Конструктивні типи та схеми будівель

Незважаючи на значні відмінності, які існують між будівлями різного призначення, як в зовнішньому вигляді, так і у внутрішній структурі, всі вони складаються з деякого обмеженого числа основних взаємопов`язаних архітектурно-конструктивних елементів, що виконують цілком певні функції (рис.1)

Основні елементи будівлі можна поділити на такі групи:

а) несучі. сприймають основні навантаження, що виникають в будівлі;

б) огороджувальні. розділяють приміщення, а також захищають їх від атмосферних впливів і забезпечують збереження в будинку певної температури;

в) елементи, які поєднують і несучі, що й обгороджують.

До основних елементів (або частково) будівлі відносяться фундаменти, стіни, перекриття, окремі опори, дах, перегородки, сходи, вікна, двері.

Фундаментом називається підземна конструкція, основним призначенням якої є сприйняття навантаження від будівлі і передача її основи.

Стіни відокремлюють приміщення від зовнішнього простору (зовнішні стіни) або від інших приміщень (внутрішні стіни), виконуючи тим самим захисну функцію. Крім того, стіни можуть нести навантаження не тільки від власної ваги, але і від верхніх частин будівлі (перекриттів, даху та ін.), Здійснюючи несучу функцію. Стіни, що сприймають, крім власної ваги, навантаження і від інших конструкцій і передають її фундаментів, називають несучими.

Стіни, які спираються на фундаменти і несучі навантаження від власної ваги по всій висоті, але не сприймають навантаження від інших частин будівлі, звуться самоутримних.

Нарешті, стіни, які служать тільки огорожами і свою власну вагу несуть в межах лише одного поверху, спираючись на інші важливі елементи будівлі, називають ненесучими.

Перекриттями називають конструкції, що розділяють внутрішній простір будівлі на поверхи. Перекриття обмежують поверхи і розташовані в них приміщення зверху і знизу (огороджувальні функції) і несуть, крім власної ваги, корисне навантаження, тобто вага людей, устаткування і предметів, що знаходяться в приміщеннях (несучі функції). Крім того, перекриття грають дуже істотну роль в забезпеченні просторової жорсткості будівлі, тобто незмінності його конструктивної схеми під дією всіх можливих навантажень.

Перекриття, в залежності від їх розташування в будівлі, бувають міжповерхові. розділяють суміжні по висоті поверхи- горищні. відокремлюють верхній поверх від чердака- нижні. відокремлюють нижній поверх від грунту, і надпідвальні. відокремлюють перший поверх від підвалу.

По верху міжповерхових перекриттів настилають підлоги в залежності від призначення і режиму експлуатації приміщення. А нижня поверхню перекриття (або покриття) утворює стелю для нижчого приміщення.

Окремими опорами називають стійки (стовпи або колони), призначені для підтримки перекриттів, даху, а іноді і стін і передачі навантаження від них безпосередньо на фундаменти.

Перекриття можуть спиратися або безпосередньо на колони, або, що частіше, на укладені по ним потужні балки, звані прогонами.

Колони і прогони утворюють так званий внутрішній каркас будівлі.

Дах є конструкцією, що захищає будівлю зверху від атмосферних опадів, сонячних променів і вітру. Верхня водонепроникна оболонка даху називається покрівлею. Дах разом з горищним перекриттям утворює покриття будівлі. Мансардним поверхом (або мансардою) називається поверх у горищному просторі, фасад якого повністю або частково утворений поверхнею (поверхнями) похилого або ламаного даху.

У тому випадку, якщо в будинку немає горище, функції горищного перекриття та даху поєднуються в одній конструкції, яка називається безгорищним покриттям.

Перегородками називають порівняно тонкі стіни, службовці для поділу внутрішнього простору в межах одного поверху на окремі приміщення. Перегородки спираються в кожному поверсі на перекриття і ніякого навантаження, крім власної ваги, не несуть.

Сходи служать для сполучення між поверхами. З протипожежних міркувань сходи, як правило, полягають в спеціальні, огороджені стінами, приміщення, які називаються сходовими клітками.

Для освітлення приміщень природним світлом і для їх провітрювання (вентиляції) служать вікна, а для сполучення між сусідніми приміщеннями або між приміщенням і зовнішнім простором - двері. У деяких випадках при необхідності введення в приміщення великого устаткування або се дств тр анспорта крім дверей влаштовують ще й ворота.

