Нагрузки и воздействия на сооружения. Виды нагрузок и воздействий на здание

Для того чтобы здание было технически целесообразным, необходимо знать внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами (рис. 11.2), которые можно разделить на два вида: силовые (нагрузки) и несиловые (воздействия окружающей среды).

Рис. 11.2.

1 – постоянные и временные вертикальные силовые воздействия; 2 – ветер; 3 – особые силовые воздействия (сейсмические или др.); 4 – вибрации; 5 – боковое давление грунта; 6 – давление грунта (отпор); 7 – грунтовая влага; 8 – шум; 9 – солнечная радиация; 10 – атмосферные осадки; 11 – состояние атмосферы (переменная температура и влажность, наличие химических примесей)

К силовым воздействиям относятся различные виды нагрузок:

постоянные – от собственной массы элементов здания, от давления грунта на его подземные элементы;
временные длительного действия – от массы стационарного оборудования, длительно хранящихся грузов, собственной массы перегородок, которые могут перемещаться при реконструкции;
кратковременные – от массы подвижного оборудования, людей, мебели, снега, от действия ветра на здание;
особые – от сейсмических воздействий, воздействий в результате аварии оборудования.

К несиловым воздействиям относятся:

температурные воздействия, влияющие на тепловой режим помещений, а также приводящие к температурным деформациям, которые уже являются силовыми воздействиями;
воздействия атмосферной и грунтовой влаги, а также воздействия паров влаги в воздухе помещения, вызывающие изменения свойств материалов, из которых выполнены конструкции здания;
движение воздуха, вызывающее его проникновение внутрь конструкции и помещения, изменяющее их влажностный и тепловой режим;
воздействие прямой солнечной радиации, вызывающее изменение физико-технических свойств поверхностных слоев материала конструкций, а также теплового и светового режима помещений;
воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе, которые в смеси с дождевой или грунтовой водой образуют кислоты, разрушающие материалы (коррозия);
биологические воздействия, вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушению конструкций и к ухудшению внутренней среды помещений;
воздействие звуковой энергии (шума) от источников внутри и вне здания, нарушающей нормальный акустический режим в помещении.

В соответствии с перечисленными нагрузками и воздействиями к зданиям и их конструкциям предъявляются следующие требования.

1. Прочность – способность воспринимать нагрузки без разрушения.
2. Устойчивость – способность конструкции сохранять равновесие при внешних и внутренних нагрузках.
3. Жесткость – способность конструкций нести нагрузку с минимальными, заранее заданными нормами деформациями.
4. Долговечность – способность здания и его конструкций выполнять свои функции и сохранять свои качества в течение предельного срока эксплуатации, на который они рассчитаны. Долговечность зависит от следующих факторов:
- ползучести материалов, т.е. процесса малых непрерывных деформаций, протекающих в материалах в условиях длительного воздействия нагрузок;
- морозостойкости материалов, т.е. способности влажного материала противостоять попеременному замораживанию и оттаиванию;
- влагостойкости материалов, т.е. их способности противостоять разрушающему действию влаги (размягчению, набуханию, короблению, расслоению, растрескиванию);
- коррозионной стойкости, т.е. способности материалов сопротивляться разрушению, вызванному химическими и электрохимическими процессами;
- биостойкости, т.е. способности органических материалов противостоять разрушающему действию насекомых и микроорганизмов.

Долговечность определяется предельным сроком службы зданий. По этому признаку здания и сооружения разделяют на четыре степени:

1–я – более 100 лет (основные конструкции, фундаменты, наружные стены и т.п. выполнены из материалов, обладающих высокой стойкостью против перечисленных видов воздействий);
2–я – от 50 до 100 лет;
3–я – от 20 до 50 лет (конструкции не обладают достаточной стойкостью, например дома с деревянными наружными стенами);
4–я – до 20 лет (временные здания и сооружения).

Срок службы зависит также от условий, в которых находятся здание и сто конструкции, а также от качества их эксплуатации.

Важнейшим требованием к зданиям и сооружениям является требование пожарной безопасности . По степени возгораемости строительные материалы делятся на три группы:

несгораемые (не горят, не тлеют и не обугливаются под воздействием огня или высокой температуры);
трудносгораемые (под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня или высокой температуры горение и тление прекращаются). Обычно они защищаются снаружи несгораемыми материалами;
сгораемые (под воздействием открытого огня или высокой температуры горят, тлеют или обугливаются и после удаления источника огня или температуры продолжают гореть или тлеть).

Предел огнестойкости конструкций зданий определяется длительностью (в минутах) сопротивления действию огня до потери прочности или устойчивости, либо до образования сквозных трещин, либо до повышения температуры на поверхности конструкции со стороны, противоположной огню, в среднем более 140°С.

Здания или их отсеки между противопожарными стенками – брандмауэрами (рис. 11.3) в зависимости от степени возгораемости их конструкций разделяются на пять степеней огнестойкости. Степень огнестойкости зданий определяется по Строительным нормам и правилам (СНиП) 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений".

Рис. 11.3. Противопожарные стенки – брандмауэры (а) и зоны (б):

1 – противопожарная стенка; 2 – несгораемое перекрытие; 3 – несгораемый гребень

К I степени огнестойкости относятся здания, несущие и ограждающие конструкции которых выполнены из камня, бетона, кирпича с применением плитных или листовых несгораемых материалов. В зданиях II степени огнестойкости материалы также выполнены из несгораемых материалов, но имеют меньший предел огнестойкости. В зданиях III степени огнестойкости допускается применение сгораемых материалов для перегородок и перекрытий. В зданиях IV степени огнестойкости для всех конструкций допускается применение сгораемых материалов с минимальным пределом огнестойкости 15 мин, кроме стен лестничных клеток. К V степени огнестойкости относят временные здания. Предел огнестойкости их конструкций не нормируется. В зданиях III, IV и V степеней огнестойкости предусматривается рассечение их брандмауэрами и противопожарными перекрытиями на отсеки, ограничивающие площадь распространения пожара.

Нагрузки и воздействия на многоэтажные здания определяются на основании задания на проектирование, глав СНиП, руководств и справочников.

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки практически не изменяются во времени и поэтому учитываются во всех вариантах загружения для рассматриваемой в расчете стадии работы конструкции.
К постоянным нагрузкам относятся: вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов, воздействия предварительного напряжения конструкций. Постоянными можно считать условно и нагрузки от веса стационарного оборудования и инженерных коммуникаций, имея, однако, в виду, что в некоторых условиях (ремонт, перепланировка) они могут изменяться.

