Основы архитектурно-строительного проектирования

ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Требования, предъявляемые к зданию

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. По долговечности строит.нормы и правила разделяют здания на 4 степени: 1)рок службы более 100лет, 2)50-100лет, 3)20-50лет, 4)5-20лет.

Экономическая целесообразность в решении технических задач предполагает необходимую прочность и устойчивость здания в соответствии его с назначением и установленным сроком службы. При решении экономических требований должны быть обоснованы принятые размеры и форма помещений с учетом потребностей населения. Необходимо, чтобы стоимость 1м2 площади или 1м3 объема здания не превышала установленного предела.

Фундаменты

Фундаментом называется подземная часть здания или сооружения, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях и, передающая давление от этих нагрузок на основание.

Воздействия на фундаменты.

Несиловые: переменная температура и влажность, избыточное увлажнение, воздействие хим.ве-в, деятельность насекомых, грибков и бактерий.

Силовые – нагрузка от здания, боковые давления грунта, отпор грунта, силы пучения, сейсмические удары, вибрации.

Фундаменты должны удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, долговечности и экономичности. Необходимая прочность достигается выбором материала и размеров сечений фундаментов, способных воспринять расчетные нагрузки. Устойчивость против опрокидывания или скольжения по основанию обеспечивают формой фундаментов, соответствующей направлению равнодействующей сил по их подошве. Долговечность фундаментов зависит от их сопротивления действию грунтовых вод и морозостойкость.

Верхняя часть фундамента, на которую опираются стены здания, называется обрезом, а нижняя поверхность, непосредственно опирающаяся на основание, - подошвой фундамента.

По материалу: бетонные; железобетонные; деревянные; каменные(бутовый, бутобетон, кирпич). Наиболее распространены фундаменты из бетона и железобетона. Бутобетонные (каменные) фундаменты устраивают главным образом в малоэтажных зданиях.

 

Конструктивные типы:

1.ЛЕНТОЧНЫЕ - фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор. В первом случае они имеют форму непрерывных подземных стен, во втором - состоят из железобетонных перекрестных балок. Ленточные фундаменты подводят под дома с тяжелыми стенами (бетонными, каменными, кирпичными и т. п.) или с тяжелыми перекрытиями. Их закладывают под все наружные и внутренние капитальные стены. Для этого типа фундамента характерны большие объемы земляных работ и используемых материалов, значительный вес и трудоемкость возведения.

Ленточные фундаменты бывают МОНОЛИТНЫМИ и СБОРНЫМИ.

2.СТОЛБЧАТЫЕ (ОТДЕЛЬНОСТОЯЩИЕ) - Столбчатые фундаменты подводят под дома с легкими стенами (деревянные рубленые, каркасные, щитовые). Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между столбами принимается 1,2–2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий совместной их работы. Особенно эффективны столбчатые фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании.

3.СПЛОШНЫЕ - фундаменты, сооружаемые под всей площадью здания. Представляют собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Сооружают на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах. Плитный фундамент наиболее приемлем при слабых неоднородных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, а также в случаях, когда нагрузка, приходящаяся на фундамент, велика, а грунт основания недостаточно прочен.

4.СВАЙНЫЕ - состоящие из отдельных свай, перекрытых сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой (ростверком).

Свайные фундаменты являются очень дорогими и трудоемкими в выполнении, поэтому в индивидуальном строительстве встречаются крайне редко.

Свайный фундамент используется в случаях, когда на слабый грунт необходимо передать большие нагрузки. При этом нагрузка от здания передается на более плотные грунты, залегающие на глубине

 

Стены.Перегородки

Стены являются основными несущими и ограждающими конструкциями здания.

Воздействия на стены: с внешней стороны наружные стены подвержены воздействию солнечной радиации, атмосферных осадков, переменных температур и влажное наружного воздуха, внешнего шума, а с внутренней — воздействию теплового потока, потока водяного пара, шума. Внутренние стены подвергаются силовым воздействиям от собств.массы, массы перекрытий и покрытий, воздействиям ветра, сейсмических сил, несиловым – акустическим.

