Опубликовано

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ЗДАНИЙ

Здание состоит из взаимосвязанных конструктивных элементов: фундаментов, стен, отдельных опор, прогонов и перекрытий. Сочета­ние этих основных элементов, каждый из которых выполняет свои специфические функции, представляет собой несущий остов здания (рис. 1).

По своему назначению конструкции подразделяют на несущие и ограждающие. Несущие конструкции несут на себе нагрузки от выше­лежащих частей здания, от снега, ветра и т. д. Ограждающие конструк­ции изолируют помещения от внешней среды и смежных помещений.
Некоторые несущие конструкции (например, перекрытия) являются одновременно и ограждающими.

Фундаменты являются подземными конструкциями, воспринимаю­щими на себя всю нагрузку от здания и действующих на него сил и передающими эти нагрузки на грунт (основание). Нижняя плоскость фундамента, непосредственно соприкасающаяся с основанием, называ­ется подошвой фундамента.

Стены отделяют помещения друг от друга или от внешней среды и подразделяются на внутренние и наружные. В зданиях, построенных до пятидесятых годов, наружные стены чаще всего делали толще внут­ренних, так как, кроме восприятия различных нагрузок, они выпол­няют и теплотехнические функции. Стены, опирающиеся на фундамен­тами воспринимающие, кроме собственного веса, нагрузки от перекры­тий, крыши и других конструкций, называются несущими. Стены, не­сущие только свой вес, называются самонесущими. Стены, опирающиеся на другие конструкции здания и выполняющие только ограждаю­щие функции, называются ненесущими.
Наружные и внутренние стены, связанные между собой, а также с перекрытиями и покрытиями, создают жесткую коробку, способную сопротивляться горизонтальным нагрузкам (ветру и др.), т. е. обеспе­чивают пространственную жесткость здания (неизменяемость его кон­структивной схемы). Расстояния между внутренними поперечными стенами или другими конструкциями, обеспечивающими пространственную жесткость, нормируются. В обеспечении пространственной жесткости здания уча­ствуют также опоры, представляющие собой столбы или колонны, которые воспринимают нагрузки от вышележащих частей здания и передают их нагрузки на конструкции, расположенные ниже, или на свои собственные фундаменты.

Перекрытия делят здания на этажи, несут собственный вес, вес перегородок, мебели, людей, оборудования и передают эти нагрузки на стены или отдельные опоры.

Этажом называется ярус помещений, пол которых находится при­мерно на одном уровне. Этаж называется надземным, если пол его рас­положен выше тротуара или отмостки, цокольным или полуподвальным — если этаж заглублен в землю не более чем на половину его высоты, и подвальным — при большем заглублении. В ряде зданий (лабораторные корпуса, здания повышенной этаж­ности и др.), кроме основных этажей, устраивают технические этажи, на которых размещается инженерное оборудование (отопительные устройства, вентиляционные камеры, насосные и т. д.). Общая этаж­ность здания определяется числом надземных этажей. Цокольные эта­жи используют для нежилых помещений. Перекрытия играют большую роль в обеспечении общей устойчи­вости здания и в зависимости от системы соединения их элементов со стенами или отдельными опорами влияют на несущую способность последних. Так, отдельно стоящая высокая стена обладает меньшей несущей способностью, чем такая же стена, связанная с перекрытия­ми. Различают надподвальные, междуэтажные и чердачные перекры­тия. В зданиях с подвалами, имеющими более одного этажа, перекры­тия между подвальными этажами называют нижними перекрыти­ями. Перекрытия могут опираться либо непосредственно на стены или отдельные опоры, либо на соединяющие стены с отдельными опорами горизонтальные балочные конструкции, называемые прогонами.
Кроме перечисленных выше несущих элементов или частей здания, к числу основных относятся крыша, лестницы, перегородки, окна, двери и фонари.

Крыша защищает здание сверху от дождя, снега, ветра и солнца.
Она состоит из кровли (сплошной водонепроницаемой оболочки) и несущих эту кровлю конструкций.

Чердаком называется пространство между чердачным перекрытием и кровлей. Если крыша совмещена с чердачным перекрытием и чердак отсутствует, то такая конструкция называется бесчердачным покры­тием.

Лестницы являются путями сообщения между этажами и путями эвакуации при пожаре и других бедствиях. Из противопожарных соображений лестницы замкнуты в капитальные стены, образующие лестничную клетку. Устройство каких-либо проемов, кроме дверей, во внутренних стенах лестничной клетки не допускается. Лестницы должны освещаться естественным светом (через окна в наружных стенах). Лестничная клетка в силу малой протяженности образующих ее стен представляет собой жесткую коробку и, будучи связана с други­ми элементами здания, существенно повышает его пространственную жёсткость. Внутри некоторых зданий высотой до двух этажей (магазины и др.) располагают парадные лестницы, которые выполняют из монолит­ного железобетона и делают открытыми, без лестничной клетки.

Перегородки опираются на перекрытия и делят помещения на от­дельные комнаты.

Окна являются ограждающей конструкцией и служат для освеще­ния и вентиляции помещений.

Двери являются ограждающей конструкцией и служат для сообще­ния между соседними помещениями или между помещением и наруж­ным пространством.

Фонарями называют остекленные конструкции в покрытиях зданий. Фонари устраивают преимущественно в промышленных зданиях; они служат для вентиляции и усиления освещения помещения. В зависимости от сочетания элементов, составляющих несущий остов здания, различают три основных конструктивных схемы: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с неполным каркасом).

Здание с несущими стенами (бескаркасная схема) представляет собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий (рис. 2).

Этот тип зданий, в свою оче­редь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (не­сущие элементы перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (элементы перекрытий лежат вдоль здания) и с продольными и поперечными несущими стенами. В последнем случае крупноразмерные плиты перекрытий (панели перекрытий) с размера­ми в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опи­раются на внутренние и наружные стены. Такие плиты называют опер­тыми по контуру. Если же для стен применяется легкий материал с небольшой проч­ностью и низким коэффициентом теплопроводности, используют кар­касную схему здания (рис. 3).

В этом случае каркас из колонн и гори­зонтальных связей между ними (прогонов, ригелей) воспринимает на себя нагрузку от крыши, перекрытий и стен. Стены каркасных зданий являются ограждающим заполнением между элементами каркаса. Промежуточной между каркасной и бескаркасной является схема здания с неполным каркасом (комбинированная схема). В этом случае наружные стены являются несущими и нагрузка от перекрытий, крыши и других элементов передается не­посредственно или через прогоны на наружные стены и внутренние колонны каркаса (рис. 4).

Для зданий дореволюционной по­стройки наиболее типична бескаркас­ная схема. В современном строительстве каркасная и комбинированная схемы получили широкое распространение в промышленных и частично в жилых и общественных зданиях. Основным материалом каркаса в современном строительстве является сборный железобетон, а при больших высотах — сталь. До 50-х годов для каркаса многоэтажного здания исполь­зовали монолитный железобетон или сталь, при малых нагрузках и неболь­шой высоте — деревянные стойки, обвя­зки и балки, а также комбинацию из кирпичных столбов и деревянных, желе­зобетонных или стальных балок.