Нормативные значения постоянных нагрузок определяются по данным о весе готовых элементов и изделий или вычисляются по проектным размерам конструкций и плотности материалов (табл. 19.2) (плотности, равной 1 кг/м3, соответствует удельный вес, равный 9,81 Н/м3=0,01 кН/м3).
Нагрузка от веса несущих стальных конструкций. Эта нагрузка зависит от вида и размеров конструктивной системы, прочности используемой стали, приложенных внешних нагрузок и других факторов.
Нормативная нагрузка (кН/м2 площади перекрытий) от веса несущих конструкций из стали класса С38/23 приближенно равна

При расчете ригелей и балок перекрытий учитывается часть нагрузки g, равная (0,3+6/mэт)g - для рамных систем, (0,2+4/mэт)g - для связевых систем, где mєт - число этажей здания, mэт>20.
Для несущих конструкций из сталей класса С38/23 с расчетным сопротивлением R и более высокого класса с расчетным сопротивлением R" нагрузка от их веса определяется соотношением Нормативное значение веса 1 м2 стены, перекрытия составляет приближенно: а) для наружных стен из облегченной кладки или бетонных панелей 2,5-5 кН/м2, из эффективных панелей 0,6-1,2 кН/м2; б) для внутренних стен и перегородок на 30-50% меньше, чем для наружных; в) для несущей плиты перекрытия вместе с полом при железобетонных панелях и настилах 3-5 кН/м2, при монолитных плитах из легкого бетона по стальному профилированному настилу 1,5-2 кН/м2; с добавлением при необходимости нагрузки от подвесного потолка 0,3-0,8 кН/м2,
При вычислении расчетных нагрузок от веса многослойных конструкций принимают, если необходимо, свои коэффициенты перегрузки для разных слоев.
Нагрузку от веса стен и постоянных перегородок учитывают по фактическому ее положению. Если сборные элементы стен прикрепляются непосредственно к колоннам каркаса, при расчете перекрытий вес стен не учитывается.
Нагрузку от веса переставляемых перегородок прикладывают к элементам перекрытия в наиболее неблагоприятном для них положении. При расчете колонн эта нагрузка обычно осредняется по площади перекрытий.
Нагрузки от веса перекрытия распределены практически равномерно и при расчете элементов перекрытия и колонн собираются с соответствующих грузовых площадей.
В современных многоэтажных зданиях со стальным каркасом интенсивность суммы нормативных нагрузок от веса стен и перекрытий, отнесенная к 1 м2 перекрытий, ориентировочно равна 4-7 кН/м2. Отношение всех постоянных нагрузок здания (включая собственный вес стальных конструкций, плоских и пространственных ферм жесткости) к его объему изменяется в пределах от 1,5 до 3 кН/м3.

Временные нагрузки

Временные нагрузки на перекрытия. Нагрузки на перекрытия, обусловленные весом людей, мебели и подобного легкого оборудования, устанавливаются в СНиП в виде эквивалентных нагрузок, равномерно распределенных по площади помещений. Их нормативные значения для жилых и общественных зданий составляют: в основных помещениях 1,5-2 кН/м2; в залах 2-4 кН/м2; в вестибюлях, коридорах, лестницах 3-4 кН/м2, а коэффициенты перегрузки - 1,3-1,4.
Согласно пп. 3.8, 3.9 СНиП временные нагрузки принимаются с учетом понижающих коэффициентов α1, α2 (при расчете балок и ригелей) и η1, η2 (При расчете колони и фундаментов). Коэффициенты η1, η2 относятся к сумме временных нагрузок на нескольких перекрытиях и учитываются при определении продольных сил. Узловые изгибающие моменты в колоннах следует принимать без учета коэффициентов η1, η2 так как основное влияние на изгибающий момент оказывает временная нагрузка на ригелях одного, примыкающего к узлу перекрытия.
Рассматривая возможные схемы расположения временных нагрузок на перекрытиях здания, в проектной практике обычно исходят из принципа наиболее неблагоприятного загружения. Например, для оценки наибольших пролетных моментов в ригеле рамной системы учитывают схемы шахматного расположения временных нагрузок, в расчете рам, стволов жесткости и фундаментов принимают во внимание не только сплошное загружение всех перекрытий, но и возможные варианты частичного, в том числе одностороннего, загружения. Некоторые из таких схем очень условны и приводят к неоправданным запасам в конструкциях и основаниях. определяемая по указаниям СНиП, имеет в основном значение для конструкций покрытия многоэтажного здания и мало влияет на суммарные усилия в ниже расположенных конструкциях. Работа конструкций многоэтажного здания, их жесткость, прочность и устойчивость существенно зависят от правильности учета ветровой нагрузки.
Согласно расчетное значение статической составляющей ветровой нагрузки, кН/м2, определяется по формуле

В практических расчетах нормативную эпюру коэффициента kz заменяют трапециевидной с нижней и верхней ординатами kн≥kв, определяемыми из условий эквивалентности эпюр по моменту и поперечной силе в нижнем сечении здания. С погрешностью не более 2% ординату kн можно считать фиксированной и равной нормативной (1 - для местности типа А; 0,65 - для местности типа Б), а для kв принимать в зависимости от высоты здания и типа местности следующие значения:

Ордината на уровне z:kzэ = kн+(kв-kн) z/H. В здании ступенчатой формы (рис. 19.1) нормативная эпюра приводится к трапециевидной по отдельным зонам разной высоты, отсчитываемой от низа здания. Возможны способы приведения и с иным членением здания на зоны.

При расчете здания в целом статическая составляющая ветровой нагрузки, кН, в направлении осей х и у (рис, 19.2) на 1 м высоты определяется как результирующая аэродинамических сил, действующих в этих направлениях, и выражается через коэффициенты общего сопротивления сх, сy и горизонтальные размеры В, L проекций здания на плоскости, перпендикулярные соответствующим осям:

Для зданий призматической формы с прямоугольным планом при угле скольжения β=0 коэффициент су=0, а сx определяется по табл. 19.1, составленной с учетом данных зарубежных и отечественных исследований и норм.
Если β=90°, то cx=0, а значение сy находят по той же таблице, поменяв местами обозначения В, L на плане здания.
При ветре под углом β=45° значения сx, сy приведены в виде дроби в табл. 19.2, при этом более длинной считается сторона плана В, перпендикулярная оси х. Вследствие неравномерного распределения давления ветра на стены при β=45° и B/L≥2 следует учитывать возможный аэродинамический эксцентриситет в приложении нагрузки qxc, перпендикулярной более длинной стороне, равный 0,15 В, и сответствующий крутящий момент с интенсивностью, кН*м на 1 м высоты

Если на здании есть лоджии, балконы, выступающие вертикальные ребра, к нагрузкам qxc, qyc следует добавить силы трения на обеих стенах, параллельных оси х, у, равные:

При угле β=45° эти силы действуют только в плоскости наветренных стен, и вызываемые ими крутящие моменты с интенсивностью mкр"" = 0,05q(z)LB уравновешиваются. Ho если одна из наветренных стен гладкая, момент mкр"" от сил трения на другой стене нужно учесть. Аналогичные условия возникают при

Если геометрический центр плана здания не совпадает с центром жесткости (или центром кручения) несущей системы, в расчете необходимо учесть дополнительные эксцентриситеты приложения ветровых нагрузок.
Ветровую нагрузку на элементы наружной стены, ригели связевых и рамно-связевых систем, передающие давление ветра от наружной стены на диафрагмы и стволы жесткости, определяют по формуле (19.2), пользуясь коэффициентами давления с+, с- (положительное давление направлено внутрь здания) и нормативными значениями kz. Коэффициенты давления для зданий с прямоугольным планом (с некоторым уточнением данных СНиП):

В случае β=0 для обеих стен, параллельных потоку маются значения су, равные:

Эти же данные используют при 0=90° для сх, поменяв местами обозначения В, L на плане здания.
Для расчета того или иного элемента следует выбрать наиболее неблагоприятные из приведенных значений с+ и с- и увеличить их по абсолютной величине на 0,2 для учета возможного внутреннего давления в здании. Необходимо считаться с резким возрастанием отрицательных давлений в угловых зонах зданий, где с-=-2, особенно при расчете облегченных стен, стекла, их креплений; при этом ширину зоны по имеющимся данным следует увеличить до 4-5 м, но не более 1/10 длины стены.

