Современные технологии малоэтажных строений

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 

МАЛОЭТАЖНЫХ СТРОЕНИЙ

Учебно-методическое пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 728(075)
ББК 38.711я7

С56

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

директор ООО «НТЦ ГринТекст» канд. техн. наук Д. Б. Просвирников
директор ООО «Научно-технический центр по разработке технологии 

и оборудования» А. И. Заляев

С56

Авторы: Р. Г. Сафин, Д. Ф. Зиатдинова, Р. Р. Зиатдинов,
Г. Р. Арсланова, А. Р. Хабибуллина 
Современные технологии малоэтажных строений : учебно-методическое пособие / Р. Г. Сафин [и др.]; Минобрнауки России, Казан. 
нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 112 с.

ISBN 978-5-7882-2666-8

Рассмотрены методики проектирования и строительства зданий и со
оружений различного назначения. Представлены лабораторные работы в соответствии с программой дисциплины.

Предназначено для бакалавров и магистров очной формы обучения 

направлений подготовки 15.03.02, 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» и 35.03.02, 35.04.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», а также для научных работников, аспирантов 
и специалистов лесной промышленности.

Подготовлено на кафедре «Переработка древесных материалов».

ISBN 978-5-7882-2666-8
© Сафин Р. Г., Зиатдинова Д. Ф., 

Зиатдинов Р. Р., Арсланова Г. Р., 
Хабибуллина А. Р., 2019

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 728(075)
ББК 38.711я7

ВВЕДЕНИЕ

Экономические, политические и социальные преобразования России 

оказали большое влияние на объемы, практику и методику проектирования и строительства зданий и сооружений различного назначения.

Проектирование – это сложный творческий процесс, предусмат
ривающий разработку комплексной технической документации, которая входит в состав любого проекта. В строительстве диапазоны проектных работ чрезвычайно широки – от разработки проектов для строительства небольших зданий или их конструктивных элементов, различного оборудования, коммуникаций до проектов теплоцентралей, промышленных предприятий, аэродромов, портов, железных и автомобильных дорог, гидроэлектростанций, крупнейших городов и др.

Строительство как жилых, так и промышленных объектов ведут по 

типовым проектам с широким использованием сборных элементов конструкций. На основе научных разработок были утверждены для обязательного применения строительные нормы и правила (СНиП) – свод 
основных нормативных требований и положений, регламентирующих 
проектирование, производство строительных материалов и конструкций, а также строительство во всех отраслях. Кроме СНиПов по отдельным вопросам проектирования и строительства, действуют также 
различные инструкции и нормы.

В проектировании и строительстве современных промышленных 

предприятий активно участвуют архитекторы, инженеры-технологи, 
инженеры-строители, механики, электрики, санитарные техники, 
транспортники, светотехники, акустики, врачи, социологи, экономисты, 
художники и другие специалисты. Поэтому подготовка технологов деревообработки включает изучение дисциплины «Основы строительного 
дела», цель которой – подготовка специалистов широкого профиля, 
имеющих необходимые знания в области строительных материалов и 
способных творчески решать задачи проектирования деревообрабатывающих предприятий. Изучение дисциплины поможет студентам в выполнении курсовых и дипломных проектов.

1. КАРКАСЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ 

И ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

1.1. Каркас промышленных зданий

Для большинства промышленных зданий характерна каркасная кон
структивная схема с поперечными или продольными рамами. При такой схеме жесткость и устойчивость конструкции обеспечивается рамами, которые образованы жестко заделанными в фундаменте колоннами и горизонтальными несущими элементами – ригелями. Устойчивость здания в продольном направлении обеспечивается совместной 
работой колонн, плит покрытия, фундаментных и подкрановых балок, 
подстропильных конструкций. 

Конструктивная схема с продольными рамами состоит из колонн и 

продольных элементов – подстропильных конструкций, подкрановых 
балок, связей, обеспечивающих продольную устойчивость здания. 
В поперечном направлении устойчивость обеспечивает совместная работа колонн и элементов покрытия.

Элементы каркаса подвергаются комплексу силовых и несиловых

воздействий. Силовые воздействия возникают от постоянных и временных нагрузок. К постоянным нагрузкам относят массу всех частей 
здания, массу и давление грунта (насыпей и засыпок), горное давление. 
Временные нагрузки могут быть длительными и кратковременными. 
К длительным нагрузкам относят нагрузки от подвесных и мостовых 
кранов, массы стационарного оборудования, складируемых материалов, снега. Кратковременными считаются нагрузки от оборудования, 
работающего в нестационарном режиме, массы людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта, подвижного транспортного 
оборудования, ветра, гололеда и др.

Несиловые воздействия также разнообразны. К ним относят воздей
ствие температуры, влаги воздуха и грунтовой влаги, осадков, солнечного излучения, агрессивных химических веществ, шума и др.

При проектировании зданий следует учитывать влияние всех этих 

факторов как по отдельности, так и в наиболее неблагоприятных сочетаниях. Типовым решением одноэтажных зданий является применение 
поперечных рам с шарнирным соединением ригелей и колонн. Это позволяет осуществлять независимую типизацию ригелей и колонн, так 

как в этом случае нагрузка, приложенная к одному из элементов, не 
вызывает изгибающего момента в другом. 

