К многоэтажным зданиям

Общие требования, предъявляемые

1.1. Терминология

Многоэтажные здания — это основной тип зданий при застройке городов. В зависимости от административного значения и населенности городов предель­ная этажность зданий может быть различной. В крупных республиканских цент­рах высота жилых зданий может составлять до 25...30 этажей и выше 30 — зда­ний административных.

Термин «многоэтажные», строго говоря, относится к любому зданию высо­той в 2 и более этажей. Однако, по ряду соображений, включающих определен­ные характеристики, противопожарные требования, капитальность и т.п., для удобства этот термин применительно к жилым зданиям условно дифференциро­ван на подгруппы:

— здания средней этажности (до 5-ти этажей);

— здания многоэтажные (до 16-ти этажей);

— здания повышенной этажности (до 25—30 этажей);

— высотные здания (выше 30 этажей).

Применительно к общественным зданиям, к «высотным» также относят зда­ния выше 30-ти этажей. Применительно к производственным подобная града­ция отсутствует.

По назначению_м ногоэтажные здания подразделяют на гражданские и про-изводственные. Многоэтажные гражданские здания - это, главным образом, жилые дома, здания гостиниц, общежитий, больниц, а также общественные ад­министративные здания, офисы и т.д.

1.2. Требования к многоэтажным зданиям

Наиболее общие требования к многоэтажным зданиям всех типов- обеспе­
чение их надежности, огнестойкости и долговечности конструкций. Многоэтаж­
ные здания (кроме высотных) обычно относятся ко II-му (нормальному) уров­
ню ответственности, что означает: степени огнестойкости и долговечности кон­
струкций должны быть не ниже II класса (табл. 1). Площадь застройки (соглас­
но СНиП 2.08.01-89) таких зданий не ограничивается, но площадь этажа между
противопожарными стенами и количество этажей ограничиваются.

Таблица 1. Зависимость количества этажей и допустимых площадей от степени огнестойкости

Степень огнестойкости здания	Наибольшее количество этажей	Наибольшая допустимая площадь этажа между противопожарными стенами, м^2
здание без чердака	здание с чердаком
I II III	25 10 5	без ограничений	- «-1800

Для зданий выше 25 этажей временно применяются эти же нормы (до выхо­да в свет новых норм). Для многоэтажных зданий номенклатура строительных материалов ограничена каменными, бетонными и железобетонными материала­ми. Металл для несущих элементов зданий применять без соответствующей на­дежной защиты от огня запрещено.

Требования к долговечности строительных конструкций особенно важно со­блюдать для тех производственных зданий, которые могут подвергаться воздей­ствиям агрессивной среды — частой и резкой смене высоких и низких темпера­тур, высокой влажности, воздействиям блуждающих токов, химических реаген­тов и т.п. Меры по увеличению долговечности конструкций должны предусмат­риваться конкретным проектом. К числу таких мер относятся: применение мате­риалов надлежащей стойкости; использование простых архитектурных форм, исключающих скопление агрессивной технологической пыли; увеличение про­летов несущих конструкций для предотвращения контактов вертикальных опор с источниками тепло- и влаговыделений; применение защитных покрытий кон­структивных элементов и др.

Требования целесообразности технических решений применительно к жило­му строительству сводятся к разумному сочетанию массовой жилой застройки, основанной на применении типовых проектов и изделий, с доминирующими в городской застройке акцентными зданиями, возводимыми по индивидуальным проектам. Подобный подход осуществляется и в проектировании зданий других типов в гражданском строительстве: наряду с преобладанием полносборных кон­струкций по каталогам индустриальных изделий, уникальные объекты проекти­руются индивидуально, что, впрочем, не исключает возможностей применения сборных изделий по каталогам.

