🗊Презентация Принципы конструктивных решений жилых зданий

ЛЕКЦИЯ 2 Принципы конструктивных решений жилых зданий   1. Конструктивные системы зданий. 2. Конструктивные схемы зданий 3. Строительные системы зданий и их применение. 4. Особенности малоэтажного домостроения в Республике Беларусь и за рубежом

2.1. Конструктивные системы зданий. Конструктивная система представляет совокупность взаимосвязанных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость. Конструктивная система здания должна удовлетворять основным требованиям: - эксплуатационно-техническим; - экономическим; - санитарно-гигиеническим; - эстетическим и другим.

С древнейших времен известны три конструктивные системы: стоечно-балочная (рис. 1,а), где горизонтальный элемент (балка) работает на изгиб; сводчатая и арочная (рис. 1,6), где материал работает на сжатие, последовательно передавая полезную нагрузку и собственный вес верхних элементов на нижележащие; подвесная (рис. 1, в), где горизонтальные эле­менты работают на растяжение.

Рис. 1. Традиционные конструктивные системы: а - стоечно-балочная, где горизонтальный элемент (балка) работает на изгиб; б – сводчатая и арочная, где материал работает на сжатие, последователь­но передавая полезную нагрузку и собственный вес верхних элементов на нижележащие; в – подвесная, где горизонтальные эле­менты работают на растяжение.

Конструктивные элементы, из которых состоит жилое здание, в зависимости от их назначения подразделяется на две группы: - несущие; - ограждающие. Несущие конструкции здания состоят из взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных элементов. В совокупности они образуют систему, которую называют несущим остовом здания.

Горизонтальные несущие конструкции – перекрытия и покрытия здания, воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции, последние в свою очередь передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию. Горизонтальные несущие конструкции массовых капитальных гражданских зданий, как правило, однотипны и обычно представляют собой железобетонный диск (сборный, монолитный или сборно-монолитный).

Вертикальные несущие конструкции: - стержневые сплошного сечения (стойки каркаса) несущие конструкции; - плоскостные (стены, диафрагмы); - объемно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки); - внутренние объемно-пространственные стержни полого сечения на высоту здания (стволы жесткости). Ствол жесткости обычно располагают в центральной части здания; во внутреннем пространстве ствола размещают лифтовые, вентиляционные шахты и другие коммуникации, В зданиях большой протяженности предусматривают несколько стволов жесткости; - объемно-пространственные наружные конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения. В зависимости от архитектурного решения внешняя несущая оболочка может иметь призматическую, цилиндрическую, пирамидальную или другую форму.

Ограждающие конструкции отделяют помещение от внешней среды или одни помещения от других (наружные и внутренние стены, перекрытия, полы, перегородки, покрытия и кровли, фонари, окна и двери). Соответственно примененному виду вертикальных несущих конструкций различают пять основных конструктивных систем гражданских зданий (рис.3.1-3.2):

Рис. 2. Классификация конструктивных систем жилых зданий.

- каркасная - с пространственным рамным каркасом, применяется преимущественно в строительстве многоэтажных сейсмостойких зданий ( в 9 и более этажей) или при обычных условиях строительства (при наличии соответствующей производственной базы). В основном применяется в строительстве общественных и промышленных зданий. В жилищном ее объем ограничен по экономическим соображениям;

стеновая (бескаркасная) - самая распространенная в жилищном строительстве, ее используют в зданиях различных планировочных типов высотой от одного до 30 этажей;

- объемно-блочная система зданий в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг на друга объемных блоков применяется для жилых домов высотой до 12 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях, столбы объединяют друг с другом гибкими или жесткими связями;

- ствольная система применяется в зданиях свыше 16 этажей. Наиболее целесообразно применение ствольной системы для компактных в плане многоэтажных зданий, особенно в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и др.);

- оболочковая система присуща уникальным высотным зданиям жилого, административного или многофунк-ционального назначения. Наряду с основными конструктивными системами широко применяют комбинированные, в которых вертикальные несущие конструкции компонуют из различных элементов – стержневых и плоскостных, стержневых и ствольных и т.п.

