Лекция 3. Стены
Каменный несущий остов гражданских зданий представляет собой классическую стеновую систему. Основным элементом каменного остова зданий являются стены. Толщина стен определяется либо по ее несущей способности, либо по теплотехническому расчету. Принимается большее значение толщины. Для усиления стен часто применяется:
армирование;
проемы в каменных стенах перекрывают перемычками или арками;
у поверхностей земли устраиваются цоколи; стены завершают карнизами или парапетами.
Мелкоразмерные каменные стены возводятся из естественных или искусственных материалов (глиняного или искусственного кирпича, камня, мелких бетонных блоков и т.д.) (рис. 14). Размеры наиболее традиционного мелкоразмерного изделия для стен -- кирпича равны 250х120х65.
Толщина стен из кирпича измеряется в половинах длины кирпича или в миллиметрах (с учетом толщины растворных швов 10 мм): 0,5 кирпича (120 мм); 1 кирпич (250 мм); 1,5 кирпича (380 мм); 2 кирпича (510 мм) и т.д. Кладка бывает как сплошная (рис. 14), так и облегченная или многослойная с включением внутренних утепляющих слоев (рис. 15).
Перемычки в основном бывают: брусовые из сборного железобетона, рядовые армоцементные, металлические из прокатных профилей и т.д. (рис. 16).
Крупные блоки -- это сборные стеновые элементы, изготовленные из бетона, камня и имеющие форму параллелепипеда. Эти блоки -- самоустойчивые элементы, высота, ширина и толщина которых совместимы между собой.
Блоки бывают простеночными, цокольными, перемычечными, подоконными и т.д. Прочность и устойчивость стен обеспечивается перевязкой блоков, связью с внутренними стенами и элементами перекрытий через закладные детали и т.д.
Внутренние блоки имеют толщину 200 и 300 мм и выполняются из тяжелого бетона. Наружные имеют толщину 300, 400, 500, 600 мм и выполняются из легкого бетона.
Основные перевязки и типы разрезок крупноблочных стен представлены на рис. 17.
Стеновые панели -- это крупные жесткие плоские элементы с шириной или высотой, значительно превышающей их толщину. Стеновые панели изготовляют из различных видов бетона, а по конструкции они бывают однослойными, двухслойными и трехслойными (рис. 18). Разрезка наружных стен в панельных бескаркасных зданиях, как правило, однорядная горизонтальная, но может быть вертикальной и более сложной. Толщина панелей 200-250-300-350-400 мм.
Разрезка наружных панельных стен дана на рис. 19.
Наружные стены в каркасных зданиях бывают навесными и самонесущими, т.е. передающими собственный вес на элементы каркаса и их разрезка в основном горизонтальная ленточная.
При самонесущих панельных стенах их элементы крепятся к колоннам каркаса гибкими связями, обеспечивающими устойчивость панелей; при панелях они опираются на ригели каркаса, консольные выступы панелей перекрытия или на опорные столики, приваренные к колоннам.
Лекция 4 Каркасные здания
Каркасное здание -- это здание, в котором основой несущего остова является каркас, состоящий из системы фундаментов, колонн, ригелей, плит перекрытий и элементов жесткости -- связей, диафрагм или ядер жесткости.
Основными строительными материалами для устройства каркасов являются сборный или монолитный железобетон (для зданий массового строительства), сталь (для уникальных, высотных или крупных промышленных зданий) и дерево (для малоэтажных гражданских зданий).
По характеру работы каркасы подразделяются на три разновидности: рамную, связевую и рамно-связевую (рис. 20).
Рамная схема -- это элементы каркаса, жестко соединенные в конструктивных узлах в устойчивую и жесткую пространственную схему, воспринимающую вертикальные и горизонтальные усилия.
Связевая схема -- это схема, при которой горизонтальные усилия воспринимаются жесткими перекрытиями, диафрагмами и ядрами жесткости. Вертикальные усилия воспринимаются колоннами и фундаментами. Соединения вертикальных и горизонтальных элементов при этом принимается условно шарнирными.
Рамно-связевая схема представляет собой комбинацию рамных и связевых схем. При этом в одном направлении жесткость обеспечивается вертикальными элементами жесткости (диафрагмами или связями), а в другом -- самой рамой.
Для гражданских зданий применяют в основном сборный железобетонный каркас. Для рамного каркаса применяют разрезку на Г-, Т-, Н-, П-образные плоские элементы. Для связевого каркаса применяются прямолинейные элементы (рис. 21).