Крім перерахованих вище, існує ряд конструктивних елементів (як, наприклад, балкони, вхідні площадки, приямки у вікон підвалу і ін.), Які не можна віднести ні до однієї із зазначених груп.

Мал. 1

Схема багатоповерхового громадянського будинку:

1 - Фундамент- 2 - зовнішні несучі стіни-3 - внутрішня несуча стіна-4 - перекриття: 5 - дах-6 - перегородки. 7 - сходи

Конструктивні типи та схеми будівель

Конструктивний тип будівлі визначається просторовим поєднанням стін, колон, перекриттів і інших несучих елементів, які утворюють його кістяк.

Залежно від просторової комбінації несучих елементів розрізняють наступні конструктивні типи будівель:

з несучими стінами (безкаркасні). в яких більшість конструктивних елементів поєднує несучі та огороджувальні функції-каркасні з чітким поділом конструкцій по роду їх діяльності - несучі і огороджувальні. Просторова система (каркас), що складається з колон, балок, ригелів та інших елементів, разом з перекриттями в даному випадку сприймає все навантаження, що діють на будівлю. Приміщення від впливу зовнішнього середовища захищаються зовнішніми стінами. з неповним каркасом. в яких поряд з внутрішнім каркасом несуть є і зовнішні стіни.

Конструктивний тип будівлі характеризується також певними матеріалами та видами основних його будівельних елементів (великих залізобетонних блоків, панелей і т.п.).

Кожен з розглянутих вище конструктивних типів будинків в свою чергу може мати кілька конструктивних схем, які відрізняються особливостями розташування несучих елементів і їх взаємозв`язком.

Для безкаркасних будівель характерні наступні конструктивні схеми:

з поздовжніми несучими стінами, на які спираються Перекриття з поперечними несучими стінами, коли зовнішні поздовжні стіни, звільнені від навантаження перекриттів, є самонесущімі- поєднана, - з опертям перекриттів на поздовжні і поперечні стіни.

Конструктивні схеми будівель з неповним каркасом можуть бути:

з поздовжнім розташуванням рігелей- з поперечним розташуванням рігелей- безрігельной.

У цих схемах несучі внутрішні стіни замінені колонами і перегородками між ними, що зменшує витрату стінових матеріалів. Навантаження від ригелів і перекриттів сприймаються також і зовнішніми стінами.

Мал. 2. Бескаркасная конструктивна система (ROBEN)

типи каркасів

Типи каркасів розрізняються за такими ознаками:

1. За матеріалами:

залізобетонні каркаси (монолітним, збірним, збірно-монолітним) - металеві каркаси.

2. По пристрою горизонтальних зв`язків: з поздовжнім, поперечним, перехресним розташуванням ригелів і з безпосереднім обпиранням перекриттів на колони (безрігельной рішення).

3. За характером статичної роботи:

рамні з "жорсткими" (монолітними) сполуками елементів в вузлах (пересічних) каркасу- связевиє із зварними з`єднаннями вузлів, що відрізняються простотою конструктивного виконання, але за принципом геометричної незмінюваності системи, які взаємодіють жорсткості, що встановлюються між колонами і ригелями каркасу- рамно-зв`язкові з жорсткими з`єднаннями вузлів в поперечному напрямку і зварними з`єднаннями - в поздовжньому напрямку.

Каркасний тип будівлі доцільний там, де потрібні приміщення з великою вільною площею, а також в умовах, коли будівля сприймає великі статичні або динамічні навантаження.

Мал. 3

Процес монтажу монолітного каркаса (MEVA).

Мал. 4

Каркас з металевих конструкцій (RANNILA)

Матеріали, використовувані для каркаса стін

Швидкомонтовані малоповерхові житлові будинки з застосуванням легких сталевих тонкостінних конструкцій

"Промислове та цивільне будівництво" №9 / 2006

автори:

А. Б. ПАВЛОВ, чл .- кор. РААБН, проф. (ЗАТ «ЦНИИПСК ім. Мельникова»)

Е. Л. АЙРУМЯН, канд. техн. наук (ЗАТ «ЦНИИПСК ім. Мельникова»)

С. В. КАМИНІН, почесний будівельник РФ (ТОВ «Талди-Профіль»)

Н. І. КАМЕНЯРІВ, інж. (ТОВ «Талди-Профіль»)

За останнє десятиліття в Росії і за кордоном значно зріс інтерес до легких сталевих тонкостінних конструкцій (ЛСТК) з гнутих профілів, широко використовуваним в промисловому і цивільному будівництві. Обсяг застосування ЛСТК в Росії становить близько 900 тис. Т на рік, що свідчить про створення нової вітчизняної галузі будівельної індустрії, в якій представлені розробка, виготовлення і монтаж конструкцій із застосуванням тонкостінних гнутих профілів з оцинкованої сталі. (Для порівняння: обсяг застосування ЛСТК в США і Великобританії становить відповідно 6 і 3,5 млн т в рік.)

