Виды гражданских зданий и их конструкции

   Здания, наиболее часто применяемые в застройке на­селенных мест, предназначенные для обслу­живания бытовых и общественных потреб­ностей людей, называют гражданскими. К ним относят жилые и общественные зда­ния. Такие здания, как жилые дома, обще­жития, детские сады и ясли, школы, здания торгово-бытового назначения, кинотеатры и другие, занимающие наибольший удельный вес в общем объеме строительства, относят к зданиям массового строительства. Их возво­дят, в основном, по типовым проектам с ис­пользованием изделий и конструкций завод­ского изготовления.

   Жилые здания по назначению (т. е. харак­теру заселения и времени проживания) де­лятся на: жилые квартирные дома — для посемейного заселения и постоянного про­живания и гостиничные — для постоянного проживания малых семей и одиночек; об­щежития и гостиницы — для кратковремен­ного проживания; интернаты — для постоян­ного проживания инвалидов и престарелых, одиноких и малосемейных и др.

   К общественным зданиям и их комплек­сам относят здания, в которых протекают один или несколько взаимосвязанных про­цессов общественной жизнедеятельности лю­дей. Они предназначены для кратковременно­го или длительного пребывания людей и за­щиты их от воздействия природных факто­ров. К общественным относят здания детских учреждений (ясли, детские сады и др.), шко­лы, учебные заведения, здания администра­тивные, лечебных учреждений, санаториев и домов отдыха, учреждений хозяйственно-бытового обслуживания, предприятий обще­ственного питания, торговли, связи, транс­порта и др. Особое место занимают зрелищ­ные общественные здания и с зальными поме­щениями больших пролетов — клубы, двор­цы культуры, вокзалы, музеи, выставочные залы и павильоны, спортивные сооружения, крытые рынки (рис.1).

   Гражданские здания различных видов рез­ко отличаются архитектурно-конструктивной структурой и внешним обликом.

   Для жилых зданий характерны насыщен­ность фасада окнами, наличие балконов, лод­жий, эркеров — элементов, связанных с функ­циональным решением жилища; его основ­ным структурным элементом является жилое помещение (комната), группа помещений (квартира) — в жилых домах квартирного типа, или номер, спальная комната и т. п.— в гостиницах, общежитиях и других зданиях. Небольшие размеры помещений по высоте, ширине и глубине предопределяют простые конструктивные схемы и объемно-простран­ственные решения.

   В общественных зданиях сочетаются срав­нительно небольшие комнаты с помещения­ми, предназначенными для большого коли­чества людей — аудиториями, читальными, выставочными, обеденными, торговыми, зри­тельными и другими залами. Эти помещения требуют применения сложных конструкций и должны отвечать повышенным архитек­турно-художественным и функциональным требованиям. Внешний вид общественных зданий отличается от внешнего вида жилых домов и общежитий большими проемами или остекленными плоскостями, значительной шириной, высокими и часто неравномерными по высоте этажами, выдающимся объемом главного помещения и его покрытием и т. п.

   Гражданские здания условно делят на: малоэтажные (1—2 этажа), средней этажности (3—5 этажей), многоэтажные (6—12 эта­жей), повышенной этажности (до 25 этажей) и высотные (более 25 этажей).

   Многоэтажные здания применяют в мас­совой застройке городских жилых массивов, здания повышенной этажности и высотные — в особых случаях в крупных городах.

   Повышение этажности городской застройки позволяет наиболее компактно решить инже­нерное и санитарно-техническое благоустрой­ство, целесообразно использовать селитебную территорию, повысить комфорт и благоуст­ройство, создать архитектурно выразитель­ные композиции.

   Для защиты жилых территорий от шума и ветров разрабатываются специальные зда­ния — шумозащитные многосекционные, а также ветро- и пылезащитные.

   Разнообразие проектных решений зданий позволяет создать из них контрастные или нюансные композиции по этажности, протя­женности и конфигурации. Предпочтение от­дается прямолинейным домам, повернутым под различными углами (90°, 120°), а также зданиям, смещенным вдоль продольных и по­перечных осей, криволинейного очертания.

