При безбалочных перекрытиях используются разнообразные типы панелей -- в основном пустотные с опиранием по двум сторонам или сплошные с опиранием по трем или четырем сторонам (рис. 38).
Полы в гражданских зданиях устраивают по междуэтажным, надподвальным или чердачным перекрытиям, а также по грунту. Конструкция пола обычно состоит из нескольких слоев: покрытия пола (чистого пола), прослойки, подготовки, основания.
Покрытия полов разделяют по способу устройства на полы из листовых (рулонных) материалов, из штучных материалов и на сплошные полы. Кроме этого, полы разделяются по материалу их покрытия на бетонные, паркетные, линолеумные, плиточные и т.д. (рис. 39).
Основной вид пола из листовых (рулонных) материалов -- это полы из линолеумов или ковровых покрытий.
Штучные полы по виду применяемых материалов разделяются на полы из синтетических плиток, керамических плиток, паркетной клепки и дощатые.
Сплошные полы бывают в основном цементные, бетонные, асфальтовые и т.д. Сплошные полы устраиваются в основном в подвалах, на технических этажах, в нежилых помещениях общего назначения и т.д.
Плиточные полы в основном также применяются в общих коридорах, на лестничных клетках, в санузлах.
В жилых помещениях чаще всего устраиваются паркетные, линолеумные и дощатые полы.
Лекция 8 Прочие элементы зданий (окна, двери, перегородки)
Окна, устраиваемые в проемах наружных стен зданий, служат для освещения помещений естественным светом и их вентилирования.
По способу открывания створок окна подразделяются на: распашные (внутрь и наружу);
раздвижные;
подъемные (опускающиеся);
поворотные с центральной вертикальной осью навески; поворотные с горизонтальной осью навески -- верхне-, нижне-, и
среднеподвесные.
Конструкции окон состоят из светопрозрачного материала -- стекла и обрамляющих элементов из дерева, металла и т.д.
Размеры окон выбирают в соответствии с требованиями освещенности, архитектурного облика здания и экономических требований (рис. 40).
По количеству слоев остекления окна могут быть с одинарным, двойным или тройным остекленеем; переплеты, в которых устанавливаются стекла, бывают раздельными или спаренными.
Оконные блоки состоят из вставляемых в проем стены рамыкоробки, которая заполняется глухими или открывающимися остекленными переплетами оконных створок.
Наиболее распространенный тип заполнения светопроемов в зданиях массового строительства -- окна с деревянными переплетами (раздельными или совмещенными) и с двойным остекленеем (рис. 41).
Двери служат для сообщения между помещениями, входа в здание и выхода из него.
Двери бывают наружные и внутренние, т.е. располагающиеся в наружных или внутренних стенах здания (перегородках).
По способу открывания двери бывают распашные, раздвижные, складчатые, вращающиеся и подъемные (двери-шторы). В подавляющем большинстве случаев используют распашные или раздвижные двери.
По числу дверных полотен распашные двери бывают однопольными, полуторапольными и двупольными.
В основном двери выполняются из дерева или древесных материалов, закаленного стекла и металла.
Дверной блок распашных дверей состоит из дверной коробки, вставляемой в дверной проем в стене и навешиваемого на коробку на петлях дверного полотна (рис. 42, 43).
Полотна деревянных дверей по своей конструкции подразделяется на:
двери на планках и шпонках (плотничные двери); филенчатые (панельные) двери;
щитовые двери.
Наиболее распространены сейчас щитовые дверные полотна как наиболее простые в изготовлении и относительно дешевые. Они используются как для наружных, так и для внутренних дверей. Для наружных дверей также часто используются двери филенчатые и из закаленного стекла.
Перегородками называют вертикальные самонесущие стеновые конструкции, служащие для разделения помещений внутри здания на более мелкие. Перегородки могут быть как стационарными, так и трансформируемыми.
По конструкции перегородки делятся на сборные из крупных элементов, мелкосборные, щитовые, каркасные и т.д. В качестве материалов используются легкие бетоны, кирпич, металл, древесина и т.д. (рис. 44).
Самонесущие перегородки выполняют из гипсобетонных панелей, из мелкоразмерных бетонных блоков или из кирпича с последующим оштукатуриванием поверхности или отделки отделочными материалами (рис. 45).