Требования, предъявл. к стенам: Они должны быть прочными, жесткими и устойчивыми, обладать требуемыми огнестойкостью и долговечностью, быть малотеплопроводными, теплоустойчивыми, достаточно воздухо- и звуконепроницаемыми, а также экономичными.

По характеру восприятия и передачи нагрузок стены (наружные и внутренние) подразделяются на несущие, самонесущие и навесные (при несущем каркасе). Несущие стены должны обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость здания от воздействия ветровых нагрузок, а также нагрузок, приходящихся на перекрытия и покрытия, передавая возникающие усилия через фундаменты на основание. Самонесущие стены должны сохранять свою прочность, жесткость и устойчивость при воздействии нагрузки от ветра, от собственного веса и вышележащей части стены. Навесные стены, предназначенные только для защиты помещений от атмосферных воздействий (холод, шум), конструируют с применением высокоэффективных теплоизоляционных материалов легкими многослойными. Они обычно, передают нагрузку (ветровую) в пределах одной панели и от собственной массы на элементы несущего каркаса здания.

По характеру размещения в здании различают стены наружные, т. е. ограждающие здание, и внутренние — разделяющие помещения.

По конструктивному решению стены могут быть сплошными (однородными), или слоистыми (неоднородными). Однородные стены возводят из панелей, бетонных и каменных блоков, монолитного бетона, камня, кирпича. Неоднородные вкл.в себя помимо основных материалов таких как бетон, камень, утеплители, пароизоляционные материалы, различные облицовочные материалы.

 

Перегородки делят внутреннее пространство здания, не имеют фундаментов и устанавливаются непосредственно на горизонтальные конструкции. Перегородки выполняют только ограждающие ф-ии.

Воздействия: силовые – от собств.массы в пределах 1 этажа, незначит. Случайным. Силовым воздействиям в процессе эксплуатации (передвижка мебели), несиловые – акустические воздействия.

К перегородкам предъявляют требования прочность и устойчивость, звукоизоляционные качества, гвоздимость, индустриальность изготовления и установки, экономичность. Для перегородок во влажных помещениях необходимо обеспечить водоустойчивость, а в специальных условиях — несгораемость и газонепроницаемость.

Классификация перегородок

по конструкции - на раздвижные, стационарные и сборно-разборные;

по степени сборности и готовности - на полной заводской готовности (размером на комнату) и собираемые на месте установки;

по назначению - на межкомнатные, межквартирные и ограждающие санитарно-технические помещения;

по материалу-на деревянные, кирпичные, гипсобетонные, шлакобетонные и др.;

 

Лестницы

Лестницы предназначены для сообщения между помещениями, расположенными на разных уровнях, а также для осуществления аварийной эвакуации из зданий людей и имущества и облегчения работы пожарных команд.

Лестница состоит из наклонных маршей, горизонтальных лестничных площадок, ограждения. Помещения, где размещается лестница, называют лестничной клеткой. Лестничный марш состоит из ступеней (гор-проступь, верт-подступенок); их поддерживают косоуры (или тетивы в деревянных лестницах).

Основоне требование к лестницам - это безопасность движения и удобство ходьбы по ним. С этой целью, кроме обеспечения прочности и жесткости конструкций, при проектировании лестниц необходимо соблюдать ряд правил.

Классификация

• по местоположению в здании:

— внутренние;

— наружные;

— внутриквартирные;

• по назначению:

— основные, для повседневного сообщения между этажами и эвакуации;

— вспомогательные, связывающие лестничную клетку с чердаком или подвалом;

— аварийные, устраиваемые для эвакуации из здания;

— пожарные, имеющие выход на крышу;

по числу маршей в пределах этажа:

— одномаршевые;

— двухмаршевые;

— трехмаршевые;

— винтовые;

— спиральные;

— распашные;

• по материалу конструкций лестницы бывают:

— из сборного железобетона;

— монолитного железобетона;

— металла;

— дерева;

— комбинированные.