   По объемно-пространственной структуре здания можно разделить на протяженные, точечные (односекционные), лучевые (двух-, трехлучевые, крестообразные), угловые, Т-об­разные, Н-образные, Z-образные, круглые, по­лукруглые или криволинейные, прямоуголь­ные (замкнутые) и т. п.

   По виду, размеру и конструкции строитель­ных изделий различают здания из крупно-и мелкоразмерных элементов. Крупноэле­ментные здания (крупнопанельные, крупно­блочные, из объемных блоков и др.) пол­ностью монтируют из крупных элементов вы­сокой степени заводской готовности, требую­щих использования высокопроизводительных подъемно-транспортных механизмов. Мелко­элементные (ограждающие конструкции зда­ний и др.) возводят полуиндустриальными методами; при этом кладку стен или опор выполняют вручную из кирпича, керамиче­ских или других искусственных камней. Такие части здания, как перекрытия, лест­ницы, оконные и дверные заполнения, крыша и т. п. могут быть заводского изготовления.

   Из крупных панелей при помощи кранов большой грузоподъемности и различных мон­тажных приспособлений и оборудования мон­тируют наружные и внутренние стены, пере­крытия, перегородки, лестницы. Особен­ностью крупнопанельного домостроения яв­ляется высокая заводская готовность сборных элементов размером на одну или две комнаты. Стеновые панели имеют облицованные или офактуренные наружные и подготовленные под окраску или оклейку обоями внутренние поверхности. При изготовлении в панели ус­танавливают дверные и оконные заполне­ния. Прогрессивным решением является из­готовление комплексных панелей перекрытий и покрытий с уложенными подготовкой и одеждой пола или утеплителем и рулонным ковром.
   В крупноблочных зданиях стены монти­руют из искусственных или естественных изделий большого размера массой 1,5—3 ? и более. Из крупноразмерных элементов в этих зданиях возводят также перекрытия, перегородки, лестницы. Крупноразмерные изделия крупноблочных зданий монтируют с помощью башенных кранов.
   Дальнейшим шагом развития сборного до­мостроения является возведение здания из объемных блоков, представляющих собой пространственные конструкции, полностью отделанные, с установленными элементами инженерного оборудования и благоустройст­ва, размером на комнату, группу комнат или помещение (жилая комната, кухня, санузел и т. д.).
   Имеют место комбинированные приемы ис­пользования крупноразмерных элементов и конструкций при возведении зданий, напри­мер, крупноблочные с объемными блоками сантехкабин, крупнопанельные с объемными блок-комнатами и т. п.
   Здания характеризуются степенью их дол­говечности и огнестойкости, эксплуатацион­ными, градостроительными и другими требо­ваниями.
   Долговечность зданий зависит от долговеч­ности материалов конструкции. Установлены I—III степени долговечности ограждающих конструкций со сроком эксплуатации зданий соответственно не менее 100, 50 и 20 лет. Степень огнестойкости зданий определяет­ся минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций в ч и максималь­ными пределами распространения огня по этим конструкциям в см. В соответствии с табл. 1 СНиП 2.01.02—85 здания и сооруже­ния по огнестойкости подразделяют на пять степеней (I—V). При проектировании следует руководствоваться конструктивными харак­теристиками зданий в зависимости от их степени огнестойкости (см. приложение 2 к СНиП 2.01.02—85), а также рекоменда­циями в части объемно-планировочных ре­шений зданий.
   Эксплуатационные требования определя­ются типом здания, вместимостью, составом и размерами помещений, техническим обо­рудованием, качеством отделки и др.
   Класс здания или сооружения определяют по совокупности перечисленных признаков. Гражданские здания и сооружения каждого вида делят на четыре класса. К I классу от­носят здания и сооружения (уникальные), к которым предъявляют повышенные требо­вания, ко II и III — в зависимости от их зна­чимости, к IV — минимальные. Для зданий различного назначения требования, опреде­ляющие их класс, устанавливают нормы про­ектирования.