Требования к целесообразности технических решений применительно к мно­гоэтажным производственным зданиям прежде всего сводятся к возможно боль­шему применению унифицированных изделий в конструкциях и к другим мерам, направленным на повышение степени индустриализации строительного произ­водства. Так, если до 1950-х гг. как проектные решении, так и конструкции

производственных зданий были в значительной степени разнообразны и инди­видуальны, то современные требования иные. Основные координационные раз­меры современного производственного здания должны строго соответствовать нормативам, установленным в государственном порядке, что позволяет исполь­зовать унифицированные узлы и такие решения, которые допускают, при необ­ходимости, организацию в здании, запроектированном для одного вида произ­водства, другого родственного ему технологического процесса.

13. Строительные системы

В последние годы для строительства многоэтажных зданий широко приме­няется монолитный железобетон и наметились тенденции к дальнейшему рас­ширению его использования (см. Главу V).

Вместе с тем нельзя исключать другой способ строительства — монтаж (сборка) зданий и з изделий заводского изготовления — элементов конструкций, изготовленных на заводах и поставляемых на строительную площадку в готовом виде (например, плит перекрытий, панелей стен и т.п.). Пренебрегать этим не выгодно и не целесообразно, учитывая повсеместно существующую базу строи­тельной индустрии, а также климатические особенности нашей страны. При про­ектировании архитектору необходимо обязательно учитывать инженерные осо­бенности зданий, технологию их изготовления, способы возведения и т.п. Такие конкретные обоб щенные характеристнки инженерных решений принято назы-вать строительной системойздания. Примеры строительных систем:

— здание с несущими стенами из крупных бетонных блоков;

- каркасно-панельный дом из сборного железобетона;

— здание с поперечными несущими стенами из кирпича и навесными панелями.

Во всех случаях в обязательном порядке упоминаются материалы и изделия несущего остова зданий, которые нельзя рассматривать вне связи с ме­тодами возведения зданий.

Крупным каменным стеновым блоком называют укрупненный монтажный элемент, изготавливаемый на заводё~йПШких камней, легкого или тяжелого бетона.

Панель — вертикальный плоскостной элемент, геометрические характеристи­ки которого тождественны пластинам (когда один генеральный размер — тол­щина — существенно меньше двух других). Панель выполняет одновременно несущие и ограждающие или только ограждающие функции.

Еще более укрупненным сборным изделием является объемный блок — предварительно изготовленная часть объема строящегося здания (санитарно- техническая кабина, комната, квартира, помещение трансформаторной подстан­ции и т.п.).

Технология возведения зданий с применением, в основном, готовых изделий называется полносборной. К таким строительным системам относятся: крупно-

блочная, крупнопанельная, каркасно-панельная, объемно-блочная, каркасная из сборных и зделий и т.п.

Монолитными конструкциями называют строительные конструкции, главным образом бетонные и железобетонные, основные части которых выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания или со­оружения. К монолитным конструкциям можно условно отнести стены и стол­бы, возводимые из мелкоштучных камней в технике ручной кладки, имея в виду, что перевязка швов и применение связующего (раствора) позволяют создать единое целое любой формы. В последнем случае для характеристики техноло­гии их возведения иногда применяют термин «традиционная».

При сочетании монолитных конструкций со сборными способ возведения и окончательная конструкция называются сборно_:монолитными.

Если при строительстве производственных зданий чаще применяются типо­вые проекты со сборными изделиями, то при строительстве жилых зданий, осо­бенно доминирующих в городской застройке, более предпочтительными могут оказаться монолитные способы строительства, имеющие архитектурные преиму­щества: они позволяют получать любую форму здания, любые формы и размеры проемов, различную этажность и т.п.

При выборе строительных систем имеет значение класс здания по уровню ответственности, регламентирующий требования к степени огнестойкости и долговечности и ограничивающий применение материалов и конструкций.

Безусловно, выбор строительной системы связан также с экономическими соображениями, с обязательностью учета возможностей местной строительной базы и т.п. Обычно все факторы тщательно анализируются на стадии разработ­ки технико-экономических обоснований проекта.