Перегородки на основе легкого каркаса включают в себя сам каркас (из дерева или легких металлических профилей) и обшивку из древесины, жестких листовых отделочных материалов или из штукатурки по сетке. Внутри каркасной перегородки может располагаться звукои теплоизоляционный материал (рис. 46).
Трансформируемые перегородки бывают следующих типов (рис. 47): раздвижные цельные или из отдельных элементов;
откатные из отдельных элементов -- прямолинейные или криволинейные;
шарнирно-складывающиеся; гармончатые;
подъемные (шторные).
Часть 2 Строительные конструкции
Лекция 9 Общие сведения о строительных конструкциях
Все строительные материалы и изделия являются основой для изготовления строительных конструкций. Свойства строительных материалов определяют свойства строительных конструкций, поэтому строительные конструкции создавались и совершенствовались по мере того, как внедрялись в строительную практику новые материалы. Одновременно с этим новые конструкции появлялись тогда, когда появлялась необходимость в новых типах зданий или в увеличении размеров существующих типов зданий. Поэтому можно утверждать, что развитие строительства и архитектуры в значительной степени зависит от развития строительных конструкций.
К строительным конструкциям относятся конструкции зданий и сооружений, образующие их остов (т.е. конструктивную основу) и воспринимающие все действующие на них нагрузки.
По виду материала строительные конструкции подразделяются на металлические, железобетонные, каменные, деревянные конструкции и конструкции с применением пластмасс.
К строительным конструкциям предъявляются требования, которым они должны удовлетворять на всех стадиях своего существования: в процессе изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации.
Кроме главного требования -- обеспечения прочности, жесткости и устойчивости конструкций, основными являются также экономические и функционально-эксплуатационные требования.
Экономичность конструкций зависит от расхода и стоимости материалов, стоимости изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатационных расходов.
Функционально-эксплуатационные требования сводятся к тому, чтобы конструкция удовлетворяла своему назначению, была удобна и безопасна в эксплуатации и требовала бы наименьших затрат для поддержания ее в рабочем состоянии.
Строительные конструкции подразделяются не только по материалу. Все конструктивные элементы и части зданий и сооружений можно подразделить на несколько групп: горизонтальные и вертикальные, плоские и линейные, плоскостные и пространственные конструкции:
стены -- плоские вертикальные конструкции;
столбы, стойки и колонны -- вертикальные линейные (точечные) конструкции;
балки и фермы перекрытий и покрытий -- горизонтальные линейные конструкции.
К ним относятся также арки и рамы. Балки и фермы относятся к безраспорным конструкциям, т.е. передающим на опоры (стены и колонны) только вертикальную нагрузку. Рамы, арки и своды являются распорными конструкциями, передающими на опоры не только вертикальную нагрузку, но и возникающие в конструкции распорные усилия (так называемый «распор») (рис. 48, 49, а, б).
Плоскостные и пространственные конструкции по большей части относятся к покрытиям зданий. К плоскостным относятся покрытия с линейными конструкциями -- балками, фермами, арками, рамами и т.д. Разнообразные типы пространственных конструкций в основном могут быть сведены к оболочкам, сводам -- оболочкам, куполам, складчатым конструкциям, перекрестно-стержневым системам, висячим и тентовым конструкциям и т.д. (рис. 49, в--ж, 50).
Плоскостные конструкции состоят из элементов, каждый из которых «работает» в своей отдельной вертикальной плоскости. Пространственные конструкции «работают» пространственно, поэтому они более эффективны.
Необходимо также проследить и проанализировать, как изменялись строительные конструкции во времени и какую роль в этих изменениях играли строительные материалы.
Дерево, камень и кирпич. Известные с древности материалы позволяли строить в основном небольшие здания с несложными конструкциями. Камень и необожженный кирпич использовались для стен, дерево (часто необработанное, в виде бревен) -- для конструкций крыш, а в лесистых районах -- и для стен. Позже для балок покрытий и стоек стала применяться примитивно-обработанная древесина в виде брусьев. Уже тогда было замечено, что деревянные элементы хорошо сопротивляются изгибу и успешно могут быть использованы для перекрытия «пролетов» -- расстояний между опорами. При увеличении размеров зданий пролеты также увеличивались и для перекрытия их требовались уже другие конструкции, так как балки при этом становились слишком массивными. Такими конструкциями стали сначала стропила, а затем и фермы из дерева.