   План и этажность здания, характер помещений, их взаимосвязь и соразмерность, группировки их между собой определяются назначением здания и составляют его архи­тектурно-планировочную структуру. Эксплу­атационные качества здания в значительной мере обусловливаются соответствием плани­ровочной композиции функциональному на­значению и технико-экономической целесо­образностью.
   Структуры планов и объемов зданий мно­гообразны. Однако композиция их должна всегда иметь ясную и четкую организацию. Схему плана строят на выделении ядра ком­позиции (главного помещения, группы поме­щений, направляющих осей) и структурных узлов с соответствующей группировкой сопод­чиненных помещений, удобно расположен­ных по отношению к главному, имеющих должную соразмерность и способствующих созданию композиционного единства.
  В этой связи можно выделить следующие архитектурно-планировочные системы граж­данских зданий — ячейковую, зальную, сложную или комбинированную (рис. 1).
   Здания ячейковой системы основываются на небольших, почти равновеликих помеще­ниях, располагаемых в системе плоскостных или каркасных несущих элементов (жилые дома, детские сады, ясли, школы, админи­стративные здания, амбулатории и т. п.) или на одно- или многократно повторяющейся унифицированной схеме (универмаги, торго­вые центры). Форма плана зданий ячейковой системы может быть компактной, анфилад­ной, бескоридорной и коридорной с одно-или двухсторонней группировкой помещений.
   В основе формообразования зданий заль­ной системы (бассейны, крытые рынки, спор­тивные арены, театры, цирки) лежит большое пространство, создаваемое большепролетны­ми конструкциями. Комбинированная систе­ма основывается на сочетании ячейковой и зальной систем и представляет собой слож­ные формообразования (клубы, дворцы куль­туры, библиотеки и т. п.).
   Перечисленные системы являются основой формообразования различных композицион­ных решений гражданских зданий и их ком­плексов, главными композиционными схема­ми которых являются: компактная; протя­женная или линейная; расчлененная, фор­мируемая по принципу павильонной системы.
Конструктивную структуру здания состав­ляют отдельные взаимосвязанные части (фун­даменты, наружные и внутренние стены, от­дельные опоры, перекрытия, крыши или по­крытия, лестницы, перегородки, окна и две­ри), выполняющие определенные функции.
   По назначению части здания подразделя­ют на несущие (фундаменты, стены, некото­рые виды перегородок, отдельные опоры и столбы) и ограждающие (стены, перекрытия, покрытия, крыши, окна и двери). Некоторые конструктивные элементы здания выполняют несущие и ограждающие функции (стены, покрытия и др.).
   В зависимости от функциональных особен­ностей и конструктивных требований в от­дельных видах зданий устраивают допол­нительные элементы и части зданий (бал­коны, эркеры, лоджии, галереи, козырьки, ниши, приямки, входы в подвал, навесы, фонари, солнцезащитные устройства и экра­ны), которые вместе с другими частями зда­ния являются также формообразующими, создающими архитектурно-художественное решение и придающими зданию специфиче­скую выразительность. В магазинах, павильо­нах, выставочных залах, станциях метро, вокзалах и других зданиях часто устраивают фонари или витражи, в зрелищных — три­буны, галереи, балконы.
   К элементам и частям здания предъявля­ются различные требования, основными из которых являются прочность, жесткость и ус­тойчивость, огнестойкость, долговечность, ма­лая тепло- и звукопроницаемость, индустри-альность, экономичность.

Конструктивные системы и схемы зданий.