Рекомендации самого общего порядка сводятся к следующему. Основным материалом массового строительства гражданских и производственных зданий в настоящее время является железобетон — один из наиболее долговечных и стойких материалов, хорошо сопротивляющийся действию огня и коррозии, который может применяться и в монолитном, и в сборном исполнении. Желе­зобетон несколько дороже металла, но в условиях эксплуатации он выгоднее, поскольку не требует дополнительных расходов по периодической защитной отделке и окраске. Кроме того, на изготовление железобетонных конструкций требуется меньше металла, что способствует его рациональному использова­нию. Металл (сталь) применяется главным образом в несущих конструкциях покрытий больших пролетов, при возведении каркасов высотных зданий в слу­чаях ограничения несущей способности железобетонных колонн, в связях жест­кости и т.п. Последующее обетонирование этих металлических элементов обя­зательно по требованиям «Противопожарных норм». Подчеркнем: в многоэтаж­ных зданиях любого назначения применение незащищенных от огня металли­ческих изделий в несущем остове зданий запрещено. Любые другие виды ме­таллов, находящие все большее применение в многоэтажном строительстве, ис­пользуются для изготовления оконных и дверных изделий, облицовки фасадов и т.п.

1.4. Унификация и индустриализация в многоэтажном

промышленном и гражданском строительстве

На смену бесконечному количеству индивидуальных проектов пришло ти­повое проектирование, которое коснулось прежде всего массового жилищно-гражданского многоэтажного и промышленного строительства. Первые типовые проекты разрабатывались для отдельных отраслей, отдельных видов зданий, для конкретных местных условий.

Принятые ранее в проектах жилых домов различные решения конструктив­ных узлов, систем разрезки стен на панели и привязки их к модульным осям привели к необоснованному росту количества типоразмеров строительных изде­лий: каждый проект имел собственную номенклатуру изделий, «привязанных» к домам только данной серии. По мере внедрения таких проектов в строительство стала непомерно расширяться номенклатура изделий, что создавало значитель­ные сложности в организации их заводского производства. В связи с этим уже на ранней стадии возникла необходимость в унификации сборных изделий, пла­нировочных параметров и т.п., что потребовало дополнительных исследований и работы многих коллективов.

Унификацией называется установление целесообразной однотипности _о бъемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, конструк­ций, деталей, оборудования с целью сокращения количества типоразмеров и обеспечения взаимозаменяемости и универсальности изделий. Унифицируют: размеры конструкций и деталей; нормативные полезные нагрузки и несущую способность несущих конструкций; основные свойства готовых конструкций (тепло- и звукоизоляционные для фасадных панелей, теплоизоляционные для легкобетонных плит и т.д.).

Под взаимозаменяемостью понимается возможность замены одного изделия другим (или несколькими другими) без изменения параметров здания. Напри­мер, взаимозаменяемы плиты перекрытий одной и той же длины, но разной ши­рины (2400 и 1200 мм — общая ширина двух плит равна ширине одной). К взаи­мозаменяемым параметрам относятся также материалы изделий и т.д.

Основой для унификации и стандартизации геометрических параметров слу­жит модульная координация размеров в строительстве (МКРС).

К системному подходу в унификации пришли не сразу. Например, если пер­воначально унификация замыкалась лишь на отрасли (отраслевая унификация), то сейчас принята межотраслевая унификация объемно-планировочных и кон­структивных решений. Во многом уже решены вопросы межвидовой унифика­ции, когда одни и те же решения приемлемы и для жилых, и для общественных зданий.

Унификация и типизация служат основой индустриализации строительства.

К настоящему времени созданы каталоги типовых конструкций и изделий для различных видов зданий и сооружений.

В стране организована мощная строительная индустрия, построены свыше 500 комбинатов, с помощью которых ежегодно вводится в строй свыше 1 млн квартир. Столь грандиозная производственная база потребовала разработки но­вой системы — открытой системы типизации. Смысл ее состоит в том, что объек­том типизации являются не здания или их части, а строго выверенный ограни­ченный сортамент индустриальных изделий, из набора которых в различных комбинациях комплектуются здания, разнообразные по объемно-планировочным решениям и архитектуре фасадов.

