Основы архитектуры и строительных конструкций

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет транспорта (МИИТ)» _______________________________________________________ Институт пути, строительства и сооружений Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения» И.Д. Столбова ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Конспект лекций по дисциплине «Основы архитектуры и строительных конструкций» Москва – 2017 Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет транспорта (МИИТ)» _______________________________________________________ Институт пути, строительства и сооружений Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения» И.Д. Столбова ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Конспект лекций Для студентов II курса специальности «Промышленное и гражданское строительство» Москва - 2017 УДК 72:624 C81 Столбова И.Д. Основы архитектуры и строительных конструкций: Конспект лекций по дисциплине «Основы архитектуры и строительных конструкций». – М.: РУТ (МИИТ), 2017. – 82 c. В конспекте лекций предусмотрено развитие первичных навыков по архитектурно-строительному проектированию, а именно: представлена классификация и требования к зданиям, рассмотрены особенности проектирования железнодорожных зданий, рассмотрены архитектурно-планировочные и конструктивные решения зданий, теоретические основы построения архитектурной композиции, а также части здания и строительные конструкции, из которых строятся здания. Рецензенты: Главный архитектор ООО «Архитектурно-реставрационная мастерская «Фаросъ» Максименко Н.А. Доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство» ИПСС РУТ (МИИТ) Замуховский А.В. © РУТ (МИИТ), 2017 ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. *Все иллюстрации к лекциям приведены в презентации I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ “Архитектура” – чрезвычайно ѐмкое понятие. Понятие ―Архитектура‖ включает в себя умение создавать здания и сооружения или их комплексы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к объекту, учитывающих:  Функционально-технологический процесс,  Объѐмно-планировочное решение,  Прочность и надѐжность здания, т.е. его конструктивное решение,  Композиционное построение здания и многое другое. Следовательно, архитектура – это искусство создавать, т.е. проектировать и строить здания и сооружения. Создание зданий и сооружений, а также их комплексов – является организацией искусственной материальной среды, необходимой людям в их жизнедеятельности. Таким образом, сооружения можно определить как всѐ, что создано или построено человеком. Сооружениями являются здания, башни, мосты, тоннели, бункеры, плотины и т.д. Здания – это сооружения, в которых созданы помещения различного назначения, необходимые для многосторонней деятельности человека: - для проживания; - для работы; - для отдыха; - для развлечения; - для учѐбы; - и многих других функций. Значит главная задача здания – создание оптимальной -3- искусственной среды для пребывания в ней человека. II. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ По назначению: 1. Гражданские здания:  жилые: - длительного проживания (многоквартирный дом, индивидуальный дом, дома престарелых, инвалидов, детские дома) - кратковременного проживания (общежития, гостиницы)  общественные: удовлетворяют многосторонней деятельности человека (учебные заведения, лечебницы, спортивные, торговые, зрелищные сооружения и т.д.) 2. Промышленные здания: - здания основного производства (цеха, ангары, депо) - административно-бытовые - обеспечивающие (склады, резервуары, очистные сооружения) - сельскохозяйственные здания (аграрные и животноводческие) По капитальности (здания по капитальности делятся на IV класса и характеризуются по огнестойкости и долговечности). Огнестойкость определяется по: - степени огнестойкости (группа возгорания I-V) - пределу огнестойкости (сопротивление конструкции возгоранию в часах) Долговечность определяется как срок службы основных конструкций здания до потери ими эксплуатационных качеств: I степень – 100 и более лет, II степень – 50 и более лет, III степень – 20 и более лет. Современная классификация зданий, однако, предлагает и другую классификацию зданий, где вместо капитальности -4- используется термин значимость. По значимости принято подразделять здания на четыре класса: I. класс – здания особой значимости (театры, музеи, крупные спортивные и торговые центры, другие значимые общественные здания, жилые дома повышенной этажности), для которых требуется соответствие Iстепени долговечности и огнестойкости. II. класс – жилые здания выше 5 этажей, очень крупные производственные здания с большой численностью работающих, общественные здания средней вместимости, для которых требуется соответствие II степени долговечности и огнестойкости. III. класс – жилые здания до 5 этажей, производственные здания ограниченных размеров и численности работающих, а также общественные здания малой вместимости – II степени долговечности и IIIстепени огнестойкости. IV. класс – малоэтажные жилые дома, складские помещения временные производственные здания, соответствующие IIIстепени долговечности. Кроме значимости существует и уровень ответственности зданий и сооружений (по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» прил.7): Iповышенный уровень принимается для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям; IIнормальный уровень принимается для зданий массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения); IIIпониженный уровень принимается для сооружений сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подсобные сооружения). По уровню ответственности определяется коэффициент надежности здания и сооружения. -5- По этажности:  малоэтажные (1-2-х этажные) – наличие подвала и лестницы;  средней этажности (3-5 этажей) – наличие ограждения кровли;  многоэтажные (6 и более этажей) – наличие лифтов и мусоропроводов;  повышенной этажности (17-25 этажей);  высотные (свыше 25 этажей);  небоскрѐбы (много десятков этажей) – наличие коммуникационных систем повышенной мощности. По материалу стен:  каменные (природный – туф, известняк, ракушечник, тарвертин; искусственный – кирпич, железобетон, бетон);  деревянные (бревенчатые и брусчатые);  металлические (металлические оцинкованные);  комбинированные стены (камень-дерево, металл-пластикстекло); По конструктивным решениям:  бескаркасные (стеновые)  каркасные (основные вертикальные элементы: колонны; горизонтальные элементы: балки, ригели, фермы, настилы) По способу монтажа:  сборные  монолитные III. ТРЕБОВАНИЯ К ЗДАНИЯМ 1. Функционально-технологическое требование. Это оптимальная организация функционального процесса для гражданских зданий или технологического процесса для промышленных зданий. -6- Кухня Моечная 1. Процесс приготовления пищи Р а з д а т о ч н а я Ыысссссссссссссссссс длсс Разда точна я, склад ы Обеденный зал Вести бюль, холл 2. Процесс приѐма пищи Рис.1. Схема двухфункционального здания (кафе-столовая). 2. Санитарно-гигиенические требования. Внутри здания должны быть в соответствующие нормам температура воздуха, относительная влажность (50-60 % для жилых зданий), подвижность воздуха, запылѐнность, освещѐнность, звукоизоляция (воздушный шум, ударный шум, конструктивный шум, наружный шум). 3. Объемно-планировочные требования – это требования к составу и компоновке помещений в здании, к этажности здания. 4. Конструктивные (технические) требования – это соответствие конструктивного решения здания внутренним и внешним воздействиям, (обусловленными как физическими, так и химическими факторами): - прочности (способность воспринимать силовые и несиловые нагрузки без разрушения или обрушения); - долговечности (предельный срок сохранения физических качеств в процессе эксплуатации, срок службы здания); - устойчивости (способность сохранять равновесие); -7- Админис т-рация Комнаты отдыха Дежурный по станции Милиция Проход для прибывши х пассаж иров Проход для отъезжающи х пассаж иров Зал ожидания Буфет Кассы Пригородн ые Дальнего след. Привокзальная площадь Рис.2. Функциональная схема вокзала транзитного типа. - огнестойкости (время потери несущей способности конструкций и предел распространения огня в см); 5. Противопожарные требования – рассматриваются: 1 – в направлении на предотвращение пожара, ограничение в случаях возникновения пожара: деление протяжѐнных зданий на отсеки противопожарными стенами, применение несгораемых материалов. Для старой городской застройки это мероприятие выразилось в устройстве брандмауэрных (несгораемых стен между домами. 2 – в направлении на быструю и безопасную эвакуацию людей из здания при возникновении пожара. Нормируются планировочные параметры здания: длина и ширина коридора, расположение и количество лестничных клеток, ширина выхода и направление открывания дверей и т.д. -8- Рис.3. Брандмауэрная стена. а) характерна для б) характерна для особняковой застройки старых площадей в в России Европе 6. Архитектурно-художественные требования. Требования к художественной выразительности здания, обусловленной композиционными средствами: симметрия, асимметрия, ритм, пропорции, пластика, цвет и т.д. (см. раздел «Композиционные средства»). 7.