Общая характеристика гражданских зданий и их конструктивных решений

К гражданским относят здания, предназначенные для обслуживания бытовых и общественных потребностей людей. Эти здания разделяют на жилые и общественные (административные, учебные, детские учреждения, культурно-просветительные, торговые, коммунальные и др.).

Гражданские здания, которые строят в населенном пункте в большом количестве и в основном по типовым проектам, относят к зданиям массового строительства (жилые дома, школы, больницы, ясли, детские сады).

Общественные здания государственного или большого культурного значения, которые возводит в крупных населенных пунктах (например, театры, музеи, здания правительственных учреждений, дворцы культуры и др.), называют уникальными и строят обычно по индивидуальным проектам. В зависимости от материала, из которого выполнены стены, здания, подразделяют на каменные, деревянные и др. По виду и размеру строительных изделий различают здания из мелких штучных элементов и здания из крупноразмерных элементов (крупноблочные крупнопанельные).

Каждое здание состоит из отдельных взаимосвязанных структурных частей или элементов, имеющих определенное назначение. К ним относятся фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши или покрытия, лестницы, перегородки, окна и двери (рис. 1).

Фундаменты являются нижними частями здания, предназначенными для передачи и распределения нагрузки от здания на грунт. Верхнюю поверхность фундамента, на которую опирается здание, называют обрезом. Кроме того, обрезами называют горизонтальные площадки уступов фундамента.

Плоскость, которой фундамент опирается на грунт, называют подошвой фундамента. Вертикальное расстояние от низшего уровня поверхности земли в период эксплуатации здания до подошвы фундамента называется глубиной заложения фундамента. Если здание имеет подвал, то элементы фундамента, расположенные выше его пола, образуют стены подвала.

Стены ограждают помещения от внешнего пространства (наружные стены) или отделяют их от других помещений (внутренние стены). Стены могут быть: несущими, когда они кроме собственного веса воспринимают нагрузку от других частей здания (перекрытий и крыши), самонесущими, если они несут нагрузку только от собственного веса стен всех этажей здания, и ненесущими, когда они воспринимают собственный вес только в пределах одного этажа и передают его поэтажно на другие элементы здания. Все разновидности стен воспринимают ветровую нагрузку.

Внутренние огнестойкие стены из несгораемых материалов, являющиеся противопожарными преградами и запроектированные в соответствии с требованиями противопожарных норм, называют брандмауэрами. Брандмауэры должны возвышаться не менее чем на 0,3 м над несгораемыми кровлями и на 0,6 м — над сгораемыми.

К отдельным опорам здания относят столбы или колонны (кирпичные, железобетонные, стальные и деревянные), которые воспринимают нагрузку от перекрытий и крыши или поддерживают наружные стены. Под столбы и колонны обычно устраивают отдельные фундаменты.

Перекрытиями называют горизонтальные конструкции, делящие внутреннее пространство здания на этажи и предназначенные для восприятия кроме собственного веса полезной (временной) нагрузки, т. е. веса людей, предметов обстановки и оборудования помещений, и передачи его на стены или отдельные опоры. Перекрытия являются горизонтальными диафрагмами жесткости, которые выполняют важную роль в обеспечении пространственной неизменяемости здания.

В зависимости от их месторасположения в здании перекрытия подразделяют на междуэтажные, располагаемые между двумя смежными этажами, чердачные — между верхним этажом и чердаком, надподвальные — между первым этажом и подвалом и нижние — между первым этажом и подпольем.

Крыша завершает здание и защищает его от атмосферных осадков. Верхнюю водонепроницаемую оболочку крыши называют кровлей. Если здание строят без чердака, то его крыша выполняет одновременно функции крыши и чердачного перекрытия; в этом случае ее называют покрытием. Когда нижняя поверхность пологого покрытия образует потолок помещений верхнего этажа, такое покрытие принято называть совмещенной крышей.

Лестницы служат для сообщения между помещениями, расположенными в разных этажах. Лестницы в большинстве случаев по противопожарным соображениям размещают в отдельных помещениях, называемых лестничными клетками. Перегородки представляют собой тонкие ненагруженные ограждения, устанавливаемые на перекрытиях и разделяющие внутреннее пространство здания на отдельные помещения.

Окна служат для освещения помещений естественным светом и для их проветривания, а двери — для сообщения между смежными помещениями или между помещениями и наружным пространством. Размеры дверей, их количество и расположение в здании определяют с учетом назначения здания и отдельных его помещений. Эти размеры должны удовлетворять требованиям быстрой эвакуации людей из помещений в случае возникновения пожара.

Фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия и крыша, воспринимающие нагрузки от веса находящихся в здании людей, оборудования, от снега и ветра или от других частей здания, на них опирающихся, в совокупности образуют пространственную систему, которую называют несущим остовом здания.

Различают также ограждающие конструкции зданий, которые отделяют помещения от внешней среды или одни помещения от других. К ограждающим конструкциям относят наружные и внутренние стены, перекрытия и полы, перегородки, покрытия и кровли, окна и двери. Ограждающие конструкции должны обладать стойкостью против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также надежными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. Некоторые части зданий выполняют одновременно несущие и ограждающие функции (например, стены, перекрытия и покрытия).