Наибольшее распространение получили следующие комбинированные системы (рис. 3.3):

- каркасно-ствольная система основана на разделении статических функций между каркасом, воспринимающим вертикальные нагрузки, и стволом, воспринимающим горизонтальные нагрузки и воздействия. Ее применяют при проектировании многоэтажных и высотных зданий;

каркасно-блочная система основана на сочетании каркаса объемных блоков, причем последние могут получать применение в системе в качестве ненесущих или несущих конструкций. Ненесущие объемные блоки используют для поэтажного заполнения несущей решетки каркаса. Несущие – устанавливают друг на друга в три-пять ярусов на расположенных с шагом три – пять этажей горизонтальных несущих платформах (перекрытиях) каркаса. Система применяется в зданиях выше 12 этажей;

- блочно-стеновая (блочно-панельная) система основа на сочетании несущих столбов из объемных блоков и несущих стен, поэтажно связанных друг с другом дисками перекрытий. Применяют в жилых зданиях высотой до 9 этажей в обычных грунтовых условиях;

ствольно-стеновая система основана сочетании несущих стен и ствола (стволов) с распределением вертикальных и горизонтальных нагрузок между этими элементами в различных соотношениях. Применяют при проектировании зданий свыше 16 этажей;

ствольно-оболочковая система основана на сочетании наружной несущей оболочки и несущего ствола внутри здания, работающих совместно на восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок, Совместность перемещений ствола и оболочки обеспечивается горизонтальными несущими конструкциями отдельных ростверковых этажей, редко расположенных по высоте здания. Система применяется при проектировании высотных этажей;

- каркасно-оболочковая система основана на сочетании наружной несущей оболочки здания с внутренним каркасом при работе оболочки на все виды нагрузок и воздействий, а каркаса – преимущественно на вертикальные нагрузки. Совместность горизонтальных перемещений оболочки и каркаса обеспечивается также, как в зданиях оболочково- ствольной системы. Применяют при проектировании высотных зданий.

3.2. Конструктивные схемы зданий.   Выбор той или иной конструктивной схемы здания зависит от его этажности, объемно-планировочной структуры, наличия стройматериалов и базы стройндустрии. Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др.

В каркасных зданиях применяют три конструктивные схемы (рис.3.4): - с продольным расположением ригелей; - с поперечным расположением ригелей; - безригельная.

Каркас с продольным расположением ригеля применяют в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Каркас с поперечным расположением ригеля применяют в многоэтажных зданиях с регулярной планировочной структурой  (общежития, гостиницы), совмещая шаг поперечных перегородок с шагом несущих конструкций.

Безригельный (безбалочный) каркас, в основном используют в многоэтажных промышленных зданиях, реже в общественных и жилых, в связи с отсутствием соответствующей производственной базы в сборном жилищном строительстве и относительно малой экономичностью такой схемы.

Варианты бескаркасной конструктивной системы представлены на рис.3.7.

3.3. Строительные системы зданий и их применение.   Строительная система – комплексная характеристика конструктивного решения зданий по материалу и технологии возведения основных несущих конструкций. Схема классификации строительных систем дана на рис. 3.8. По материалу конструкций: - камень; - бетон; - дерево и пластмассы; - металл.

Строительные системы зданий с несущими стенами из кирпича и мелких блоков из керамики, легкого бетона или естественного камня бывают традиционные и полносборные.

Традиционная система основана на возведении стен в технике ручной кладки, полносборная — на механизированном монтаже стен из крупных блоков или панелей, выполненных в заводских условиях из кирпича, каменных или керамиче­ских блоков. При этом крупноблочная система почти повсеместно уступает место панельной.

Полносборные здания с несущими конст­рукциями из бетонных и железобетонных эле­ментов возводят на основе крупноблочной, па­нельной, каркасно-панельной и объемно-блоч­ной строительных систем.

Крупноблочная строительная система при­меняется для возведения жилых зданий высо­той до 22 этажей. Масса сборных элементов составляет 3-5 т. Установку крупных блоков осуществляют по основному принципу возве­дения каменных стен — горизонтальными ря­дами, на растворе, с взаимной перевязкой швов.

Панельная строительная система применяется при проектировании зданий высотой до 30 этажей в обычных грунтовых условиях и до 14 этажей в сейсмических районах.

Каркасно-панелъная строительная система с несущим сборным железобетонным каркасом и наружными стенами из бетонных или небетонных панелей применяется в строительстве зданий высотой до 30 этажей.

Объемно-блочные здания возводят из крупных объемно-пространственных железо­бетонных элементов массой до 25 т, заклю­чающих в себе жилую комнату или другой фрагмент здания.

Монолитная и сборно-монолитная строительные системы применяются преимущественно для возведения зданий повышенной этажности.

Строительные системы зданий с несущими конструкциями из дерева и пластмасс применяют для возведения жилых и общественных зданий высотой в 1—2 этажа.

Строительные системы зданий с несущими конструкциями из дерева и пластмасс применяют для возведения жилых и общественных зданий высотой в 1—2 этажа.