Требования, учитывающие географические факторы. - природные факторы: - геологические факторы (вечная мерзлота, промерзание грунтов, криогенные зоны, сейсмика, оползни, слабые лессовые грунты); -ветер (скорость и направление); -выпадение снега (наличие устойчивого снежного покрова) и другие факторы, характеризующие климатологические районы. По климатическим факторам территория страны разбивается на климатические районы, учитывающие особенности климата при проектировании (см. табл.1). - социальные факторы: освоение территории, плотность населения, уровень развития народного хозяйства и инфраструктуры региона, образ жизни – национальные, религиозные традиции и социальные особенности района. 8. Экономические требования – требования рационального -9- проектного решения, примененных строительных материалов, рациональных строительных технологий по разведению, учета срока службы здания, рациональной эксплуатации здания, стоимость инфраструктуры. 9. Экологические требования (сохранение и охрана природных ресурсов). IV. ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЗДАНИЙ Железнодорожные здания размещаются в границах административных подразделений ж.д. (служб, отделений). Специфика строительства зданий на ж.д. транспорте: - узкая протяжѐнность территории строительства; - линейно протяжѐнное расположение технологического оборудования; - линейно очаговое размещение эксплуатационных служб и населѐнных пунктов. Для железнодорожных зданий существует ведомственный норматив «Правила назначения капитальности железнодорожных зданий и сооружений», где установлены три класса капитальности, определение которых в дополнение к указанным выше требованиям зависит и от значимости здания и сооружения в системе того или иного подразделения железной дороги. Эта классификация базируется на оценке степени влияния отказа в работе данного здания на надежность работы подразделения железной дороги. Ряд зданий на железной дороге (вокзалы, депо, пункты осмотра и ремонта, конторы дистанций пути и др.) расположены вблизи железнодорожного полотна на станциях и перегонах. Эти здания располагаются в полосе отвода – территории, необходимой для эксплуатации железных дорог. Параметры этих зданий имеют строгие ограничения, обеспечивающие безопасность движения подвижного состава. Эти параметры регламентируются ГОСТ -10- 9238-83 «Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм», а также в «Инструкции по применению габаритов приближений строений ГОСТ 9238-83». ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ Таблица1. Основные требования к проектированию в зависимости от климатических районов. I II Суровая зима, короткое лето. Умеренная зима, тѐплое лето. Повышенная теплозащита Наружных ограждений. Тройное остекление, эркеры, тѐплый чердак. III IV Мягкая зима, жаркое лето. Жаркое лето, короткая зима. Теплозащита наружных ограждений. Двойное остекление, холодный чердак, тройное остекление. Двойное остекление, холодный чердак. Одинарное остекление, холодный чердак. Не отапливаемая ЛК. Полы первого этажа устраиваются по перекрытию с утеплителем. Допускаются полы. Полы по грунту. Двойной тамбур. Одинарный тамбур. Наружный организованный водосток. Без тамбура. Отапливаемая лестничная клетка (ЛК). Внутренний водосток. Балконы только Fб<=10%Fж. Внутренний и наружный организованный водосток. Лоджии, балконы F<=10%Fж Наружный неорганизованный водосток Лоджии, балконы F~15%Fж Лоджии, балконы F~20Fж, Защита от перегрева. V. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНО СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. Объѐмно планировочные решения здания (ОПР). Расположение (компоновка) помещений заданных размеров и форм в одном комплексе, подчинѐнное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям, называется объѐмно-планировочным решением -11- здания. Помещения по способу их связи между собой могут быть непроходными (изолированными) или проходными (неизолированными). Непроходные помещения сообщаются между собой с помощью коммуникационных помещений: коридора, лестничной клетки и др. - Коридорная система планировки – система расположения помещений в плане здания, соединѐнных коридором. Рис.4. Собственно коридорная система Рис.5. Галерейная система (остекленный коридор) Классическая коридорная система используется в административных зданиях: больницы, поликлиники, гостиницы, в учебных заведениях – предпочтение галерейной. - Анфиладная система – если помещения соединяются друг с другом непосредственно через проѐмы в стенах или перегородках, т. е. это система смежных комнат (цеха конвеерного производства, музеи, бани, выставочные галереи). -12- Рис.6. Коридорно-кольцевая сиситема Рис.7. Открытая анфилада Рис.8. Замкнутая анфилада -13- Рис.9 Анфиладная планировка бани - Зальная система – предусматривает одно главное помещение здания, определяющее его функциональное назначение, вокруг которого группируются остальные необходимые помещения. Она применяется для зрелищных помещений: цирк, театр, кинотеатр, выставочные залы. Рис.10. Зальная система -14- Многозальные системы: может быть добавочное коммуникационное помещение, смешанная система планировки. - Смешанная система – для зданий, объединяющих помещения с различными функциональными процессами (главные и подсобные). Например: центр досуга включает в себя зрелищную часть – зал и кружковую часть – коридорную систему. Рис.11 Смешанная система - Секционная система (для жилых домов) – система квартир, объединѐнных одной вертикальной коммуникацией (лестничной клеткой. Рис.12. План секции -15- Рис.13. Соединение секций Приѐмы компановки объѐмно-планировочных решений: 1.Компоновка помещений должна, прежде всего, отвечать функциональному процессу, т.е. его последовательности. Форма плана и здания в целом определяется особенностями функционального процесса. 2.Для правильного расположения помещений в здании целесообразно предварительно составить функциональную или технологическую схему. 3.Требованиям удобства отвечает наиболее компактное размещение помещений с кратчайшими путями движения людей и средств транспорта, без взаимных их пересечений и встречного движения. Чем короче пути движения и меньше по площади коммуникационные помещения, тем меньше объѐм здания и ниже его стоимость. 4.Пересечение людских потоков и людских потоков с грузовыми недопустимо как по технологическим условиям, так и по условиям безопасности. 5.Объѐмное решение здания, являющееся основой архитектурной композиции здания, определяется его формой в плане, а также количеством этажей и формой покрытия. Этажность здания зависит от его назначения, экономического соображения, градостроительных требований и природных и климатических данных строительной площадки. Этажность здания зависит от этажности соседних построек, от архитектурного единства застройки. 6.Здания при различном назначении могут иметь однотипные -16- отдельные помещения и их группы – архитектурно планировочные узлы (главный вход в здание, лестничная клетка, транспортные узлы, санитарные узлы и.т.д). 7.Зонирование помещений также имеет влияние на компоновку здания в целом (Например, для жилых домов компоновка помещений по обеспечению их водопроводом, канализацией – в мокрую зону; спальных помещений и кабинетов – в тихую зону; гостиных, игровых, столовых – в шумную зону). Вывод: компоновка ОПР здания в целом зависит от функциональных, архитектурно-художественных и экономических требований. Конструктивные решения (КР) зданий: КР так же как и ОПР должно быть функционально и технически целесообразным, а также должно отвечать всем требованиям прочности, устойчивости, долговечности, пожарной безопасности и благоустройства. КР влияет на внешний вид здания, его интерьеры и, следовательно, является важнейшим фактором, определяющим архитектурную выразительность здания. Конструктивные элементы, из которых состоит остов здания, размещаются в строго определѐнном порядке, образуя конструктивную систему, способную воспринимать все внешние силовые воздействия и передавать их на основание здания. Конструктивную систему не следует смешивать с конструктивной схемой здания, в которой может сочетаться несколько конструктивных систем разного вида. Конструктивные системы различаются по форме, устройству и характеру работы, т.е. по способу распределения и передачи усилий, возникающих от внешних воздействий. Соответственно видам вертикальных несущих -17- конструкций различают пять основных конструктивных систем зданий: каркасную, бескаркасную (стеновую), объѐмно-блочную, ствольную и оболочковую. Каркасная система с пространственным рамным каркасом применяется преимущественно в строительстве многоэтажных сейсмостойких зданий (в 9 и более этажей), а также в обычных условиях строительства при наличии соответствующей производственной базы. Рис.14. Каркасная система с поперечным и продольным расположением ригелей. Каркасная система – основная в строительстве общественных и промышленных зданий. В жилищном -18- строительстве объѐм еѐ применения ограничен по экономическим соображениям. Каркасная Объѐмно-блочная (столбчатая) Бескаркасная Ствольная - несущие наружные стены. - ненесущие наружные стены. - внутренние стены - несущий объѐмный блок. Оболочковая Рис.15. Основные конструктивные решения -19- Блочно-стеновая Оболочково-стволовая Ствольно-стеновая Каркасно-оболочковая Рис.16. КР бескаркасные системы (за исключением каркасно-оболочковой) Каркасная система – основная в строительстве общественных и промышленных зданий. В жилищном строительстве объѐм еѐ применения ограничен по экономическим соображениям. Объѐмно-блочная система зданий в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг на друга объѐмных блоков применяется для жилых домов высотой до 12 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях. Столбы объединяют друг с другом гибкими или жѐсткими связями. Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей. Наиболее целесообразно применение ствольной системы для компактной в плане многоэтажных зданий, особенно в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и т.п.). -20- а) с неполным каркасом б) каркасно-диафрагмовая в) каркасно-стволовая г) каркасно-блочная Рис.17. КР с неполным каркасом -21- Бескаркасная система – самая распространѐнная в жилищном строительстве, еѐ используют в зданиях различных планировочных типов высотой 1-30 этажей. Бескаркасная (стеновая) система имеет 3 схемы расположения несущих стен: - с продольными несущими стенами. Продольные стены параллельны фасаду (Рис.18) Рис.18. Для продольных стен важны поперечные размеры в осях, для поперечных – продольные. - с поперечными несущими стенами. Поперечные стены перпендикулярны фасаду (Рис.19). Рис.19. - с перекрестными стенами. В этой схеме стены расположены в поперечном и продольном направлениях. -22- Рис.20. Оболочковую систему применяют для одноэтажных зданий больших площадей, перекрываемых большепролѐтными покрытиями (залы различного назначения Рис.(21). Оболочковые здания считаются большепролетными и перекрываются купольными, сводчатыми или складчатыми конструкциями. Рис.21. Выбор вертикальных несущих конструкций, характера распределения горизонтальных нагрузок и воздействий между ними - один из основных вопросов при -23- компоновке конструктивной системы. Он также оказывает влияние на планировочное решение, архитектурную композицию и экономичность проекта. Основные компоненты архитектурной композиции: Художественная выразительность здания достигается при помощи архитектурной композиции (композиция – от лат. сочетание, составление). Таким образом, архитектурная композиция здания в целом включает в себя композицию (сочетание) всех его слагающих элементов: внешних объѐмов и внутреннего пространства, фасадов и интерьеров, отдельных частей здания и его деталей. Архитектурная композиция считается удачной, когда видимые части здания, его детали, отдельные объѐмы гармоничны, т.е. соразмерно, согласованно сочетаются между собой, образуя в художественном отношении единое целое. Объѐмно-пространственная структура здания: - внутреннее пространство - внешний объѐм Архитектурная композиция внутренних помещений и внешнего облика здания всегда пространственна. Внутреннее пространство и внешний объѐм тесно связаны между собой, т.к. последний зависит от размеров и формы внутреннего пространства. Композиции внешних объѐмов подразделяются на три группы: 1.простые – состоящие из одного объѐма 2.сложные – состоящие из двух и более различных объѐмов, непосредственно примыкающих друг к другу или связанных соединительными элементами. 3.комплексные – состоящие из нескольких отдельных зданий, связанных в единый архитектурный комплекс. Главный для здания функциональный процесс -24- организуется в помещениях, объединѐнных в одном объѐме, подсобные процессы – в других объѐмах, имеющих по отношению к главному соподчинѐнное значение. Принцип соподчинѐнности частей здания – один из основных факторов, позволяющих достигнуть единства объѐмной композиции. Теоретические приѐмы построения композиций: 1.центрическая композиция (Рис.7) предполагает наличие центрального объѐма, около которого группируются одинаковые по размеру соподчинѐнные объѐмы. Центрическая композиция не имеет главного фасада и может восприниматься со всех сторон (цирк, крытый рынок). Рис.22. Центрические композици 2.фронтальная – композиция, объѐмы которой развиты в одном направлении (А). Если главный фасад имеет выраженную композиционную ось, тогда композиция называется фронтальноосевой (Б). 3.глубинная композиция развита в направлении перпендикулярном к фронту здания. Такие композиции характерны для зданий с продольно осевым построением -25- внутренних пространств (например, театров). -25А) Ось композиции выражена Жилой дом. Ось симметрии не выражена – много осевое членение Б) Б) Рис.23. Фронтальные композиции 4.высотная композиция развита по вертикальной оси в высоту (высотные дома, небоскребы). Кинотеатр. Фронтальная симметрия Парфенон. Фронтальная симметрия Рис.24. Глубинные композиции -26- Часто применяется сочетание различных композиционных приѐмов: высотные с центрическими, глубинные с фронтальными. Соотношение основных размеров здания по вертикали или горизонтали определяет высотный или горизонтальнопротяжѐнный характер композиции. В высотных композициях вертикальный размер преобладает над горизонтальным. 4.свободная композиция – не подчинена строгим геометрическим закономерностям. Различные между собой объѐмы (по размерам и формам) сочетаются между собой, следуя наиболее удобной функциональной связи между помещениями. 5.особый вид сложных объѐмных композиций представляют композиции комплексов зданий, в которых в качестве компонентов выступают не отдельные слагающие здание объѐмы, а сами здания. Специфика закономерностей их построения составляет один из разделов градостроительства – теории и практики застройки городов. Композиционные средства Композиционые средства относятся к теоретическим положениям построения архитектурной композиции и предназначены для достижения выразительности объѐмнопространственного решения здания. Симметрия – это закономерное расположение одинаковых архитектурных форм и объѐмов относительно оси или плоскости, проходящей через центр композиции. Симметрия бывает центрической – относящейся ко всему объѐму здания в целом, и фронтальной – относительно лишь одной вертикальной плоскости. Симметрия в композиции часто обусловлена конструктивным решением: т.к. формы конструкций по условиям их статической работы подчиняются определѐнным геометрическим построениям, в том числе и симметрии. Для большой площади -27- определяющим фактором является конструкция покрытий, геометрия которых часто подчинена центрической симметрии, геометрия которых часто подчинена центрической симметрии. В ансамблевой застройке необходимость выявить главное здание и подчинить ему окружающее пространство приводит к симметричной композиции. Асимметрия в отличие от симметрии базируется не на законах геометрического равенства и повторяющихся частей здания относительно его оси, а на принципе гармонического художественного единства архитектурных форм и членений, несимметрично расположенных в пространстве и на плоскости. Ассиметрия характерна для зданий со сложным функциональным процессом. Рис.25. Асимметрия и симметрия. Масштабность показывает соответствие воспринимаемой человеком величины композиции и еѐ элементов размеров самого человека. Рост человека (170-180 см) служит своеобразным модулем восприятия композиции. Масштабность – не только средство архитектурной композиции, но и еѐ качественная характеристика. Однако архитектурная композиция здания воспринимается не только путѐм непосредственного сравнения еѐ с размерами человека, но и путѐм сопоставления с размерами привычных -28- для него элементов (дверей, окон, кирпича, камня). Масштабность часто используется как композиционное средство для подчѐркивания большей или меньшей величины сооружения в зависимости от его архитектурной значимости. Рис.26. Масштабность С масштабностью связан ―масштаб‖. Архитектурный масштаб характеризует степень расчленѐнности композиции, крупность еѐ форм как по отношению к самому зданию, так и по отношению к окружающей застройке. Здание может быть большим по величине, но расчленѐнным на мелкие элементы и наоборот: мелкое – на крупные, т.е. быть крупно масштабны. Рис.27. Архитектурный масштаб Ритм – закономерное чередование одинаковых и однохарактерных архитектурных форм и членений или интервалов между собой. Ритмичные построения могут развиваться по вертикали и горизонтали. -29- Простейшая форма ритмичного построения – метрическая, основанная на точном повторе одинаковых форм и членений. Ритмичное построение в симметричной композиции может подчѐркивать еѐ ось нарастающим к центру ритмом членений, но может и нейтрализовать ось симметрии. Рис.28. Ритм: метрический и подчеркивающий ось. Пропорции: целочисленные пропорции; ―золотое сечение‖, геометрическое подобие. Рис. 29. «Золотое сечение» -30- Единая модульная система (ЕМС) в строительстве. ЕМС - принятая в строительстве метрическая система координации размеров. В строительстве ЕМС предусматривает принцип кратности всех размеров единой величине, которая называется модулем и обозначается: М=100 мм Существуют кроме основного укрепленные и дробные модули. Укрепленные для назначения размеров здания (пролеты, шаги, высота этажа) и для обозначения размеров конструкции и элементов здания. Укрепленные модули бывают: 60 М, 30 М, 12 М, 6М, 3 М, 2 М. Модуль 6М – используется как основной модуль в промышленном строительстве, а модуль 3М используется в гражданском строительстве. Дробные модули для малых размеров конструкций и для размеров деталей. Дробные модули бывают: 1/2 М, 1/5 М, 1/10 М, 1/20 М, 1/50 М, 1/100 М. Для жилого здания назначаются габариты в осях 1.0 м (для коридоров и л.