По функциональному назначению строительные конструкции подразделяются на несущие и ограждающие. Существуют также такие конструкции, как арки, фермы или рамы. Они являются несущими. А такие строительные конструкции как панели для стен, оболочки, своды соединяют в себе и ограждающие и несущие функции.
Несущие строительные конструкции в зависимости от расчетной схемы делятся на плоские (балки, фермы, рамы и др.) и пространственные (оболочки, своды, купола и др.). Пространственные строительные конструкции обладают более выгодным распределением усилий, в сравнении с плоскими конструкциями. Это, в свою очередь, требует меньшего расхода материалов, однако сборка и производство таких строительных конструкций является крайне трудоемким. На сегодняшний день появились новые типы пространственных конструкций - структурные конструкции, изготовленные из прокатных профилей, закрепленных болтовыми соединениями. Такой тип строительной конструкции обладает простотой изготовления и монтажа, экономичностью.
Строительные конструкции по виду материала бывают:
Это наиболее встречающиеся виды строительных конструкций на данный момент.
Современное строительство применяет железобетон в виде сборных конструкций. Сфера применения таких конструкций: строительство жилых, производственных зданий, различных сооружений. Целесообразное применение монолитного железобетона — это различные гидротехнические постройки, покрытия дорог, аэродромов, строительство фундаментов под промышленное оборудование, всевозможные резервуары, элеваторы и т. п.
При возведении сооружений, которые эксплуатируются в условиях агрессивной внешней среды или особых климатических условиях (например, повышенная температура, влажность), используют специальные виды бетона и железобетона. К примеру такими сооружениями являются тепловые агрегаты, здания химической промышленности и другие.
В железобетонных строительных конструкциях за счет использования особо прочных бетонов, арматуры, увеличения изготовления напряженных конструкций допустимо уменьшение массы конструкции, понижение цены и расхода материалов, увеличение сфер применения лёгких и ячеистых бетонов.
Сфера применения стальных строительных конструкций иногда совпадает с использованием железобетонных конструкций. Это, в частности, каркасы большепролетных зданий , цеха с тяжелым и громоздким оборудованием, промышленные резервуары больших емкостей, мосты и др. Выбор типа строительной конструкции зависит от его стоимости, района строительства, расположения предприятия. Главное преимущество стальных строительных конструкций от железобетонных - малая масса. Это позволяет применять данные конструкции в малодоступных районах: на Крайнем Севере, в районах с повышенной сейсмической активностью, пустынных, горных районах и т. д.
Создание продуктивных объемных конструкций (из тонколистовой стали), увеличение объемов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката сделают возможным уменьшить вес зданий и сооружений.
Главная область применения каменных строительных конструкций - возведение стен и перегородок. Архитектурные сооружения и здания из кирпича, мелких блоков и природного камня меньше соответствуют требованиям промышленного строительства, чем крупнопанельные здания, поэтому их доля во всех объемах строительства, падает.
В строительстве также применяют клееные деревянные конструкции двух видов: несущие и ограждающие. Несущие конструкции состоят из нескольких слоев древесины и склеены между собой. Зачастую их усиливают путем вставления арматуры.
Изготовление клееных деревянных конструкций осуществляется в заводских условиях, все процессы производятся механическим путем
Основная тенденция в изменении деревянных конструкций - это переход к строительным конструкциям из клееной древесины. Допустимость промышленного изготовления и получения элементов определенной конструкции нужных размеров с помощью их склеивания дает преимущества в сравнении с деревянными конструкциями других типов. Клееные строительные конструкции находят широкое применение в сельскохозяйственном строительстве.
В тенденциях современного строительства широкое распространение получают новые виды промышленных строительных конструкций : асбестоцементные, пневматические, конструкции из легких сплавов. Достоинствами данных конструкций являются: низкая удельная масса, возможность заводского изготовления на механических поточных линиях. Более легкие трехслойные панели начинают применяться как ограждающие конструкции вместо тяжелых железобетонных и керамзитобетонных панелей.
По соображениям требований эксплуатации, строительные конструкции должны быть огнеустойчивыми, коррозиестойкими, удобными, экономичными и безопасными в использовании. С увеличением масштабов и темпов строительства к строительным конструкциям предъявляют требования их изготовления в заводских условиях, конструкции должны быть экономными по стоимости и оптимальными по расходу материалов, удобными при транспортировке и отличаться быстротой и простотой сборки на объекте строительства.
Большое значение уделяется снижению трудоемкости, как при изготовлении строительных конструкций , так и в процессе сооружения из них зданий.
Важной задачей современного строительства является уменьшение массы строительных конструкций за счет применения легких производительных материалов и развитии различных конструктивных решений.
Строительные конструкции при проектировании рассчитываются на прочность, устойчивость и колебания. При расчете учитываются воздействия сил, которым подвергаются конструкции при эксплуатации: собственный вес, внешние нагрузки, влияние температурных факторов, смещение опор конструкции, усилия, которые появляются при транспортировке и установке строительных конструкций.
Строительной конструкцией называют укрупненный строительный элемент здания, сооружения или моста, изготовленный из строительных материалов и изделий.
Классифицируются строительные конструкции по назначению и строительному материалу.
По назначению бывают:
1. Несущие – те конструкции зданий и сооружений, которые выдерживают силовые нагрузки. Они обеспечивают их устойчивость и прочность, а также позволяют безопасно эксплуатировать постройку. К ним относят: несущие стены, колоны, фундаменты, перекрытия и покрытия и др.