Одна з основних областей застосування ЛСТК у вітчизняному цивільному будівництві - зведення житлових малоповерхових будівлі, котеджів і мансард.

Матеріали, використовувані для малоповерхових житлових будинків з ЛСТК

Гнуті профілі для ЛСТК виготовляють зі стандартної рулонної оцинкованої сталі з цинковим покриттям першого і підвищеного класів по ГОСТ 14918-80 * товщиною не більше 2 мм. Освоєння виробництва гнутих профілів з оцинкованої сталі товщиною до 4 мм по ГОСТ Р 52246-2004 значно розширить сферу застосування і ефективність ЛСТК. Оцинкована сталь для виготовлення ЛСТК може мати захисно-декоративне полімерне або лакофарбове покриття.

Конструктивні рішення будівель з ЛСТК.

Основою конструктивної системи будівель з ЛСТК є несучий каркас з гнутих профілів швеллерного, С-образного або Z-образного перетинів підвищеної жорсткості зі сталі товщиною не менше 1 мм (рис. 1).

Для елементів каркаса зовнішніх стін передбачено застосування профілів з перфорованою стінкою (рис. 2), що виключають утворення містків холоду. Утеплювач в зовнішніх стінах розташовують в межах висоти перерізу елементів каркасу і захищають спеціальними плівками з обох сторін. Зовнішнє облицювання стін виконують за принципом вентильованого фасаду. Приведений опір теплопередачі зовнішніх стін товщиною 150 - 250 мм коливається від 3,23 до 5,04 м 2 · ° С / Вт (рис. 3).

Для внутрішнього облицювання стін, перегородок і перекриттів зазвичай використовують два-три шари гіпсокартонних листів в залежності від вимог вогнестійкості.

Висота поверху в будівлях може досягати 4,2 м.

Міжповерхові перекриття складаються з тонкостінних оцинкованих балок з гнутих профілів і профільованого сталевого настилу з додатковими елементами, що забезпечують індекс звукоізоляції від повітряного шуму Rw = 52. 53 дБ. Оптимальний вільний проліт конструкцій міжповерхових перекриттів становить до 4,8 м (рис. 4).

Несучі конструкції покриття прольотом до 15 м виконують у вигляді ферм або крокв з тонкостінних оцинкованих гнутих профілів. За металевому решетуванню покриття укладають покрівельні матеріали (рис. 5).

Сталевий каркас горищного перекриття монтують також з профілів з перфорованою стінкою, що виключають утворення містків холоду. Утеплювач розміщують в межах висоти перерізу елементів каркасу і захищають спеціальними плівками (рис. 6).

За даними ТОВ «Талди-Профіль», витрата стали на несучий каркас будівель з ЛСТК становить 25 - 28 кг для одноповерхового і 38 - 43 кг для двоповерхової будівлі з розрахунку на 1 м 2 будівельної площі.

Маса будь-якого монтажного елемента конструкцій будівлі не перевищує 100 кг. що дозволяє виконувати монтаж без застосування вантажопідйомної техніки в короткі терміни. Бригада з 3 - 4 чоловік може зібрати каркас будинку загальною площею 150-200 мм 2 за 15-20 днів (рис. 7, 8).

Елементи конструкцій зі сталі товщиною до 2 мм з`єднують за допомогою самонарезающих гвинтів діаметром 4,8 - 6,3 мм. З`єднання елементів зі сталі товщиною понад 2 мм доцільно виконувати на звичайних болтах. Застосовувати зварювання при виготовленні і монтажі ЛСТК не рекомендується.

Конструктивні рішення будівель з ЛСТК дозволяють використовувати поелементний монтаж на майданчику, складання будинку з укрупнених елементів або об`ємних блоків заводського виготовлення (рис. 9-11).