к.), 2.4 м,2.7м, 3.0 м, 3.3 м, 3.6 м, 3.9 м, 4.2 м, 4.5 м, 4.8 м, 5.1 м, 5.4 м, 5.7 м, 6.0 м. Разбивочные оси – это условные линии, проведенные на плане здания во взаимно -перпендикулярных направлениях и делящие или членящие здание на планировочные элементы или на определенное расположение несущих элементов. Оси обозначаются цифрами и буквами, или, как говорят, маркируются. Эти оси в начале строительства выносятся на местность. Вынесение на местность называется разбивкой здания. Расстояние между разбивочными осями всегда является номинальным размером. Нумерация осей: разбивочные оси нумеруют снизу и слева. Вертикальные – цифры. Горизонтальные – буквы. -31- Шаг – Расстояние в плане между основными несущими поперечными конструкциями (колоннами, стенами). Пролет – расстояние в плане между продольными разбивочными осями в направлении, соответствующем пролету основных конструкций. Продольные оси параллельны главному фасаду здания, а поперечные оси перпендикулярны главному фасаду. Основные размеры здания – это шаг, пролет и высота этажа, высота этажа от пола до пола до пола, от пола до потолка, от пола до низа несущей конструкции. Рис.30. -32- Основные координационные размеры. При проектировании в строительстве применяются следующие размеры:  Номинальный размер – проектное расстояние между условными осями здания (LH);  Конструктивный размер – проектный размер изделия (Lк), отличающийся от номинального размера на величину конструктивного зазора δ;  Натурный размер – фактический размер изделия (Lф), отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском (положительным и отрицательным), величины которого зависят от установленного класса точности изготовления изделия и регламентированы для каждого из них. Номинальные размеры должны быть кратными принятому производному модулю (модулированы), т.е. LН=кМ, где к – целое число. Конструктивные размеры должны быть равны номинальным размерам за вычетом установленного допуска, т.е. Lк=LН-δ=кМ-δ. Натуральные размеры должны отличаться от конструктивных не более чем на половину установленного допуска, т.е. Lф=Lк±с/2=кМ-δ±с/2, где с – максимальная величина допуска. Привязки конструктивных элементов здания к осям. Привязка – расстояние от модульной координационной оси (продольной или поперечной) до грани или геометрической оси конструкции элемента. Примеры для привязок: - для бескаркасных зданий: а) Привязка внутренней несущей стены идет по геометрическому -33- центру стены (Рис. 30). Рис.31. Наружная ненесущая стена имеет нулевую привязку, нулевая привязка проходит по наружной или внутренней грани стены. б) Привязка наружной несущей стены (Рис.30). Рис.32. в) Привязка наружной несущей стены: ось проходит по грани верхней, видимой конструкции (по видимой грани конструкции), невидимая конструкция (стена) привязывается к видимой конструкции на величину привязки δ. Величина привязки δ зависит от плотности материала наружной стены, т. е. от его жесткости: чем более жесткий материал, тем δ меньше, а чем пористостей, тем δ больше. -34- Для железобетона и бетона δ=10 см; Для кирпича, известняка, дерева δ=20 см. Для наружной несущей стены ось проходит по грани видимого элемента. Рис.33. - для каркасных зданий: Основной вертикальный элемент – колонна. Основной горизонтальный элемент – балка (ригель, ферма). Существуют следующие виды привязок: - привязка внутренней колонны по геометрическому центру колонны (центральная привязка); - привязка наружной колонны к стене центральная и нулевая по грани колонны; Рис.34. Центральная привязка колонны -35- Рис.35. Нулевая привязка колонны проходит по грани колонны и по внутренней грани наружной стены. Фахверковая колонна – дополнительная колонна, служащая для навески стеновой панели по торцу здания при пролетах более 6м (Рис.36). Рис.36 В одноэтажных производственных здания с мостовыми кранами привязки зависят от расположения центра тяжести конструкции, от грузоподъемности крана и от величины прохода между краном и колонной. Этот тип привязок будет рассмотрен в дальнейших курсах. Принципы индустриализации строительства. Типизация (от греч. «типус» - образец) – это техническое направление в проектировании и строительстве, -36- позволяющее многократно осуществлять строительство зданий и сооружений, изготовление конструкций и деталей на основе специально разработанных проектов с применением унифицированных и стандартных объемно-планировочных (ОПР) и конструктивных решений ( КР) с учетом прогрессивных технологий и экономических показателей. В настоящее время все здания массового строительства (жилые, общественные и промышленные), как правило, должны возводиться по типовым проектам. Типовым называется проект, обладающий высокими качествами объемно-планировочного, конструктивного, архитектурнохудожественного и экономического решения здания. В нем предусматривается обязательное применение типовых конструктивных элементов. Применение типовых проектов не только способствует индустриализации строительства, но и сокращает время на проектирование, ускоряет ввод здания в эксплуатацию, повышает его строительные и эксплуатационные качества, экономическую эффективность промышленного производства конструкций и деталей, а также общую экономичность и темпы строительного производства. Типовые проекты для разных климатических районов «привязываются» в зависимости от температуры, влажности, ветрового напора, количества снеговых осадков и типов грунта. Унификация – это установление целесообразной однотипности ОПР и КР зданий и сооружений, строительных конструкций, деталей и оборудований с целью сокращения типа-размеров и обеспечения взаимозаменяемости деталей. Унификация – это приведение к единообразию размеров частей зданий и соответственно размеров и формы их конструктивных элементов, изготовляемых на заводах. Например, устанавливается единая высота этажа жилых зданий и соответственно один размер стен по высоте, ограниченное -37- количество размеров оконных проемов в стенах и соответственно ограниченное количество размеров и типов оконных переплетов и т.п. Следовательно, унификация достигается путем ограничения количества типов и размеров конструктивных элементов здания. Ограничение количества типов элементов по форме и конструктивным признакам осуществляется путем отбора наиболее совершенных решений. Унификация – это основной принцип, позволяющий разнообразить тип застройки. Более высокая ступень придания зданиям универсальности достигается при увеличении пролетов и шагов между несущими конструкциями, укрупнением помещений. При этом можно использовать одинаковые по размерам здания и отдельные помещения для разных целей (Рис.37). Рис.37 Стандартизация – это установление и применение определенных правил с целью упорядочения деятельности в определенной области (строительстве). Это свод нормативных документов в строительстве (СНиП, СП, -38- ГОСТ и т.д.). Для современного состояния индустриализации строительной области характерно еще и увеличение механизации и автоматизации строительных работ, а также увеличение объемов монолитного домостроения. Основные измерители зданий и ТЭП. Fж – жилая площадь – это сумма площадей всех жилых комнат( гостиная, столовая, кабинет, библиотека, спальня, детская, игровая, комната прислуги, гостевая); Fп – полезная площадь – это сумма жилых комнат+кухни, коридоры, туалеты, ванны, подсобные помещения; F р – рабочая площадь – это сумма основных и обслуживающих помещений, общественных и промышленных зданий. Fо – сумма жилой или рабочей площади вспомогательных площадей+путей эвакуации и лестничной клетки. V – строительный объем – это произведение площади проектируемого здания в проекции на землю, умноженная на высоту здания. Вместимость – это измеритель для общественного здания, количество основных расчетных единиц емкости (посадочных мест, койко-мест и т.д ). Показатель производственной емкости – это количество единиц продукции вырабатываемой или обслуживаемой за конкретный временной период. Стоимость строительства – это сумма сметной стоимости здания, оборудования, благоустройства и эксплуатационных расходов. ТЭП (технико-экономические показатели): К1 –коэффициент целесообразности о.п.р., чем больше К1, тем лучше К1= Fж(р)/ Fо К2= V/ Fж(р) -39- К ТЭП также относятся:  стоимость 1 м2 жилой (рабочей) площади;  стоимость 1 м3 здания;  годовые эксплуатационные расходы на 1 м2 здания. ТЭПы используются для вариантного проектирования. Части здания и строительные конструкции. Подземная часть здания («нулевой цикл»). Фундаменты служат для передачи постоянных и временных нагрузок от всего здания на грунт. Они являются надземными элементами здания и устанавливаются под стенами и столбами. Плоскость, которой фундамент опирается на грунт, называется подошвой фундамента, а грунт, на который передается нагрузка от фундамента, - основанием. Основание должно обладать достаточной прочностью, т.