются из бетона (сплошные или с пустотами).
• Укладываются с перевязкой вертикальных швов.
• Обрез ленточного фундамента устраивается выше поверхности земли.

Уширение подошвы фундамента

• Применяется для уменьшения давления на грунт в виде одного-двух уступов или армированной фундаментной плиты.

Подготовка

• Фундамент вкладывается в выровненный грунт. Для создания ровной поверхности используется песчаная подготовка.
• Для бутобетонных и бетонных фундаментов предусматривается слой щебенки.

Защита от сырости

• Для защиты стен от грунтовой сырости устраивается рулонная гидроизоляция или слой цементного раствора.

Фундаментные балки

• Применяются из сборного или монолитного железобетона длиной не более 6 метров.
• Под фундаментными балками предусматривают песчаную подсыпку.

Подвалы в малоэтажных домах

• Стенами служат обычные ленточные фундаменты, заглубленные на соответствующую глубину.
• Важным конструктивным мероприятием является гидроизоляция подвала (обмазочная, оклеечная или облицовочная).

Пол подвала

• Выполняется из тяжелого бетона. Пол делают из логостойких материалов (асфальт, цементный раствор).
• При уровне грунтовых вод выше пола подвала создается гидростатическое давление.
• Конструкция пола подвала специально утяжеляется двумя слоями бетонной подготовки. Между ними устраивают оклеечную гидроизоляцию.

Сплошные фундаменты многоэтажных зданий

• В многоэтажных каркасных зданиях устраивают перекрестные ленточные фундаменты или сплошную плиту.
• При сплошной плите увеличивается площадь подошвы фундамента и уменьшается удельное давление на грунт.

Свайные фундаменты

• Применяются при строительстве на слабых и сжимаемых грунтах.
• Состоят из свай и ростверка. Сваи бывают забивные и набивные.
• Забивная свая: сборная железобетонная конструкция.
• Набивная свая: скважина в грунте, заполняемая бетоном.

Типы свай

• • Сваи-стойки: достигают прочного грунта и опираются на него.
• • Висячие сваи: работают за счет силы трения по боковой поверхности.

Ростверк

• Массивная монолитная или сборная железобетонная конструкция, на которую опирается конструкция здания.
• В верхней части охватывает и объединяет оголовки свай.
• План расположения свай называется свайным полем.