Конструктивные элементы зданий

Любое здание состоит из взаимосвязанных, взаимно выполняющих определенные функции, архитектурно-конструктивных частей (элементов), которые подразделяются на несущие и ограждающие. Несущие элементы здания образуют несущий остов, который воспринимает все нагрузки (собственный вес частей здания, вес оборудования, людей, нагрузки от снега, ветра), и передает их на фундамент, а через него — на основание. Ограждающие конструкции предназначены для защиты внутренних объемов здания от атмосферных воздействий (снега, дождя, ветра, солнца) и для изоляции одного помещения от другого.

Основание — массив грунта, находящийся под подошвой фундамента и воспринимающий нагрузку от здания (сооружения). Основания бывают естественные, когда грунты находятся в условиях природного залегания, и искусственные, когда грунты предварительно уплотнены или закреплены.

Для создания искусственного основания грунты укрепляют различными способами: заменой слабого грунта более прочным (созданием песчаных или гравийных подушек); поверхностным уплотнением с помощью катков, виброплит или трамбовочных плит; глубинным уплотнением песчаных грунтов; закреплением слабых грунтов с помощью нагнетания в них различных добавок.

Основными частями здания являются фундаменты 3, наружные 10 и внутренние 8 стены, перегородки 9, перекрытия 6, 7, крыша (покрытие) 12, лестницы 11, балконы, окна, двери (рис. 1.2).

Подземная часть здания, воспринимающая нагрузки от здания (сооружения) и передающая их на основание, является фундаментом. Различают фундаменты ленточные, столбчатые, сплошные, свайные (рис. 1.3); монолитные и сборные.

Ленточные фундаменты (рис. 1.3, а, б) выполняются в виде непрерывной ленты, воспринимают нагрузку от стены. Они выполняются из сборных железобетонных блоков, монолитного бетона, бутовой или кирпичной кладки.

Столбчатые фундаменты (рис. 1.3, в, г) применяют под отдельно стоящие опоры (колонны) в каркасных зданиях или под стены, которые в этом случае опираются на фундаментные балки, могут быть монолитными и сборными из бетонных или железобетонных блоков.

Свайные фундаменты (рис. 1.3, д, е) представляют собой несколько свай, погруженных в грунт, перекрываемых сверху ростверком, благодаря которому достигается совместная работа всех свай. На ростверк опираются несущие конструкции здания.

Рис. 1.2. Гражданское здание:

• 1 — цоколь; 2 — гидроизоляция; 3 — фундамент; 4 — стена подвала; 5 — пол подвала; б и 7 — надподвальные и междуэтажные перекрытия; 8 — внутренняя стена; 9 — перегородка; 10 — наружная стена; 11 —лестничный марш;
• 12 — совмещенная крыша; 13 — карниз

Сваи бывают забивные или набивные. Забивные сваи изготавливаются на заводе и доставляются на строительную площадку, где погружаются в грунт забивкой, вдавливанием или вибропогружением. Набивные сваи изготавливаются непосредственно на объекте. Для чего бурением, пробивкой или другими способами устраивают в грунте скважину и заполняют ее бетонной смесью или песчаным грунтом.

Стены подразделяются по следующим признакам:

• • характеру работы — несущие, самонесущие и навесные;
• • конструкции — кирпичные, панельные, блочные, из листовых материалов;

• • способу возведения — сборные и монолитные;
• • расположению в здании — наружные и внутренние;
• • теплотехническим свойствам — утепленные и неутепленные.

Несущие стены могут нести одновременно несущие и ограждающие функции. Кроме собственной массы они воспринимают нагрузки от покрытий, перекрытий, а также от ветра и подвесного транспорта. Они выполняются из кирпича и блоков из легких бетонов при строительстве небольших бескаркасных зданий, а также зданий с неполным каркасом.