е. определенных пределов отличаться малой сжимаемостью при его нагружении. Прочность грунта зависит от его минералогического состава, геологического строения, плотности и присутствия в нем влаги. Верхние слои земной коры, содержащие органические примеси и подвергающиеся выветриванию, отличаются недостаточной прочностью. Поэтому подошву фундамента приходится располагать на некоторой глубине от поверхности земли. Минимально необходимая величина заглубления подошвы фундамента в грунт определяется не только прочностью соответствующего пласта грунта, но и климатическими особенностями, обусловливающими промерзание и, следовательно, возможность деформации верхних слоев грунта в зимнее время. Подошва фундамента должна иметь такую площадь, чтобы нагрузка, передаваемая на грунт, не превышала допускаемого для этого грунта напряжения, составляющего обычно 1-3 кг/см2. -40- Если здание имеет подвал, то фундаменты служат одновременно стенами подвала. В этом случае глубина заложения фундаментов зависит от высоты подвальных помещений. Фундаменты обычно делают из водостойкого материала (бетонных блоков, бетона, естественного камня). Основания бывают: - прочные (скальные породы, суглинки, глины, супеси); - слабые (мелко-песчаные и лессовые грунты). Усиление слабых оснований: - для глинистых грунтов – метод спекания грунта; - для песчаных грунтов – метод силикатизации; - для лессовых – предварительно уплотняют, в грунт вставляют в вибраторы; - вечная мерзлота – продувание конструкции, или расчет чаши оттаивания. Если грунты являются удовлетворительными по своей несущей способности, то их достаточно утрамбовать тяжелыми катками. Классификация фундаментов - глубокого заложения (устраиваются для слабых грунтов); - мелкого заложения. Сваи относятся к фундаменту глубокого заложения и бывают: сваи – стойки и висячие сваи. Сваи стойки забивают до отказа и оголовки свай срубают, висячие сваи забивают до проектной отметки. Сверху оголовки свай заключают в монолитный железобетонный ростверк, который собственно и является фундаментом и может быть любой конфигурации, в зависимости от типа фундамента. Выполняют сваи из следующих материалов: - железобетонные сваи 9-12м; - монолитные, бетонные сваи (бетон заливают в полый шурф); - металлические сваи – полые металлические трубы, ввинчиваются в землю; - деревянные сваи (из лиственницы). -41- Рис.38. Сваи висячие и сваи-стойки Фундаменты мелкого заложения бывают: - ленточный (Рис.39); - столбчатый (Рис.40); - плитный; - стаканного типа под колонну (Рис.41). Ленточный укладывается под внешние и внутренние -42- несущие стены. Лента – бетонная из сборных блоков, а также монолитный бетон, бутобетон. Рис. 39. Столбчатый (Рис.40) состоит из столбиков и фундаментных балок. Столбики – бетонные сборные или монолитные, бутобетонные, бутовые, кирпичные; Рис.40. Плитный - укладывается подо всѐ здание или под большую часть при слабом основании. Рис. 41. -43- Гидроизоляция фундаментов. Защита фундаментов от грунтовых вод. Рис.42. Разрез по фундаменту а) для отвода поверхностных вод от фундаментов устраивают отмостку. Отмостку чаще всего делают асфальтовой, бетонной, плиточной, гравийной. б) горизонтальная гидроизоляция выполняется по всей ширине стены фундамента из двух слоев толя или рубероида (такая гидроизоляция называется оклеечной). в) надземная горизонтальная гидроизоляция укладывается на 1520 см ниже уровня пола первого этажа и на 15-20 см выше верха отмостки. г) при наличие подвала дополнительно укладывается горизонтальная гидроизоляция в уровне пола подвала. д) надземную гидроизоляцию в промздании укладывают по фундаментным балкам. е) вертикальная гидроизоляция выполняется в виде обмазки стен -44- битумом за 2 раза (обмазочная гидроизоляция). Дополнительно вертикальную гидроизоляцию рекомендуется устраивать в виде глиняного замка при высоком уровне ГГВ. Надземная часть здания. Здания имеют надземную часть – ту, что возвышается над уровнем земли, и подземную, которая расположена ниже тротуара или отмостки. Часть здания по высоте, ограниченная полом и перекрытием или полом и покрытием, составляет этаж. В зависимости от количества этажей здания бывают одно-, двух-, трех-..., многоэтажные. Этажи надземной части зданий, у которых полы находятся не ниже планировочной отметки земли (тротуара, отмостки), называются надземными. Этажи подземной части, полы которых находятся ниже уровня отмостки, но не более чем на половину высоты расположенных в нем помещений – цокольные, а с отметкой пола ниже отмостки более чем на половину высоты расположенных в нем помещений – подвальные. Этаж, в котором размещают инженерное оборудование и коммуникации, называется технический. Технический этаж размещают в цокольной части здания, над верхним этажом или в середине здания. Чердачное эксплуатируемое помещение под крутой с изломом крышей (в основном в жилых зданиях) называется мансардой. За нулевую отметку принимают отметку чистого пола первого этажа. Классификация стен. I. Классификация стен по отношению к окружающей среде: - наружные стены (требующие расчеты на теплоизоляцию, на устойчивость, долговечность, на сопротивление деформациям и определение огнестойкости); -45- - внутренние стены (расчеты на звукоизоляцию). Рис. 43. II. По характеру воспринимаемой нагрузки: Рис. 44. Несущие и ненесущие стены в здании - несущие стены (воспринимают нагрузку от собственного веса, от опирающихся на них конструкций (снег, ветер и т.д.)). Несущие стены имеют не нулевую привязку, т.к. опираются на стену - ось проходит по перекрытию; -46- - самонесущие стены (воспринимающие нагрузку от собственного веса и ветра по всей высоте здания); - ненесущие стены (навесные и разделительные) они воспринимают нагрузку от собственного веса только одного этажа. Разделительные стены – перегородки. III. По конструкции самой стены: - бескаркасные: 1) однослойные; Рис. 45. Однослойные стены 2) слоистые (основная часть стены, утеплитель, отделочные слои). Рис.46. Двухслойные стены -47- Рис. 47. Трехслойные стены - каркасные – имеющие несущий каркас, обшивку или заполнитель, выполняющий роль утеплителя или звукоизоляции. IV. По способу возведения: - сборные (панели, крупные блоки, щиты и т.д.); - монолитные (железобетонные). Элементы стен: Объемные блоки остались сейчас как с/у, лифтовые шахты, лестничные клетки. Раньше использовались объемные блоки размером с комнату. Панели стеновые – крупные плиты малой толщины. В бескаркасных зданиях несущие панели стен устанавливаются в домах с поперечным расположением стен. Для каркасных – как наружные навесные стеновые панели. Крупные блоки делаются в домах с продольными несущими стенами. Разрезка блоков бывает двух, трех, четырех рядная. Используются сейчас только как местный строительный материал. Стены из штучных материалов: Кирпичные стены (выполненные кладкой). Кладкой называют -48- конструкцию, состоящую из отдельных мелких камней, швы Кирпичные стены (выполненные кладкой). Кладкой называют конструкцию, состоящую из отдельных мелких камней, швы между которыми заполнены строительным раствором. При этом камни располагаются горизонтальными рядами с обязательной перевязкой швов, при которой вертикальные швы смежных рядов не должны совпадать (обеспечение перевязки швов) – это обеспечивает однородность стены. Конструктивная кладка должна иметь перевязку швов (1,5; 2; 2,5 кирпича). Рис. 48. Перевязка швов в кладке Неконструктивная кладка без перевязки швов (в 0,5 и в 1 кирпич) – перегородки – стены высотой в один этаж с упором в пол и потолок. Кладки применяются в качестве несущих и самонесущих стен. -сплошные и облегченные; -однорядные и многорядные. -49- Существует много систем многорядной кладки (например, А.И. Онищика), однорядная кладка называется ложковая, так как укладывается длинной стороной кирпича (ложком) по фасаду. Короткая сторона кирпича называется тычок. Рис.49. Однорядная и многорядная кладки Кладки бывают из укрупненных камней (природные и искусственные) и мелких блоков (переходный элемент от ручного труда к механизированному). Размеры кирпича: Одинарный 250*120*65мм; Утолщенный 250*120*88мм; Модульный 288*138*63мм. Размеры камня: Обычный 250*120*138мм; Модульный 288*138*138мм; Укрупненный 250*250*138мм; Укрупненно-модульный 288*288*138мм. Размеры мелких блоков: Толщины кладок: 390*190*188мм; в 1 кирпич 250 мм; 490*190*188мм; в 1,5 кирпича 380мм; 438*188*188мм; в 2 кирпича 510мм; 588*188*188мм. в 2,5 кирпича 640мм. -50- Кладка в 1 кирпич и в 0,5 кирпича (120 мм) являются неконструктивными, так как не имеют перевязки швов. Классификация перекрытий. Основные требования, предъявляемые к перекрытиям: Перекрытия должны обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать нагрузку, как от собственного веса, так и полезную (мебель, оборудование, находящиеся в помещении люди и т.