Геометрические параметры Единого каталога, в соответствии со Стандартом СЭВ 1001-78, подчинены правилам координации (с ог ласов ания) размеров объемно-планировочных элементов, элементов строительных конструкций, оборудования и т.п. на базе модудя, т.е. размера — условной единицы, примененной для такой координации. Модуль -__размер, которому должны быть кратны все вышеупомянутые размеры элементов, назван__основным; в архитектурно- строительной практике за величину основного модуля, обозначенного М, принят раз­мер 100мм (М=100мм). Помимо основного, употребляются также производ­ные — модули укрупненные (мультимодули) и дробные (субмодули). Укрупнен­ные модули – 2М (200 мм); ЗМ (300 мм); 6М (600 мм); 60М (6000 мм)"и т.п.; дробные: 1/5М (20 мм); 1/10М (10 мм) и т.п.

Укрупненные применяются для назначения объемно-планировочных парамет­ров основных элементов зданий (ширины, длины, пролета, шага) и крупных кон­струкций (ферм, рам); при этом руководствуются правилом: чем больше величи­на параметра основного элемента здания, тем больше величина укрупненного мо­дуля; например, модульный ряд размеров в плане, кратный 6М — 2,4; 3,0; 3,6 м;

Ряд, кратный 12М – 4,8; 6,0; 7,2м; кратный 30М – 9,12,15м.

Это принципиально новая система типизации в значительной мере реализо­вана в методе Единого каталога унифицированных изделий для строительства в Москве (Территориальный каталог — ТК 1-2), основу которого составляют па­нельные конструкции и сборный железобетонный унифицированный каркас для строительства гражданских и производственных зданий. Основные положения Единого каталога: все размеры подчинены правилам модульной координации (МКРС); регламентированы правила привязки всех сборных изделий к коорди­натным осям зданий; выявлены комбинации характерных архитектурно-кон­структивных ситуаций; отобраны наиболее прогрессивные и экономичные виды конструкций; разработаны унифицированные узлы сопряжений конструктивных элементов; унифицированы нормативные нагрузки и ряд других параметров (теплофизические и т.п.); унифицированы ряды геометрических размеров про­летов, шагов, высот.

При составлении каталога предусмотрено осуществление различных конструк­тивных систем зданий: панельных с узким, широким и смешанным шагом попе­речных несущих стен для жилых домов, каркасных с поперечным и продольным направлениями ригелей для жилых и общественных зданий и др. Этажность жи­лых домов предусматривается 9, 12, 16, 25 этажей, общественных — до 30 этажей.

Каталог включает широкий набор изделий, обеспечивающих создание раз­нообразных архитектурно-планировочных и объемных структур зданий (дома с прямоугольной конфигурацией, угловой, ступенчатой, со сдвижкой в плане, в форме трилистника и т.п.). Для Каталога выбраны наиболее рациональные экономичные и вместе с тем перспективные конструкции и конструктивные схемы панельных и каркасных жилых домов, общественных и производствен­ных задний.

Идея Единого каталога - «от изделия к проекту» — допускает и такие мето­ды типового проектирования как блок-секционный, блок-квартирный и др. В ук­рупненных объемно-планировочных элементах (КОПЭ) применены изделия и методы Единого каталога.