2. Ограждающие – конструкции, которые ограничивают объем здания и разделяют его на отдельные функциональные помещения. Делят на: наружные (защищают от атмосферных воздействий) и внутренние (для обеспечения звукоизоляции и деления внутреннего пространства). К ограждающим конструкциям относят перегородки, самонесущие стены, заполнения проемов и т.д.
По материалу строительные конструкции делят на:
Бетонные и железобетонные;
Металлоконструкции;
Деревянные;
Каменные и армокаменные;
Пластмассовые;
Комплексные (комбинируют несколько видов материалов).
Основные требования, которые предъявляют к строительным конструкциям:
1. Надежность. Это понятие включает в себя три составляющие: прочность, жесткость и устойчивость.
Прочность – это способность конструкции воспринимать все нагрузки без разрушений;
Жесткость – свойство, которое позволяет строительной конструкции под действием нагрузок деформироваться в допустимых пределах;
Устойчивость – способность конструкции сохранять неизменное положение в пространстве под действием нагрузок.
2. Удобство эксплуатации – это возможность использовать здания и сооружения по своему назначению. Нужно, чтобы конструкции были запроектированы таким образом, чтобы имелась возможность легко их осматривать, ремонтировать, реконструировать и усилить.
3. Экономичность . При проектировании необходимо сделать так, чтобы не было перерасхода строительных материалов и стараться обеспечить минимальные трудовые затраты при монтаже конструкции.
Железобетонные конструкции и изделия , элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов.
Высокие технико-экономические показатели железобетонных конструкций, возможность сравнительно легко придавать им требуемую форму и размеры при соблюдении заданной прочности, обусловили их широкое применение практически во всех отраслях строительства. Современные железобетонные конструкции (ЖБК) классифицируются по нескольким признакам: по способу выполнения (монолитные, сборные, сборно-монолитные), виду бетона, применяемого для их изготовления (из тяжёлых, лёгких, ячеистых, жаростойких и др. бетонов), виду напряжённого состояния (обычные и предварительно напряжённые).
Монолитные железобетонные конструкции , выполняемые непосредственно на строительных площадках, обычно применяются в зданиях и сооружениях, трудно поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, мелиоративные, транспортные и др. сооружения).
В ряде случаев они целесообразны при выполнении работ индустриальными методами с использованием инвентарных опалубок - скользящей, переставной (башни, градирни, силосы, дымовые трубы, многоэтажные здания) и передвижной (некоторые тонкостенные оболочки покрытий).
Возведение монолитных железобетонных конструкций технически хорошо отработано. Значительные достижения имеются также в применении метода предварительного напряжения при производстве монолитных конструкций. В монолитном железобетоне выполнено большое количество уникальных сооружений (телевизионные башни, промышленные трубы большой высоты, реакторы атомных электростанций и др.). В современной строительной практике ряда зарубежных стран (США, Великобритании, Франции и др.) монолитные железобетонные конструкции получили широкое распространение, что объясняется главным образом отсутствием в этих странах государственной системы унификации параметров и типизации конструкций зданий и сооружений. В СССР монолитные конструкции преобладали в строительстве до 30-х гг.
Внедрение более индустриальных сборных конструкций в те годы сдерживалось из-за недостаточного уровня механизации строительства, отсутствия специального оборудования для их массового изготовления, а также монтажных кранов большой производительности. Удельный вес монолитных железобетонных конструкций в общем объёме производства железобетона в СССР составляет примерно 35% (1970).
Сборные железобетонные конструкции и изделия - основной вид конструкций и изделий, применяемых в различных отраслях строительства: жилищно-гражданском, промышленном, сельскохозяйственном и др.
Сборные конструкции имеют существенные преимущества перед монолитными, они создают широкие возможности для индустриализации строительства. Применение крупноразмерных железобетонных элементов позволяет основную часть работ по возведению зданий и сооружений перенести со строительной площадки на завод с высокоорганизованным технологическим процессом производства. Это значительно сокращает сроки строительства, обеспечивает более высокое качество изделий при наименьшей их стоимости и затратах труда; использование сборных железобетонных конструкций позволяет широко применять новые эффективные материалы (лёгкие и ячеистые бетоны, пластмассы и др.), уменьшает расход лесоматериалов и стали, необходимых в др. отраслях народного хозяйства. Сборные конструкции и изделия должны быть технологичны и транспортабельны, они особенно выгодны при минимальном количестве типоразмеров элементов, повторяющихся много раз.
С ростом производства и применения в строительстве сборного железобетона совершенствовалась технология его изготовления. Была осуществлена также унификация основных параметров зданий и сооружений различного назначения, на основе, которой разработаны и внедрены типовые конструкции и изделия для них.
В зависимости от назначения в строительстве жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений различают следующие наиболее распространённые сборные ЖБК:
Для фундаментов и подземных частей зданий и сооружений (фундаментные блоки и плиты, панели и блоки стен подвалов);
Для каркасов зданий (колонны, ригели, прогоны, подкрановые балки, стропильные и подстропильные балки, фермы);
Для наружных и внутренних стен (стеновые и перегородочные панели и блоки);
Для междуэтажных перекрытий и покрытий зданий (панели, плиты и настилы); для лестниц (лестничные марши и площадки);
Для санитарно-технических устройств (отопительные панели, блоки вентиляционные и мусоропроводов, санитарно-технические кабины).
Сборные ЖБК изготовляют преимущественно на механизированных предприятиях и частично на оборудованных полигонах. Технологический процесс производства железобетонных изделий складывается из ряда последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси, изготовления арматуры (арматурных каркасов, сеток, гнутых стержней и т. д.), армирования изделий, формования изделий (укладка бетонной смеси и её уплотнение), тепловлажностной обработки, обеспечивающей необходимую прочность бетона, отделки лицевой поверхности изделий.
