Конструкции малоэтажных зданий
Учебное пособие 2-е изд.перераб. и доп-е
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
КУРС
Автор:
Мунчак Людмила Александровна
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 464
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-906818-84-3
ISBN-онлайн: 978-5-16-105663-9
Артикул: 348200.12.01
В пособии изложен материал, который необходим не только студентам, обучающимся по курсу архитектуры малоэтажных зданий, — он может быть полезен и при изучении зданий средне-и многоэтажных жилых и офисных зданий.
Описаны и проанализированы существующие конструктивные и строительные системы зданий, даны параметры и характеристики различных строительных и отделочных материалов, необходимые для проектирования.
Рассмотрены и проанализированы функции каждой из конструкций несущего остова здания: фундаментов, стен, перекрытий и крыш (покрытий). Описаны конструкции лестниц, включая современные больцевые лестницы, приводятся схемы работы, расчёты габаритов лестниц, в том числе винтовых, подтверждаются иллюстрациями.
Определены и обоснованы требования к зданиям в целом и к каждой конструкции в отдельности. Приведены основы теплотехнических расчетов по теплозащите здания.
Для полного представления о возможности использования грунта в качестве основания дано описание существующих видов и типов грунтов. Приведены способы укрепления фунтов основания, в том числе устройство искусственных оснований. Рассмотрены конструкции различных типов фундаментов.
Собран обширный иллюстративный материал по всему курсу. Приведены технические решения по устройству конструкций зданий, разработанные ведущими фирмами по разработке и внедрению строительных и отделочных материалов.
Чертежи в работе выполнены в соответствии с действующими стандартами по основным требованиям к проектной и рабочей документации.
Пособие может быть использовано не только студентами высших и среднетехнических учебных заведений, обучающихся по архитектурной специальности, но и по архитектурно-строительной и строительной специальностям. Применимо как для обучения по очной, так и по вечерней и заочной формам обучения.
Пособие общедоступно, понятно, подходит всем — от студента до инженера.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
КОНСТРУКЦИИ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ Москва КУРС ИНФРА-М 2023 Л.А. МУНЧАК УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 2-е издание, переработанное и дополненное
УДК 728(075.8) ББК 38я73 М91 УДК 728(075.8) ББК 38я73 Мунчак Л.А. Конструкции малоэтажных зданий. учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Л.А. Мунчак. — Москва : КУРС: ИНФРА-М, 2023. — 464 с. ISBN 978-5-906818-84-3 (КУРС) ISBN 978-5-16-012511-4 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-105663-9 (ИНФРА-М, online) М91 ISBN 978-5-906818-84-3 (КУРС) ISBN 978-5-16-012511-4 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-105663-9 (ИНФРА-М, online) © КУРС, 2016 ФЗ № 436-ФЗ Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1 В пособии изложен материал, который необходим не только студентам, обучающимися по курсу архитектуры малоэтажных зданий, – он может быть полезен и при изучении зданий средне- и многоэтажных жилых и офисных зданий. Описаны и проанализированы существующие конструктивные и строительные системы зданий, даны параметры и характеристики различных строительных и отделочных материалов, необходимые для проектирования. Рассмотрены и проанализированы функции каждой из конструкций несущего остова здания: фундаментов, стен, перекрытий и крыш (покрытий). Описаны конструкции лестниц, включая современные больцевые лестницы, приводятся схемы работы, расчёты габаритов лестниц, в том числе винтовых, подтверждаются иллюстрациями. Определены и обоснованы требования к зданиям в целом и к каждой конструкции в отдельности. Приведены основы теплотехнических расчётов по теплозащите здания. Для полного представления о возможности использования грунта в качестве основания дано описание существующих видов и типов грунтов. Приведены способы укрепления грунтов основания, в том числе устройство искусственных оснований. Рассмотрены конструкции различных типов фундаментов. Собран обширный иллюстративный материал по всему курсу. Приведены технические решения по устройству конструкций зданий, разработанные ведущими фирмами по разработке и внедрению строительных и отделочных материалов. Чертежи в работе выполнены в соответствии с действующими стандартами по основным требованиям к проектной и рабочей документации. Пособие может быть использовано не только студентами высших и среднетехнических учебных заведений, обучающихся по архитектурной специальности, но и по архитектурно-строительной и строительной специальностям. Применимо как для обучения по очной, так и по вечерней и заочной формам обучения. Пособие общедоступно, понятно, подходит всем – от студента до инженера. Рецензенты: С.В. Шестопалов – проф., член Союза архитекторов, зав. кафедрой архитектур ного проектирования Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК); А.Б. Марцинчик – проф. кафедры конструкций зданий и сооружений Московского архитектурного института (ГА), канд. техн. наук.