   Возникающие в здании и вне его нагрузки воспринимают несущие и ограждающие кон­струкции. Пространственная структура не­сущих элементов, каждый из которых выпол­няет специфические функции и входит в еди­ную систему, образует несущий остов здания. Чтобы остов здания был устойчивым, он должен обладать необходимой жесткостью (достигается устройством продольных и по­перечных стен). Кроме того, жесткость обес­печивается перекрытиями — жесткими гори­зонтальными диафрагмами, расчленяющими остов на ярусы. Диафрагмы воспринимают горизонтальные усилия и, будучи прочно со­пряженными со стенами, повышают их ус­тойчивость.
   Несущий остов здания составляют верти­кальные несущие элементы (стены, столбы, стойки, колонны, несущие перегородки и т. д.) и опирающиеся на них горизонтальные или наклонные несущие элементы (перекры­тия, прогоны, ригели, балки). Все нагрузки, воспринимаемые несущими конструкциями, и их собственный вес фундаменты передают на основание. Несущий остов здания может быть из монолитных конструкций и простран­ственных в виде колонн, стен, столбов, балок и т. п., связанных между собой в горизон­тальном и вертикальном направлениях. Со­четание отдельных опор и балок образует каркас здания.
   Совершенствование крупноэлементного строительства и заводского домостроения способствует возникновению и развитию но­вых конструктивных систем и смешанных решений. К ним, в первую очередь, следует отнести здания из объемно-пространственных блоков (блок-комнаты, блок-квартиры, про­странственные блок-каркасы), используемых в гражданском строительстве самостоятель­но и в сочетании с другими конструкциями. Градостроительные и типологические особен­ности возводимых зданий, повышение этаж­ности (до 25 этажей и выше), горно-геологи­ческие условия района строительства, характер материально-производственной базы стро­ительства и другие факторы предопределяют появление и создание новых конструктивных систем — ствольной, оболочковой и их произ­водных в сочетании с традиционными, отра­ботанными практикой индустриального до­мостроения.
   В зависимости от конструктивного выпол­нения элементов и частей несущего остова (рис. 2) определяется конструктивная си­стема здания (пространственная структура несущего остова, состоящего из горизонталь­ных и вертикальных элементов, обеспечиваю­щих его статическую работу и устойчивость). Сущность каждой системы заключается в том или ином расположении несущих и ненесу­щих наружных и внутренних стен здания, опирании перекрытий, расположении опор и т. п.
   Конструктивная система здания в зависи­мости от расположения несущих стен (опор), воспринимающих нагрузки от перекрытий, может быть с поперечными несущими стена­ми, продольными и поперечно-продольными. Шаги и пролеты определяются планировоч­ными решениями зданий, применяемыми кон­струкциями и их несущей способностью. Та­кие схемы являются наиболее целесообразны­ми при проектировании мало- и многоэтаж­ных жилых домов, школ, детских садов, яс­лей, магазинов и других зданий.
   Бескаркасную систему образуют вертикаль­ные плоскостные опоры и перекрытия, со­ставляющие жесткие пространственные объе­мы здания. В основу данной системы положе­ны типовые конструктивные решения кир­пичных, крупноблочных и крупнопанельных гражданских зданий. Расстояния между не­сущими стенами определяют пролет здания. Здания могут быть одно-, двух-, трехпролет-ными и более, что обусловливается их пла­нировкой. Шаги и пролеты назначают: 2,4; 2,7; 3; 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 5,1; 5,7; 6Н-7,2 м. Для однопролетных зданий их принимают до 12 м.
   Каркасные системы выполняют из отдельно стоящих вертикальных элементов (стоек или колонн) и горизонтальных (балок, ригелей и прогонов), благодаря которым достигается неизменяемость пространственной структуры и устойчивости зданий. В зависимости от расположения несущих элементов могут быть конструктивные схемы с продольным, попе­речным и перекрестным расположением ри­гелей. Каркасные системы обеспечивают большую свободу планировки. Однако нали­чие выступающих конструкций каркаса огра­ничивает область их применения для жилых зданий.
   Объемно-блочная конструктивная система предопределяет возведение зданий из объем­но-пространственных элементов. Конструк­тивные схемы зданий зависят от расстановки блоков.
   Комбинированные системы объединяют элементы и сочетания различных конструк­тивных направлений: каркас и плоскостные элементы; объемные блоки и каркас или плоскостные элементы; каркас и монолитное ядро жесткости и т. п. Конструктивные схе­мы таких зданий (рис. 3) часто нечетко вы­ражены и представляют собой смешанные или частные сочетания тех или иных реше­ний. Область применения различных кон­структивных систем и схем при проектиро­вании гражданских зданий приведена в табл. I. 1.