В современной технологии сборного железобетона можно выделить 3 основных способа организации производственного процесса: агрегатно-поточный способ изготовления изделий в перемещаемых формах; конвейерный способ производства; стендовый способ в неперемещаемых (стационарных) формах.
При агрегатно-поточном способе все технологические операции (очистка и смазка форм, армирование, формование, твердение, распалубка) осуществляются на специализированных постах, оборудованных машинами и установками, образующими поточную технологическую линию. Формы с изделиями последовательно перемещаются по технологической линии от поста к посту с произвольным интервалом времени, зависящим от длительности операции на данном посту, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм), до нескольких часов (твердение изделий в пропарочных камерах). Этот способ выгодно использовать на заводах средней мощности, в особенности при выпуске конструкций и изделий широкой номенклатуры.
Конвейерный способ применяют на заводах большой мощности при выпуске однотипных изделий ограниченной номенклатуры. При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т. е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определённое время, необходимое для выполнения самой длительной операции.
Разновидностью этой технологии является способ вибропроката , применяемый для изготовления плоских и ребристых плит; в этом случае все технологические операции выполняются на одной движущейся стальной ленте. При стендовом способе изделия в процессе их изготовления и до затвердевания бетона остаются на месте (в стационарной форме), в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций перемещается от одной формы к другой. Этот способ применяют при изготовлении изделий большого размера (ферм, балок и т. п.). Для формования изделий сложной конфигурации (лестничных маршей, ребристых плит и т. п.) используют матрицы - железобетонные или стальные формы, воспроизводящие отпечаток ребристой поверхности изделия. При кассетном способе, являющемся разновидностью стендового, изделия изготовляют в вертикальных формах - кассетах, представляющих собой ряд отсеков, образованных стальными стенками. На кассетной установке происходят формование изделий и их твердение. Кассетная установка имеет устройства для обогрева изделий паром или электрическим током, что значительно ускоряет твердение бетона. Кассетный способ обычно применяют для массового производства тонкостенных изделий.
Готовые изделия должны отвечать требованиям действующих стандартов или технических условий. Поверхности изделий обычно выполняют с такой степенью заводской готовности, чтобы на месте строительства не требовалось их дополнительной отделки.
При монтаже сборные элементы зданий и сооружений соединяются друг с другом омоноличиванием или сваркой закладных деталей, рассчитанных на восприятие определенных силовых воздействий. Большое внимание уделяется снижению металлоемкости сварных соединений и их унификации. Наибольшее распространение сборные конструкции и изделия получили в жилищно-гражданском строительстве, где крупноэлементное домостроение (крупнопанельное, крупноблочное, объёмное) рассматривается как наиболее перспективное. Из сборного железобетона организовано также массовое производство изделий для инженерных сооружений (т. н. специального железобетона): пролётные строения мостов, опоры, сваи, водопропускные трубы, лотки, блоки и тюбинги для обделки туннелей, плиты покрытий дорог и аэродромов, шпалы, опоры контактной сети и линий электропередачи, элементы ограждений, напорные и безнапорные трубы и др.
Значительная часть этих изделий выполняется из предварительно напряжённого железобетона стендовым или поточно-агрегатным способом. Для формования и уплотнения бетона применяются весьма эффективные методы: вибропрессование (напорные трубы), центрифугирование (трубы, опоры), виброштампование (сваи, лотки).
Для развития сборного железобетона характерна тенденция к дальнейшему укрупнению изделий и повышению степени их заводской готовности. Так, например, для покрытий зданий используются многослойные панели, поступающие на строительство с утеплителем и слоем гидроизоляции; блоки размером 3х18 м и 3х24 м, сочетающие в себе функции несущей и ограждающей конструкций. Разработаны и успешно применяются совмещенные кровельные плиты из лёгкого и ячеистого бетонов. В многоэтажных зданиях используются предварительно напряжённые железобетонные колонны на высоту нескольких этажей. Для стен жилых зданий изготовляются панели размерами на одну-две комнаты с разнообразной внешней отделкой, снабженные оконными или дверными (балконными) блоками. Значительные перспективы для дальнейшей индустриализации жилищного строительства имеет способ возведения зданий из объёмных блоков. Такие блоки на одну-две комнаты или на квартиру изготовляются на заводе с полной внутренней отделкой и оборудованием; сборка домов из этих элементов занимает всего несколько дней.
Сборно-монолитные железобетонные конструкции представляют собой такое сочетание сборных элементов (железобетонных колонн, ригелей, плит и т. д.) с монолитным бетоном, при котором обеспечивается надёжная совместно работа всех составных частей.
Эти конструкции применяются главным образом в перекрытиях многоэтажных зданий, в мостах и путепроводах, при возведении некоторых видов оболочек и т. д.
Они менее индустриальны (в отношении возведения и монтажа), чем сборные. Их применение особенно целесообразно при больших динамических (в т. ч. сейсмических) нагрузках, а также при необходимости членения крупноразмерных конструкций на составные элементы из-за условий транспортировки и монтажа. Основное достоинство сборно-монолитных конструкций - меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и высокая пространственная жёсткость.
Наибольшая часть ЖБК и ЖБИ выполняется из тяжёлого бетона со средней плотностью 2400 кг/м 3 . Однако доля изделий из конструктивно-теплоизоляционного и конструктивного лёгкого бетонов на пористых заполнителях, а также из ячеистого бетона всех видов непрерывно возрастает. Такие изделия используются преимущественно для ограждающих конструкций (стены, покрытия) жилых и производственных зданий.