ПРЕдисловиЕ Учебное пособие «Конструкции малоэтажных зданий» разработано в соответствии с программой Государственных образовательных стандартов РФ высшего профессионального образования по специальности «Архитектура». Однако широкий материал пособия может быть использован и студентами, обучающимися по архитектурно-строительным и строительным специальностям. Материал пособия разработан в увязке с другими профилирующими дисциплинами и в первую очередь с курсом «Архитектурное проектирование», а также с курсами «Строительные материалы», «Организация строительного производства», «Архитектурное материаловедение», «Архитектурная климатология и теплотехника» и другими. Учебное пособие «Конструкции малоэтажных зданий» освещает вопросы проектирования и строительства зданий, выполненных из каменных материалов, строения из дерева не рассматриваются. Проектные и строительные решения, представленные в пособии, могут быть основой при проектировании зданий не только жилого, но и общественного назначения: небольших офисных зданий, школ, детских садов, объектов торговли и прочее. Несмотря на название пособия «Конструкции малоэтажных зданий», материал, изложенный в нём, может быть использован и при проектировании многоэтажных зданий: устройстве ограждающих конструкций наружных стен и покрытий, возведении перегородок, устройстве полов, внутриквартирных лестниц, входных групп и т.д. Также некоторые положения пособия могут быть применимы и при проектировании большепролётных зданий: устройстве фундаментов, ограждающих конструкций стен, покрытий. Пособие максимально насыщено всевозможными иллюстрациями: схемами работы конструкций и их элементов, проектными решениями несущих и ограждающих конструкций, наглядными изображениями объектов, отделочных материалов и т.д. Важно, что чертежи, входящие в иллюстративный материал пособия, выполнены на основе рабочих решений, разработанных ведущими фирмами, преимущественно российскими, в соответствующей области; приведены проектные решения из практически всех представленных на современном рынке строительных материалов, используемых при возведении малоэтажных зданий. Структура пособия представлена таким образом, чтобы можно было легко ориентироваться в столь обширном материале, найти нужный раздел, ту или иную конструкцию здания и элементы конструкций. В пособии даны чёткие определения понятий, терминов, названий, которыми оперируют не только конструкторы, но и архитекторы в процессе своей работы. Также очерчены требования, предъявляемые к каждой конструкции несущего остова здания, и способы их реализации.