 

Перекрытия.

Перекрытиями называются горизонтальные элементы здания, разделяющее внутреннее его пространство на этажи и воспринимающие статические и динамические нагрузки от людей и оборудования.

Перекрытия воспринимают вертикальные и горизонтальные силовые воздействия и передают их на несущие стены и каркас. Нагрузки от собств. массы, массы людей, оборудования и т.д.

Требования, предъявляемые к перекрытиям:

- прочность, т.е. должны безопасно воспринимать соответствующие нормативные нагрузки;

- жесткость, т.е. не должны иметь прогибов выше установленных пределов или вибрации при технологических процессах;

- звуконепроницаемость, т.е. не передавать производственный или бытовой шум между этажами;

- долговечность,

- теплоизоляция.

В зависимости от их расположения различают перекрытия:
Междуэтажные — между двумя смежными по высоте этажами;
Чердачные — между верхним этажом и чердачным пространством;
Цокольные — между первым этажом и подвалом или техническим подпольем;
перекрытия над проездами — между этажом и пространством проезда под зданием.

• по материалу несущей части: железобетонные, деревянные, металлические;

По конструктивной схеме железобетонные перекрытия могут быть разделены на две основные группы: балочные, безбалочные, монолитные.

Плитные перекрытия представляют собой плоские железобетонные конструкции, которые при монтаже опираются на несущие стены или колонны. Плитные перекрытия применяются при небольших пролетах, потому что с увеличением длины пролета требуются плиты с увеличенной прочностью, значит - толщиной, вследствие чего большая часть несущей способности плиты затрачивается на восприятие собственного веса. В качестве плитных перекрытий при строительстве кирпичных, блочных или монолитных бетонных домов чаще всего применяют железобетонные пустотные армированные плиты.

В балочных перекрытиях в качестве несущих элементов используют балки и опирающиеся на них плиты, панели или щиты. Балочные перекрытия чаще всего используют в индивидуальном малоэтажном строительстве за счет простоты их монтажа и возможности устройства хорошей тепло- и звукоизоляции. Балочные перекрытия в зависимости от применяемого материала подразделяются на деревянные (деревянный брус или бревно), железобетонные и металлические. Металлические балки представляют собой двутавр или швеллер.

Монолитные перекрытия.
Монолитные железобетонные перекрытия применяются при строительстве крупных общественных и промышленных зданий и сооружений, при наличии значительных нагрузок, а также в тех случаях, когда перекрытия являются основными элементами, обеспечивающими общую пространственную жесткость здания. Ещё их применяют, если здание имеет сложную в плане форму, вследствие чего применение типовых конструкций сборных перекрытий затруднено. Технологический процесс устройства монолитных перекрытий состоит из трех основных этапов: установка опалубки, армирование и бетонирование. Армирование производится для придания прочности и жесткости монолитным перекрытиям. Для армирования используют профилированную сталь или сетку из стальной проволоки. При укладке бетонной смеси производят утрамбовку.

 

Крыши.

Крыша – наружная несущая и ограждающая конструкция, предназначена для отвода атмосферных осадков (дождя, снега), а также для защиты нижележащих помещений от резких колебаний наружного воздуха, ветра и солнечных лучей.

Крыша состоит из 2х конструктивных частей: 1) покрытия - несущая часть. Воспринимающая пост. нагрузку от собств. веса и веса кровли, а также врем. нагрузки от снег. покрова, ветрового напора и эксплуат. нагрузки (в основном при ремонт. работах).

2) кровли - верхняя, несомая часть. защищающая зд-е от атм. осадков, д.б. водонепроницаемой, влагоустойчивой, морозостойкой, коррозиестойкой, биостойкой, стойкой против солнеч. радиации и достаточно прочной.

