Основные конструктивные и строительные системы

Конструктивная система – это взаимосвязанная совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций, обеспечивающих прочность, жесткость и стойкость здания.

I. Каркасные

- связевые (с диафрагмами жёсткости из плоскостных элементов, с раскосными связями),

- рамные (с жёсткими узловыми соединениями колонн и ригелей),

- рамно-связевые (с диафрагмами жёсткости и рамным каркасом, с жёсткими включениями, которые образуют ферму, с горизонтальными поясами жёсткости).

II. Стеновые

- перекрёстно-стеновые,

- плоскостеновые — с продольными, с поперечными, с радиальными стенами,

- с наружными несущими стенами без внутренних стен других вертикальных опор).

III. Ствольные

- с консольными перекрытиями,

- этажерочные,

- с перекрытиями, подвешенными к горизонтальным ростверкам,

- мостовые.

IV. Оболочковые

- с решетчатой рамной или раскосной оболочкой,

- многосекционные решетчатые оболочки

- с макроформами.

 

2. Основные требования, предъявляемые к зданиям: функционально - технологические, технические, экономические и архитектурно-художественные

Основные требования, которым должно отвечать любое здание, следующие:

1. Функциональная целесообразность – здание должно быть удобно для того процесса, для которого оно предназначено.

2. Техническая целесообразность – здание должно надежно защищать людей от вредных воздействий, быть прочным (выдерживать внешние воздействия машин, людей) и долговечным (не терять своих качеств во времени).

3. Архитектурно-художественная выразительность – здание должно благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей.

4. Экономическая целесообразность – получение максимума полезной площади при минимальных затратах труда, средств и времени на постройку здания. Кроме того, требования экономичности должны распространяться и на эксплуатационные расходы в течение всего срока использования здания. Например, считается, что на ремонт ограждающих конструкций современных зданий и на поддержание их в надлежащем техническом состоянии в течение всего срока службы расходуется средств в четыре раза больше стоимости самих конструкций.

Основным в здании или помещении является его функциональное назначение, функциональная целесообразность, т. е. удовлетворение определенных функций общественной и личной жизнедеятельности людей.

Помещение – основной структурный элемент или часть здания. Соответствие помещения той или другой функции достигается только тогда, когда в нем создаются оптимальные условия для человека, т.е. среда, отвечающая выполняемой им в помещении функции.

Качество среды зависит от ряда факторов. К ним можно отнести:

пространство;

состояние воздушной среды (микроклимат);

звуковой;

световой режим;

инсоляция.            

видимость и зрительное восприятие.

Большинство перечисленных факторов влияет на выбор размеров помещений и их конструкций. Например, состояние воздушной среды зависит от теплотехнических качеств наружных ограждений помещения, через которые происходят потери тепла в холодное время года, воздухо- и влагообмена за счет их известной воздухопроницаемости и влагопроницаемости.

На общий шумовой фон внутри помещения влияют звукоизоляционные качества как наружных, так и внутренних ограждающих конструкций. Также акустический режим в помещении зависит от его формы, размеров и звукопоглощающих характеристик поверхностей ограждающих конструкций. Световой режим определяется размерами окон (световых проемов в наружных стенах), высотой и глубиной помещения, т.е. расстоянием от окна до противоположной стены.

Наконец, беспрепятственная видимость зависит от удаления наблюдателя от объекта, угла зрения, под которым виден объект, профиля пола, подъем которого позволяет смотреть выше головы впереди сидящего зрителя, т. е. беспрепятственная видимость влияет на длину, ширину и высоту помещения.

Техническая целесообразность здания определяется решением его конструкций, которые должны находиться в полном соответствии с законами механики, физики и химии. Для того чтобы правильно запроектировать несущие и ограждающие конструкции зданий, необходимо знать, каким силовым и несиловым воздействиям они подвергаются.

1)Силовые воздействия – это различные виды нагрузок, действующие на здание:

а) постоянные нагрузки – это собственный вес всех конструкций здания, а также давление грунта на подземные части здания;

б) временные длительные нагрузки – это вес стационарного оборудования и длительно хранящихся грузов;

в) кратковременные нагрузки – это вес подвижного оборудования (краны, подъемники), вес снега, людей, мебели, ветровые воздействия;

г) особые нагрузки – это сейсмические колебания, и нагрузки, возникающие при авариях технологического оборудования.