Для получения студентами более широких знаний из одного источника в пособии даны характеристики строительных и отделочных материалов, необходимые для изучения работы конструкций в рамках данного курса. С той же целью приведены методики некоторых расчётов: например, по теплозащите зданий, определении габаритов лестниц, в том числе разработанных автором расчётов габаритов винтовых лестниц. Вместе с тем, автор не ставил задачу приведения расчётов несущей способности конструкций, поскольку это тема других курсов. Здесь даны только ориентировочные параметры элементов различных конструкций; окончательные значения должны быть подтверждены соответствующими расчётами. По мнению автора, архитектору необходимо обладать краткими сведениями о грунтах и существующих фундаментах не только для широкого кругозора, но и вполне возможно для применения в профессиональной деятельности. Для этого в пособии описаны типы и виды грунтов, залегающих на большей части территории России; описаны грунты естественных оснований и способы укрепления грунтов в случае недостаточной их несущей способности. Конструктивные решения зданий рассматриваются не только с точки зрения их несущих способностей, но и принимаются во внимание аспекты архитектурного творчества. Так, в разделе «Отделка фасадов» приводятся способы украшения фасада различными архитектурными элементами. Читателям пособия следует обратить внимание на изображения чертежей, которые выполнены в соответствии с действующими стандартами по оформлению рабочей и проектной документации, и применять эти требования в курсовых проектах. Автор с признательностью примет замечания и предложения читателей по улучшению структуры и содержанию книги.
Глава 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В любом деле, будь то наука, производство, творчество и т.д., есть общие вопросы, без освещения которых невозможно передать конкретику предмета изучения. Так и в области проектирования зданий и сооружений необходимо вначале ввести читателя в курс дела, чтобы настроить его на понимание сути, целей, способов проектирования объектов в целом и отдельных их частей. 1. Виды строительных объектов Всё, что строится человеком на земле, под землёй и водой, можно назвать общим понятием строительный объект или сооружение. Таким образом, определяем, что все строительные объекты создаются для обслуживания нужд (потребностей) человека и общества. Поскольку нужды человека и общества самые различные, то и объекты для их обслуживания очень разнообразны. Подразделяя объекты на группы по назначению, можно представить следующую краткую классификацию. 1. Жилые здания – предназначены для постоянного или временного проживания, т.е. для обслуживания бытовых и общественных нужд человека. Это дома, гостиницы, общежития и подобные здания. 2. Общественные здания – предназначены для временного пребывания людей в ходе осуществления здесь разных функциональных процессов, связанных с управлением, образованием, здравоохранением, зрелищами, спортом и т.д. Сюда относим офисные здания, школы, больницы, музеи, театры, стадионы и другие подобные здания. 3. Промышленные здания – предназначены для осуществления в них производственных процессов для различных отраслей промышленности, в том числе транспорта (заводы и фабрики, склады различного назначения, закрытые стоянки автомобилей, депо и т.д.). Подтип промышленных зданий составляют сельскохозяйственные здания, в которых осуществляются производственные процессы, связанные с сельским хозяйством (хранилища, элеваторы, здания для содержания и разведения скота и птицы и т.д.). 4. Инженерные сооружения – предназначены для передвижения людей, обеспечения строительных объектов энергией, топливом, связью и пр. Инженерные сооружения очень разнообразны: к ним относятся мосты, тоннели, в том числе метро, резервуары, сооружения башенного типа (водонапорные, радио- и телебашни, башни сотовой связи) и другие подобные объекты. Если присмотреться к перечисленным названиям групп, то нетрудно заметить, что какие-то объекты мы называем зданиями, а какие-то сооружениями. Почему? Понятие сооружение является общим для всех объектов, им можно назвать и детскую песочницу, и многофункциональный жилой комплекс. Понятие здание более узкое, и в архитектуре и строительстве принято это различать. Итак, здание – это наземное сооружение, имеющее внутреннее пространство. Назначение его, как это классифицировано выше, может быть жилым, общественным,