Кроме того, достигается высокая степень универсальности элемен
тов каркаса, появляется возможность их использования для различных 
решений и типов несущих элементов покрытия. Шарнирное соединение колонн и ригелей конструктивно значительно проще жесткого, так 
как облегчается изготовление и монтаж конструкций.

Наиболее часто производственные здания строят с использованием 

габаритных схем, приведенных в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Наиболее используемые габаритные схемы одноэтажных 

промышленных зданий

Тип 

здания

Высота 

здания от уровня 

пола до низа 

несущих 

конструкций 

покрытия

Шаг 
ко
лонн,

м

Пролеты для зданий, м

с опорными 
мостовыми 

кранами

с подвесными 
кранами и без 

кранов

12 18 24 30 36 9 12 18 24 30 36

Одно
и 

многопролет
ные

2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 
3,6; 4,2
3 и 6 –
–
– –
–
+ + + –
–
–

4,8; 5,4; 6,0; 
6,6; 7,2

6
–
–
– –
–
+ + + +
+
+

12
–
–
– –
–
– – + +
+
+

8,4; 9,0; 9,6
6
+
+
+ –
–
– + + +
+
+

10,2; 10,8
12
–
+
+ +
+
– – + +
+
+

Многопролет
ные

11,4; 12,0; 12,6; 
13,2; 13,8; 14,4
6 и 12 –
–
+ +
+
– – + +
+
+

15,0; 15,6; 16,2; 
16,8; 17,4; 18,0
6 и 12 –
–
+ +
+
– – – +
+
+

1.1.1 Выбор материалов для каркасов

Каркасы одноэтажных промышленных зданий монтируют преи
мущественно из сборного железобетона и стали, значительно реже – из 
монолитного железобетона, кирпича, алюминия, древесины и пласт

масс. При выборе материала для элементов каркаса необходимо учитывать следующие условия: размеры пролетов и шага колонн, высоту 
здания, величину и характер действующих на каркас нагрузок, параметры воздушной среды производства, наличие тех или иных агрессивных факторов, требования огнестойкости, долговечности и техникоэкономические предпосылки. Кратко рассмотрим положительные и отрицательные стороны конструкций из различных материалов.

Железобетонные конструкции. Характеризуются долговечностью, 

несгораемостью, незначительными деформациями, позволяют экономить сталь и требуют небольших затрат на уход в процессе эксплуатации. Недостатками железобетонных конструкций являются большая их 
масса, значительная трудоемкость стыковки соединений при сборном 
железобетоне, зависимость возведения каркаса из монолитного железобетона от сезона, сложность работ по усилению конструкций, высокая 
стоимость перестройки и разборки. Путем предварительного напряжения высокопрочных бетонов и арматуры в последние годы удалось 
увеличить несущую способность, понизить собственную массу и расширить область применения железобетонных конструкций.

Стальные конструкции. Характеризуются относительно малой 

массой при большой несущей способности, высокой индустриальностью и малой трудоемкостью монтажа. Сталь отличается большим постоянством свойств, почти одинаковыми значениями расчетных сопротивлений на растяжение и сжатие, однородностью и надежностью. Поэтому несущая способность стальных конструкций наиболее определенна. К недостаткам стальных конструкций относятся подверженность 
коррозии и снижение несущей способности под воздействием высокой 
температуры. Вследствие большой потребности в стали во всех областях народного хозяйства применение ее в строительстве ограничено.

Алюминиевые конструкции. Имеют малую массу и высокую несу
щую способность, стойки к коррозии; при работе в условиях агрессивной среды их не требуется покрывать защитной покраской; по сравнению со стальными они менее хрупки при низких температурах, обладают хорошими эстетическими качествами и не образуют искр при 
ударе по ним твердыми предметами. Отрицательные свойства алюминиевых конструкций: пониженная жаропрочность, высокий коэффициент линейного расширения и трудоемкость осуществления соединений.

Деревянные конструкции. Малопригодны для зданий с крановым 

оборудованием (за исключением несущих конструкций покрытия), так 
как они возгораемы, имеют ограниченную долговечность и значитель

ную деформативность под действием нагрузок и в результате усушки 
или разбухания древесины. Однако малая собственная масса древесины, стойкость ее против воздействия многих кислот и газов, ничтожный коэффициент температурного расширения позволяют считать деревянные конструкции для некоторых зданий весьма эффективными.

Каменные конструкции. Для несущих элементов применяют ред
ко, главным образом в мелкопролетных зданиях без мостовых кранов. 
К преимуществам каменных конструкций относят долговечность, огнестойкость и распространенность исходных материалов; к недостаткам –
неиндустриальность в строительстве, тяжелые условия возведения в 
зимнее время.

Пластмассовые несущие конструкции. Пока мало распростране
ны, их применяют главным образом в ограждениях зданий. Преимуществами конструкций из пластмасс являются легкость, высокая индустриальность и коррозионная стойкость, к недостаткам – деформативность и невысокая огнестойкость.