Вогнестійкість, захист від корозії і довговічність будівель з ЛСТК.

Матеріали, використовувані для будівель з ЛСТК, є негорючими і екологічно безпечними, що підтверджується відповідними федеральними сертифікатами.

Вогнестійкість несучих конструкцій з обшивками з двох шарів гіпсоволокнистих листів товщиною по 12,5 мм становить не менше 0,75 год, що підтверджено висновком ФДМ ВНІЇПО МНС Росії і відповідає вимогам СНиП 31-01-2003 для житлових будівель I - III ступенів вогнестійкості.

Корозійна стійкість сталевих елементів конструкцій забезпечується цинковим покриттям, поверхнева щільність якого становить не менше 275 г / м 2. що відповідає товщині шару цинку 20 мкм по обидва боки. Залежно від ступеня агресивності середовища сталеві елементи можуть мати додаткове захисне покриття.

Довговічність сталевих конструкцій будівлі в умовах неагресивної або слабоагресивної середовища - не менше 50 років.

Економічні показники малоповерхових будівель з ЛСТК.

Технологія виготовлення та монтажу сталевих конструкцій з тонкостінних гнутих профілів вимагає значно менших трудовитрат, витрат енергії і капіталовкладень, ніж традиційні технології зведення будівель з цегли і залізобетону. У порівнянні з дерев`яними конструкціями ЛСТК є негорючими, більш легкими і довговічними, вони не схильні до гниття і не адсорбують вологу.

Архітектурна виразність малоповерхових будівель з ЛСТК. Завдяки конструктивним особливостям ЛСТК з них можна будувати малоповерхові будівлі, що відповідають високим вимогам архітектурної виразності (рис. 12).

Конструкції зовнішніх стін дозволяють застосовувати різноманітні фасадні рішення. В процесі експлуатації будівлі можлива швидка заміна зовнішнього облицювання, що змінює архітектурний вигляд будинку. Каркас одноповерхового будинку без внутрішніх опор з прольотом до 15м дає можливість варіювати об`ємно-планувальні рішення.

Вихідною базою для будівництва малоповерхових будівель з ЛСТК може служити розроблена і впроваджена OOO «Талди-Профіль» (м Талди. Московська обл.) Сучасна технологія альтернативного легкосборном домобудівництва, що отримала торгову марку «СТАЛДОМ». Для цієї технології провідними інститутами Росії розроблені рекомендації з проектування і розрахунку конструкцій, проведені випробування і тести. У 2002 - 2005 рр. за новою технологією побудовано велике число будівель різного призначення, значну частку яких становили одно- і двоповерхові житлові будівлі.

Ведеться робота по створенню національного стандарту «Будівлі малоповерхові (до трьох поверхів) з ЛСТК».

Малоповерхові будівлі з ЛСТК зводять в різних районах Росії на базі конструкцій, освоєних також і іншими підприємствами. Так, гнуті профілі каркаса виготовляють ЗАТ «Ексергія» (Липецьк), ТОВ «Венталл» (Обнінськ), «БалтПрофіль» (Санкт-Петербург), «Канадський дім» (Новосибірськ), «Волжскполімер» (м Волзький), ІБК « Фінеско »(Саратов),« Волжскспецстрой »(Нижній Новгород), ІНСІ (Челябінськ),« Термінал »(Ростов-на-Дону) та інші підприємства.

Актуальність застосування ЛСТК для малоповерхового будівництва. Технологія будівництва будинків з ЛСТК дозволяє широко використовувати потенціал малого та середнього бізнесу, створити конкурентне середовище на ринку будівельних технологій для малоповерхового будівництва.

Будівництво із застосуванням ЛСТК є різновидом «сухого способу будівництва». Всі процеси на будівельному майданчику - складальні, всі з`єднання виконують за допомогою самонарезающих гвинтів відповідно до детально розробленими кресленнями та інструкціями. Збірка конструкцій будинку нагадує збірку дитячого конструктора. Нова технологія передбачає всесезонне будівництво в будь-яких кліматичних умовах, т. Е. Дає можливість монтувати конструкції і в зимовий період.

Переваги застосування ЛСТК в малоповерховому житловому будівництві сприяють ефективному виконанню завдань проекту «Доступне і комфортне житло - громадянам Росії» - будувати надійні будинки високої якості.

Сайт створено в системі uCoz