Стропила -- незамкнутые решетчатые конструкции представляют собой наклонные балки с поддерживающей их системой подкосов и стоек. Ферма -- это замкнутая решетчатая конструкция, имеющая главную отличительную особенность -- «нижний пояс» (или «затяжку»). Фермы -- это сложные и многодельные конструкции, способные перекрывать здания большой ширины и не требующие дополнительных внутренних опор. Балки и фермы, выполненные в виде единой конструкции со стойками, соединенными между собой жесткими узлами, образовывали так называемые «портальные рамы», которые имели значительно большую несущую способность и жесткость, чем составляющие их отдельные элементы. Рамы и балки криволинейного очертания назывались «арками».
Когда появились строительные растворы и каменную кладку стали вести с их применением, камень стал использоваться не только для конструкций стен, но и для перекрытий и покрытий.
Начали сооружаться каменные арки, на основе которых возводились своды и купола значительных размеров. Это позволило не только увеличить размеры зданий, но и придать им величественный и монументальный вид.
С появлением обожженного кирпича, которым во многих случаях заменяли, камень, стены, столбы, своды и купола, выполненные из кирпича на растворе и с перевязкой швов, стали более прочными и менее массивными.
Бетон, сталь и железобетон. Бетон первое время применялся в основном как «материал заполнения» в конструкциях из камня и кирпича. До появления стали, а затем и железобетона бетон в строительстве в основном играл второстепенную роль и использовался лишь в конструкциях, работавших на сжатие -- в фундаментах, стенах, столбах, арках, куполах и как заполняющий материал. Появление стали вызвало как усовершенствование уже известных конструкций, так и появление новых. Из металла начали возводить крупные многоэтажные здания с каркасной конструктивной системой. Появились металлические колонны, балки, фермы, рамы и арки. Своды и купола, возводимые с применением металлического каркаса, стали еще более внушительными. Появилось много новых металлических инженерных сооружений и принципиально новый тип гражданских зданий повышенной этажности, которые стали называть «небоскребами». Сталь применяли в прошлом и применяют сейчас для большепролетных конструкций и при этом постоянно разрабатываются новые конструктивные решения.
К наиболее эффективным относятся висячие (вантовые) конструкции и перекрестно-стержневые пространственные системы («структуры»).
Например, в висячих конструкциях используются стальные тросы (ванты), которые эффективно воспринимают растягивающие усилия, что позволяет перекрывать огромные пролеты.
Железобетон способствовал обогащению конструктивных форм, но его использование не привело к появлению новых типов строительных конструкций, за исключением стеновых панелей и плит перекрытий. Этот материал с успехом заменяет практически все другие конструкционные материалы. Все, что раньше возводилось только из дерева, камня или кирпича, сегодня может быть выполнено из монолитного или сборного железобетона.
Конечно, это не означает, что традиционные строительные материалы исчезли из современной строительной практики. Дерево применяется в малоэтажном жилищном строительстве при каркасных или стеновых конструктивных системах зданий и для отделочных работ, а также для несущих конструкций в ряде зальных общественных зданий.
Камень продолжает применяться в малоэтажных гражданских зданиях при их стеновой конструктивной системе, но главным образом его в настоящее время используют для отделки.
Кирпич также нашел широкое применение в современном строительстве. Однако он уже используется не только для традиционных построек со стеновой конструктивной системой. Развитие каркасных зданий сделало возможным применение кирпича для стен и в стоечнобалочной конструктивной системе, когда кирпичные стены, опираясь на горизонтальные элементы каркаса, не являются несущими и выполняют только ограждающие функции.
К строительным конструкциям относятся конструкции, воспринимающие действующие на них нагрузки и обеспечивающие прочность, жесткость, устойчивость зданий и сооружений. Размеры сечений таких конструкций определяются расчетом по несущей способности, деформации или трещиностойкости.
В настоящее время в качестве основного метода расчета принят метод расчета строительных конструкций по «предельным состояниям».
Предельным называется такое состояние конструкции, когда она перестает сопротивляться внешним нагрузкам или же когда в ней возникают недопустимые перемещения или местные повреждения.
В этом методе используются следующие коэффициенты: по нагрузкам, по прочности материалов и по условиям работы конструкций. Это приближает расчетные предпосылки к действительным предельным состояниям работы конструкции.