производственным, сельскохозяйственным. Конечно, такое определение носит в некоторой степени условный характер. Например, подводную гостиницу, возведённую в Арабских Эмиратах, можно отнести скорее к зданиям, чем сооружениям. Такая же условность относит к сооружениям строительный объект типа «Дом-мост» или спортивный комплекс. В данной книге мы будем следовать устоявшемуся на сегодня понятию здания, приведённому выше. 2. Классификация жилых зданий Жилые здания или дома, несмотря на единственное предназначение – служить жилищем, – достаточно разнообразны по ряду признаков, которые диктуют архитектору и конструктору необходимость их учёта при разработке проектов. 1. По назначению дома жилищного фонда проектируются для проживания: • постоянного (одно- и многоквартирные дома); • кратковременного (гостиницы, санатории); • временного, но длительного, до нескольких лет, проживания (например, общежития, дома престарелых). Существует ещё одна группа жилых домов, составляющих промежуточное звено между домами постоянного и длительного проживания: это доходные дома. В отличие от домов постоянного проживания, при проектировании района доходных домов город не берёт на себя обязательства по обеспечению здесь социальной инфраструктуры, как то детских садов, школ, поликлиник, зон отдыха и подобных объектов. В настоящее время понятие доходный дом не закреплено юридически. По сути, это любой дом, сдаваемый в аренду, будь то гостиница или коттедж. Инвестором может выступать город, а также любое юридическое или физическое лицо. Но в рамках программ развития рынка арендного жилья речь идёт об инвестировании доходных домов именно городом. Сейчас, например Москве, принадлежит всего 15% жилья, остальное находится в частной собственности. В других европейских столицах муниципальный жилой фонд представлен значительно весомее. К этой же категории относятся и апартаменты. Это интересно. Исторически доходный дом – это многоквартирный жилой дом, построенный для сдачи квартир внаём; создание доходных домов привело к появлению целого вида архитектурных сооружений, сложившегося в европейских странах к 1830 году. В царской России, до 1917 года было более 600 доходных домов. Первые доходные дома появились в Санкт-Петербурге в начале XVIII века. В Москве последний доходный дом размером с квартал был построен в 1913 году на бывшем в то время пустыре на Солянке (ныне – на углу с улицей П. Забелина). К тому времени уже построены «Чайный домик» на Мясницкой ул., Бахрушинский дом на Софийской наб.; здание бывшего Военторга на Воздвиженке также было доходным домом. В новой России первый доходный дом был принят в эксплуатацию в Москве в октябре 2003 года, в Б. Николоворобинском пер., 10. В Санкт-Петербурге первый доходный дом начал сдавать квартиры в аренду зимой 2010 года, на Коломяжском пр., 15. 2. По этажности дома подразделяют на: • малоэтажные – 1-2 этажа; • средней этажности – 3-5 этажей;
• повышенной этажности – 6-9 этажей; • многоэтажные, из них – высотой до 50 м (10-16 этажей) и высотой до 75 м (17-25 этажей); • высотные – выше 75 м (выше 25 этажей при высоте этажа 3 м). Справка. Выше 75 м здания относятся к высотным по классификации РФ. По международной классификации высотные – здания выше 100 м, в Китае – выше 50 м и т.д. В домах многоэтажных и высотных определяющим показателем является высота, показатель этажности дома зависит от высоты этажа. 3. Малоэтажные дома по объёмно-планировочному решению различают на: • особняки – одноквартирные отдельно стоящие здания (рис. 1.1, а.); • двухквартирные отдельно стоящие жилые здания, которые, как и особняки, ещё называют коттеджами; • многосекционные блокированные дома (в Европе известные как таунхаусы), т.е. дома, состоящие из двух квартир и более, объединённые по одной или двум сторонам; при этом каждая из квартир имеет непосредственно выход на приквартирный участок (рис. 1.1, б.). а б 4. По уровню комфортности разделяют жилища на две категории – І и ІІ (нормы проектирования ориентированы не на максимальные, а на минимальные – по гигиеническим и функциональным требованиям – размеры квартир). В домах І категории проекты обеспечивают наилучшие показатели температурно-влажностного режима и инсоляции. Сюда относятся жилища в одно- и двухквартирных коттеджах и таунхаусах, в малоэтажных, а также в многоэтажных многоквартирных домах. К ІІ категории комфортности относятся квартиры в муниципальных многоквартирных домах для наименее обеспеченной части населения (квартиры в таких домах предоставляют бесплатно или с большими льготами при покупке), жилые Рис. 1.1. Примеры малоэтажных домов: а – коттедж; б – блокированные дома (таунхаусы)