При преимущественном применении в промышленном строитель
стве железобетона и стали возможны три варианта выполнения несущего каркаса: полностью железобетонный, полностью стальной, смешанный (колонны железобетонные, фермы или балки стальные или деревянные). Вариант каркаса выбирают с учетом параметров пролетов, 
вида и грузоподъемности внутрицехового транспорта, степени агрессивности среды производства, противопожарных требований, техникоэкономических показателей и других факторов. Здания с неполным 
каркасом в промышленности строят редко.

1.1.2. Железобетонный каркас одноэтажных зданий

Устройство железобетонного каркаса по сравнению со стальным 

позволяет экономить до 50–60 стали, вследствие чего в отечественном 
строительстве преимущественно распространены каркасы из сборного 
железобетона. Сборный железобетонный каркас одноэтажных зданий 
образуют поперечные рамы, раскрепленные связями. Рамы состоят из
колонн, жестко соединенных с фундаментами, и стропильных конструкций, шарнирно опирающихся на колонны. Кроме того, железобетонный каркас одноэтажного здания включает фундаментные, подкрановые и обвязочные балки, подстропильные конструкции и связи 
(рис. 1.1). 

Рис. 1.1. Железобетонный каркас одноэтажного здания:
1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная ферма; 
4 – стропильная ферма; 5 – светоаэрационный фонарь; 
6 – плита покрытия; 7 – утеплитель по пароизоляции; 

8 – выравнивающий слой; 9 – кровельный ковер; 10 – воронка 
внутреннего водостока; 11 – стеновая панель; 12 – ленточное 

остекление; 13 – крановый рельс; 14 – подкрановая балка; 15 – связи; 

16 – фундаментная балка; 17 – отмостка

1.2. Фундаменты

По экономическим соображениям фундаменты небольших и сред
них размеров, а также облегченные фундаменты целесообразно выполнять сборными. Такие фундаменты перевозят и монтируют обычными 
кранами.

Под колонны каркаса предусматривают отдельные фундаменты с 

подколенниками стаканного типа, а стены опирают на фундаментные 
балки. Ленточные фундаменты под ряды колонн или сплошные под 
здания встраивают редко – на слабых или просадочных грунтах и при 
больших ударных воздействиях на грунт технологического оборудования (рис. 1.2а).

В зависимости от величины нагрузки на колонны, ее сечения и глу
бины заложения подошвы фундаментов предусмотрено несколько типоразмеров. Высота фундаментных блоков 1,5 и от 1,8 до 4,2 м с градацией через 0,6 м; размеры подошвы в плане от 1,5×1,5 до 6,6×7,2 м с 
модулем 0,3 м; размеры подколенника в плане от 0,9×0,9 до 1,2×7,2 м с 
модулем 0,3 м. Глубина стакана принята 0,8; 0,9; 0,95 и 1,25 м, а высота 
ступеней – 0,3 и 0,45 м.

Сборные фундаменты могут состоять из одного блока (подколенни
ка со стаканом) или быть составными из подколенника и опорной фундаментной плиты (рис. 1.2б). Подколенник устанавливают на плиту по 
слою цементно-песчаного раствора. При действии на фундамент изгибающего момента соединение подколенника с плитой усиливают сваркой закладных элементов, места сварки заделывают бетоном. Площадь 
подошвы составных фундаментов может быть доведена до 27 м2.

Фундаменты с подколенниками пенькового типа предназначены под 

железобетонные колонны большого сечения или под стальные колонны 
(рис. 1.2е). Пенек, являющийся элементом колонны, устанавливают в 
период работ нулевого цикла. Пенек с фундаментом и колонну с пеньком соединяют сваркой выпусков арматуры и бетоном. В случаях залегания у поверхности земли слабых грунтов и близкого расположения 
уровня грунтовых вод под колонны промышленных зданий целесообразнее применять свайные фундаменты. Широко распространены железобетонные сваи, имеющие квадратное или круглое (полое) сечение. 
Головные 
части 
свай 
связывают 
монолитным
или 
сборным

Рис. 1.2. Фундаменты под колонны промышленных зданий:

а – монолитный; б – сборный составной; в – свайный: 1 – ростверк; 

2 – свая; г – сборный ребристый; д – сборный пустотелый; 

е – с подлокотником пенькового типа

железобетонным ростверком, который служит одновременно подколенником (рис. 1.2в). При возведении свайных фундаментов вместо
обычных значительно уменьшается объем земляных работ, снижается 
расход материалов, допускается меньшая глубина заложения фундаментов под оборудование (она зачастую обусловлена наличием насыпного грунта от обратной засыпки котлованов фундаментов).

Размеры стакана в плане делают больше, чем сечение колонн: по
верху – на 150 мм и понизу – на 100 мм. Днище стакана располагают на 
50 мм ниже отметки пяты колонны. Проектное положение низа колонны фиксируют слоем бетона, укладываемого на дно стакана. Зазоры 
между стенками стакана и поверхностью колонны заполняют бетоном 
на мелком гравии.

В целях сокращения числа типоразмеров колонн верх фундаментов, 

независимо от глубины заложения подошвы, следует располагать на 

б

д