Влияние окружающей застройки, усложнения формы зданий на аэродинамические коэффициенты устанавливается экспериментально.
При действии ветрового потока возможны: 1) боковое раскачивание аэродинамически неустойчивых гибких зданий (вихревое возбуждение ветрового резонанса зданий цилиндрической, призматической и слабо пирамидальной формы; галопирование зданий плохо обтекаемой формы, связанное с резким изменением боковой возмущающей силы при малых изменениях направления ветра и с неблагоприятным соотношением жесткостей здания при изгибе и кручении), и руководство; 2) колебания здания в плоскости потока при пульсациониом воздействии порывистого ветра. Колебания первого типа могут быть более опасными, особенно при наличии соседних высоких зданий, но методы их учета разработаны недостаточно и для оценки условий их возникновения необходимы испытания крупных аэроупругих моделей.
Динамическая составляющая ветровой нагрузки при колебаниях здания в плоскости потока зависит от изменчивости пульсаций скорости vп, характеризуемой стандартом σv (рис.19.3). Скоростной напор ветра в момент времени t при плотности воздуха р

Для учета крайних значений пульсаций принято vп=2,5σv, что соответствует (при нормальной функции распределения) вероятности превышения принятой пульсации в произвольный момент времени около 0,006.
Наибольший вклад в динамические усилия и перемещения вносят пульсации, частота которых близка или равна частоте собственных колебаний системы. Возникающие инерционные силы и определяют динамическую составляющую ветровой нагрузки, учитываемую согласно СНиП для зданий высотой более 40 м в предположении, что форма собственных колебаний здания описывается прямой линией,

Поскольку погрешность в оценке Т1 незначительно влияет на ξ1 можно рекомендовать для стальных рамных каркасов T1=0,1mэт, для связевых и рамно-связевых каркасов с железобетонными диафрагмами и стволами жесткости T1=0,06 mэт, где mэт - число этажей здания.
Пренебрегая небольшими отклонениями коэффициента формы ϗ от прямой линии, для суммарной ветровой нагрузки (статической и динамической) в зданиях постоянной ширины принимают трапециевидную эпюру, ординаты которой:

В зависимости от рассматриваемого направления ветра, принятых для qс значений (расчетные, нормативные) и размерностей (кН/м2, кН/м) получают соответствующие суммарные нагрузки.
Ускорение горизонтальных колебаний верха здания, необходимое для расчета по второй группе предельных состояний, определяется делением нормативного значения динамической составляющей (без учета коэффициента перегрузки) на соответствующую массу. Если расчет ведется на нагрузку qх, кН/м (рис. 19.2), то

Значение m оценивается делением постоянных нагрузок и 50% временных вертикальных нагрузок, отнесенных к 1 м2 перекрытия, на ускорение свободного падения.
Ускорения от нормативных значений ветровой нагрузки превышаются в среднем раз в пять лет. Если признается возможным снизить период повторяемости до года (или месяца), то к значению нормативного скоростного напора q0 вводится коэффициент 0,8 (или 0,5).
Сейсмические воздействия. При строительстве многоэтажных зданий в сейсмических районах несущие конструкции необходимо рассчитать как на основные сочетания, состоящие из обычно действующих нагрузок (включая ветровую), так и на особые сочетания с учетом сейсмических воздействий (но исключая ветровую нагрузку). При расчетной сейсмичности более 7 баллов расчет на особые сочетания нагрузок является, как правило, определяющим.
Расчетные сейсмические силы и правила их совместного учета с другими нагрузками принимаются по СНиП. С увеличением периода собственных колебаний здания сейсмические силы, в отличие от динамической составляющей ветровой, нагрузки, снижаются или не изменяются. Для более точной оценки периодов собственных колебаний при учете сейсмических воздействий можно использовать способы.
Температурные воздействия. Изменение температуры окружающего воздуха и солнечная радиация вызывают температурные деформации элементов конструкции: удлинение, укорочение, искривление.
На стадии эксплуатации многоэтажного здания температура внутренних конструкций практически не изменяется. Сезонные и суточные изменения температуры наружного воздуха и солнечной радиации влияют прежде всего на наружные стены. Если их прикрепление к каркасу не препятствует температурным деформациям стены, каркас не будет испытывать дополнительных усилий. В случаях, когда основные несущие элементы (например, колонны) частично или полностью вынесены за грань наружной стены, они непосредственно подвергаются температурным климатическим воздействиям, которые необходимо учесть при проектировании каркаса.
Температурные воздействия на стадии возведения или принимают с грубыми допущениями из-за неопределенности температуры замыкания конструкций, или пренебрегают ими, учитывая снижение во времени вызванных ими усилий вследствие неупругих деформаций в узлах и элементах несущей системы.
Влияние температурных климатических воздействий на работу несущей системы в многоэтажных зданиях с металлическим каркасом изучено недостаточно.

А.Е.Сутягин 2017г

Здания (жилище) - часть культуры человека. Искусственный артефакт. Появляются вместе с человеком. Элемент очеловечивания природы.
Предназначение здания, как такового - защищать человека, человеческий организм, его здоровье от влияния природы, от влияния внешних природных) факторов. А также создавать пригодную среду обитания невзирая на внешние климатические воздействия.

Любое здание состоит, прежде всего, из конструкций, выполненных из того или иного материала. а также из различного рода инженерных систем предназначенных для комфортной среды и удовлетворении основных физиологических потребностей людей.

Определение понятий - здание и сооружение.
Здание - предназначено для постоянного пребывания людей.
Сооружение - не предназначено для постоянного пребывания людей. Необходимо для осуществления специфических технологических задач.

Составные части здания (конструкции).
Фундамент - передача нагрузки от всего здания на естественное основание (грунт). (“Корень здания”).
Стены - защита от ветровых и тепловых воздействий.
Каркас - скелет здания.
Перекрытия - восприятие нагрузки, от находящихся в здании людей, мебели и оборудования.
Кровля - защита здания от атмосферных осадков (снег, дождь), солнечных лучей, тепловых воздействий.

Количество видов и типов частей здания настолько разнообразно и сильно зависит от назначения здания. В рамках данной статьи остановимся на основных моментах.

Конструкции здания подразделяются на несущие и ограждающие конструкции.
Несущие конструкции - воспринимают силовые воздействия от других частей здания и подвижной нагрузки (людей) и передают их на основание (через фундаменты). Параметры несущих конструкций назначаются только на основании специализированных расчетов.
Ограждающие конструкции (ненесущие) - конструкции предназначенные для защиты людей от внешних факторов и обеспечивающие нормальное функционирования здания согласно назначению здания. Например окна и двери.
Ограждающие конструкции первыми воспринимают силовые воздействия и передают их на несущие конструкции. Четкой градации между этими конструкция провести затруднительно. Обычно в зданиях (особенно в прошлом) те или иные конструкции могут сочетать функции несущих и ограждающих конструкций.
Например, кирпичная кладка много веков - это и защита от тепловых воздействий и хороший несущий элемент.
В индустриальных зданиях стараются разделить эти функции. (Например каркас и сендвич-панели).

Здания и сооружения должны сопротивляться (выдерживать) требуемым нормативными документами нагрузкам и воздействиям.

Статья 7 Федерального закона N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" вводит понятие механической безопасности здания или сооружения, а именно:

"Строительные конструкции и основание здания или сооружения должны обладать такой прочностью и устойчивостью, чтобы в процессе строительства и эксплуатации не возникало угрозы причинения вреда жизни или здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений в результате:

1) разрушения отдельных несущих строительных конструкций или их частей;

2) разрушения всего здания, сооружения или их части;

3) деформации недопустимой величины строительных конструкций, основания здания или сооружения и геологических массивов прилегающей территории;

4) повреждения части здания или сооружения, сетей инженерно-технического обеспечения или систем инженерно-технического обеспечения в результате деформации, перемещений либо потери устойчивости несущих строительных конструкций, в том числе отклонений от вертикальности."