Фундаменты под колонны каркасных зданий устраиваются, как правило, из сборных железобетонных блоков стаканного типа.
Сборные железобетонные колонны каркасных зданий выполняются обычно сечением 300х300 и 400х400 мм с одной или несколькими консолями, а также с вынесенными консолями. По высоте колонны изготавливаются на один или два этажа (рис. 22).
Ригели, воспринимающие нагрузку от междуэтажных перекрытий и передающие ее на колонны, в зависимости от перекрываемого пролета и расположения в здании, назначаются различных сечений: прямоугольного, таврового, в виде обратного тавра и т.д. В случае опирания плит перекрытий на боковые полки ригелей экономится высота этажа и здания в целом (рис. 23).
Перекрытия каркасных зданий выполняются из сплошных, пустотных или ребристых железобетонных панелей. При этом часть плит играет роль связей или распорок, которые укладывают по осям колонн. Рядовые панели укладывают между связевыми панелями (рис. 24).
Вертикальные диафрагмы жесткости проектируют на всю высотуздания, начиная от фундамента. Элементы диафрагм имеют поэтажную разрезку и представляют собой глухие железобетонные стенки с полками поверху для опирания плит перекрытия. С колоннами диафрагмы соединяются сваркой закладных деталей, а стыки замоноличиваются.
Наружные стеновые панели могут опираться на ригели каркаса (в случае продольного их расположения), на крайнюю панель перекрытия или непосредственно на колонну (рис. 25).
Лекция 5 Лестницы
Лестницы в зданиях служат для связи между помещениями, находящимися на разных уровнях (этажах), а также для аварийной эвакуации.
В зависимости от назначения лестницы подразделяются на: основные (для связи между этажами) и вспомогательные (подвальные, чердачные, пожарные и аварийные).
По расположению в здании лестницы бывают наружные, внутренние общего пользования и внутриквартирные.
По количеству маршей в пределах этажа и конфигурации лестниц их устраивают:
одномаршевыми;
Г-образными с промежуточными площадками или забежными ступенями;
двухмаршевыми с маршами, расположенными на одной оси; двухмаршевыми с сомкнутыми или раздвинутыми маршами; трехмаршевыми с лифтовой шахтой между ними; трехмаршевыми с уширенным (парадным) маршем и т.д. (рис. 26).
Лестницы заключают в лестничную клетку, образованную капитальными стенами и покрытием из несгораемых материалов. Основными элементами лестниц являются: лестничные марши и лестничные площадки.
Лестничные марши имеют ступени, горизонтальную поверхность которых называют проступью, а вертикальную- подступенком. Строительными нормами высота подступенка предусматривается равной от 135 до 180 мм, а ширина проступи -- от 250 до 300 мм (наиболее распространены размеры 150 и 300 мм соответственно).
Ширина лестничной площадки принимается не менее ширины лестничного марша и не менее 1,2 м. Количество ступеней в марше назначается в пределах от 3 до 16 штук.
Кроме лестниц, для сообщений между этажами служат пандусы, эскалаторы и лифты.
В зависимости от применяемого материала лестницы бывают железобетонными, металлическими, комбинированными (из железобетона и металла) и деревянными.
В современном строительстве применяют в основном сборные железобетонные лестницы: крупноразмерные и мелкоразмерные.
Наибольшее распространение получили крупноэлементные лестницы, состоящие из сборных железобетонных маршей и площадок или маршей с полуплощадками (рис. 27).
Крупноразмерные лестничные марши изготавливаются с двумя несущими ребрами или одним ребром (П-образные или кессонные, Н-образные, Т-образные) со ступенями сплошного или складчатого сечения и т.д. (рис. 28).
Лестничные площадки опираются на поперечные стены здания (продольные стены лестничных клеток). Лестничные марши при этом укладывают на ребра площадок. Лестничные марши с полуплощадками опираются на ригели каркаса или на поперечные стены.
Лестницы из мелких элементов устраивают из наборных железобетонных ступеней, укладываемых на железобетонные или металлические косоуры (наклонные балки).
Лестничные площадки монтируют из площадочных железобетонных плит сплошного сечения или с пустотами.
В деревянных или металлических конструкциях лестниц применяются также подкосоурные балки -- поперечные несущие элементы, служащие опорой для подстропильных балок (рис. 29).
Лекция 6 Покрытия и кровли
Для защиты от атмосферных осадков, от потерь тепла или перегрева, здания ограждаются сверху покрытиями (крышами).