Весьма перспективны несущие конструкции из высокопрочного тяжёлого бетона классов С30/35 и С32/40 и лёгкого бетона классов С20/25 и С25/30. Существенный экономический эффект достигается в результате применения конструкций из жаростойкого бетона (вместо штучных огнеупоров) для тепловых агрегатов металлургической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности; для ряда изделий (например, напорных труб) перспективно применение напрягающего бетона.
Железобетонные конструкции и изделия выполняются в основном с гибкой арматурой в виде отдельных стержней, сварных сеток и плоских каркасов. Для изготовления ненапрягаемой арматуры целесообразно использование контактной сварки, обеспечивающей высокую степень индустриализации арматурных работ. Конструкции с несущей (жёсткой) арматурой применяют сравнительно редко и главным образом в монолитном железобетоне при бетонировании в подвесной опалубке. В изгибаемых элементах продольная рабочая арматура устанавливается в соответствии с эпюрой максимальных изгибающих моментов; в колоннах продольная арматура воспринимает преимущественно сжимающие усилия и располагается по периметру сечения. Кроме продольной арматуры, в ЖБК устанавливается распределительная, монтажная и поперечная арматура (хомуты, отгибы), а в некоторых случаях предусматривается т. н. косвенное армирование в виде сварных сеток и спиралей.
Все эти виды арматуры соединяются между собой и обеспечивают создание арматурного каркаса, пространственно неизменяемого в процессе бетонирования. Для напрягаемой арматуры предварительно напряжённых ЖБК используют высокопрочные стержневую арматуру и проволоку, а также пряди и канаты из неё. При изготовлении сборных конструкций применяется в основном метод натяжения арматуры на упоры стендов или форм; для монолитных и сборно-монолитных конструкций - метод натяжения арматуры на бетон самой конструкции.
Широкие формообразующие и технические возможности железобетонных конструкций оказали огромное влияние на мировую архитектуру 20 века. На основе железобетонных конструкций сложились новые масштабы, архитектоника и пространственная организация зданий и сооружений. Прямолинейные каркасные конструкции придают зданиям строгий геометризм форм и мерный ритм членений, чёткость структуры. Горизонтальные плиты перекрытий покоятся на тонких опорах, лёгкая стена, будучи лишена несущей функции, нередко превращается в стеклянный экран-завесу. Равномерное распределение статических усилий создаёт тектоническую равнозначность элементов постройки. Большой пластической и пространственной выразительностью обладают криволинейные конструкции (особенно тонкостенные оболочки различных, иногда причудливых очертаний), с их сложной тектоникой форм (порой приближающихся к скульптурным) и непрерывно сменяющимся ритмом элементов. Криволинейные конструкции позволяют перекрывать без промежуточных опор огромные зальные помещения и создавать необычные по форме объёмно-пространственные композиции. Некоторые современные железобетонные конструкции (например, решётчатые) обладают орнаментально-декоративными качествами, формирующими облик фасадов и покрытий. Пластически осмысленные современные железобетонные конструкции придают эстетическую выразительность не только жилым и гражданским зданиям, но и инженерным и промышленным сооружениям (мостам, эстакадам, плотинам, градирням и др.).
Несущие конструкции.
Железобетонные колонны:
Рис. 9.1. Колонна двухветвевая среднего ряда
Рис. 9.2. Колонна двухветвевая крайнего ряда
Рис. 9.3. . Колонны безригельного каркаса
Рис. 9.4. Колонна одноэтажных промышленных зданий
а) Колонна среднего ряда с двумя консолями
Рис. 9.5. Одноветвевая колонная среднего ряда
б) Колонна крайнего ряда с одной консолью
Рис. 9.6. Одноветвевая колонна крайнего ряда
Рис. 9.7. Колонна среднего ряда одноветвевая для многоэтажных зданий
Рис. 9.8. Одноветвевая колонна административно-бытовых зданий
Рис. 9.9. Одноветвевая колонна складских зданий
Рис. 9.10. Одноветвевые колонны многоэтажных административно-бытовых зданий
Рис. 9.11. Железобетонный ригель с полками
Рис. 9.12. Железобетонный ригель связевый
Ригели предназначены для каркасов многоэтажных зданий, производственного, административного и бытового назначения, промышленных предприятий, жилых домов и торгово-развлекательных комплексов.
Морозостойкость не ниже F50.
Рис. 9.13. Балки железобетонные таврового сечения
Рис. 9.14. Балки железобетонные таврового сечения
Балки предназначены для каркасов многоэтажных зданий, производственных, административных и бытовых зданий промышленных предприятий, жилых домов и торгово-развлекательных комплексов.
Морозостойкость не ниже F50.
ы, складки и т.п. обычно совмещают ограждающие и несущие функции, что отвечает одной из важнейших тенденций развития современных С. к. В зависимости от расчётной схемы (См. Расчётная схема) несущие С. к. подразделяют на плоские (например, балки (См. Балка), фермы, рамы) и пространственные (оболочки, своды, Купол а и т.п.). Пространственные конструкции характеризуются более выгодным (по сравнению с плоскими) распределением усилий и, соответственно, меньшим расходом материалов; однако их изготовление и монтаж во многих случаях оказываются весьма трудоёмкими. Новые типы пространственных конструкций, например т. н. структурные конструкции из прокатных профилей на болтовых соединениях, отличаются как экономичностью, так и сравнительной простотой изготовления и монтажа. По виду материала различают следующие основные типы С. к.: бетонные и железобетонные (см. Железобетонные конструкции и изделия), Стальные конструкции , Каменные конструкции , Деревянные конструкции .