 

Рис. 1.2. Воздействия, приходящиеся на здание:

 

 

2) Несиловые воздействия – это воздействия на здание со стороны окружающей среды:

а) температурные воздействия вызывают изменение геометрических размеров конструкций здания, а также влияют на температурный режим помещений;

б) воздействия атмосферной и грунтовой влаги отрицательно влияют на строительные материалы, из которых выполнены конструкции зданий;

в) воздействие солнечной радиации отрицательно влияет на поверхностные слои конструкций здания, а также вызывает изменение теплового и светового режима в помещениях;

г) воздействия агрессивных химических приме сей, содержащихся в воздухе и грунтовой влаге приводят к постепенному разрушению конструкций здания (коррозия);

д) биологические воздейств ия, вызываемые микроорганизмами или насекомыми приводят к постепенному разрушению конструкций из органических материалов;

е) воздействия шума и вибрации от внешних и внутренних источников вызывают нарушение акустического режима в помещениях здания, а при большой интенсивности могут привести к разрушению его конструкций.

На рис. 1.2 показаны силовые и несиловые воздействия, действующие на здание.

К зданию и его конструкциям предъявляется комплекс технических требований:

1) Прочность – способность воспринимать внешние воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций.

2) Устойчивость – способность сохранять равновесие при внешних воздействиях, зависящая от целесообразного размещения элементов конструкций в соответствии величиной и направлением нагрузок и от прочности их сопряжений.

3) Долговечность - прочность, устойчивость и сохранность здания и его элементов во времени. Она зависит от следующих параметров:

Помимо функциональных и технических (конструктивных) требований в формировании материальной среды, которую представляет собой здание, всегда неизбежно присутствует духовный элемент, выражающийся в эстетической или архитектурно-художественной выразительности отдельного здания или комплекса зданий.

Для придания архитектурному произведению эстетических качеств необходимо, чтобы оно было удобным в функциональном смысле и совершенным в техническом отношении. При этом необходимое в архитектурном произведении должно выступать как должное и, следовательно, красивое. Так, например, множество окон в жилом доме необходимо, и только при множестве окон жилой дом будет восприниматься как жилой. Поэтому окна определенных размеров, расположенные на плоскости стены в определенном гармоничном порядке, являясь обязательным, необходимым элементом здания, выступают одновременно как элемент, придающий ему определенные эстетические качества.

Экономическая целесообразность – одно из важнейших требований к зданиям. Для выбора экономически целесообразных решений установлено деление здания по капитальности на четыре класса, о чем было уже упомянуто выше.

При решении функциональных задач на стадии проектирования, т.е. при определении размеров, формы, количества помещений, типа здания в целом и уровня его благоустройства, следует исходить из требований СНиП, а также потребностей заказчика, указываемых в задании на проектирование.

Экономическая целесообразность в решении технических задач предполагает необходимую прочность и устойчивость здания в соответствии его с назначением и установленным сроком службы. Развитие современных методов расчета строительных конструкций направлено как на обеспечение необходимой прочности и устойчивости, так и на устранение излишних запасов, т.е. на получение наиболее выгодного решения.

Экономическая целесообразность в решении архитектурно-художественных задач достигается, прежде всего, грамотным использованием принципов и средств, придающих зданию эстетические качества.

Объёмно-планировочная структура и форма здания обуславливается, прежде всего, материальными требованиями тех социальных процессов (труда, быта, культуры, отдыха и др.), для которых данное здание предназначается, т.е. функциональными и техническими требованиями. Но каждый социальный процесс, поскольку он связан с сознательной деятельностью человека, затрагивает сферу его не только материальных, но и духовных интересов. Следовательно, в формировании материально-организованной среды, которую представляют собой здания, всегда неизбежно присутствует духовный элемент, выражающийся в эстетических или, как говорят, в архитектурно-художественных качествахотдельного здания или комплекса.

