Конструкции деревянных зданий

КОНСТРУКЦИИ 
ДЕРЕВЯННЫХ 

ЗДАНИЙ

В.И. ЗАПРУДНОВ
В.В. СТРИЖЕНКО

Рекомендовано 

Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебника 

для учебных заведений, реализующих программу 

среднего профессионального образования по специальности 

35.02.03 «Технология деревообработки» 

(протокол № 4 от 25.02.2019)

Москва

ИНФРА-М

2021

УЧЕБНИК

УДК 694(075.32)
ББК 38.55я723
 
З33

Запруднов В.И.

З33 
 
Конструкции деревянных зданий : учебник / В.И. Запруднов, 

В.В. Стриженко. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 304 с. — (Среднее 
профессиональное образование). 

ISBN 978-5-16-014632-4 (print)
ISBN 978-5-16-107129-8 (online)
В учебнике приведены сведения о строительных материалах на основе 

древесины, методах повышения долговечности деревянных конструкций, 
основных соединениях элементов деревянных конструкций, общие сведения о зданиях и сооружениях и их унификации, рассмотрены конструктивные части, основы проектирования и объемно-планировочные решения 
деревянных малоэтажных зданий.

Для студентов средних профессиональных учебных заведений, обуча
ющихся по специальности 35.02.03 «Технология деревообработки», специалистов и широкого круга читателей.

УДК 694(075.32)

ББК 38.55я723

Р е ц е н з е н т ы:

Рыкунин С.Н. — доктор технических наук, профессор, заведующий 

кафедрой технологии лесопиления и деревообработки Московского 
государственного университета леса;

Чубинский А.Н. — доктор технических наук, профессор, заведу
ющий кафедрой лесопиления и сушки древесины Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета

ISBN 978-5-16-014632-4 (print)
ISBN 978-5-16-107129-8 (online)

© Запруднов В.И., 

Стриженко В.В., 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………….................…..............… 7

Раздел 1. ДРЕВЕСИНА – СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ…................. 9

Глава 1. История и перспективы развития деревянного
домостроения ………...………………................…………….……….......... 9

§ 1.1. Древесина в строительстве – с древнейших времён 
до сегодняшних дней ..................................................................................... 9
§ 1.2. Состояние и перспективы развития деревянного 
домостроения ............................................................................................... 16
1.2.1. Преимущества и недостатки деревянного домостроения .......... 16
1.2.2. Современное состояние применения древесины 
в строительстве ......................................................................................... 18

Глава 2. Строительные материалы на основе древесины …….......… 22

§ 2.1. Виды лесоматериалов и изделий из древесины .............................. 22
§ 2.2. Клеёные деревянные конструкции и материалы ............................ 28
2.2.1. Общие сведения о клеёных деревянных конструкциях .............. 28
2.2.2. Изготовление клеёных деревянных конструкций ....................... 31
2.2.3. Строительная фанера ..................................................................... 33
§ 2.3. Материалы на основе измельчённой древесины ............................ 35
2.3.1. Древесные плиты на основе синтетических связующих ............ 35
2.3.2. Древесные материалы на основе минеральных 
вяжущих ..................................................................................................... 38
§ 2.4. Повышение долговечности деревянных конструкций ................... 41
2.4.1. Защита деревянных конструкций от гниения .............................. 41
2.4.2. Конструктивная защита древесины от биологического 
поражения .................................................................................................. 47
2.4.3. Химическая защита древесины от биологического 
поражения .................................................................................................. 50
2.4.4. Защита деревянных конструкций от пожарной опасности ........ 57
2.4.5. Защита деревянных конструкций зданий с химически 
агрессивной средой .................................................................................. 61

Глава 3. Элементы конструкций деревянных зданий………….……. 64

§ 3.1. Соединения элементов деревянных конструкций ......................... 64
3.1.1. Классификация соединений .......................................................... 64
3.1.2. Соединения на врубках ................................................................. 65
3.1.3. Соединения на шпонках ................................................................ 72
3.1.4. Нагельные соединения .................................................................. 74
3.1.5. Клеевые соединения ...................................................................... 82
§ 3.2. Разновидности деревянных конструкций ...................................... 83