Бетонные и железобетонные конструкции - наиболее распространённые (как по объёму, так и по областям применения). Для современного строительства особенно характерно применение Железобетон а в виде сборных конструкций индустриального изготовления, используемых при возведении жилых, общественных и производственных зданий и многих инженерных сооружений. Рациональные области применения монолитного железобетона - гидротехнические сооружения, дорожные и аэродромные покрытия, фундаменты под промышленное оборудование, резервуары, башни, элеваторы и т.п. Специальные виды Бетон а и железобетона используют при строительстве сооружений, эксплуатируемых при высоких и низких температурах или в условиях химически агрессивных сред (тепловые агрегаты, здания и сооружения чёрной и цветной металлургии, химической промышленности и др.). Уменьшение массы, снижение стоимости и расхода материалов в железобетонных конструкциях возможны на основе использования высокопрочных бетонов и арматуры, роста производства предварительно напряженных конструкций (См. Предварительно напряжённые конструкции), расширения областей применения лёгких и ячеистых бетонов.
Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролётных зданий и сооружений, для цехов с тяжёлым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой ёмкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области применения стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учётом соотношения их стоимостей, а также в зависимости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество стальных конструкций (по сравнению с железобетонными) - их меньшая масса. Этим определяется целесообразность их применения в районах с высокой сейсмичностью, труднодоступных областях Крайнего Севера, пустынных и высокогорных районах и т.п. Расширение объёмов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций (в т. ч. из тонколистовой стали) позволят значительно снизить вес зданий и сооружений.
Основная область применения каменных конструкций - стены и перегородки. Здания из кирпича, природного камня, мелких блоков и т.п. в меньшей степени удовлетворяют требованиям индустриального строительства, чем крупнопанельные здания (см. в статье Крупнопанельные конструкции). Поэтому их доля в общем объёме строительства постепенно снижается. Однако применение высокопрочного кирпича, армокаменных и т. н. комплексных конструкций (каменных конструкций, усиленных стальной арматурой или железобетонными элементами) позволяет значительно увеличить несущую способность зданий с каменными стенами, а переход от ручной кладки к применению кирпичных и керамических панелей заводского изготовления - существенно повысить степень индустриализации строительства и снизить трудоёмкость возведения зданий из каменных материалов.
Основное направление в развитии современных деревянных конструкций - переход к конструкциям из клеёной древесины. Возможность индустриального изготовления и получения конструктивных элементов необходимых размеров посредством склеивания определяет их преимущества по сравнению с деревянными конструкциями др. видов. Несущие и ограждающие Клеёные конструкции находят широкое применение в с.-х. строительстве.
В современном строительстве значительное распространение получают новые типы индустриальных конструкций - Асбестоцементные изделия и конструкции , Пневматические строительные конструкции , конструкции из лёгких сплавов и с применением пластических масс (См. Пластические массы). Их основные достоинства - низкая удельная масса и возможность заводского изготовления на механизированных поточных линиях. Лёгкие трёхслойные панели (с обшивками из профилированной стали, алюминия, асбестоцемента и с пластмассовыми утеплителями) начинают применяться в качестве ограждающих конструкций взамен тяжёлых железобетонных и керамзитобетонных панелей.
Требования, предъявляемые к С. к. С точки зрения эксплуатационных требований С. к. должны отвечать своему назначению, быть огнестойкими и коррозиеустойчивыми, безопасными, удобными и экономичными в эксплуатации. Масштабы и темпы массового строительства предъявляют к С. к. требования индустриальности их изготовления (в заводских условиях), экономичности (как по стоимости, так и по расходу материалов), удобства транспортировки и быстроты монтажа на строительном объекте. Особое значение имеет снижение трудоёмкости - как при изготовлении С. к., так и в процессе возведения из них зданий и сооружений. Одна из важнейших задач современного строительства - снижение массы С. к. на основе широкого применения лёгких эффективных материалов и совершенствования конструктивных решений.
Расчёт с. к. Строительные конструкции должны быть рассчитаны на прочность, устойчивость и колебания. При этом учитываются силовые воздействия, которым конструкции подвергаются при эксплуатации (внешние нагрузки, собственный вес), влияние температуры, усадки, смещения опор и т.д., а также усилия, возникающие при транспортировке и монтаже С. к. В СССР основным методом расчёта С. к. является метод расчёта по предельным состояниям (См. Предельное состояние), утвержденный Госстроем СССР для обязательного применения с 1 января 1955. До этого С. к. рассчитывали в зависимости от применяемых материалов по допускаемым напряжениям (металлические и деревянные) или по разрушающим усилиям (бетонные, железобетонные, каменные и армокаменные). Главный недостаток этих методов - использование в расчётах единого (для всех действующих нагрузок) коэффициента запаса прочности, не позволявшего правильно оценивать величину изменчивости различных по своему характеру нагрузок (постоянных, временных, снеговых, ветровых и т.д.) и предельную несущую способность конструкций. Кроме того, метод расчёта по допускаемым напряжениям не учитывал пластической стадии работы конструкции, что приводило к неоправданному перерасходу материалов.
При проектировании того или иного здания (сооружения) оптимальные типы С. к. и материалы для них выбираются в соответствии с конкретными условиями строительства и эксплуатации здания, с учётом необходимости использования местных материалов и сокращения транспортных расходов. При проектировании объектов массового строительства, как правило, применяются типовые С. к. и унифицированные габаритные схемы сооружений.