Нагрузки и воздействия.

Нагрузки - то что непосредственно оказывают силовые воздействия на элемент конструкции. Воздействия - то что вызывает (опосредованно) в конструкциях внутренние усилия или деформации.

Нагрузки от веса несущих и ограждающих конструкций (статические)
. Атмосферные нагрузки (динамические)
.. снеговая
.. дождевая
.. ветровая (квазистатические и динамические)
.. гололедная
.. температурная (воздействие)
.. ледовая
.. волновая (штормовая)
.. магнитная и электромагнитная
и другие.
. Воздействия смещений земной коры
.. сейсмическая (тектоническая)
.. просадочная (в результате замачивания грунтов)
.. влияние горных выработок
.. влияние карстово-суффозионных процессов
.. Аварийные (особые)
.. пожар (обрушение и тепловое воздействие)
.. столкновение с транспортным средством)
.. взрывное
.. обрушение частей здания
.. Нагрузки от редких природных факторов
.. ураганы
.. смерчи
.. цунами
и др.

Полезные нагрузки (для чего собственно и проектируется здание)

Нагрузки от веса людей (“живая” нагрузка) (квазистатическая)
. нагрузки от мебели и бытового оборудования (квазистатическая)
. Технологические нагрузки (производство)
. Вес и динамические воздействия производственного оборудования.
. Крановые нагрузки
. Нагрузки от внутрицехового транспорта
. Нагрузки от лифтов (и тп.).
. Температурные технологические нагрузки
. Повышенное давление (вакуум)
. Технологические нагрузки на сооружения (мосты, кран, дамбы, плотины, аэродромы и т.д.)

По характеру воздействия нагрузки делятся на
. кратковременные (многократно-повторяющиеся или эпизодические)
. длительные
. постоянные

С точки зрения: вызывают ли нагрузки динамические усилия в конструкциях.
. статические
. квазистатические
. динамические (пульсационные, ударные, периодические и т.)

Расчетное и эксплуатационное значение нагрузки. При проектировании несущих конструкции для разных видов расчетов используют несколько значений одной и той же нагрузки. Как минимум Расчетное значение (повышенное) и нормативное значение (эксплуатационное).

Сочетание нагрузок. Каждая нагрузка для расчета элемента здания может и нагружать этот элемент и разгружать этот элемент. Поэтому в расчете используется определенное сочетание нагрузок, а именно такое, которое максимально нагружает рассчитываемый элемент здания.

Надо понимать, что величина нагрузки (как полезной, так и природной) носить случайный ("волатильный") характер. В нормативной документации определяется максимальная величина нагрузки превышение, которой маловероятно (хотя и возможно) в течении всего срока эксплуатации здания (70-150 лет).

Ввиду этого, для сооружений повышенного уровня ответственности (и, соответственно, большего срока эксплуатации) вводится повышающие коэффициенты, на которые умножаются "базовые" значения нагрузок. (коэффициент надежности по ответственности здания от 1,1 до 1,2).

Подробнее о значении тех или иных видов нагрузок см. список прилагаемой литературы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".

2. ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.

3. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85.

4. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. В.Н.Гордеев, А.И.Лантух-Лященко, В.А. Пашинский, А.В.Перельмутер, С.Ф.Пичугин; под. общей ред. А.В.Перельмутера. 3-е изд., перераб. - М.: Издательство С, 2009г.

Секционные жилые дома

Коридорные жилые дома. В коридорных жилых домах квартиры располагаются по обе стороны коридора. Такие дома могут быть квартирными для постоянного проживания и общежитиями и гостиницами для временного проживания. В коридорных домах вертикальными коммуникациями являются лестницы (при высоте дома до 5 этажей) и лестницы с лифтами для домов в 6 этажей и выше. Коридорная планировка позволяет более экономично использовать вертикальные коммуникации, обеспечивая увеличение количества квартир, приходящихся на лестницу и лифт, что особенно проявляется в домах повышенной этажности. Коридорные жилые дома имеют, как правило, меридианальную ориентацию, что позволяет выполнить требования по инсоляции. Коридоры в таких домах должны иметь достаточную ширину, освещенность и проветривание. Коридоры освещаются через оконные проемы с одного торца (при длине коридора до 24 м) и с двух торцов (при длине до 48 м). При большей длине устраиваются световые холлы на расстоянии не более 24 м друг от друга.

Галерейные жилые дома по планировке отличаются от коридорных тем, что входы в квартиры в таких домах устраиваются с поэтажных открытых коридоров-галерей, которые вынесены за наружную грань одной из продольных стен. Квартиры в галерейных домах расположены по одну сторону от галереи и, соответственно, имеют сквозное проветривание. Такой тип домов целесообразно строить в районах, где нужна защита жилых помещений от перегрева. Квартиры в галерейных домах примыкают к галереям своими подсобными помещениями. Вертикальный транспортный узел в галерейных домах примыкает к галереям или в торцах, или в средней части, при этом часто выносится за габариты жилого корпуса. В многоэтажных галерейных домах должно быть не менее двух узлов вертикального транспорта в виде эвакуационных лестниц.

3. Объемно-планировочные решения квартир, лестнично-лифтовых узлов, входных узлов

Расположение помещений заданных размеров и формы в одном здании или комплексе зданий, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям, называется объемно планировочным решением здания или комплекса зданий.

Помещения в здании в зависимости от их роли в выполнении основного функционального процесса делятся на:

Основные помещения, предназначенные для выполнения основных функций здания;

Подсобные (вспомогательные) помещения, предназначенные для выполнения вспомогательных функций, способствующих выполнению основного функционального;

Коммуникационные помещения, обеспечивающие связи между помещениями. Коммуникации бывают горизонтальными (коридоры, галереи, проходы, фойе, кулуары) и вертикальными (лестницы, лифты, эскалаторы, пандусы).

Требования к наружным стеновым панелям и их стыкам. Общие сведения о силовых воздействиях горизонтальных и вертикальных стыках наружных панельных стен

Любая конструкция должна удовлетворять требованиям:

Прочности,

Долговечности,

Минимальной деформативности,

Теплоизоляции,

Взаимодействия с внутренними несущими конструкциями здания

Архитектурно-декоративными свойствами

Связи между внешними слоями стен проектируют жесткими или гибкими.

Требования прочности удовлетворяют применением для внутренних слоев конструкций материалов с высокой прочностью на сжатие.Требование долговечности и трещиностойкости наружного слоя, которое удовлетворяется применением высоких классов или марок стенового материала по прочности на сжатие (см. выше), его соответствия требованиям к марке стенового материала по морозостойкости для каждого климатического Района Устойчивость. Совместную работу наружных и внутренних стен обеспечивают в кирпичных стенах перевязкой кладки стен, в бетонных панельных - бетонными дискретными шпоночными связями

Варианты устройства горизонтальных стыков панелей внутренних стен. Общие сведения о силовых воздействиях в этих стыках

Платформенные

Контактные;

Контактно - платформенные;

Монолитные платформенный

а - платформенные; б – контактные; в - контактно - платформенные; г - монолитные

Обеспечения изоляционных свойств панельных стен. Требование по теплозащите, влагонепроницаемости и воздухонепроницаемости стыков наружных панельных стен. Открытые, закрытые дренированные стыки. Область их применения

Наиболее ответственными и сложными по исполнению в конструкциях крупнопанельного здания являются стыки между панелями. Существует много различных решений, но ни одно из них не отвечает всем требованиям, предъявляемым к стыкам: по прочности (жесткая связь стеновых панелей между собой и с перекрытием), долговечности и герметичности, тепло- и звукоизоляции, простоте устройства и художественной выразительности. Конструктивные решения стыков могут быть классифицированы по следующим признакам: по устройству наружной зоны (открытые, с водоотбойной лентой и закрытые, защищенные цементным раствором и герметизирующими мастиками); по способу заделки (утепленные, с прокладкой эффективного утеплителя, и замоноличенные бетоном); по способу сопряжения (сварные, петлевые, болтовые самозаклинивающие или шпоночные Конструктивные решения стыков могут быть классифицированы по следующим признакам:

По способу сопряжения (сварные, петлевые, болтовые, самозаклинивающие или шпоночные),

По способу заделки (утепленные, с прокладкой эффективного утеплителя, и замонолич. бетоном),

Применяются стыки закрытого, дренированного и открытого типов.