Основными видами покрытий являются чердачные и совмещенные покрытия. Чердачное покрытие состоит из чердачного перекрытия над последним этажом и собственно конструкции крыши, между которыми находится чердак.
Совмещенное покрытие (обычно плоское) образуется при совмещении конструкции крышис чердачным перекрытием.
Покрытие (крыша) имеет 2 основных элемента: несущую конструкцию и ограждающую конструкцию (кровлю).
Скатные чердачные крыши устраиваются над зданиями небольшой ширины и малой этажности.
Чердачные скатные крыши выполняют в виде связанных между собой наклонных плоскостей (скатов). Уклон скатов зависит от материала кровли и от климатических условий. Основными геометрическими формами скатных крыш являются двускатная (щипцовая) крыша, четырехскатная (вальмовая) крыша, мансардная крыша и т. д. (рис. 30).
Несущие конструкции чердачных покрытий разделяются на наклонные и висячие стропила (рис. 31).
Наклонные стропила применяются для небольших пролетов и представляют собой балочную или стоечно-балочную конструкцию.
Висячие стропила применяются для больших пролетов и представляют собой простейший тип ферм.
Для скатных крыш применяют различные кровельные материалы.
Наиболее типичными являются:
кровли из рулонных материалов (рубероид, толь и т.д.);
кровли из плоских мелкоразмерных асбоцементных листов (шифера);
кровли из волнистых крупноразмерных асбоцементных листов; черепичные кровли;
стальные кровли;
кровли из мелкоразмерных рубероидных плиток; кровли их естественного шифера (сланца); кровли из деревянной дранки и гонта.
Для отвода воды с крыш ее скаты делаются наклонными. По величине угла наклона ската к горизонтали различают крутые крыши (уклон i > 25%), пологие крыши (i = 5-25%) и плоские крыши (i < 50,4), где i -- уклон крыши, т.е. отношение высоты ската к его заложению, выраженное в процентах.
Для многоэтажных гражданских зданий крыши устраиваются в основном малоуклонные, но могут и как скатные с внутренней или наружной системой водостока.
В массовом гражданском строительстве применяются конструкции крыш следующих основных типов:
чердачные с холодным или теплым чердаком (рис. 32); бесчердачные раздельной конструкции (вентилируемые) (рис. 33);
бесчердачные совмещенной конструкции (невентилируемые) (рис. 33).
Традиционный состав малоуклонных крыш построечного изготовления:
гравий светлых тонов, втопленный в битумную мастику, или бронированный рубероид;
гидроизоляционный рулонный ковер из нескольких слоев рубероида;
цементная стяжка (может быть по уклону);
плитный или насыпной утеплитель;
керамзитобетон по уклону (в случае отсутствия уклонной стяжки);
пароизоляция (рубероид, толь, обмазка горячим битумом); железобетонная плита.
Чердак в многоэтажных гражданских зданиях обычно используется
как технический этаж для установки инженерного оборудования, лифтового хозяйства и т.д.
Лекция 7 Перекрытия и полы
Перекрытия разделяются по своему местоположению в здании на: чердачные, междуэтажные, цокольные и надподвальные.
Перекрытия должны быть прочнымии жесткими. Кроме этого, к чердачным и надподвальным перекрытиям предъявляют требования теплоизоляции, а к междуэтажным -- звукоизоляционные требования.
Междуэтажные перекрытия состоят из несущей части, элементов покрытия пола и потолка.
По конструкции различают перекрытия балочные, безбалочные (плитные) и монолитные.
В настоящее время для малоэтажного строительства в основном применяют балочные конструкции перекрытий, реже -- плитные, а в многоэтажном гражданском строительстве -- в основном плитные (безбалочные) (рис. 34).
Перекрытия по балкам представляют собой балочную конструкцию (балочную клетку) с главными балками, второстепенными балками и прогонами (в случае необходимости) (рис. 35). При использовании деревянных балок заполнение между ними может выполняться из сгораемых материалов. В целях улучшения интерьера и повышения степени огнестойкости нижняя поверхность перекрытия для защиты от возгорания подбивается гипсокартонными листами или оштукатуривается (рис. 36). Концы деревянных балок, опирающиеся на наружные стены, где вероятно возникновение неблагоприятного температурновлажностного режима, защищаются от возникновения гнилостных процессов антисептированием и оберткой толем на мастике (рис. 37).