3. Типы и особенности жилых домов по назначению и объемно - планировочным решениям

СП 31-107-2004 АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Расположение (компоновка) помещений заданных размеров и формы в едином комплексе, подчиненное функциональным, техническим, архитектурно-художественным и экономическим требованиям, называется объемно-планировочным решением здания (ОПР).

Весь внутренний объем здания разделяется горизонтальными (междуэтажными перекрытиями) и вертикальными (стенами и перегородками) конструкциями на отдельные помещения.

Помещения по способу их связи между собой могут быть непроходными (изолированными) и проходными (неизолированными). Непроходные помещения сообщаются между собой с помощью третьего помещения, обычно одного из коммуникационных (коридора, лестничной клетки и др.).

По признакам расположения и взаимосвязи помещений различают несколько объемно-планировочных систем зданий:

- анфиладная;

- система с горизонтальными коммуникационными помещениями;

- зальная;

- атриумная;

- секционная;

- смешанная (комбинированная).

Если помещения соединяются друг с другом непосредственно через проемы в стенах или перегородках, то такой прием называется анфиладной системой планировки (см. рис. 2.1). Эта система позволяет создать здание очень компактной и экономичной структуры в связи с отсутствием (или минимальным объемом) коммуникационных помещений. Все основные помещения в здании при анфиладной системе являются проходными, поэтому она применима лишь в зданиях преимущественно экспозиционного характера (музеях, картинных галереях, выставочных павильонах), либо частично в отдельных элементах здания, например, между помещениями одной воспитательной группы в детском дошкольном помещении.

Рис. 2.1. Анфиладная система планировки

 

Система с горизонтальными коммуникационными помещениями предусматривает связь между основными помещениями здания через коммуникационные помещения (коридоры, открытые галереи). Это позволяет основные помещения проектировать непроходными. При этом помещения могут быть расположены по одну (рис. 2.2 а) или по обе стороны коридора (рис. 2.2 б). При одностороннем расположении помещений коридор имеет хорошую освещенность естественным светом, которая в некоторых случаях необходима, например, в школах, где коридор одновременно служит в качестве рекреационного помещения.

 

Рис. 2.2. Система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями

а – галерейная; б – коридорная

1 – открытая галерея; 2 – закрытый коридор; 3 – рабочие или жилые помещения

 

Планировочная компактность и экономичность решения здания с горизонтальными коммуникациями оценивается количеством площади основных и вспомогательных помещений здания на единицу площади или длины коммуникационных помещений. По этому признаку наиболее экономичны схемы с двумя параллельными или кольцевыми коридорами. Системы планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями широко применяется в проектировании гражданских зданий самого различного назначения – общежитий, гостиниц, школ, больниц, административных зданий и т.п.

Недостатком одностороннего расположения помещений является увеличение подсобной площади в здании и периметра наружных стен, что ухудшает экономическую характеристику объемно-планировочного решения.

 

Зальная система планировки предусматривает одно большое (главное) помещение здания, как правило, определяющее его функциональное назначение (кинозал, спортивный зал и т.п.), вокруг которого группируются остальные необходимые помещения (см. рис. 2.3). Наиболее распространена эта система при проектировании зрелищных, спортивных и торговых зданий. Зальную систему применяют для зданий с одним или несколькими залами.

 

Рис. 2.3. Зальная система планировки

 

 

Атриумная система – с открытым или крытым двором (атриумом), вокруг которого размещены основные помещения, связанные с ним непосредственно через открытые (галереи) или закрытые (боковые коридоры) коммуникационные помещения (см. рис. 2.4).

 

Рис. 2.4. Атриумная система планировки

1 – атриум; 2 – коммуникационные помещения

 

Помимо традиционного использования в южном жилище она широко применяется в проектировании малоэтажных зданий с крупными залами (крытых рынках, музеях, выставочных комплексов, школ), а также многоэтажных гостиниц и административных помещений.

Преимущества этой системы при открытых дворах – тесная связь между необходимыми по технологической схеме открытыми и закрытыми пространствами (в здании рынка – связь между торговыми залами и пространством сезонной торговли, в здании музея – между закрытой и открытой экспозицией).