ячейки в специализированных домах или группы квартир для одиноких, инвалидов и семей с инвалидами. К этой же категории относят дома для престарелых и общежития для студентов и аспирантов. В практике проектирования иногда встречается сочетание в одной блок-секции или доме квартир І и ІІ категории комфортности, в которых ограниченная ориентация по частям света. 5. По уровню ответственности, к которому относится то или иное здание; этот показатель также должен быть учтён при проектировании объекта. Ответственность зданий и сооружений характеризуется экономическими, социальными и экологическими последствиями, которые могут произойти в результате их отказов в работе. В соответствии с 384-ФЗ установлены три уровня ответственности: 1 уровень – повышенный 2 уровень – нормальный; 3 уровень – пониженный. По ГоСТ Р 54257–2010 повышенный уровень разделяется на две категории: 1а уровень – особо высокий; 1б уровень – высокий. Особо высокий 1а уровень ответственности принимается для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжёлым экономическим, социальным и экологическим последствиям. К этому уровню относятся: • сооружения пролётом более 100 м и высотой более 100 м; • объекты жизнеобеспечения городов и населённых пунктов; • объекты гидро- и теплоэнергетики. Высокий 1б уровень ответственности присваивается: • сооружениям пролётом более 60 м; • зданиям музеев, государственных архивов и пр.; • зрелищным объектам, крупным учреждениям здравоохранения и торговым предприятиям с массовым нахождением людей; • жилым, общественным и административным зданиям высотой более 75 м. Нормальный 2 уровень ответственности принимается для: • жилых зданий высотой менее 75 м; • других объектов массового строительства (как жилых, так и общественных, производственных и сельскохозяйственных), не вошедших в 1а, 1б и 3 уровни. очевидно, таунхаусы и коттеджи вполне можно отнести ко 2 уровню ответственности. Пониженный 3 уровень ответственности имеют: • теплицы, парники, мобильные здания (сборно-разборные и контейнерного типа), склады временного содержания; • бытовки вахтового персонала и другие подобные сооружения с ограниченными сроками службы и пребывания в них людей. Классификация зданий по уровню ответственности не есть вопрос философский, он вполне имеет материальное воплощение. При расчёте несущих конструкций и оснований вводится коэффициент надёжности по ответственности γп, минимальные значения которых принимаются равными для:
1а уровня ответственности – 1,2; 1б уровня ответственности – 1,1; 2 уровня ответственности – 1,0; 3 уровня ответственности – 0,8. Уровень ответственности зданий и сооружений обязательно учитывается при определении требований к их долговечности, определении номенклатуры и объёма инженерных изысканий для строительства и т.д. Учитывается он следующим образом: на него умножаются нагрузки и воздействия, определяемые при расчёте по первой группе предельных состояний на основное сочетание нагрузок: постоянных, длительных и кратковременных; что это за нагрузки, узнаем из следующей главы. 3. Требования к жилым зданиям Дом, который мы проектируем, должен нас радовать, быть комфортным и не вредить здоровью. Так коротко можно выразить чаяния будущего владельца дома. обличая эти мысли в более строгий, нормативный язык, определим ряд требований к современным домам, выполнение которых будет гарантировать желанный комфорт жилища, его санитарно-гигиенические качества, безопасность – экологическую, пожарную и прочую, – энергоэкономичность и т.д. По сути дела, описываемые требования применимы не только к малоэтажным домам, но и к любому жилому зданию. 1. Функциональная целесообразность проектного решения дома заключается в соответствии его помещений своему назначению. Действительно, дом, предназначенный для проживания одинокого человека с небольшим набором интересов, должен значительно отличаться от дома, в котором будет жить многодетная семья с домочадцами разного поколения, которые, к тому же, любят принимать гостей. Количество проживающих в доме, их образ жизни, род занятий, интересы – всё влияет на проект дома и выливается в соответствующие: • архитектуру дома; • планировочные решения помещений; • конструктивные решения; • инженерное оборудование; • внутреннюю и внешнюю отделку дома и т.д. 2. Инженерные требования заключаются в том, что строительные объекты должны быть запроектированы таким образом, чтобы они обладали достаточной надёжностью при возведении и эксплуатации. основным свойством, определяющим надёжность зданий и сооружений, является безотказность их работы, т.е. способность выполнять требуемые функции в течение расчётного срока эксплуатации. Надёжность – очень ёмкое инженерное понятие, которое включает в себя несколько конкретных конструктивных характеристик, опишим их. 2.1. Прочность – способность здания воспринимать нагрузки и воздействия силового характера (механические) без разрушений в течение заданного периода эксплуатации.