Раздел 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ ..... 88

Глава 4. Основные элементы и конструктивные схемы
зданий …......................................................................................................... 88

§ 4.1. Понятие о зданиях и сооружениях ................................................. 88
§ 4.2. Требования к зданиям ...................................................................... 89
§ 4.3. Классификация зданий ..................................................................... 91
§ 4.4. Конструктивные элементы и схемы зданий ................................... 94

Глава 5. Унификация зданий и их конструкций ................................... 99 

§ 5.1. Унификация, типизация и стандартизация в строительстве  .......... 99
§ 5.2. Модульная координация размеров в строительстве ................... 100

Раздел 3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЕРЕВЯННЫХ 
ЗДАНИЙ ………..................................................................…….. 105

Глава 6. Основания и фундаменты ……...................................………. 105

§ 6.1. Основания ......................................................................................... 105
6.1.1. Основные положения проектирования оснований и 
фундаментов  ........................................................................................... 106
6.1.2. Порядок проектирования оснований и фундаментов ............... 108
§ 6.2. Нагрузки, учитываемые при расчёте оснований и 
фундаментов ............................................................................................... 110
§ 6.3. Предельные состояния оснований зданий и сооружений .......... 111
§ 6.4. Оценка инженерно-геологических условий площадки 
строительства ............................................................................................. 114
§ 6.5. Общие сведения о грунтах ............................................................ 115
6.5.1. Физические свойства грунтов и их строительная 
классификация ........................................................................................ 115
§ 6.6. Выбор глубины заложения фундаментов ..................................... 126
6.6.1. Основные факторы, влияющие на глубину заложения 
фундаментов ............................................................................................ 126
6.6.2. Влияние климатических факторов .............................................. 129

6.6.3. Особенности возводимого и соседних сооружений ................ 133
§ 6.7. Определение расчётного сопротивления грунта основания ........ 134
6.7.1. Табличные величины расчётного сопротивления 
основания Rо ............................................................................................ 135
6.7.2. Определение R по методике СП 22.13330.2011 .......................... 138
§ 6.8. Определение размеров подошвы фундамента .............................. 142
6.8.1. Определение размеров подошвы центрально нагруженного
 фундамента по принятому расчётному сопротивлению грунта
основания ................................................................................................ 142
6.8.2. Уточнение расчётного сопротивления грунта 
основания ................................................................................................ 144
6.8.3. Учёт подстилающего слоя слабого грунта ............................... 145
§ 6.9. Конструктивные решения фундаментов ....................................... 147
§ 6.10. Подвалы и подполья ..................................................................... 159

Глава 7. Стены деревянных зданий ………..……….........…………… 163

§ § 7.1. Типы и архитектурно-конструктивные элементы стен ............ 163
§ 7.2. Бревенчатые (рубленые) стены ..................................................... 165
§ 7.3. Брусчатые стены ............................................................................. 169
7.3.1. Стены из брёвен, поставленных вертикально .......................... 172
§ 7.4. Каркасные и каркасно-панельные стены ..................................... 174
§ 7.5. Панельные стены ............................................................................ 185
§ 7.6. Цоколи и карнизы деревянных зданий ........................................ 189
§ 7.7. Перегородки ..................................................................................... 192

Глава 8. Перекрытия и полы .................................................................. 199 

§ 8.1. Классификация перекрытий и требования к ним ......................... 199
§ 8.2. Балочные перекрытия .................................................................... .200
§ 8.3. Безбалочные перекрытия ............................................................... 208
§ 8.4. Конструктивные решения полов ................................................... 210

Глава 9. Покрытия деревянных зданий ……………………......…….. 218

§ 9.1. Основные элементы покрытий ....................................................... 218
§ 9.2. Настилы и кровли скатных крыш ................................................. 223
§ 9.3. Совмещённые покрытия ................................................................ 233
§ 9.4. Несущие конструкции покрытий .................................................. 236

Глава 10. Окна, двери, лестницы, веранды, террасы ....................... 251 

§ 10.1. Окна и их конструктивные решения .......................................... 251
§ 10.2. Двери и их конструктивные решения ........................................ 257
§ 10.3. Конструктивные решения лестниц ............................................. 259
§ 10.4. Веранды, террасы, тамбуры ......................................................... 264