По устройству наружной зоны (или по граням разрезки панелей),

Открытые и закрытые,

Дренированный стык применяется как вариант закрытого стыка защищенные цементным раствором и герметизирующими мастиками.

Выбор типа определяется конструкцией наружных стеновых панелей и климатическим районированием страны по расчетной зимней температуре и сопровождаемым ветром дождям. Правильный выбор типа стыков благоприятствует осушающему режиму наружных стен в процессе эксплуатации здания. Изоляционные свойства стыков обеспечиваются их лабиринтным сечением и упругим уплотнением наружных швов, компенсирующим тенденцию к раскрытию в зимнее время. Выпадение конденсата предотвращается осушающим режимом стены, поддерживаемым естественной вентиляцией через поры строительных материалов, и отводом проникшей за зону изоляции влаги. Конденсат стекает по декомпрессионным каналам в боковых гранях панелей и далее отводится из стены через дренажные отверстия в дренированных стыках или через открытые устья в открытых стыках.

21. Перекрытия зданий из крупноразмерных элементов. Назначение, требования к ним, классификация по местоположению и технологии возведения

Классификация крыш по материалу, по способу выполнения, по наличию пространства между кровлей и помещениями здания, по величине уклона кровли, по теплотехническим характеристикам, по виду кровли, по организации водосброса со здания

Крыша – это прочная часть здания, относящаяся к несущимся конструкциям, расположенная сверху и защищающая внутренние помещения от проникновения атмосферных осадков.

Крыша должна быть прочной и устойчивой, обладать гидро- и теплоизоляционными свойствами. При постройке следует обязательно учитывать противопожарные нормы. Кроме того, крыша – это украшение дома, она может полностью изменить его внешний вид – придать ему современный или старинный стиль, сделать его зрительно более высоким и воздушным или, наоборот, надежным и устойчивым.

Классификация по способу строения

Существуют два вида крыш: чердачные и совмещенные.

Чердачная крыша – это такая конструкция, которая состоит из наружной кровли и строительных ферм, которые её поддерживают. На балки обычно кладут обрешетку или настил. Уклон крыши может быть различным, он зависит от двух условий: материала, который используется для кровли, и климата природной зоны, в которой строится дом.

При большом количестве осадков скат крыши делают под углом 45° и более, а если преобладает сухая погода и сильные ветры, то уклон не должен превышать 30°. Когда для кровли применяются штучные материалы, то угол нельзя делать меньше 22°. Для рулонных материалов оптимальным будет угол от 5 до 25°, а для асбоцементных листов и черепицы - 25-35° и более. С увеличением уклона крыши возрастает расход материалов и ее общая стоимость.

Совмещенная крыша – это особый настил, выполняющий функции гидроизоляции, помещающийся на чердачном перекрытии и практически не имеющий уклона. Материалом для него служит нескольких слоев рубероида, промазанных битумной мастикой. Жидкость с него сливается по внутренним водостокам.

Классификация по уровню теплоизоляции

Крыши бывают теплыми и холодными. Наличие в конструкции чердака определяет их как теплые, так как его устройство обеспечивает теплоизоляцию, за счет воздушного пространства, образуемого поверхностью крыши, наружными стенами и перекрытием верхнего этажа. Он защищает здание от холода, обеспечивает проветривание и влагообмен различных элементов конструкции. Также его устройство существенно увеличивает надежность и срок службы дома, но общая стоимость строительства повышается, потому что чердак не входит в число жилых помещений.

В этом случае, можно организовать мансарду, которая представляет собой жилую комнату, расположенную прямо под кровлей, а её стенами являются боковые поверхности крыши. Расстояние от венца до пола мансардного помещения должно быть не менее 1,5 м. Таким образом, все внутреннее пространство используется для жилья.

Холодные крыши без чердака строят, как правило, над неотапливаемыми строениями, сараями и другими хозяйственными постройками. В их функции входит лишь непосредственная защита от атмосферных осадков.

Классификация по форме

Крыши бывают односкатные, двускатные, ломаные, вальмовые, шатровые и крестообразные. Скат – это плоскость крыши, расположенная под уклоном. Пересекаясь, они создают конек кровли. Угол, образованный скатами крыши и фронтона называется ендовой.

Односкатные – это крыши, имеющие одну наклонную поверхность. Они опираются на две стены разной высоты. Наклон, как правило, обращают к наветренной стороне, чтобы защитить дом от дождя и снега. Кроме того, односкатные крыши позволяют максимально использовать внутреннее пространство постройки.

Двускатные – это классический вариант для небольших коттеджей. Крыша образована двумя скатами, направленными в противоположные стороны.

Ломаные крыши возводятся при постройке дома с мансардой. Они представляют собой не два, а четыре ската, соединенных под тупым углом. Этот тип крыши часто применяется в индивидуальном строительстве.

Вальмовая – это четырехскатная крыша с треугольными скатами по торцовым сторонам.

Шатровые – это крыши с четырьмя скатами в виде одинаковых треугольников, сходящихся в одной точке.

Силовые нагрузки и воздействия на крыши. Требования к проектированию крыш. Слои, входящие в состав крыши и их назначение

Рис. 1. Внешние воздействия на покрытие

1-постоянные нагрузки (собственный вес); 2 - временные нагрузки (снег, эксплуатационные нагрузки); 3 - ветер - давление; 4 -ветер-отсос; 5, 9 - воздействие температур окружающей среды; 6 – атмосферная влага (осадки, влажность воздуха); 7 -химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе; 8 - солнечная радиация; 10 - влага, содержащаяся в воздухе чердачного пространства

Конструктивные элементы чердачных сборных железобетонных крыш. Их классификация по способу удаления воздуха из системы вытяжной вентиляции через конструкцию крыши, в зависимости от вида и способа гидроизоляции чердачного покрытия

Крыши из сборных железобетонных панелей бывают неэксплуатируемые и эксплуатируемые, бесчердачные и чердачные. Сборные железобетонные крыши устраивают шести типов: 1 - чердачные с гидроизоляцией мастичными или окрасочными составами (безрулонная кровля) (рис. 14, в, г), 2 - чердачные с кровлей из рулонных материалов; 3 - бесчердачные из однослойных панелей, выполненных из легких или ячеистых бетонов; 4 - бесчердачные из многослойных комплексных панелей, состоящих из двух железобетонных панелей, между которыми уложен эффективный теплоизоляционный материал; 5 - бесчердачные с несущими панелями из тяжелого бетона, по которым уложены плиты из эффективных утепляющих материалов; 6 - бесчердачные построечного исполнения многослойной конструкции с засыпным утеплителем и стяжкой под кровлю из рулонных материалов.