Требования: несущая часть крыши крыши должна иметь необходимую прочность и устойчивость, несомая часть (ограждающая) должна быть водонепроницаемой, малотеплопроводной, легкой, стойкой против атмосфер. и хим. воздействий.

Классификация: в завис. от уклона скатов бывают скатные (больше 10%) и плоские (до 2,5%).

Формы скатных покрытий зависят от конфигурации и архитектурных особенностей здания. Покрытий бывают односкатные, двускатные, четырехскатные (вальмовые), шатровые, мансардные (рис.2.21.)

Рисунок 2.21 Различные формы крыши. а – общий вид в разрезе; б – четырехскатная; в – двухскатная; г -шатровая; д –мансардная; ж–односкатная.

В завис. от. Материалов выделяют след. Виды кровли:

Асбестоцементные кровли отличаются долговечностью, огнестойкость, малой массой. Асбестоцементные листы укладывают по обрешетке из брусков сечением 50х50 мм и крепят специальными гвоздями или шурупами. Асбестоцементные плитки укладывают внахлестку.

Кровли из металла - стальные (листовая и оцинкованная сталь), укладывают по обрешетке (рис.2.24). Они имеют малую массу, однако требуют большого расхода металла.

Металлочерепица WECKMAN — профилированные листы, изготавливаются из горячеоцинкованной с обеих сторон листовой стали, на которую с наружной стороны нанесено покрытие пластиком, а с внутренней стороны — грунтовка и защитная окраска. Длина листов равна длине ската крыши, максимальная — 6,5 м, ширина 1000-1200 мм, толщина листа 0,5 мм, высота волны 42, 47, 58 мм. Шаг обрешетки 350-400 мм, уклон от 20° до 40°.

Профилированные листы - более просты в изготовлении, чем металлочерепица, следовательно, более дешевые и доступные. Они представляют собой оцинкованные стальные листы, подвергаемые холодной прокатке для получения гофров требуемой формы и часто покрываемые защитным слоем полимера. Применяются такие листы для устройства несложных кровель домов, хозяйственных построек, заборов. Долговечность этого вида покрытия определяется качеством и количеством нанесенных защитных слоев.

Традиционные кровли для плоских покрытий — это рулонные кровельные материалы — рубероид и пергамин, которые представляют собой строительный картон, пропитанный битумом, и наклеиваются на битумной мастике. На их основе создан наплавляемый рубероид 2 или 4 слоя рубероида, склеенные битумной мастикой; приклеивается к поверхности стяжки путем растапливания наплавляемого слоя газовой горелкой

 

Битумная черепиц а - это разновидность мягкого кровельного материала, предварительно пропитанный битумом стеклохолст покрывается с двух сторон модифицированным или окисленным битумом, сверху накатывается керамизированный гранулят или минеральная крошка. Нижний слой битумной черепицы покрывают липким клеящим битумным слоем. Черепица имеет вид правильных или вытянутых шестигранников, пятиугольников и прямоугольников. Битумная черепица очень хорошо гасит шумы, возникающие, например, от дождя или града.

 

Окна и двери.

Для освещения помещений естественным светом и для их проветривания (вентиляции) служат окна, а для сообщения между соседними помещениями или между помещением и наружным пространством - двери. В некоторых случаях при необходимости ввода в помещение крупного оборудования или средств транспорта помимо дверей устраивают еще и ворота.

Эксплуатационные требования: Окна предназначены для естественного освещения и естественной вентиляции помещений. Одновременно они должны обеспечивать изоляцию помещений от вредных воздействий внешней среды: охлаждения и перегрева, проникновения воды, пыли, ветра, звуков, насекомых и пр.

Двери должны изолировать помещения от холодных потоков воздуха, запахов, звуков, атмосферных осадков и пр.