отличительной особенностью понятия прочности является то, что это расчётная величина. Конструкции и их элементы рассчитываются по прочности на сжатие, растяжение, смятие, скол и т.д. Прочность здания обеспечивается прежде всего прочностью его несущих конструкций. Но ни одна конструкция здания или любого другого сооружения не работает сама по себе – все конструкции соединены между собой в единую пространственную систему. То, что здание является единой системой, доказывает возможный парадокс: все конструкции прочны, а здание развалилось. Следовательно, чтобы выполнить требование прочности здания в целом, недостаточно прочности его отдельных конструкций – оно должно быть устойчивым и жёстким. Устойчивость – это способность здания сохранять равновесие при силовых нагрузках и воздействиях или, иными словами, сопротивляться опрокидыванию и сдвигу (как наглядный пример устойчивости какого-либо предмета, можно привести детскую игрушку «Неваляшка»). Как видно из определения, задача зданий – устоять. Устойчивость обеспечивается целесообразным размещением элементов несущих конструкций в пространстве и особенным их сопряжением в узлах: сопряжения должны быть не только прочными, но и способными воспринимать подвижки, это так называемые «плавающие» узлы. (Например, останкинская башня спроектирована таким образом, что под воздействием ветровых нагрузок ей «позволительно» отклоняться от вертикали на 6 м). Есть районы строительства, для которых выполнение требования устойчивости является жизненеобходимым, например сейсмоопасные районы. Из истории вопроса. Пионером в разработке систем в сейсмостойкой изоляции домов был когда-то Советский Союз. Наши идеи используются по всему миру до сих пор. Разработки велись в Центре исследований сейсмостойкости сооружений ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, благодаря которым строились и строятся дама на гибких опорах, используются резино-металлические конструкции с подвижными железобетонными конструкциями в подвалах, позволяющие домам адаптироваться и выравниваться при колебаниях почвы. Например, спроектированные таким образом крупнопанельные дома Северобайкальска способны выдержать землетрясение в 9 баллов. На тему устойчивости приведём ещё пример. Выложенная из кирпича длинная стена толщиной 120 мм и высотой 1,5 м под силой ветра, который развивается в средней полосе России в ненастную погоду, опрокидывается. При толщине 250 мм стена устоит при высоте до 3 м. Стена толщиной 380 мм и высотой до 5 м также выдержит ветровую нагрузку. Если же говорить о стене дома, то устойчивость наружной стены помогают обеспечить поперечные стены, которые служат опорами для наружной стены при ветровом напоре. Поэтому высота дома может быть значительно больше. Жёсткость – это способность здания или его отдельных конструкций сохранять геометрическую неизменяемость формы, т.е. сопротивляться деформациям. Конечно, деформаций совсем избежать не удастся, но величины деформаций должны быть в пределах разрешённых соответствующими нормативами. Чтобы лучше усвоить понятие жёсткости, посмотрим на рис. 1.2, а. Здесь показана схема работы шарнирного соединения вертикальных и горизонтальных кон