Раздел 4.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ ……….......................…….. 270

Глава 11. Проектирование и объёмно-планировочные решения
деревянных зданий ..................................................................................... 270

§ 11.1. Понятие о строительном проекте и стадиях проектирования ..... 270
§ 11.2. Объёмно-планировочные решения деревянных 
малоэтажных зданий ................................................................................. 273
§ 11.3. Проектирование  тепловой  защиты  зданий ............................ 278
11.3.1. Физико-климатические воздействия на здания ...................... 278
11.3.2. Тепловая защита зданий ............................................................ 279
11.3.3. Сопротивление теплопередаче элементов ограждающих
конструкций ............................................................................................ 281
§ 11.4. Ограничение температуры и конденсации влаги на 
внутренней  поверхности ограждающей конструкции .......................... 287
§ 11.5. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания ........ 289
§ 11.6. Системы автоматизированного проектирования 
деревянных зданий .................................................................................... 291
11.6.1. Требования к САПР деревянных зданий ................................ 293
11.6.2. Разновидности систем автоматизированного 
проектирования деревянных зданий .................................................... 294

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………........................…… 302

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………..........................… 303

ВВЕДЕНИЕ

Древесина широко применяется для изготовления различных 
конструкций, наиболее древние из которых появились в раннем каменном веке. В строительстве большинства стран деревянные конструкции преобладали до XIX в.
Богатейшие лесные ресурсы нашей страны обусловили широкое использование древесины в качестве одного из основных строительных материалов. Запасы древесины в России равны 82 млрд м3 
в том числе 4/5 хвойных пород, а покрытая лесами площадь составляет 777 млн га.
В начале XXI в. под влиянием объективных факторов  – развития малоэтажного домостроения, увеличения объёмов рассредоточенного сельского строительства и др., использование древесины в 
строительстве расширилось, чаще стали применяться клеёные конструкции. По оценкам специалистов примерная структура использования деревянных конструкций по видам строительства следующая: 
промышленное – 35 %, гражданское – 42 %, сельское – 10 %, транспортное – 13 %. Динамичное развитие деревянного домостроения 
в последние годы отмечается во всех европейских странах, даже в 
тех, которые не обладают значительными лесными ресурсами. 
В настоящее время применение деревянных конструкций в строительстве расширяется и в России. Это обусловлено присущими древесине, как строительному материалу преимуществами.
Древесина – относительно лёгкий и прочный материал. 
Плотность сухой сосновой и еловой древесины составляет всего 
500 кг/ м3. Это позволяет возводить деревянные конструкции  пролётом до 100 м и более. Древесина обладает хорошими теплоизоляционными и санитарно-гигиеническими свойствами. Отсутствие 
вредных выделений делает проживание  в деревянном доме комфортным и безопасным.

Древесина легко поддаётся обработке резанием, хорошо удер
живает металлические и другие крепления, что облегчает изготовление конструкций. Она имеет прекрасные декоративные свойства. Эти природные особенности древесины позволяют использовать её для производства строительных деталей и конструкций. 

Способность древесины к склеиванию даёт возможность изго
тавливать клеёные элементы больших размеров и разной формы – 
гнутые, ломаные и др. 

Древесине присущи и недостатки, такие как изменчивость

свойств, неоднородность строения, наличие пороков, чувствительность к изменению влажности, невысокая био- и огнестойкость. 
Однако их можно устранить путём химико-механической переработки древесины в плитные и листовые материалы, применения
антисептиков, антипиренов и другими способами.

В учебнике приведены сведения о строительных материалах

на основе древесины, методах повышения долговечности деревянных конструкций, основных соединениях элементов деревянных
конструкций, общие сведения о зданиях и сооружениях и их унификации, рассмотрены конструктивные части, основы проектирования и объёмно-планировочные решения деревянных малоэтажных зданий.

Авторы выражают глубокую признательность рецензентам – 

сотруднику Московского государственного университета леса, заведующему кафедрой лесопиления и деревообработки, профессору С. Н. Рыкунину и заведующему кафедрой лесопиления и сушки
древесины Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета, профессору А. Н. Чубинскому за ценные советы, развёрнутые рецензии рукописи учебника и с благодарностью
примут критический замечания читателей, направленные на дальнейшее улучшение книги.