Организация водоотвода с крыши. Варианты создания уклона кровли плоских крыш

34.Эксплуатируемые крыши-террасы

Эксплуатируемая крыша устраивается и над чердачными и над бесчердачными покрытиями. Она может быть устроена над всем зданием или его частью. В современных многоэтажных жилых домах крышу часто используют как площадку для отдыха и других целей. В этом случае эксплуатируемая кровля носит название крыши-террасы. Пол крыш-террас проектируют плоским или с уклоном не более 1,5 %, а поверхность кровли под ним - с уклоном не менее 3 %. Для кровли принимают наиболее долговечные материалы (например, гидроизол). Число слоев рулонного ковра принимают на один больше, чем при неэксплуатируемой крыше. На поверхность ковра наносят слой горячей мастики, антисептированный гербицидами. Они защищают ковер от прорастания корней растений от семян и спор, заносимых на крышу ветром.

Конструкцию кровли крыш-террас выполняют аналогично обычным рулонным кровлям, но сверху устраивают дополнительные слои, которые служат полом. Пол делают горизонтальным из отдельных плит, укладываемых на слой гравия или крупнозернистого песка. Плиты могут быть железобетонными, из природного камня, керамики. Слой гравия служит для защиты рулонного ковра, дренажа и отвода воды к водосточным воронкам, которые в этом случае делают с плоской крышкой-решеткой. Пол устраивают монолитным с небольшим уклоном (асфальтобетонным, мозаичным, цементным). Отвод воды происходит по наружной поверхности пола к ендове, где устанавливают водосточные воронки.

35. Классификация лестниц по назначению, расположению, материалу, по форме в плане, количеству маршей и площадок, размерам конструктивных элементов, по технологии возведения

По назначению различают лестницы: основные или главные - для повседневной эксплуатации, вспомогательные - запасные, пожарные, аварийные, служебные, служащие ля аварийной эвакуации, сообщения с чердаком или подвалом, для подхода к различному оборудованию и др., входные - для входа здание, устраиваемые обычно в виде широкой входной площадки со ступенямиПо количеству маршей:1)Одномаршевые2) Двухмаршевые 3)Трехмаршевые. По способу изготовления: в виде объемного блока; из площадок совместно с маршами; из раздельных площадок и маршей; из мелкоразмерных элементов в виде отдельных ступеней, косоуров, подкосоурных балок и плит. По расположению в здании различают: внутренние- лестницы общего пользования,расположенные в лестничных клетках или открытые в парадных вестибюлях- холлах общественных зданий, внутриквартирные- служащие для связи жилых помещений в пределах одной квартиры при расположении ее в нескольких уровнях, и наружные.

В практике массового строительства высоту подступенка обычно принимают равной 140-170 мм, но не более 180 мм и не менее 135 мм, а ширину проступи принимают равной 280-300 мм, но не менее 250 мм. Ширина марша определяется прежде всего требованиями пожарной безопасности, а также габаритами переносимых по лестнице предметов. Суммарную ширину лестничных маршей принимают в зависимости от количества людей, находящихся на наиболее населенном этаже из расчета не менее 0,6 м на 100 чел. Ширина лестничных площадок должна быть не меньше ширины марша. Для основных лестниц при ширине марша 1,05 м площадки должны быть шириной не менее 1,2 м. Лестничные площадки перед входами в лифт с распашными дверями принимают шириной не менее 1,6 л.

Между маршами лестниц оставляют зазор шириной не менее 100 мм, который необходим для пропуска пожарного шланга.

Требования к проектированию лестниц

Лестницы проектируют с соблюдением строительных норм и правил по обеспечению Основные требования, предъявляемые к лестницам: 1)прочность, жесткость . Проверяется расчетом.2)удобство , безопасность при ходьбе . Безопасность и удобство обеспечивается рядом правил: а)обеспечение неутомляемости подъема, обеспечивается размерами ступеней, удобными для постановки ноги. Высоту подступенка принимают 140-170 мм (стандартная – 150 мм), но не более 180 мм и не менее 135 мм. Ширину проступи принимают равной 280-300 мм (стандартная - 300 мм), но не менее 250 мм;б)все ступени в марше должны быть одного размера.в)число подъемов в одном марше не менее 3 (при меньшем легко оступиться) - и не более 18. г)естественное освещение; Лестничные клетки, как правило, должны иметь естественное освещение через окна в наружных стенах. В лестничных клетках нельзя делать какие-либо подсобные помещения или устройства, которые могли бы стеснить проходы или служить источником пожара.д)ограждение (перила) должно иметь высоту не менее 0,9 м.е)поворот у лестницы желательно проектировать левым (при движении по лестнице вверх.3) безопасность эвакуации . а)обеспечивается пропускной способностью лестницы, зависящей от ее ширины и уклона.б)ширина лестничной площадки должна быть не менее ширины лестничного маршав)между маршем и лестницей оставляется зазор не менее 50 мм для пропуска пожарного шланга;г) надежность пожарной безопасности . К лестницам многоэтажных зданий предъявляются дополнительные требования. Они должны быть несгораемыми, иметь предел огнестойкости равный 1,5 часа.

Гидроизоляция фундаментов

Конструкции нулевого цикла гражданских зданий требуют устройства гидроизоляции. Выбор варианта конструктивного решения гидроизоляции зависит от

Характера воздействия грунтовой влаги

Режима расположенных помещений

Водонепроницаемости материалов конструкций подземной части здания.

Влага поступает в фундаментные конструкции через грунт атмосферной влагой или фунтовой водой. Капиллярный подсос влаги вызывает отсырение стен подвала и первого этажа. Преградой этому процессу служит устройство горизонтальной и вертикальной гидроизоляции Для предохранения стен от капиллярной сырости в фундаментах устраивают гидроизоляцию - горизонтальную и вертикальную По методу устройства различают гидроизоляции:

Окрасочную,

Штукатурную (цементную или асфальтную),

Литую асфальтную,

Оклеечную (из рулонных материалов)

Оболочковую (из металла).

При отсутствии в здании подвальной части горизонтальную гидроизоляцию укладывают в уровне цоколя выше отметки уровня поверхности земли (№1), а во внутренних стенах - в уровне обреза фундамента. При наличии подвала прокладывают второй уровень горизонтальной гидроизоляции под его полом. Горизонтальная гидроизоляция выполняется из двух слоев рулонного материала (рубероида на мастике, гидроизола, гидростеклоизола, изопласта и др.) или слоя асфальтобетона, цемента с гидроизоляционными добавками.

Вертикальная гидроизоляция предназначена для защиты стен подвалов. Её конструкция зависит от степени увлажнения грунтов основания. При сухих грунтах ограничиваются двухразовой обмазкой горячим битумом. При влажных грунтах - устраивают влагоустойчивую цементную штукатурку с оклеенной гидроизоляцией рулонными материалами за два раза. Для защиты вертикальной гидроизоляции устанавливают прижимные стенки из кирпича или асбестоцементных листов.

Варианты конструктивных решений консольных и балочных плит балконов

48. Типы лоджий. Конструктивные решения встроенных и выносных лоджий зданий из крупноразмерных элементов

Балконы и лоджии - это открытые поэтажные площадки в жилых и общественных зданиях, связывающие внутренние пространства эксплуатируемых помещений с внешней средой. При аварийных ситуациях они могут использоваться для эвакуации людей. Лоджии, в отличие от балконов по боковым сторонам ограждены стенами, и могут быть как встроенными в объём здания, так и выносными. Лоджии бывают освещены солнцем меньшее количество время, чем балконы, а их устройство связано с увеличением площади наружных стен.