К крупноблочным (рис. 2) относят здания, стены которых монтируют из искусственных камней большого размера, называемых крупными блоками и имеющих массу до 3 т, а иногда и более. В таких зданиях крупные размеры имеют не только элементы стен, но и другие части здания (например, перекрытия, перегородки, лестницы и др.). Монтируют элементы крупноблочных зданий с помощью монтажных механизмов (обычно башенных кранов). Крупнопанельными (рис. 3) называют здания, монтируемые из заранее изготовленных на заводе крупноразмерных плит, называемых панелями, из которых собирают наружные и внутренние стены, перекрытия, перегородки, балконные площадки. Крупная стеновая панель представляет собой по сравнению с крупным стеновым блоком элемент гораздо большей площади и примерно в 2 раза меньшей толщины. В отличие от крупных стеновых блоков стеновые панели не обладают самостоятельной устойчивостью и поэтому во время монтажа их временно закрепляют специальными приспособлениями, а затем окончательно крепят к поперечным стенам, перекрытиям или элементам каркаса постоянными соединительными стальными креплениями (электросваркой или на болтах).

Особенностями элементов крупнопанельного дома являются их большие размеры и высокая степень заводской готовности. Стеновые панели изготовляют на заводах с полной отделкой наружной поверхности и подготовленной под окраску или оклейку обоями внутренней поверхностью, с установленными в панель оконными переплетами и дверями. Готовые стеновые панели монтируют при помощи кранов.

Рис. 2. Конструкции многоэтажного жилого дома с крупноблочными стенами: 1 — опорная плита фундамента; 2 — гидроизоляция; 3 — надподвальное перекрытие; 4 — междуэтажное перекрытие; 5 — внутренняя несущая продольная стена; б — наружная несущая стена из крупных блоков; 7 — настил покрытия; 8 — сборный карниз; 9 — люк — выход на крышу; 10 — утеплитель; 11 — цементная стяжка; 12 — совмещенная крыша; 18 — пароизоляция покрытия; 14 — перегородка; 15 — пол (линолеум); 16 — цоколь; 17 — пол по грунту; 18 — стена подвала.

Рис. 3. Конструкции многоэтажного жилого дома с крупнопанельными стенами: 1 — фундаментная плита; 2 — отмостка; 3 — панель междуэтажного перекрытия; 4 — наружная стеновая панель; 5 — то же, внутренняя; 6 — наружная стеновая панель в процессе монтажа

Панели перекрытий должны поступать на стройку с отделанной поверхностью потолка и гладкой поверхностью для настилки пола из линолеума или другого материала, панели перегородок — подготовленными под окраску или оклейку обоями, лестничные марши и площадки — тоже полностью отделанными.

По этажности гражданские здания условно подразделяют на малоэтажные (высотой до трех этажей), многоэтажные (от четырех до восьми этажей), здания повышенной этажности (от 9 до 25 этажей) и высотные (более 25 этажей). При определении этажности здания учитывают только надземные этажи, уровень пола которых расположен не ниже отметки отмостки или тротуара.

Этаж, пол которого заглублен ниже отмостки или тротуара, но не более чем на половину высоты помещения, называют цокольным, или полуподвальным. Если заглубление пола превосходит указанный размер, то этаж называют подвальным. Этаж, расположенный в пределах чердака относительно высокой крыши (обычно двускатной), называют мансардой. Этаж, предназначенный для размещения инженерных сетей и оборудования дома при необходимости зонирования санитарно-технических систем в жилых зданиях высотой 17 этажей и более, называют техническим. Высота его должна быть не менее 1,9 м до низа перекрытия без учета выступающих конструкций. В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — с несущими стенами и каркасную. В зданиях с несущими стенами нагрузку от перекрытий и крыши воспринимают стены: продольные, поперечные или одновременно те и другие. В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, т. е. на систему, связанных между собой вертикальных элементов, — колонн и горизонтальных балок (прогонов или ригелей).

В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — с несущими стенами и каркасную. В зданиях с несущими стенами (рис. 1) нагрузку от перекрытий и крыши воспринимают стены: продольные, поперечные или одновременно те и другие. В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, т. е. на систему, связанных между собой вертикальных элементов, — колонн и горизонтальных балок (прогонов или ригелей).

В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, т. е. на систему, связанных между собой вертикальных элементов, — колонн и горизонтальных балок (прогонов или ригелей). Если колонны каркаса располагают и по периметру наружных стен, и внутри здания, то такой каркас называется полным (рис. 4, а). Помимо схем зданий с несущими стенами и каркасной применяется также схема с несущими наружными стенами и внутренним каркасом, колонны и столбы которого заменяют внутренние несущие стены. В этом случае каркас называют неполным (рис. 4, б).

Рис. 4. Схема каркасного здания: а — с полным каркасом; б — с неполным каркасом; 1 — колонна; 2 — ригель