Виды окон:

В зависимости от способа открывания окна классифицируются на:

· Поворотные (могут открываться внутрь или наружу);

· Откидные (открываются в верхней части окна);

· Подвесные (открываются в нижней части окна);

· Поворотные по вертикальной оси (открываются в левый или правый бок; при открытии одна половина окна выходит наружу, другая — внутрь);

· Поворотные по горизонтальной оси (аналоги предыдущего способа, только открываются вверх или вниз);

· С раздвижной створкой (способ открывания по типу шкафа-купе);

· Со складной створкой (способ открывания по типу гармошки).

В зависимости от назначения:

· Шумозащитные (звукоизоляционные). Могут иметь утолщенные стекла, а также дополнительное покрытие на них для поглощения или отражения шума.

· Энергосберегающие (с внутренней стороны покрыты атомами серебра, которые производят отражающий эффект, в результате чего происходит сохранение тепла).

· Ударопрочные (при производстве стекол происходит ламинирование специальной смолой).

· Полузеркальные (имеют рефлекторные стекла, которые отражают солнечные лучи).

· Тонированные (стекла покрыты компонентом, поглощающим солнечные лучи).

По материалу: деревянные, пластиковые (ПВХ), алюминиевые (в основном, используются в общественных зданиях и промышленных сооружениях); металлопластиковые (в профиле ПВХ используется армирующий усилитель)

 

Виды дверей:

По способу открывания:

- распашые Могут открываться в одну сторону или в обе.

- раздвижные Раздвижные двери уходят в полость внутри стены или движутся параллельно ей.

- складные Складные двери объединяют отдельные секции, которые движутся по направляющей в дверном проеме.

- Качающиеся Распахиваются в обе стороны.

По месторасположению двери подразделяются на:

входные,межкомнатные,гостиные, коридорные,лестничные,кухонные,

балконные,чердачные.

 

 

По функциональному назначению выделяют:

1. двери для жилых зданий;

2. двери для общественных зданий;

3. специальныедвери, огнезащитные двери; двери повышенной звукоизоляции; энергосберегающие двери и т.п.

По материалам:

Деревянные, алюминиевые, стальные, стеклянные, пластиковые, комбинированные.

 

Защита от подтопления

Основным условием долговечности сооружений, подвергающихся воздействию агрессивных грунтов и грунтовых вод, является использование как можно более плотных бетонов. Надлежащая изоляция может быть выполнена в виде:

1) покрытий из битумных мастик и синтетических материалов;

2) изоляций среднего и усиленного типов, в состав которых входят рубероиды и джутовые ткани, пропитанные битумом, а также пленки и плитки из синтетических материалов;

3) различных керамических облицовок, укладываемых на химические стойкие растворы и мастики, выполненные в соответствии с рекомендациями, которые были изложены выше. Облицовки могут использоваться самостоятельно или в сочетании со сплошной водонепроницаемой и химически стойкой изоляцией.

Защита сооружений в заболоченных грунтах, содержащих агрессивную двуокись углерода, чаще всего состоит в применении плотного бетона, битумных покрытий (наример, в случае бетонных труб и дренажей) изоляции усиленного типа.

В зависимости от степени агрессивности среды можно использовать также следующие типы защиты:

А. В неагрессивных средах, особенно на территории промышленных предприятий, где с течением времени может произойти повышение агрессивности грунта, рекомендуется защищать поверхность бетона битумным раствором с предварительной грунтовкой поверхности.

Б. В слабоагрессивных средах рекомендуется применять плотный бетон с ограниченным содержанием в цементе трехкальциевого алюмината (например портландцемент марки 350 заводов «Сатурн» и «Век») и подстилающего слоя под фундаменты из тощего бетона на щебне, химически стойком в данной среде. На бе-тошюе основание следует укладывать водонепроницаемую изоляцию (например, два слоя рубероида на битумной мастике). Поверхность бетона защищается битумным раствором и одним-двумя слоями битумной мастики (без наполнителя).