п.). Величина полезной нагрузки на 1 м2 перекрытия устанавливается в зависимости от назначения помещения и характера его оборудования. Для чердачных перекрытий полезная нагрузка должна быть не больше 105 кг/м2, а для цокольного и междуэтажного перекрытия 210 кг/м2. Перекрытие должно быть жестким, то есть под действием нагрузок не давать прогибов, (допустимая величина от 1/200 для чердачных перекрытий, до 1/250 пролета для междуэтажных). При монтаже перекрытия должна предусматриваться достаточная степень его звукоизоляции, величина которой устанавливается нормами или специальными рекомендациями по проектированию зданий того или иного назначения. Для этого необходимо тщательнее закрывать щели в местах стыковки материала, во избежание перехода звука из соседних помещений, расположенных выше или ниже. Перекрытия, разделяющие помещения с разницей температур от 10 градусов (например, отделяющее холодный подвал от первого этажа или чердак от верхнего этажа), должны удовлетворять требованиям теплозащиты, то есть необходимо увеличивать слой теплоизоляции. -51- Ни одна конструкция перекрытий, особенно деревянных, не может противостоять длительному воздействию огня, но у каждого материала существует свое значение предела огнестойкости. Предел огнестойкости железобетонных перекрытий - 60 мин; деревянных перекрытий с засыпкой и нижней оштукатуренной поверхностью - 45 мин; деревянных перекрытий, защищенных штукатуркой, около 15 мин; деревянных перекрытий, без защитных слоев - еще меньше. Рис.50. Слои междуэтажного перекрытия Виды перекрытий: Рис. 51. Слои подвального перекрытия -52- - междуэтажные (разделяющие жилые этажи, включая и мансардный); - подвальные (отделяющие подвал от жилого этажа), - цокольные (отделяющие жилой этаж от холодного подполья), - чердачные (отделяющие жилой этаж от неотапливаемого чердака). Рис.52. Слои цокольного перекрытия По своему конструктивному решению несущую часть перекрытий можно разделить: балочные, стоящие из несущей части (балок) и заполнения; Рис. 53. Деревянное балочное перекрытие безбалочные, выполняемые из однородных элементов (плитнастилов или панелей-настилов). Балочные перекрытия В балочных перекрытиях несущую основу составляют балки, -53- расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга, на которые укладывают элементы заполнения, выполняющие ограждающие функции. Балки могут быть деревянными, железобетонными или металлическими. Рис.54. Балочные и безбалочные перекрытия. А. Перекрытия из деревянных балок: В частном домостроении наиболее популярны деревянные балочные перекрытия, применяемые обычно в деревянных и каркасных домах. Для деревянных балок есть ограничение по ширине пролета (комнаты). Их можно использовать для: - междуэтажных перекрытий - при ширине пролета до 5 метров; - для чердачных перекрытий (при неэксплуатируемом чердачном помещении) при ширине пролета до 6 метров. -54- - Металлические балки можно использовать при любой ширине пролетов. Деревянное перекрытие выполняется из деревянных балок хвойных и лиственных пород. На верхней стороне балок выполнен настил, одновременно являющийся полом. Конструкция балочного перекрытия состоит из самих балок, наката, пола и утеплителя. При прямоугольном плане дома целесообразно перекрывать пролет по направлению вдоль короткой стены. Чтобы балки под весом перекрытия не прогибались, их необходимо класть на определенном расстоянии (см. таблицу). Сечение балки определяют, исходя из приходящейся на нее нагрузки. Таблица 2. Спецификация балок. Например: Вам требуется соорудить перекрытие размером 3,0*4,5 м. Деревянные балки (сечением 6,0 * 0,20) укладываем по стене равной 4,5 метра, начиная от стены. Если перекрытие междуэтажное - балки укладывают на расстоянии 0,7 метров друг от друга, если чердачное – 1,05 метра. То есть, чем больше ширина пролета будущего перекрытия, тем расстояние между балками будет меньше, так как на большую площадь перекрытия, приходится больше нагрузок. На расстояние между балками влияет и толщина досок пола. Если они толщиной 28 мм и более, -55- расстояние между балками не должно превышать 50 см. Последняя балка, как и первая, должна быть уложена вдоль стены. Преимущества деревянного перекрытия:  Основное преимущество это то, что деревянное перекрытие быстро и просто монтируется в любом (даже сложном) месте, без использования каких-то специальных средств, то есть можно обойтись без крана и другой техники. Деревянное перекрытие получается лѐгкое и сравнительно недорогое. Недостатки деревянного перекрытия:  Основным недостатком перекрытий из дерева является повышенная огнеопасность, иногда возможность загнивания и заражение жуком-короедом. Технология монтажа деревянных перекрытий: Установка балок: Прежде чем установить балку ее необходимо обработать антисептическим раствором. Если балки опираются на каменную или бетонную стену, то ее концы необходимо обернуть двумя слоями рубероида. Балку заводят в подготовленное при возведении стены гнездо. При заведении в гнездо балка не должна доходить до задней стенки на 2 — 3 см. Конец балки обычно делают скошенным (Рис. 55). Установка наката: На боковые грани балок прибивают бруски (сечение 4*4 или 5*5), которые называются черепными. На эти бруски крепится накат из деревянных щитов. Накат делают из щитов из продольных досок или щитов из поперечных досок . Пластины наката должны быть плотно прижаты друг к другу. Их крепят к черепному бруску саморезами. Накат служит подготовкой для крепления «чистого» потолка. -56- Рис.55. Опирание деревянной балки на каменную стену. (1 — балка, 2 — рубероид, 3 — утеплитель, 4 — раствор). Оставшееся в гнезде свободное пространство заполняют утеплителем, можно заполнить его монтажной пеной). Прокладка изоляции: Неотъемлемая часть деревянного балочного перекрытия - это изоляция, которая в межэтажном перекрытии выполняет, в первую очередь роль звукоизоляции, а в чердачном перекрытии еще и функцию теплоизоляции. Прежде всего, необходимо определится, какой материал использовать. Материалом утеплителя может служить минеральная вата, пенопласт, шлак, перлит, керамзит, а также сухой песок, опилки, стружка, солома. Минеральная вата - материал легкий, удобный в работе, и в отличие от пенопласта дышит", обладает достаточной тепло и звукоизоляцией, и в общем в большинстве случаев вата подходит как для утепления межэтажных, так и чердачных перекрытий. Керамзит (фракция 5-10 мм.) - материал тяжелее минеральной ваты, что утяжеляет конструкцию (вес 1 м2 керамзита – от 270-360 кг). После закрепления наката поверх него кладут слой теплоизоляции. Сначала между балками укладывают слой толя, -57- Рис. 56. Устройство деревянных полов. (1 — деревянная балка, 2 — черепной брусок, 3 — щит наката, 4 — пароизоляция, 5 — утеплитель, 6 — отделка чистого пола, 7 — отделка потолка). пергамина или пароизоляционной пленки, загибая его примерно на 5 см на балки. Толщина любого утеплителя, для межэтажного перекрытия должна быть минимум 100 мм, а для чердачного перекрытия, то есть между холодным и отапливаемым помещением- 200-250 мм. Перекрытия по металлическим балкам По сравнению с деревянными, металлические балки достаточно надежны и более долговечны, а также имеют меньшую толщину (экономят пространство), но подобные перекрытия возводят редко. Для заполнения проемов между балками можно использовать легкобетонные вставки, облегченные железобетонные плиты, деревянные щиты или деревянный накат. Масса 1 м2 такого перекрытия часто превышает 400 кг. Преимущества: - Металлическая балка не горюча и устойчива к биологическим воздействиям (гнили и т.д.); -58- - Металлической балкой можно перекрыть большие пролеты (4-6 метров и более). Рис. 57. Профили металлических балок Но перекрытия по металлическим балкам не лишены недостатков:  в местах повышенной влажности на металле образуется коррозия.  Кроме того, такие перекрытия имеют пониженные теплои звукоизоляционные качества. Чтобы смягчить этот недостаток, концы металлических балок обертывают войлоком. В таких перекрытиях несущим элементом является прокатный профиль: двутавр, швеллер, уголки. Между балками укладывают сборные железобетонные пустотелые плиты толщиной 9 см. По железобетонным плитам нанесен слой шлака и железобетонная стяжка толщиной 8-10 см. Расход стали - 25- 30 кг/м2 зависит от марки стали, из которой изготовлены балки. Перекрытия по железобетонным балкам. Устраивают на пролетах от 3 м и до 7,5 метров. Осложняется работа тем, что необходимо использовать подъемную технику. Вес таких балок примерно 175-400 кг. -59- Рис. 58. Устройство пола по железобетонному перекрытию. 1 - "чистый" пол; 2 - дощатый настил; 3 - балка; 4 - сборная ж/б плита; 5 - гидроизоляция; 6 - штукатурная сетка Преимущества:  С помощью железобетонных балок можно перекрывать большие пролеты, чем с использованием деревянных. Недостатки:  Для монтажа перекрытия по железобетонным балкам необходимо использовать грузоподьемное оборудование. Монтаж: железобетонные балки укладываются на расстоянии 600-1000 мм друг от друга. Заполнение межбалочного пространства устраивают в виде легкобетонных плит или пустотелых легкобетонных блоков (при дощатых полах или паркетных полах используют плиты, а при полах из линолеума или паркет по бетонному основанию пустотелые блоки). Швы между балками и плитами заполняют цементным раствором и затирают. Чердачные перекрытия обязательно утепляют, междуэтажные - звукоизолируют, цокольные перекрытия также утепляют. -60- а). б) Рис. 59. Устройство пола по железобетонному балочному перекрытию: а) 1.- железобетонная балка, 2.- лекгобетонная плита, 3.-цементная стяжка и подложка, 4—паркетное покрытие. б) 1.- железобетонная балка, 2.- пустотелые блоки, 3.- цементная стяжка, 4-плиточное покрытие. Рис.60. Накат на перекрытии для устройства потолка. -61- Безбалочные перекрытия Для установки железобетонных перекрытий применяют две разновидности панелей сплошные (их производят в основном из легких бетонов) и многопустотные. Последние имеют круглые отверстия своеобразные «ребра жесткости». Панели подбирают в зависимости от ширины перекрываемого пролета и несущей способности. Преимущества:  Железобетонные плиты имеют высокую прочность и рассчитаны на полезную нагрузку свыше 200 кг/м2.  