   Высокая степень индустриализации строительства может быть достигнута при максимальной сборности и близких значени­ях массы всех строительных элементов и из­делий, когда конструктивные схемы будут способствовать превращению строительства здания в монтажный процесс.
   Особое место при этом занимает матери­ально-производственная база строительства. Виды сырьевых запасов строительных мате­риалов разнообразны (глины, силикаты, есте­ственные камни, шлаки и т. п.), и их эффек­тивное использование позволяет полностью удовлетворить потребности строительства. При массовом строительстве большое значе­ние приобретает использование местного сырья и отходов производства. Свойства ма­териалов влияют на степень капитальности здания, выбор его конструктивной схемы, конструкций и на экономику строительства.
   Такое зонирование способствует унификации типо­вых проектов, строительного производства, способов возведения зданий, конструкций и конструктивных схем зданий. Основой для развития производственной ба­зы и разработки типовых проектов, в наиболь­шей степени отвечающих условиям данного района строительства, является зонирование главных видов сырья и изделий из них.
   По индустриальности, степени конструк­тивной завершенности и прогрессивности ре­шений ведущее место занимают крупнопа­нельные здания, элементы которых комплекс­но изготовляются предприятиями строитель­ной индустрии. За последние годы в стране создана ее мощная база, включающая пред­приятия сборных железобетонных конструк­ций и изделий из легких бетонов. Основой • технического прогресса в массовом строитель­стве стало крупнопанельное строительство, осуществляемое домостроительными треста­ми, заводами крупнопанельного домострое­ния и цехами заводов железобетонных изде­лий. Широко применяются другие изделия, выпускаемые промышленностью строитель­ных материалов,— крупные стеновые блоки из легких бетонов, кирпича, силикатных масс, естественных камней, кирпич и керамические камни, изделия из тяжелого бетона, асбесто­цемента, металла, стекла и пластмасс.
   Крупные панели и другие железобетонные элементы изготовляют домостроительные за­воды по различным технологическим схе­мам: стендовой (на стационарных кантую­щихся горизонтальных формах); кассетной (в вертикальных групповых кассетных фор­мах); поточно-агрегатной (в переносных ме­таллических формах); конвейерной (на мно­гопостовых тележных конвейерах); вибро­прокатной. В зависимости от технологии из­готовления определились различные направ­ления индустриального строительства и про­ектирования гражданских зданий.
   Домостроительные предприятия создают условия для повышения качества, увеличе­ния объемов крупнопанельного строитель­ства и расширения сферы их деятельности. Укрупнение сборных изделий и их макси­мальная заводская готовность достигаются применением новых строительных матери­алов и снижением массы конструкций.
   Наряду с заводским сборным домостроени­ем существуют и другие методы индустри­ального строительства — метод подъема эта­жей, бетонирование в скользящей и пере­ставной опалубке, монтаж зданий из объем­ных блок-комнат, блок-квартир и др.
   Значительное внимание уделяется примене­нию местных строительных материалов. На­личие материалов для изготовления блоков в известной мере влияет на распространение крупноблочного строительства. Повышение эффективности кирпичной кладки было до­стигнуто благодаря применению крупных кирпичных блоков. Изготовление крупных кирпичных блоков позволяет также рацио­нально использовать продукцию кирпичных и керамических заводов, добиться снижения расхода цемента, металла и повышения ка­чества блоков и их декоративных свойств.
   При разработке типовых проектов предус­матривается возможность взаимозаменяемос­ти индустриальных изделий, а также соче­тания конструкций панелей перекрытий, пе­регородок, блоков фундаментов и других эле­ментов с местными материалами — кирпичом, бетонными камнями и др.