В. В средах повышенной агрессивности следует выполнять рекомендации, изложенные в п. «Б», с той лишь разницей, что битумное покрытие должно состоять из 2—3 слоев битумной мастики, укладываемой в горячем состоянии.

Г. В сильноагрессивных средах следует применять такой же бетон, как указано в п. «В». Под основание фундамента следует укладывать подстилающий слой толщиной около 10 см из асфальтобетона с химически стойким заполнителем, уплотненного трамбовкой Поверхность бетона после грунтовки защищается гидроизоляцией среднего или усиленного типа с прижимной кирпичной стенкой.

В качестве изоляции среднего или усиленного типа могут использоваться рубероид или стеклопластики из синтетических смол.

Д. В щелочных средах для защиты фундаментов не рекомендуется использовать глины.

Фундаменты под станки и другое оборудование должны изолироваться с учетом влияния динамических нагрузок и возможности их просадок.

Одним из методов уменьшения агрессивности среды вокруг фундаментов является постоянное понижение уровня грунтовых вод (например, путем дренажа).

Важную роль играет водонепроницаемость наружной изоляции, так как, если она оказывается неплотной, напорные грунтовые воды, проникая через бетон или кирпичную кладку, могут повредить внутреннюю химически стойкую облицовку.

Гидроизоляция подвалов. Стены и полы подвалов необходимо изолировать от поверхностных вод, от капиллярной поднимающейся вверх грунтовой влаги. В подвальных помещениях при расположении уровня грунтовых вод ниже пола подвала достаточной гидроизоляцией пола служит его бетонная подготовка и водонепроницаемый пол по ней, а гидроизоляция стен – покрытие их поверхности двумя слоями горячего битума.

Если уровень грунтовых вод находится выше пола подвала, то применяют дренаж. Вокруг здания на расстоянии 2-3м от фундамента устраивают канавы с уклоном 0,002-0,006 в сборной отводящей канавы. По дну канав прокладывают с уклоном трубки(керамические, бетонные). В стенках трубок имеются отверстия, через которые вода проникает в них.

Канавы с трубками засыпают сначала крупным гравием, затем песком и отрытым грунтом. По трубам вода стекает в овраг или другое пониженное место, уровень грунтовых вод понижается.

Если уровень грунтовых вод расположен не выше 0,2 м от пола подвала, то гидроизоляцию пола и стен подвала устраивают таким же образом, как при увлажненных грунтах при отсутствии напора грунтовых вод. В этом случае рекомендуется только после обмазки стен битумом устраивают глиняный замок,т. е. до засыпки траншеи забивают вплотную к наружной стене подвала мятую жирную глину. Бетонную подготовку пола также рекомендуется укладывать по слою мятой жирной глины.

При высоте уровня грунтовых вод от 0,2 до 0,5 м применяют оклеечную гидроизоляцию из двух слоев рубероида на битумной мастике. Изоляцию укладывают по бетонной подготовке пола, поверхность которой выравнивают слоем цементного раствора или асфальта.

Поскольку конструкция пола должна выдерживать довольно большое гидростатичекое давление снизу, поверх изоляции укладывают нагрузочный слой бетона, который своим весом уравновешивает давление воды. С внешней стороны стен изоляцию наклеивают на битумной мастике и защищают кладкой из кирпича-железняка в ¹/₂ кирпича на цементном растворе и слоем мятой жирной глины толщиной 250 мм.

Оклеечную изоляцию наружных стен подвала нужно располагать на 0,5 м выше уровня грунтовых вод, имея в виду возможное его колебание.

Если уровень грунтовых вод расположен выше пола подвала более чем на 0,5 м, то поверх гидроизоляции пола, выполняемой из трех слоев рубероида или гидроизола, устраивают железобетонную плиту.

Последнюю заделывают в стену подвала, которая, работая на изгиб, воспринимает гидростатическое давление грунтовых вод.

 

ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