Рис. 1.3. Фундаменты:

а, б — ленточный; в, г — столбчатый; <�Э, е — свайный; 1 — столб из бетонных блоков; 2 — фундаментная балка; 3 — гидроизоляция; 4 — стена; 5 — свая;

6 — ростверк Самонесущие стены не воспринимают нагрузок от покрытий, перекрытий и технологического оборудования. Такие стены выполняют из навесных панелей, блоков и кирпича, а их вес и давление от ветра передаются на фундаменты через фундаментные балки.

Навесные стены выполняют в основном ограждающие функции и их вес полностью передается через колонны на фундамент. Такие стены выполняются из крупноразмерных панелей однослойными и многослойными. Панели из легких и ячеистых бетонов используют в основном для отапливаемых зданий, железобетонные плоские или ребристые — для неотапливаемых.

Для предотвращения деформаций отдельных частей здания, образования трещин, в стенах устраиваются деформационные швы — температурные и осадочные. Температурные швы устраиваются в наружных стенах большой длины в продольном и поперечном направлении здания. Осадочные швы устраиваются между частями зданий и сооружении, при строительстве зданий на неоднородных грунтах, а также отличающихся друг от друга высотой или нагрузками. Обычно осадочный шов выполняет также функции температурноусадочного шва, а в сейсмических районах — антисейсмического.

Швы представляют собой вертикальные зазоры. Температурные швы разделяют здание до отметки фундамента (фундамент не разрезается). Осадочные швы разделяют как само здание (сооружение), так и его фундамент, для того чтобы обеспечить свободное взаимное смещение по вертикали разделенных им частей здания или сооружения (рис. 1.4).

В зданиях с железобетонным и металлическим каркасом в местах деформационных швов устанавливаются парные колонны. При устройстве температурных швов колонны каркаса опираются на общий фундамент, а осадочных (деформационных) — только на отдельно стоящие фундаменты (рис. 1.5).

Рис 7.4. Схемы размещения и конструкция деформационных швов:

а — фасад здания; б — температурный и осадочный швы с пазом и гребнем; в — то же, четверть; г — температурный шов с компенсаторами; 1 — температурный шов; 2 — осадочный шов; 3 — фундамент; 4 — стена; 5 — утеплитель; б — рулонная изоляция; 7 — компенсатор

Рис. 1.5. Деформационные швы в каркасных одноэтажных зданиях:

а — поперечный; б — продольный; в — поперечный осадочный шов;

• 1 — наружные стеновые панели; 2 — колонны каркасов; 3 — фахверковые колонны; 4 — стеновые вставки; 5 — плита покрытия; 6 — балка или ферма;
• 7 — подкрановая балка; 8 — фундамент; 9 — осадочный шов

В зданиях большой длины и ширины устраиваются брандмауэры — противопожарные преграды в виде глухих стен из несгораемых материалов, разделяющие здание по всей высоте и выходящие за пределы крыши. В некоторых случаях такие стены возводятся не на всю высоту здания, а только в пределах крыши на высоту от 30 до 60 см.

Перекрытия — горизонтальные конструкции, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи. Перекрытия воспринимают основные нагрузки, возникающие при эксплуатации, и передают эти нагрузки на стены или отдельные опоры. Кроме того, перекрытия являются горизонтальной диафрагмой жесткости здания.

Перекрытия по расположению могут быть междуэтажные, надподвальные и чердачные. По конструктивному решению — балочные и безбалочные.

Покрытие и крыша защищает здание от атмосферных воздействий. Водонепроницаемая часть крыши называется кровлей. Пространство между поверхностью покрытия (крыши), наружными стенами и перекрытием верхнего этажа называется чердаком. Крыши бывают чердачные и бесчердачные.

В состав покрытия может входить кровля (водоизоляционный слой), выравнивающий, теплозащитный слои, пароизоляция и несущий настил, поддерживающий ограждающие элементы покрытий. Покрытия могут быть плоскими и скатными.

Крыши могут быть с организованным (внутренним и наружным) и неорганизованным водостоком.

В промышленных зданиях для естественного освещения и вентиляции помещений устраиваются фонари в виде остекленных надстроек.

Лестницы служат для сообщения между этажами, состоят из укрупненных железобетонных элементов — маршей и площадок, которые ограждают перилами с поручнями.