Лит.: Байков В. Н., Стронгин С. Г., Ермолова Д. И., Строительные конструкции, М., 1970; Строительные нормы и правила, ч. 2, раздел А, гл. 10. Строительный конструкции и основания, М., 1972: Строительные конструкции, под ред. А. М. Овечкина и Р. Л. Маиляна. 2 изд., М., 1974.
Г. Ш. Подольский
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
строительные конструкции - 3.1.4 строительные конструкции: Несущие стальные или железобетонные конструкции, являющиеся составной частью здания или сооружений тепловой станции. Источник …
Применяются для возведения зданий и сооружений. В зависимости от осн. материала, используемого для их изготовления, различают С. к. металлич. (стальные, из лёгких сплавов), ж. б., дерев., кам., с применением полимерных и др. материалов. По… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Несущие и ограждающие конструкции, применяемые при возведении сооружения. В зависимости от используемого материала бывают деревянными, металлическими, каменными, бетонными, железобетонными, асбестоцементными и т. д. Основные требования к… … Энциклопедия техники
ограждающие строительные конструкции - конструкции ограждающие Строительные конструкции, ограничивающие определённый объём пространства или участок территории [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] ограждающие строительные конструкции Стены,… … Справочник технического переводчика
Книга 1: Строительные конструкции и изделия. Книга 1. Разделы I-III. Строительные конструкции и изделия. Средние сметные цены на материалы, изделия и конструкции для строительства в районах Крайнего Севера и отдаленных местностях, приравненных к ним (территориальные районы 21С-30С). Сборник сметных цен на материалы, изделия и конструкции - Терминология Книга 1: Строительные конструкции и изделия. Книга 1. Разделы I III. Строительные конструкции и изделия. Средние сметные цены на материалы, изделия и конструкции для строительства в районах Крайнего Севера и отдаленных местностях,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Типовые строительные конструкции, изделия, узлы - – соответственно строительные конструкции, изделия, узлы, отобранные из числа им подобных или специально разработанные для многократного повторения в строительстве, имеющие, как правило, лучшие по сравнению с аналогами технико экономические … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Типовые строительные конструкции, изделия, узлы соответственно строительные конструкции, изделия, узлы, отобранные из числа им подобных или специально разработанные для многократного повторения в строительстве, имеющие, как правило, лучшие по… … Строительный словарь
ОСНОВЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО НАЗНАЧЕНИЮ Конструкции несущие – - воспринимают нагрузки и воздействия; - обеспечивают надежность, прочность, жесткость и устойчивость зданий Основные несущие конструкции образуют остов здания (конструктивную систему): фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, покрытия и т. п. Второстепенные несущие конструкции – перемычки над проемами, лестницы, блоки шахт лифтов Конструкции ограждающие – - разделяют и изолируют внутренний объем здания от внешней среды или между собой; - должны отвечать нормативным требованиям прочности, теплоизоляции, гидроизоляции, пароизоляции, воздухонепроницаемости, звукоизоляции, светопропусканию -и т. д. Основные ограждающие конструкции – ненесущие стены, перегородки, окна, витражи, фонари, двери, ворота Конструкции совмещенные – выполняют несущие и ограждающие функции – стены, перекрытия, покрытия
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАСПОЛОЖЕНИЮ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ: ПО ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАСПОЛОЖЕНИЮ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ – покрытия и перекрытия: - воспринимают вертикальные нагрузки и поэтажно передают их вертикальным несущим конструкциям (стенам, колоннам и др.); - играют роль жестких дисков – горизонтальных диафрагм жесткости – воспринимают и перераспределяют горизонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, сейсмические) между вертикальными несущими конструкциями; - как диафрагмы обеспечивают совместность и равенство горизонтальных перемещений вертикальных несущих конструкций при ветровых и сейсмических воздействиях за счет жесткого сопряжения горизонтальных несущих конструкций с вертикальными конструкциями.
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАСПОЛОЖЕНИЮ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ: ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ: 1 – стержневые – стойки каркаса; 2 – плоскостные – стены, диафрагмы; 3 – объемно-пространственные элементы высотой в этаж – объемные блоки; 4 – внутренние объемно-пространственные полые стержни открытого или закрытого сечения на высоту здания – стволы (ядра) жесткости; 5 – объемно-пространственные внешние несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения.
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ХАРАКТЕРУ СТАТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ (работы под нагрузкой) вертикальные конструкции НЕСУЩИЕ, САМОНЕСУЩИЕ И НАВЕСНЫЕ Несущие конструкции воспринимают все приходящиеся на них нагрузки и воздействия, включая нагрузки, передаваемые через элементы, расположенные выше и опирающиеся на них (элементы перекрытий и покрытий), и передающие эти нагрузки через фундаменты грунтам основания. Самонесущие конструкции работают только на восприятие собственного веса, а также атмосферных воздействий (ветровые нагрузки, температурные воздействия) и передают их фундаментам и далее грунтам основания. На самонесущие конструкции другие элементы здания не опираются. Навесные конструкции воспринимают собственный вес и атмосферные воздействия в пределах яруса или этажа и передают их внутренним конструкциям здания, на которые опираются сами – внутренние стены, колонны, перекрытия. Навесная конструкция не имеет под собой фундамента.
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАСПОЛОЖЕНИЮ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ХАРАКТЕРУ СТАТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ (работы под нагрузкой) вертикальные конструкции НЕСУЩИЕ, САМОНЕСУЩИЕ И НАВЕСНЫЕ
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО СПОСОБНОСТИ ВОСПРИНИМАТЬ УСИЛИЯ ЖЕСТКИЕ ГИБКИЕ (мягкие) Жесткие элементы воспринимают сжатие, растяжение и изгиб, сохраняя под воздействием нагрузки собственную первоначально заданную форму. Гибкие (мягкие) элементы могут воспринимать только растяжение. К гибким относятся металлические элементы конструкций в виде стальных канатов, полосовой и рулонной стали и алюминиевых сплавов. Мягкие элементы (материалы конструкций) представляют собой специальные ткани с синтетическими воздухонепроницаемыми покрытиями.
КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ХАРАКТЕРУ ПО ФОРМЕ СИЛОВОЙ РАБОТЫ В ОПОРНОЙ РЕАКЦИИ СЕЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕ - плоскостные - распорные - сплошные - пространственные - безраспорные - сквозные Конструкции плоскостные –способны воспринимать только такую приложенную к ним нагрузку, которая действует в одной определенной плоскости (в плоскости самой конструкции). Конструкции пространственные – способны воспринимать приложенную к ним пространственную систему сил в трех измерениях. Конструкции распорные – при действии вертикальной нагрузки возникает горизонтальная опорная реакция – распор. Конструкция безраспорная – при действии вертикальной нагрузки горизонтальные составляющие опорных реакций отсутствуют. Сплошные конструкции – плиты, стены, перегородки, балки, рамы, арки, оболочки покрытий. Сквозные конструкции – состоят из стержневых элементов, соединенных между собой в плоскостную или пространственную форму
ОСНОВЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО СПОСОБАМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА Конструкции сборные – монтируются в проектное положение на строительной площадке из отдельных изделий и элементов заводского изготовления (бетонные, железобетонные, металлические, деревянные). Например, стены монтируют из панелей, перекрытия – из плит, наконец, все здание – из объемных блоков. Конструкции монолитные – бетонные и железобетонные; основные части выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания; используется опалубка – форма, определяющая конфигурацию будущей конструкции; внутри опалубки устанавливается арматура, укладывается бетонная смесь с уплотнением и контролем твердения. Конструкции сборномонолитные – рационально объединены в различных сочетаниях сборные элементы и монолитный бетон. Сборные элементы могут играют роль несъемной опалубки; монолитный бетон повышает несущую способность конструкции, обеспечивает жесткое соединение элементов конструкции.
КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ ЗДАНИЯ определяется следующими базовыми характеристиками КОНСТРУКТИВНАЯ СИСТЕМА – КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА – СТРОИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА – обобщенная конструктивно-статическая характеристика здания, определяется основным видом вертикальных несущих конструкций и не зависит от материала конструкций и способа возведения здания: вариант конструктивной системы по составу элементов и их расположению в пространстве; характеристика конструктивного решения здания по материалу элементов и косвенно – по способу возведения: 1 – каркасная система; 2 – стеновая система; 3 – объемно-блочная (столбчатая) система; 4 – ствольная система; 5 – оболочковая (периферийная) система например, стеновая система может быть реализована по одной из пяти схем: - перекрестное расположение несущих стен; - поперечное с большим шагом расположение несущих стен; - поперечное с малым шагом расположение несущих стен; - продольное расположение трех и более несущих стен; - продольное расположение двух несущих стен - традиционная (из мелкоразмерных элементов ручной кладки); - каркасно-панельная, объемноблочная полносборная; - бетонная и железобетонная сборно-монолитная и монолитная; - с применением дерева и пластмасс
КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ОБЪЕМНО-БЛОЧНОЙ СИСТЕМЫ
В результате изучения данной главы студент должен:
знать
уметь
владеть
Здания – надземные постройки с помещениями для проживания, культурно-бытовых или производственных целей. Сооружения – постройки технического назначения для удовлетворения отдельных нужд человека, например мосты, водонапорные башни, градирни, резервуары и т.д.
Здания по назначению подразделяются на следующие группы:
Жилые и общественные здания называют также гражданскими зданиями.
По своему назначению жилые дома подразделяют на жилые квартирные дома для посемейного заселения и постоянного проживания; общежития для временного проживания рабочих на период работы и учащейся молодежи на время учебы; гостиницы для кратковременного проживания людей; интернаты для постоянного проживания инвалидов, престарелых и детей без родителей. В массовом жилищном строительстве более 90% зданий – квартирные дома, предназначенные для посемейного заселения.
Жилые многоквартирные дома по своей объемно-планировочной структуре могут быть секционными, коридорными, галерейными, коридорно-секционными, галерейно-секционными, блокированными. В секционных домах группы квартир размещены поэтажно и имеют входы с лестничных площадок или из лифтовых холлов. В коридорных жилых домах квартиры расположены с двух сторон коридора, связывающего их с лестницами и лифтами. В жилом здании галерейного типа все квартиры этажа имеют выходы через общую галерею нс менее чем на две лестницы. В коридорно-секционных и галерейно-секционных домах каждая квартира размещена на двух этажах и имеет внутриквартирную лестницу, а коридоры расположены через этаж. В таких домах можно размещать только 3– 5-комнатные квартиры. Многоквартирные блокировочные дома, как правило, двухэтажные, также состоят из квартир, расположенных в двух этажах, но с входами не из коридоров, а с улицы. Каждая квартира может иметь небольшой участок земли шириной, равной ширине квартиры. В блокированных двухэтажных домах можно размещать 3–5-комнатные квартиры. Этот тип домов применяют в поселках и малых городах.
По этажности здания классифицируют следующим образом: одно-, двухэтажные здания; малоэтажные (3–5 этажей), средней этажности (6–12 этажей), многоэтажные (13–25 этажей) и высотные (свыше 25 этажей).