Раздел 1

ДРЕВЕСИНА – СТРОИТЕЛЬНЫЙ  МАТЕРИАЛ

Глава 1
ИСТОРИЯ  И  ПЕРСПЕКТИВЫ  РАЗВИТИЯ

ДЕРЕВЯННОГО  ДОМОСТРОЕНИЯ

§ 1.1. Древесина в строительстве – с древнейших времён до 
сегодняшних дней

Данные о развитии материальной культуры разных народов 
свидетельствуют о широком и разнообразном применении древесины для изготовления различных конструкций с древнейших 
времён. Обусловлено это большой распространённостью древесины, сравнительно высокой её прочностью при низкой плотности, 
простотой заготовки и обработки. Дерево широко применяли для 
возведения построек, наиболее древние из которых появились в 
раннем каменном веке (более 10 тыс. лет до н. э.).
К эпохе неолита и ранней бронзы (около 3 тыс.  лет до н. э.) относят 
остатки свайных построек, найденных археологами в разных районах Центральной и Восточной Европы (рис. 1.1). Несовершенные 
орудия труда того времени ограничивали возможности обработки 
древесины, поэтому стены этих сооружений были выполнены из 
вертикально поставленных вплотную брёвен. Такая конструкция 
получила дальнейшее распространение в виде частокола – древнейшего типа оборонительных оград.
С появлением железных орудий труда расширились возможности механической обработки древесины, возникли соединения деревянных элементов в виде врубок. В этот период получила распространение вторая основная конструктивная форма деревянных сооружений – из брёвен, расположенных горизонтально в виде сруба.

Рис. 1.1. Поселение на сваях, воспроизведённое по данным 
археологических исследований (поздний каменный век)

Совершенствование орудий труда, расширение производственного опыта способствовало проявлению новых конструктивных форм, оказавших влияние на дальнейшее развитие деревянных сооружений. В строительстве начали использовать раскосные 
и арочные конструкции.
Строители Древней Греции вместо плоских балочных покрытий в виде наката из брёвен стали применять наслонные стропила, 
широко используемые в деревянном домостроении и сегодня.
Высокий уровень строительного искусства Древнего Рима 
(со II в. до н. э. до II в. н. э.) позволил римским строителям создать 
первые системы сквозных деревянных конструкций с растянутыми элементами. К этому периоду (II в. н. э.) относится возведение 
известным строителем древности Аполлодором арочного деревянного моста через р. Дунай (рис. 1.2). Несущая конструкция его пролётного строения (около 35 м в свету) состояла из трёх концентрических деревянных арок, скреплённых парными радиальными 
схватками. 
Развитие технологии сопровождалось совершенствованием деревянных строительных конструкций различного назначения.

Рис. 1.2. Арочный мост через р. Дунай, построенный во II в. н. э.
(изображение на рельефе колонны Траяна, Рим)

Богатейшие лесные ресурсы нашей страны обусловили широкое использование древесины в качестве одного из основных 
строительных материалов. Деревянные конструкции преобладали в русском строительстве до XIX в. Древесину эффективно использовали в сооружении самых различных строений: культовых 
зданий (соборов и часовен), крепостных стен и башен, усадебных 
домов и дворовых построек. Конструктивные формы этих сооружений обусловлены особенностями применявшихся тогда инструментов и приёмов обработки древесины. Первичную обработку древесины, включая изготовление досок и изготовление конструкций, 
производили вручную, в основном при помощи топора. Пила, известная с давних времён, почти не использовалась и доски были 
очень дороги. Поэтому в деревянных постройках – жилых и общественных зданиях, крепостных сооружениях и мостах преобладали конструкции, выполнявшиеся в виде сруба из горизонтально 
расположенных венцов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Основные формы деревянных построек из горизонтальных венцов:

а – прямоугольный в плане сруб; б – то же, квадратный; в – то же, многоугольный. Покрытия: г – двухскатное; д – четырёхскатное (палаткой); 
е – шатровое четырёхгранное низкое (колпак); ж – то же, высокое (шатёр); 
и – то же, многогранное; к – килевидное (бочка); л – кубоватое 
четырёхгранное (куб); м – то же, многогранное