Междуэтажные перекрытия лоджий во избежание образования мостика холода, отделяют от основных междуэтажных перекрытий наружной стеновой панелью или заполняют зазор утепляющим материалом, к которому сверху подходит подоконная панель, а снизу – переплеты остекления. Пол лоджии устраивают так же, как на балконах с уклоном 1-2 % наружу, и выполняют из плиток, уложенных на цементном растворе по слою гидроизоляции.

Плита балконов и лоджий по наружному периметру должна иметь капельник. Ограждение лоджий выполняется в виде металлической решетки, стойки которой заделывают в гнездах балконной плиты, а поручень крепят к стене, и экранов. Экраны могут быть металлические, из асбестоцементных листов, стеклопластика, армированного стекла.

Плиты перекрытий встроенных лоджий панельных зданий опирают на несущие боковые внутренние железобетонные стены, которые требуют дополнительно утепляющих конструкций в виде отдельных доборных панелей наружных стен или объёмных элементов.

Особенность конструктивного решения выносных лоджий заключается в опасности возникновения разности осадочных деформаций лоджий и здания, особенно при большой этажности, так как перекрытия таких лоджий опираются на приставные боковые панельные стенки - "щёки".

Поэтому в многоэтажных зданиях проектируются конструкции навесных лоджий, "щёки" которых крепят на поперечные внутренние стены.

Боковые стены выносных лоджий проектируются несущими только в зданиях малой и средней этажности. При этом для обеспечения совместной осадки лоджий и здания стены лоджий опирают на участки фундаментов поперечных внутренних стен.

В каркасных панельных зданиях плиты балконов (лоджий) работают по балочной схеме, опираясь на консоли колонн, благодаря чему исключается передача нагрузки на наружные стены. При этом производится изоляция вертикальных и горизонтальных сопряжений панелей наружных стен по принципу дренированного стыка.

При проектировании балконов и лоджий необходимо обеспечивать отвод воды от наружных стен.

Варианты конструктивных решений наружных стен объемных блоков. Конструкции стыков, соединений и деталей

Конструктивное решение зависит от схемы разрезки этих зданий на составные элементы. Конструкционные схемы объёмно-блочных зданий сложнее кирпичных, блочных и панельных зданий, так как объёмные блоки представляют собой пространственные ячейки. В зависимости от вида применения объёмных блоков и других конструктивных элементов системы блочных зданий бывают: 1) однородная блочная система, при которой всё здание собирается из несущих объёмных блоков; 2) неоднородная блочная система, при которой здание собирается из несущих и ненесущих блоков; 3)каркасно-блочные системы, при которой ненесущие объёмные блоки опираются на несущий каркас здания; 4) блочно-панельная система, при которой здания собираются из несущих объёмных блоков и крупных панелей наружных и внутренних стен и перекрытий;5) система навесных объёмных блоков, при которой несущие объёмные блоки навешиваются на несущие части здания, являющиеся ядрами жёсткости.

Общие положения проектирования общественных зданий (классы капитальности, долговечности, степени огнестойкости, основные противопожарные мероприятия)

Здания по долговечности делятся на 3 степени:

1 степень – срок службы более 100 лет;

2 степень – срок службы от 50 до 100 лет;

3 степень – срок службы от 20 до 50 лет;

Менее 20 лет - временными.

Пожарная безопасность зданий

Строительные материалы и конструкции по возможности возгорания делятся на:

Сгораемые (горючие), которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня;

Несгораемые (негорючие), которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;

Трудносгораемые, которые под воздействием источника огня или высокой температуры трудно горят или тлеют, но при удалении источника огня их горение или тление прекращаются. Строительные конструкции характеризуются также пределом огнестойкости, т.е. сопротивлением действию огня в часах до потери прочности или устойчивости, или до образования сквозных трещин, или до повышения температуры до 140?C на поверхности конструкции со стороны, противоположной действию огня.По огнестойкости здания делятся на 5 степеней. При определении огнестойкости зданий учитывается огнестойкость основных материалов и конструкций и пожароопасность технологических процессов, выполняемых в здании. К первой степени относятся здания с наибольшей огнестойкостью, а к пятой – наименее огнестойкие.

66.Объёмно-планировочные решения общественных зданий (основные группы помещений, требования к ним основные объёмно-пространственной структуры зданий)

Общественные здания имеют самую разнообразную объемно-планировочную композицию, зависимую в основном от функционального назначения и архитектурного решения. Тем не менее, из большого круга композиционных форм общественных зданий четко выделяются коридорные и зальные. Большую часть общественных зданий представляет «смешанная группа», получившая более широкое распространение при современном обслуживании населения городов, рабочих поселков и сельских населенных мест. Строятся здания по анфиладной схеме, в которой движение людского потока направляется из комнаты в комнату с расположением дверей по одной оси. Такая планировка характерна для помещений музеев, картинных галерей, некоторых типов выставок.
Для всех видов общественных зданий присущи основные планировочные элементы: помещения основного функционального назначения (в административных зданиях - рабочие кабинеты, комнаты; в зальных помещениях - залы, в торговых зданиях и зданиях общественного питания - торговые и обеденные залы, в библиотеках - читальные залы и книгохранилища и т. д.); входной узел - в составе тамбура, вестибюля и гардероба; узел вертикального транспорта - лестницы, лифты; помещения движения и распределения людских потоков в коридорных зданиях - коридоры и рекреации; в театральных – фойе и кулуары; санитарный узел – туалеты, умывальники, комнаты личной гигиены.
Взаимное расположение основных планировочных элементов в соответствии с функциональным назначением и лучшей организацией людских потоков указывает на качество планировки здания.

Требования к проектированию многоэтажных жилых домов

К зданиям предъявляется следующие основные требования:

а) требование функционального соответствия, т.е. здание должно соответствовать своему функциональному назначению;

б) требование технического соответствия, т.е. здание должно быть прочным, устойчивым и долговечным;

в) требование архитектурно-художественной выразительности, т.е. здание должно быть красивым по внешнему виду и внутреннему оформлению и положительно воздействовать на человека;

г) требование экономической целесообразности, т.е. получения в результате строительства максимума полезной площади или объема здания при минимальных затратах средств, труда и времени на строительство и эксплуатацию здания, но при обязательном выполнении первых трех требований.

Соответствие здания или помещения той или иной функции достигается при создании в этом здании или помещении оптимальных условий для человека и для выполнения функциональных процессов. Условия в здании или помещении характеризуется следующими факторами: пространством, состоянием воздушной среды, звуковым режимом, световым режимом и условиями видимости и зрительного восприятия.

а) пространство характеризуется площадью и объемом здания и его помещений и обеспечивается размерами и формой здания и его помещений в плане и по высоте.

б) состояние воздушной среды характеризуется запасом воздуха, его температурой, влажностью и скоростью движения и обеспечивается конструкциями наружных ограждений и санитарно-техническим оборудованием (отоплением, механической вентиляцией, кондиционированием воздуха и др.).

в) звуковой режим характеризуется условиями слышимости в помещении, соответствующими его функциональному назначению, и обеспечивается объемно-планировочными и конструктивными решениями с использованием звукопоглощающих, звукоотражающих и звукоизолирующих материалов и конструкций.

г) световой режим характеризуется условиями работы органов зрения, соответствующими функциональному назначению помещения, и обеспечивается размерами оконных проемов и фонарей для естественного освещения, их ориентацией по сторонам горизонта и с помощью искусственного освещения.