Важно подчеркнуть, что применение метода Единого каталога не исключает, а наоборот, стимулирует индивидуализацию проектных решений зданий: смысл открытой типизации с набором взаимозаменяемых изделий состоит в выявле­нии возможно большего числа объемно-планировочных решений с применением этих изделий. Главная цель метода - преодоление существующего однообразия, а нередко, и недостаточного количества объемно-планировочных решений зда­ний при одновременном упорядочении и сокращении общего количества типо­размеров строительных изделий, что создает предпосылки для новой организа­ции заводского производства по открытой системе, когда заводы выпускают ши­рокую номенклатуру изделий, из которых могут быть собраны здания самых раз­личных типов. Для индивидуализации архитектурных решений предусматрива­ется создание изменяемой номенклатуры изделий наружных стен, составляющей 20...25 % общей номенклатуры выпускаемых изделий при стабильной в течение 10-15 лет остальной части номенклатуры; создание номенклатуры архитектур­ных деталей фасадов (входов, венчаний, ограждений лоджий и т.п.); применение разнообразных приемов отделки — керамической плиткой, каменной крошкой, цветными бетонами и др. Все перечисленное позволяет внести черты индивиду­альности в решение фасадов панельных и каркасно-панельных домов.

Эти же приемы позволяют осуществлять и активную реконструкцию старой части городов, где могут строиться панельные дома требуемой высоты (6, 7, 8, 10 этажей) с индивидуальными панелями фасадов, отвечающими по своей архи­тектуре характеру окружающей застройки. Архитектурной выразительности и своеобразию застройки будут способствовать решения первых нежилых этажей, предназначенных для обслуживания населения.

Перестройка массового жилищного строительства сопровождается развити­ем индустриальных систем и для строительства зданий общественного назначе­ния — школ, детских садов, предприятий обслуживания населения, больниц, по­ликлиник и т.п.

Вместе с тем в последние годы, наряду с развитием полносборного индуст­риального строительства, все большее распространение в многоэтажном строи­тельстве получает монолитный железобетон, но на новом, по сравнению с преж­ними решениями, техническом уровне {см. Главу V).

Несущие остовы зданий.

Обеспечение устойчивости и жесткости

Несущие остовы зданий

Несущим остовом здания называется его конструктивная основа — простран­ственная система, состоящая из совокупности вертикальных и горизонтальных стержневых, плоскостных или объемных элементов — несущих конструкций и связей, соединяющих эти конструкции.

Важнейшее назначение несущего остова состоит в восприятии нагрузок, дей­ствующих на здание, «работе» на усилия от этих нагрузок с обеспечением конст­рукциям необходимых эксплуатационных качеств в течение всего срока их службы.

Типы несущих остовов. Горизонтальные несущие элементы перекрытий (покрытий) предназначены, прежде всего, для работы при действии на них разного рода вертикальных нагрузок, которые в виде опорных реакций передаются на вер­тикальные опоры. Кроме того, эти же перекрытия являются горизонтальными диафрагмами, воспринимающими в своей плоскости изгибающие и сдвигающие уси­лия от горизонтальных нагрузок, обеспечивая геометрическую неизменяемость здания в каждом из горизонтальных уровней, совместную работу вертикальных опор при таких нагрузках, перераспределение усилий между ними и т.п.

Вертикальные несущие конструкции воспринимают все виды воздействия нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации здания, и через фундаменты передают их на грунт. Вертикальные опоры являются определяющим признаком для классификации несущих остовов по типам. Известны_два_типа вертикальных опор (см. Книгу I учеб. пособия): стержневые (элемент, у которого один генеральный размер — длина — неизмеримо больше двух других — ширины и толщины) — колонны или стойки каркаса; плоскостные — стены. К несущим опорам можно также отнести объемные тела типа пилонов и т.п., т.е. такие эле­менты, у которых все три генеральных размера примерно одного порядка (по­добные опоры встречаются крайне редко).

Так, стена, не зависимо от того, сложена ли она из бревен, выполнена ли из кирпича или из сборных панелей, всегда рассматривается как плоскостной эле­мент, один размер которого (толщина) значительно меньше других генеральных размеров.

Вся совокупность конструктивных элементов несущего остова многоэтажных зданий в каждом отдельном случае объединена между собой вполне определен­ным образом, образуя в пространстве единство закономерно расположенных ча­стей, т.е. систему, которую называют конструктивной. По существу, это способ размещения несущих горизонтальных и вертикальных конструкций в простран­стве, их взаимное расположение, способ передачи усилий и т.п.

Дата добавления: 2014-01-13