В отличие от дерева бетон не боится сырости и не требует никакого ухода. Недостатки:  При монтаже перекрытия из железобетонных плит требуется грузоподьемная техника.  Приобрести готовые плиты нужного размера не всегда возможно, так как на заводе их изготавливают стандартных размеров. Монтаж: Плиты перекрытия укладываются на слой цементного раствора марки 100. Опирание плит на стены (стена толщиной более 250 мм) должно быть не менее 100 мм. Швы между плитами необходимо очистить от мусора и тщательно заполнить цементным раствором. Монолитные железобетонные перекрытия Могут быть различной формы. Монолитные железобетонные перекрытия представляют собой сплошную монолитную плиту толщиной 12—30 см из бетона марки 350, опирающуюся на несущие стены. Вес квадратного метра монолитного перекрытия толщиной 200 мм составляет 480-500 кг. -62- Рис. 61. Опирание железобетонной плиты перекрытия на каменную стену. Рис. 62. Монтаж монолитного железобетонного перекрытия. -63- Монтаж монолитных перекрытий проводится в четыре этапа:  монтаж стальных несущих балок на подготовленные места;  устройство подвесной деревянной опалубки из влагостойкой фанеры (подвешивается к стальным балкам);  укладка арматуры (диаметром 6-12 мм);  бетонирование плиты перекрытия бетоном марки М200.  Достоинства монолита: Отсутствие дорогостоящих погрузочно-разгрузочных работ и более высокое качество бетонной поверхности, не требующей заделки швов, а также возможность реализации сложных архитектурно-планировочных решений. Рис. 63. Поддерживающая опалубка для монолитного железобетонного перекрытия с деревянными балками. -64- К недостаткам монолитных перекрытий можно отнести необходимость установки деревянной опалубки по всей площади будущего перекрытия. Однако, это не значит, что опалубку нужно выставлять всю сразу. Перекрытие можно выполнять отдельными пролетами, перенося опалубку по мере схватывания бетона. Рис. 64. Поддерживающая опалубка с алюминиевыми балками. Монтаж: Прежде чем приступить к монтажу перекрытия, необходимо соорудить опалубку (ее покупают в готовом виде или берут в аренду), которая состоит из телескопических стоек, треног, унивилок, балок, настила и фанеры. Опалубка из деревянных и алюминиевых балок позволяет производить опалубливание перекрытий любой конфигурации прямоугольной, консольной и даже круглой. На верхнюю деревянную часть балки накладываются листы фанеры, образующие опалубку для заливки бетона. Далее устанавливают и крепят арматурный каркас. Концы стальных прутьев длиной 60-80 см загибаются и перевязываются проволокой с арматурой. -65- Примерный расход арматуры на перекрытие составляет 75-100 кг./м3 бетона. Затем по всей площади перекрытия производят бетонирование на высоту 10-30 см. Полное сцепление бетона происходит через 28 дней. Классификация крыш. I.По принципиальному решению: - чердачные: 1)проходной чердак (160см); 2)полупроходной (120см); 3) непроходной (40-60см). - бесчердачные : 1) вентилируемые с воздушной прослойкой; 2)невентилируемые. II.По типу чердака: 1) холодные чердаки (утепляется чердачное перекрытие); 2) теплые чердаки (утепляется сам чердак); III. По уклону крыши: - скатные (450 уклон, 1/2, - для черепицы1/3, 1/5); - малоуклонные (от 1/20 до 1/5); - плоские (меньше чем 1/5) Рис. 65. Уклоны крыш. -66- IV.По архитектурным формам крыши бывают: - односкатные; - двухскатные, - четырехскатные (или вальмовые: меньшие скаты имеют название вальмы), - многоскатные (сложные). Рис. 66. Водоотвод с крыши: - наружный; 1) неорганизованный: Рис.67. Неорганизованный наружный водоотвод Наружный неорганизованный водоотвод представляет собой водосточную систему, при которой вода свободно сливается на землю за счет уклона крыши. При этом нет желобов, воронок водосборных и сливных труб. В -67- некоторых случаях над фасадом дома устраивается козырек. Дома с неорганизованным водостоком должны отстоять от тротуаров не менее, чем на 1,5 метра. Так что, если дом имеет неорганизованный водоотвод, то нужно учитывать расположение здания, размещение дорожек и т.д. С кровли из профилированного материала – асбестоволокнистые листы (шифер),металлочерепица, ондулин, профнастил, керамическая черепица, вода отводится одинаковыми струями по всему периметру кровли. Металлическая фальцованная, мягкая скатная кровля собирают воду в потоки. К достоинствам такой системы можно отнести только отсутствие затрат на создание водостока. Все остальное относится к недостаткам: из-за того, что вода попадает на фасад и землю над фундаментом:  изнашивается фундамент,  разрушается цоколь  повреждается фасад Вынос карниза на 50 см. от стены может несколько исправить ситуацию. Свес карниза покрывают специальным фартуком из кровельной стали. Однако, это все равно не защитит фундамент при косых дождях. 2) организованный: Рис. 68. Организованный наружный водоотвод. -68- Наружный организованный водосток представляет собой систему водоотвода, которая устраивается снаружи дома. Наружный водосточные системы применяются для отвода воды со скатных кровель (с уклоном более 15%). Этот водоотвод состоит из водосточных желобов с продольным уклоном не менее 2% и наружных водосточных труб. Система работает следующим образом: Вода со скатов крыши, попадает в желоба, оттуда - в водозаборные воронки, которые располагаются у карнизных свесов на расстоянии 12-20 м друг от друга, а затем отводится по водосточным трубам, которые закреплены на наружных стенах здания, в дренажный колодец, бочку или ливневую канализацию. Достоинства наружного организованного водостока: - обеспечивает защиту кровли, стен дома и фундамента от воздействия осадков. - внутренний (для многоэтажных домов) - при внутреннем водоотводе теплый воздух, идущий через водоприемную воронку от расположенных внутри здания труб, способствует подтаиванию снега у воронки и стеканию воды по трубам. Рис.69. Внутренний водоотвод. -69- В этом случае нет условий для образования наледей возле воронки, так как по мере приближения снега и воды к ней они подогреваются теплом, идущим от воронки, и стекают в нее. Это важное эксплуатационное качество внутреннего водоотвода, ибо оно исключает необходимость в очистке крыши от снега. Рис. 70. Водосборная воронка. По затратам на эксплуатацию крыши с внутренним водоотводом более экономичны и долговечны, чем скатные крыши с наружным водоотводом. На крышах с внутренним водоотводом рекомендуется невысокий парапет, чтобы на них не скапливалось много снега; кроме того, должно быть обеспечено надежное сопряжение кровли с воронкой, а также постоянное поддержание в чистоте воронок и прилегающих к ним зон для свободного стока воды. Все это выполнять несложно, так как воронок мало — одна на секцию дома. Наружный водоотвод требует большой протяженности желобов на крыше и много водосточных труб. Верхнюю часть наружных стен здания увенчивает парапет или карниз. Парапет - прямоугольное завершение стены, выступающее на 0,6 -1 м над крышей (для внутреннего водоотвода). Карниз - горизонтальный или наклонный выступ над плоскости стены, защищающий наружные стены от увлажнения. Разновидности карнизов - пояски, разделяющие по высоте -70- фасадные стены, и сандрики, располагаемые над отдельными оконными проемами или входом в здание. Устройство стропильной конструкции крыши. Крыша представляет собой несущую конструкцию, которая принимает все внешние нагрузки (вес кровли и собственных элементов), передает нагрузку от обрешетки с лежащим на ней кровельным материалом их на стены дома и внутренние опоры. Помимо несущих и эстетических функций крыша является и своеобразной ограждающей конструкцией, отделяя чердачное помещение от внешней среды. Основными несущими элементами крыши являются: мауэрлат, стропила и обрешетка. Кроме того, в конструкции крыши присутствуют дополнительные крепѐжные элементы (ригели, стойки, подкосы, распорки и т.