д) видимость и зрительное восприятие связаны с необходимостью видеть плоские или объемные предметы в помещении и обеспечиваются за счет светового режима и взаимного расположения зрителя и воспринимаемого им объекта.

2. Типы планировочных схем многоэтажных жилых домов

Секционные жилые дома Секция в жилом доме включает узел вертикального транспорта (лестницу и лифты) и поэтажно примыкающие к нему квартиры. В домах средней этажности на лестничную площадку каждого этажа выходит от 2 до 4 квартир, а в домах в 6 этажей и более – не менее 4 квартир, что обеспечивает более экономное использование лифтов и мусоропроводов. В зависимости от местоположения в доме различают рядовые, торцевые, угловые и поворотные секции. Рядовые секции располагаются в средней части дома, торцевые – по торцам, угловые и поворотные, в местах поворота зданий в плане. В секциях неограниченной ориентации окна каждой квартиры выходят на обе продольные стороны здания. Такие секции могут располагаться в любом направлении по отношению к сторонам горизонта, в том числе и параллельно широте, и их называют широтными. В секциях ограниченной ориентации окна каждой квартиры выходят на одну из продольных сторон здания. Такие секции могут располагаться только параллельно меридиану и их называют меридиональными. В секциях частично ограниченной ориентации одна часть квартир выходит окнами на обе продольные стороны здания, а другая часть квартир – на одну сторону. Эти секции располагают по отношению к сторонам горизонта таким образом, чтобы обеспечивалась требуемая инсоляция квартир с односторонним расположением окон, так как инсоляция квартир с двухсторонним расположением окон обеспечивается в любом случае. Секционные жилые дома проектируют в две и более секции. Рядовые секции чаще всего бывают прямоугольной формы, торцевые – прямоугольной или T- образной формы, поворотные – Г- образной или другой формы.

→ Конструкции зданий

Нагрузки и воздействия на здания

Здания в целом и их отдельные части испытывают различные влияния от нагрузок (механических усилий) и воздействий, например, от изменения температуры наружного и внутреннего воздуха.

Под влиянием этих нагрузок и воздействий в материалах конструкций зданий возникают внутренние силы, величина которых, приходящаяся на единицу площади (интенсивность внутренних сил), называется напряжением. Напряжение чаще всего измеряется в кг/см2.

В результате напряжений в материалах и конструкциях могут возникать деформации, т. е. растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение или более сложные деформации.

Деформации могут быть упругими, т. е. исчезающими после устранения воздействия, вызвавшего деформацию, и пластическими, т. е. остающимися после устранения воздействия.

Нагрузка может быть сосредоточенной, когда площадь давления ее мала сравнительно с размером тела, к которому она приложена, и может быть принята за точку, например, нагрузка от человека на пол.

Если площадь давления относительно велика, то нагрузка называется распределенной. Если нагрузка равномерно распределяется по площади, то она называется равномерно распределенной, например, вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях. Характер приложения нагрузок может быть и другим, например, на стену подвала здания снаружи давление грунта по мере углубления увеличивается и выражается в виде треугольника с основанием на уровне пола подвала.

Временное сопротивление, или предел прочности материала, представляет собой напряжение в материале при различных видах деформации (растяжение, сжатие, кручение, изгиб), соответствующее максимальному (до разрушения образца) значению нагрузки, и измеряется отношением максимальной нагрузки к площади первоначального сечения образца (т. е. сечения недеформированного образца) обычно в кг/см2.

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления (R”), устанавливаемые на основании испытаний.

Рис. 1. Схема распределения нагрузок в здании
а - план; б - разрез

Нормативные сопротивления могут быть главным образом пределами прочности при различных деформациях или пределами текучести материалов, представляющими собой напряжения при различных видах деформации, которые характеризуются тем, что остаточная (пластическая) деформация распределяется по всему рабочему объему образца при постоянстве действующей нагрузки. Нормативные сопротивления различных материалов и конструкций приведены в СНиП II-A. 10-62.

Возможное изменение сопротивлений материалов, изделий и конструкций в неблагоприятную сторону по сравнению с нормативными, вызываемое изменчивостью механических свойств (неоднородностью материалов), учитывается коэффициентами однородности (k), которые приведены в СНиП II-A 10-62.

Особенности работы материалов, конструктивных элементов и их соединений, оснований, а также конструкций и зданий в целом, не отражаемые в расчетах прямым путем, учитываются коэффициентами условий работы (т), приведенными в СНиП II-A. 10-62.

Сопротивления материалов, учитываемые расчетом, называются расчетными сопротивлениями ® и определяются как произведение нормативных сопротивлений (R1’) на коэффициенты однородности (/г), а в необходимых случаях и на коэффициенты условий работы (т).

Значения расчетных сопротивлений для определения условий расчета с учетом соответствующих коэффициентов условий работы устанавливаются нормами проектирования строительных конструкций и оснований зданий и сооружений различного назначения.

Наибольшие нагрузки и воздействия, не стесняющие и не нарушающие нормальных эксплуатационных условий и в возможных случаях контролируемые при эксплуатации и на производстве, называются нормативными.

Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений от условий нормальной эксплуатации учитывается коэффициентами перегрузки (п), устанавливаемыми с учетом назначения зданий и сооружений и условий их эксплуатации.

Различные нормативные нагрузки на перекрытия, нагрузки от технологического оборудования, мостовых кранов, снеговые и ветровые нагрузки, а также коэффициенты перегрузки приведены в главе СНиП II-A. 11-62.

Учитываемые расчетом нагрузки, определяемые как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты перегрузки, называются расчетными нагрузками.

Все нагрузки и воздействия, вызывающие усилия (напряжения) в конструкциях и основаниях сооружений, учитываемые при проектировании, подразделяются на постоянные и временные. К постоянным относятся такие нагрузки и воздействия, которые могут иметь место при строительстве или эксплуатации сооружений постоянно, например: вес постоянных частей зданий, вес и давление грунтов, усилия предварительного напряжения, вес проводов на опорах линий электропередачи и антенных устройств сооружений связи и др.

Временными называются такие нагрузки или воздействия, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации сооружения могут отсутствовать.

В зависимости от длительности действия временные нагрузки и воздействия разделяются на:

а) временные длительно действующие, которые могут наблюдаться в период строительства и эксплуатации сооружения продолжительное время, например: нагрузки в помещениях книгохранилищ и библиотек, нагрузки на перекрытия складских помещений, вес стационарного оборудования, давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах и др.;

б) кратковременно действующие, которые могут наблюдаться в период строительства и эксплуатации сооружения лишь непродолжительное время, например: нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые и ветровые нагрузки, давления волны и льда, температурные климатические воздействия и др.; »

в) особые, возникновение которых возможно в исключительных случаях, например: сейсмические воздействия в районах, подвергающихся землетрясениям, давления воды при катастрофических паводках, нагрузки, возникающие при разрушении части здания, и др.

При расчете строительных конструкций учитываются не все нагрузки и воздействия, оказывающие на них влияние, а только определенные сочетания нагрузок и воздействий (основные, дополнительные, особые сочетания), которые приведены в СНиП II-A. 10-62 и II-A. 11-62.

По характеру действия нагрузки делятся на статические (меняющиеся постепенно) и динамические (ударные, быстро и периодически изменяющиеся).

Динамические нагрузки и воздействия на строительные конструкции учитываются в соответствии с указаниями нормативных документов по проектированию и расчету несущих конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам и воздействиям. При отсутствии необходимых для этого данных динамическое влияние на конструкции допускается учитывать путем умножения расчетных нагрузок на коэффициенты динамичности.