Преимущества атриумной системы при закрытых дворах – создание круглогодично функционирующих общественных пространств и повышение теплоэкономичности здания в целом.

Секционная система заключается в компоновке здания из одного или нескольких однохарактерных фрагментов (секций) с повторяющимися поэтажными планами, причем помещения всех этажей каждой секции связаны общими вертикальными коммуникациями – лестницей или лестницей и лифтами. Секционная система – основная в проектировании многоквартирных жилых домов средней и повышенной этажности, отдельные фрагменты этой системы включаются в объемно-планировочную структуру зданий общежитий, больниц, некоторых административных помещений и др.

 

 

Рис. 2.5. Секционная система планировки

1 – блок-секции; 2 – вертикальные коммуникации (лестнично-лифтовые узлы)

 

Некоторые многофункциональные здания имеют смешанную систему планировки, поскольку в здании объединяются помещения для различных функциональных процессов (главных и подсобных). Так, например, в здании крупного физкультурно-оздоровительного комплекса зальная система спортивных залов сочетается с коридорной планировкой помещений для занятий в спортивных секциях и кружках (см. рис. 2.6).

 

Рис. 2.6. Смешанная система планировки

1 – зальная система; 2 – коридорная система

 

Как правило, требованиям удобства отвечает наиболее компактное размещение помещений с кратчайшими путями движения людей и средств транспорта, без взаимных их пересечений и встречного движения. Чем короче пути движения и, следовательно, меньше по площади коммуникационные помещения, тем меньше объем здания и ниже его стоимость.

 

7. Особенности общественных зданий по объемно-планировочным решениям, организация их внутренней среды и обеспечение безопасности

Объемно-планировочные решения общественных зданий

Общественные здания различают по нескольким классификационным признакам: функциональному назначению, повторяемости (уникальные и массовые), градостроительной роли (общегородские, районные, микро районные), этажности мало и многоэтажный) вместимости и конструктивному решению.

Функциональное назначение играет определяющую роль в объемно-планировочном решении здания. По этому признаку общественные здания делятся на специализированные (одно функциональные) и универсальные (многофункциональные).

Специализированные здания имеют определенное, не изменяющееся всего срока эксплуатации назначение: школа. Музей, больница театр и т.п. Согласно назначению специализированные здания делят на 14 основные групп, предназначенных для следующих учреждений:

Ι – здраво- охранения, физической культуры и социального обеспечения;
ІІ – просвещения; ІІІ – культуры (библиотеки, музеи и др.);
ІV – искусства (театры, цирки, студии, кинотеатр и др.);
V – научные организации;
VІ – учреждения-финансирования;
VІІ – организации и управления;
VІІІ – партийных и других общественных организаций;
ІХ – коммунального хозяйства;
Х – бытового обслуживания населения;
ХІ – торговли и общественного питания;
ХІІ – предприятия связи;
ХІІІ – предприятия транспорта;
ХІV – организации и учреждения строительства.

Для большинства общественных зданий в зависимости от их назначения принимается одна из следующих планировочных схем:

а) коридорная, которая характеризуется тем, что помещения располагаются вдоль коридора, причем в одних случаях – только по одну сторону коридора (учебные заведения, лечебные учреждения), а в других – по обе стороны коридора (административно-конторские здания, (рис. 2.43)
б) анфиладная, отличающаяся тем, что группа относительно больших помещений расположена смежено, и вследствие этого помещения в подавляющем своем большинстве являются проходными (рис. 2.44); такая планировка особенно пригодна для зданий музейного и выставочного характера.

Зальная система строится на подчинении относительно не большого числа подсобных помещений главному зальному, которое определяет функциональное назначение здания в целом (спортивный зал, зрительный зал кинотеатра, крытый рынок и т.п.).

Отличительными чертами театральных зданий (концентрированный зал) являются хорошая видимость и слышимость со всех зрительных мест, одинаковые условия комфорта для всех зрителей в вестибюлях, фойе и других обслуживающих помещениях, а также благоприятные условия труда как для исполнителей (артистов), так и для работников сцены. (рис. 2.45)

Смешенная (комбинированная) система, сочетающая в себе элементы различных систем, применяется преимущественно в многофункциональных зданиях. Так, например, в молодежном клубе или Дворце пионеров сочетается зальная система зрелищных помещений с коридорной планировкой помещений для кружковых занятий.