д.). Рис. 71. Стропильная конструкция крыши. Стропильная (несущая) конструкция крыши состоит из следующих элементов: 1. Стропила висячие или (и) наслонные -71- 2. Мауэрлат 3. Прогоны коньковые и боковые 4. Подкосы, раскосы и диагональные связи, служащие для придания жесткости стропильной ферме. Связанные между собой детали крыши образуют стропильную ферму, в основу которой заложен один или несколько треугольников, как самая жесткая геометрическая фигура. Несущая часть крыши — это система стропил (стропильные ноги). Стропила служат основой несущей части конструкции крыши. Стропила монтируются под углом, соответствующим углу наклона ската кровли. Через прокладку из мауэрлата (продольный брус), смонтированного на стене для равномерного распределения нагрузки, стропильные ноги нижними концами опираются на наружные стены. Верхние концы стропильных ног опираются на подконьковый брус или промежуточные прогоны, передающие через систему стоек нагрузку на внутренние несущие стены. Стропила располагаются через каждые 0,6-1,5 м (интервал зависит от сечения стропил, материала кровли и других условий). Они призваны выдерживать не только вес кровли, но и давление снега и ветра. Стропила можно подразделить на наслонные и висячие. Рис.72. Конструкция конькового узла -72- Стропила: Висячие стропила. Висячие стропила опираются только на две крайние опоры (например, лишь на стены здания без промежуточных опор). Их стропильные ноги работают на сжатие и изгиб. Кроме того, конструкция создает значительное горизонтальное распирающее усилие, которое передается стенам. Уменьшить это усилие помогает затяжка (деревянная или металлическая), соединяющая стропильные ноги. Она может располагаться как у основания стропил (и в этом случае служит балкой перекрытия, — именно этот вариант наиболее часто используется при строительстве мансардных крыш), так и выше. Чем выше она находится, тем мощнее ей полагается быть. И тем надежнее должно быть ее соединение со стропилами. Рис. 73. Варианты опирания висячих стропил -73- Наслонные стропила. Наслoнные стропила устанавливают в домах со средней несущей стеной или столбчатыми промежуточными опорами. Их концы опираются на наружные стены дома, а средняя часть — на внутреннюю стену или опоры. В результате их элементы работают как балки — только на изгиб. При одной и той же ширине дома крыша с наслонными стропилами получается более легкой, чем всякая другая (требует меньше пиломатериалов и, соответственно, затрат). Рис. 74. Варианты опирания наслонных стропил При устанoвке над несколькими пролетами единой кровельной конструкции наслонные и висячие стропильные фермы могут чередоваться. Там, где нет промежуточных опoр, применяются висячие стропила, там, где есть, — наслонные. -74- Рис.75. Вариант крепления стропильной конструкции Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12м, а двух опор — до 15м. В деревянных брусчатых или же рубленых зданиях стропильные ноги опираются на верхние венцы. Чтобы соединение было прочным, необходимо закрепить его болтом, нагелем и скобой. Для того, чтобы соединить между собой составные части затяжки, применяются зуб, болты и накладки из металла. Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега. Для реализации данной функции используется карнизный свес, который должен иметь длину не менее 550 мм каркасных — на верхнюю обвязку. В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат — брусья толщиной 140-160 мм. Мауэрлат. Стропильные ноги опираются не на сами стены, а на опорный брус — мауэрлат. Мауэрлат может располагаться по всей длине здания или подкладываться только под стропильные ноги. В деревянных конструкциях мауэрлатом является верхний венец сруба (бревно, брус). При кирпичных -75- стенах это специально устанавливаемый заподлицо с внутренней поверхностью стены брус (с наружной стороны он должен ограждаться выступом кирпичной кладки). Между мауэрлатом и кирпичом обязательно прокладывается, слой влагоизолирующего материала (например, два слоя рубероида). В том случае, если стропильные ноги в сечении имеют небольшую ширину, они могут со временем провиснуть. Чтобы избежать этого, необходимо применять специальную решетку, состоящую из стойки, подкосов и ригеля. Рис.76. Узел крепления стропил к мауэрлату Коньковый прогон. В вершине стропильной конструкции любой крыши укладывают прогон, соединяющий стропила (фермы) между собой. Именно на нем будет в дальнейшем устроен конек крыши. В местах отсутствия несущих стен пятки стропильных ног могут опираться на мощные продольные балки — боковые прогоны, размеры которых определяются действующей на них нагрузкой. Подкосы, раскосы и диагональные связи. Если в плоскости стропильных ног жесткость обеспечивается самими стропильными фермами, то для противостояния ветровым нагрузкам, действующим, -76- например, со стороны щипца (фронтона), в каждом скате крыши устанавливается необходимое количество диагональных связей. Ими могут служить доски толщиной 25-45 мм, прибитые к основанию крайней стропильной ноги и к середине (или выше) соседней. Рис.77. Коньковый прогон. Карнизный свес. Рис.76.Карнизный узел -77- 1.Лобовая доска 25х150мм. 2. Подвес 50х150мм. 3. Подшивочная доска карнизного короба 25х150мм. 4. Доска карнизного короба 50х150мм. 5. Подвес 50х150мм. 6. Доска карнизного короба 25х150мм. 7. Кладка лицевого кирпича. 8. Гибкие связи. 9. Фиксатор теплоизоляционной плиты. 10. Гидрозащитная мембрана. 11. Слой теплоизоляции 12. Плита перекрытия (ППС, ПК, ПНО). 13. Анкер и скрутка из проволоки диаметром 6мм., для крепления каждой стропильной ноги (допускается крепление через одну стропильную ногу). 14. Пароизоляционная плѐнка. 15. Пенополистирольная плита марки М 35. 16. Слой технической изоляции. 17. Основание пола. 18. Опорный брус 50х50мм. 19. Кобылка 50х100мм. 20. Стропильная нога. 21. Опорный брус мауэрлат. Угол наклона ската крыши: определяется застройщиком с учетом вида здания, предназначения чердачного пространства, но при этом нужно помнить, что от уклона зависит и выбор кровельного материала. Рекомендуется принимать уклон при рулонной кровле — 8-18°, при асбестоцементных листах или кровельной стали-14-60°, при черепичной кровле — 30-60°. После возведения несущих стен деревянного дома приступают к изготовлению и монтажу стропильной системы. В целом ряде случаев стропильная система деревянного рубленого дома принципиально отличается от стропильной системы домов -78- кирпичных, из пено-, газобетонных блоков и даже деревянных каркасных и панельных домов, даже если они полностью идентичны по форме, типу и виду кровли. Главные составляющие несущей конструкции крыши стропильные фермы и обрешетка. Кровля - всего лишь наружная часть крыши, которая укладывается на несущую конструкцию, состоящую из стропильных ног и обрешетки. Двухскатные крыши: бывают с неравнозначными скатами и с равнозначными скатами. Рис. 77. Конструкция деревянных крыш. -79- 1-фронтонный свес, 2–стропила, 3-обрешетка,4-обшивка, формирующая фронтон, 5-карнизный свес, 6-подкос, 7гидроизоляция, 8-пароизоляция, 9-кровля,10-труба, 11-навес,12ригель, 13-коньковый брус. Оптимальным сечением для стропил любой конструкции является сечение 50х150 мм или 50х200 мм. Для обрешетки большинства кровельных покрытий используются бруски и доски размером 50х50 мм (40х40 мм) и 25х150 (25х100). Среднее расстояние между стропильными ногами составляет около 0,9 метра. На крышах с уклоном более 45% это расстояние увеличивается до 1,0-1,3 м и на крышах домов, расположенных в снежных районах, уменьшается до 0,8-0,6 метра из-за высокой снеговой нагрузки. Более точно шаг между стропильными ногами можно определить, исходя из сечения стропил и расстояния между опорами несущей конструкции (стойками, подкосами, коньковым прогоном), а так же типа кровельного материала. -80- Список основной литературы 1. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Том I. История архитектуры. Н.Ф. Гуляницкий. Под общей редакцией В.М. Предтеченского.4-е изд.,перераб. – М.: ООО «Бастет», 2007г.-336 с. 2. Жилые и общественные здания: краткий справочник инженера-конструктора. Том1. Под ред. Ю.А. Дыховичного и В.И. Колчунова. -М., Издательский дом АСВ, 2011г. -360 с. 3. Архитектура гражданских и промышленных зданий и сооружений на железнодорожном транспорте. Объемнопланировочные и конструктивные решения. Под ред. Проф. Э.Н.Кодыша. - М.:ООО «Пиар-пресс». 2009. 4. Маклакова Т.Г., С.М. Нанасова Конструкции гражданских зданий: Учебник.-М.: изд-во АСВ, 2004г.-296с. 6. Этенко В.П. Управление архитектурным проектом. - М.: «Академия», 2008г. Список дополнительной литературы 1. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Том II.Основы проектирования. Под ред. В.М.Предтеченского.-М.: Стройиздат. 1976.-215 с. 2.Ким Н.Н., Маклакова Т.Г. Архитектура гражданских и промышленных зданий.-М.; Стройиздат.1987. -286с. 3.Миловидов Н.Н.,Орловский, Б.Я.Белкин А.Н. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания. М.; Высшая школа. 1987. -352 с. 4.Архитектура гражданских и промышленных зданий. ТомV. Промышленные здания. Л.Ф.Шубин.-М.: Стройиздат.1986.-335 с. 5. Гутнов А.Э. Мир архитектуры. – М.: «Молодая гвардия». 1985. -351 с. -81- Оглавление стр. Введение ……………………………………………….. ...3 I. Общие сведения о зданиях и сооружениях…………… 4 II. Классификация зданий ………………………………… 5 III.Требования к зданиям ……………………………………8 IV.Особенности строительства железнодорожных зданий11 V. Теоретические основы архитектурностроительного проектирования……..…………………13 - Объемно-планировочные решения зданий (ОПР)…...13 - Приемы компоновки ОПР……………………………..17 - Конструктивные решения (КР) зданий…………….....18 - Основы компоненты архитектурных композиций…..26 - Теоретические основы построения композиции…….28 - Композиционные средства…………………………... 31 - Единая модульная система (ЕМС) в строительстве…37 - Основные измерители зданий и ТЭП…………………40 VI. Части здания и строительные конструкции……….. ...41 - Подземная часть здания («нулевой цикл»)……… … 41 - Классификация фундаментов………………………….42 - Гидроизоляция фундаментов. Защита фундаментов от грунтовых вод……………………………………….45 - Надземная часть здания……………………………......46 - Классификация стен…………………………………....47 - Классификация перекрытий…………………………...52 - Классификация крыш………………………………….67 - Водоотвод с крыши…………………………………….69 - Устройство стропильной конструкции крыши………72 Список основной литературы……………………………...83 Список дополнительной литературы………………………83 -82- Св.план 2017 г., поз.45 Столбова Ирина Дмитриевна ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Конспект лекций ______________________________________________ Тираж 80 экз. Москва, Копировальный центр PrintSide