По конструкции стен здания подразделяются на мелкоэлементные (из кирпича, керамического камня, мелких блоков и др.), крупноэлементные (из крупных блоков, панелей, объемных блоков) и из монолитного железобетона.
По технологии возведения здания можно разделить на неиндустриальные, выкладываемые из мелкоштучных материалов (кирпича, мелких блоков и др.), и полносборные, монтируемые из индустриальных конструкций заводского изготовления.
По долговечности (сроку службы основных конструктивных элементов) здания делятся на три степени: I – со сроком службы не менее 100 лет; II – не менее 50 лет; III – не менее 20 лет.
По огнестойкости здания имеют пять степеней: I, II, III – каменные конструкции, IV – деревянные оштукатуренные и V – деревянные неоштукатуренные.
Степень долговечности, огнестойкости и другие эксплуатационные качества определяют капитальность здания. По капитальности здания разделяют на четыре класса:
I – здания и сооружения, к которым предъявляют повышенные требования (театры, музеи, административные здания, жилые дома повышенной этажности). Долговечность и огнестойкость этих зданий и сооружений должны быть не ниже I степени;
II – жилые, общественные и другие здания с числом этажей не более девяти. Их долговечность и огнестойкость должны быть не ниже II степени;
III – малоэтажные дома, общественные здания, возводимые в районных центрах, сельских населенных пунктах и проч., долговечностью не ниже II степени, огнестойкостью не ниже III и IV степеней;
IV – постройки, удовлетворяющие минимальным архитектурно-эксплуатационным требованиям. Их огнестойкость не нормируется, а долговечность – не ниже III степени.
Класс здания – показатель капитальности здания, характеризуемый степенью его огнестойкости, долговечностью основных конструктивных элементов и качественным уровнем выполненных строительных работ. К I классу принадлежат крупные промышленные и общественные здания, жилые дома высотой в девять этажей и более с повышенными эксплуатационными и архитектурными требованиями. К II классу относят большинство небольших промышленных и общественных зданий и жилые дома до девяти этажей. III класс – это здания со средними эксплуатационными и архитектурными требованиями и жилые дома до пяти этажей. Временные здания с минимальными эксплуатационными и архитектурными требованиями относятся к IV классу. Класс зданий и сооружений или основной группы их в комплексных объектах строительства назначается организацией, выдающей задание на проектирование.
Каждая надземная постройка разделяется горизонтальными перекрытиями на этажи. Этаж надземный – этаж с отметкой пола помещений не ниже планировочной отметки земли. Этаж подземный – этаж с отметкой пола помещений ниже планировочной отметки земли на всю высоту помещений. Этаж цокольный – этаж с отметкой пола помещений ниже планировочной отметки земли на высоту не более половины высоты помещений. Этаж подвальный – этаж с отметкой пола помещений ниже планировочной отметки земли более чем наполовину высоты помещений. Этаж мансардный – этаж в чердачном пространстве, фасад которого полностью или частично образован поверхностями крыши. Этаж технический – этаж высотой 1,8 м и менее для размещения инженерного оборудования здания и прокладки коммуникаций, может быть расположен в нижней части здания (техническое подполье), верхней (технический чердак) или между надземными этажами. Чердак – пространство между перекрытием верхнего этажа, покрытием здания (крышей) и наружными стенами, расположенными выше перекрытия верхнего этажа.
Архитектурно-строительные конструкции в зависимости от назначения подразделяют на несущие конструкции, которые воспринимают внешние нагрузки от собственного веса, снега, ветра, оборудования, мебели и т.д., ограждающие конструкции, которые защищают помещения от воздействия внешней среды или отделяют помещения друг от друга, и совмещающие конструкции, которые могут выполнять одновременно обе вышеназванные функции.
По функциональному назначению строительные конструкции можно разделить на фундаменты, стены, элементы каркаса, перекрытия, перегородки, лестницы, крыша, окна, двери, ворота, фонари и прочие конструкции.
Координационные размеры строительных конструкций – это условные модульные размеры конструктивных элементов, включающие соответствующие части швов и зазоров. Конструктивные размеры – это проектные размеры строительных конструкций, изделий, элементов оборудования, отличающиеся от координационных, как правило, на проектную величину шва или зазора. В строительстве используют также натурные размеры, т.е. фактические размеры элементов с учетом допусков.
Подземная часть здания, воспринимающая нагрузки от вышележащих конструкций и передающая их на грунт, называется фундаментом. Перекрытия разделяют здания на этажи и передают нагрузку на нижележащие стены или колонны. Стены – вертикальные ограждения, защищающие помещения от внешней среды, или разделяющие помещения друг от друга, или передающие нагрузку на фундамент. В зависимости от отношения стены к нагрузке стены бывают несущие, самонесущие и навесные. Перегородки – вертикальные ограждения, разделяющие смежные помещения. Лестницы предназначены для сообщения между этажами. Балкон – выступающая из плоскости стены фасада огражденная площадка. Лоджия – встроенное или пристроенное, открытое во внешнее пространство помещение, огражденное с трех сторон стенами. Терраса – огражденная открытая площадка, пристроенная к зданию или размещаемая на кровле нижерасположенного этажа. Понятие "крыша" употребляется только для жилых и общественных зданий. Это завершающая часть здания, защищающая его от воздействия внешней среды. Окна – светопрозрачные ограждения, предназначенные для естественного освещения и проветривания помещений. Двери – подвижные ограждения, обеспечивающие проход людей из одного помещения в другое или выход наружу. Ворота – подвижные ограждения, обеспечивающие проезд транспорта и проход людей. Надстройки на покрытиях для освещения и аэрации производственных помещений называют фонарями.