Рисунок 2.43 Планировочная схема этажа общественного здания: а) коридорная планировка б) коридорная кольцевая планировка

Помещения расположены но обе стороны коридора. Планировка симметричная, с одним центральным входом; служебные лестницы размещены в концах здания со стороны дворового фасада.

Рисунок 2.44 Планировочная схема общественного здания: а) анфиладная планировка б) центрическая планировка

Планировка асимметричная – лестницы размещены при главном входе с левой стороны и при служебных помещениях с правой стороны; пунктирной линией показано направление движения потоков

Рисунок 2.45 План концертных залов: а) Дворец искусства (Ташкент), двухэтажное здание клуб – кинотеатра: б) второй этаж: в) первый этаж.

В первом этаже центральным элементом композиций является фойе с эстрадой, прилегающим к ней вестибюлем, читальным залом, буфетом и обслуживающими помещениями; во втором этаже- кинозал с эстрадой, кулуарами, кинобудкой и т.п.(рис 2.45)

Круглые и эллиптические в плане формы залов нецелесообразны, так как вогнутая поверхность стен способствует фокусировке отраженного звука. Если применение круглой формы плана композиционно необходимо, то используется акустическая облицовка, выпуклой формы, либо конструкция стены выполняется из выпуклых фрагментов, способствующих рассеиванию отраженных звуков.

 

Одна из особенностей общественных зданий заключается в многообразии протекающих в них функциональных процессов.

Среди общественных зданий выделяются универсальные здания многофункционального использования, например, киноконцертные комплексы, дворцы спорта и др. В таких зданиях специальные конструктивные решения и механизация оборудования позволяют трансформировать в течение нескольких часов спортивную арену в киноконцертный зал, лекционную аудиторию в чашу бассейна.

           

Объемно-планировочные решения общественных зданий многофункционального использования должны обеспечивать возможность перепланировки помещений. Требуемая гибкость и свобода объемно-планировочного решения таких зданий достигается укрупненной модульной сеткой и сборно-разборными конструкциями перегородок.

Важной особенностью общественных зданий является сосредоточение в них большого количества людей. В связи с этим проблемам эвакуации людей в таких зданиях уделяется особое внимание. Для этих типов зданий размеры эвакуационных выходов и путей определяют специальными расчетами. Именно поэтому важную роль в объемно-планировочном решении общественных зданий играют коммуникационные помещения, площадь которых составляет от 30% и более от площади здания.

Понятие: Входной узел здания

Определение: Входной узел здания - комплекс помещений и устройств у главного входа здания.

В состав входного узла общественного здания, как правило, входят тамбур и вестибюль.

Тамбуры – тепловые преграды, проектируемые в зданиях, возводимых в районах с умеренным и холодным климатам. Наиболее удобна прямоугольная планировка тамбуров, когда одно или несколько помещений (шлюзов), расположенные по одной прямой, соединяются дверями, открывающимися по ходу эвакуации.

Вестибюль – первое распределительное помещение на пути человека, вошедшего в здание. Планировочно вестибюль решается как небольшой зал. В нем располагают гардероб, справочное бюро, торговые киоски. От вестибюля начинается движение людских потоков по внутренним коммуникациям зданий. Поэтому планировочное решение вестибюля должно обеспечивать видимость размещения лестниц, лифтов, коридоров. Вестибюли должны иметь достаточную площадь для размещения скапливающихся в них людских потоков.

В качестве вертикальных коммуникаций в общественных зданиях используют лестницы (эвакуационные лестницы должны располагаться в лестничных клетках), а также лифты (не принимают во внимание при расчете путей эвакуации), эскалаторы, пандусы.

Эскалатор – вертикальный транспорт непрерывного действия в виде движущихся под углом 30^о лестниц.

Пандусы наклонные плоскости (уклон 1:8) с нескользким полом, имеющие плавные повороты.