В строительной практике различают понятия здание и сооружение.
В зданиях, объединяющих различные помещения, люди живут, работают, учатся, отдыхают. Иначе говоря, здание с его помещениями служат для выполнения людьми определенных процессов труда и быта, называемых технологическими или функциональными. Сооружения предназначаются для выполнения каких-либо технических задач (например, мост, плотина, набережная, доменная печь, водопровод). Сооружение - понятие более широкое, чем здание. Оно часто применяется как обобщающий термин и им характеризуются как здания, так и собственно сооружения. В этом случае последние, в отличие от зданий, иногда называют инженерными сооружениями.
Здания, в зависимости от назначения, принято подразделять на гражданские, промышленные и сельскохозяйственные.
К гражданским относятся здания, предназначенные для обслуживания бытовых и общественных потребностей людей. Эти здания разделяются на жилые и общественные (административные, культурно-просветительные, коммунальные, учебные, детские учреждения). Промышленными называют здания, в которых размещаются орудия производства и выполняются трудовые процессы, в результате которых получается промышленная продукция (например, заводы, фабрики, электростанции, насосные станции).
Сельскохозяйственные здания предназначены для нужд сельского хозяйства, например, помещения для скота, птицы, силосные башни, теплицы.
Гражданские здания, которые строят в населенном пункте в большом количестве (обычно по типовым проектам), называют зданиями массового строительства. К ним относятся жилые дома, школы, больницы, ясли, детские сады и др.
Здания повышенной общественной значимости, которые возводят в небольшом количестве только в крупных населенных пунктах (например, театры, музеи, правительственные учреждения, Дворцы культуры), называют зданиями монументальными, их строят по индивидуальным проектам.
Всякое здание состоит из отдельных структурных частей или конструктивных элементов. К ним относятся следующие.
Фундаменты — подземные конструкции, предназначенные для передачи нагрузки от зданий на грунт.
Стены, ограждающие помещения от внешнего пространства (наружные стены) или отделяющие их от других помещений (внутренние стены). Стены воспринимают нагрузку от других элементов здания и передают ее на фундамент. Внутренние огнестойкие стены из несгораемых материалов, являющиеся противопожарными преградами, называют брандмауэрами. Брандмауэры должны возвышаться не менее чем на 0,3 м над несгораемыми кровлями. Внутренние стены могут быть заменены отдельными опорами (столбами, колоннами).
Перекрытия, разделяющие внутренние пространства здания на этажи и предназначенные для восприятия кроме собственного веса полезной (временной) нагрузки, т. е. веса людей, предметов обстановки и оборудования помещений, и передачи ее на стены или отдельные опоры. Кроме того, перекрытия являются горизонтальными диафрагмами жесткости, обеспечивающими неизменяемость конструктивной схемы здания под действием всех возможных нагрузок. В зависимости от их месторасположения перекрытия в здании разделяются на междуэтажные (между двумя смежными по высоте этажами), чердачные (между верхним этажом и чердаком), подвальные (между первым этажом и подвалом) и нижние (между первым этажом и подпольем).
Крыша, защищающая здание сверху от атмосферных осадков (дождя, снега). Верхняя водонепроницаемая оболочка крыш называется кровлей. Крыша вместе с чердачным перекрытием образует покрытие здания. Если в здании чердака нет, то перекрытие верхнего этажа и крыша совмещаются в одной конструкции, которая называется бесчердачным покрытием.
Лестницы, служащие для сообщения между помещениями, расположенными в разных этажах.
Перегородки, представляющие собой легкие и тонкие ненагруженные стены, устанавливаемые на перекрытиях и служащие для разделения внутреннего пространства здания в пределах одного этажа на отдельные помещения;
Окна для освещения помещений естественным светом и для их проветривания.
Фонари — специальные остекленные надстройки в покрытии здания для освещения и проветривания помещений. Фонари устраивают главным образом в одноэтажных промышленных зданиях большой ширины, когда средняя часть помещения оказывается слабо освещенной через окна в стенах.
Двери для сообщения между соседними помещениями и между помещениями и наружным пространством. В промышленных зданиях кроме дверей устраивают ворота.
Фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия и крыша, воспринимающие нагрузки от находящихся в здании людей, оборудования, снега и ветра или других элементов, на них опирающихся, называют несущими элементами здания. Они в совокупности образуют как бы жесткую коробку, называемую несущим остовом здания.
Различают также ограждающие конструктивные элементы, которые ограждают помещения от внешней среды или отделяют одни помещения от других. К ним относятся: наружные и внутренние стены, перекрытия, полы, перегородки, кровли, заполнения оконных и дверных проемов.
Шагом при проектировании плана здания называют расстояние между разбивочными осями, определяющими членение здания на планировочные элементы или определяющими расположение вертикальных несущих конструкций зданий — стен и отдельных опор. В зависимости от направления в плане здания шаг может быть продольным или поперечным.
Пролетом в плане называют расстояние между разбивочными осями несущих стен или отдельных опор в направлении, соответствующем пролету основной несущей конструкции перекрытия или покрытия. В зависимости от конструктивно-планировочной схемы пролет совпадает по направлению с поперечным или продольным шагом, а в отдельных случаях, с тем и другим, например в железобетонных безбалочных перекрытиях. В большинстве случаев шаг представляет собой меньшее расстояние между разбивочными осями, пролет - большее, к нему перпендикулярное.
Высотой этажа называют расстояние от уровня пола данного этажа до уровня пола вышележащего этажа. В верхних этажах и в одноэтажных зданиях высотой этажа называют расстояние от уровня пола до условной отметки чердачного перекрытия или покрытия.
В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — с несущими стенами и каркасную. В зданиях с несущими стенами нагрузки от перекрытий и крыши воспринимаются стенами: продольными, поперечными или одновременно и продольными и поперечными.
В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, т. е. на систему связанных между собой вертикальных колонн и горизонтальных балок (ригелей). Колонны каркаса располагаются как по периметру наружных стен, так и внутри здания, такой каркас называется полным.
Помимо схем с несущими стенами и каркасной возможна также схема с несущими наружными стенами и внутренним каркасом, колонны или столбы которого заменяют внутренние несущие стены (рис. 7.2, д). В этом случае каркас называется неполным.
Промышленные здания (одноэтажные и многоэтажные) проектируют преимущественно каркасными, с полным каркасом в связи с необходимостью передавать на стены значительные нагрузки (от тяжелого оборудования, мостовых кранов и т. п.).
В настоящее время получают распространение новые прогрессивные типы промышленных зданий. В основу их проектирования положены следующие принципы:
· укрупнение величины пролетов и шагов, что дает экономию производственной площади и увеличивает универсальность планировочного решения;
· отказ от применения световых фонарей с переходом на искусственное люминесцентное освещение, так как фонари в большинстве случаев не обеспечивают требуемое естественное освещение, между тем как стоимость фонарей значительна, а также весьма велики эксплуатационные расходы на ремонт и очистку остекления и, особенно, на восполнение в холодное время года теплопотерь через фонари;
· объединение под одной крышей смежных производств (так называемое блокирование), что приводит к снижению стоимости строительства и эксплуатационных расходов;
· устройство плоских покрытий, преимуществом которых перед скатными покрытиями является возможность дальнейшей унификации конструкций.
Несмотря на разнообразие видов зданий, все они должны удовлетворять ряду основных требований:
Ø соответствовать своему назначению, т. е. создавать наилучшие условия для быта и труда людей;
Ø быть прочными, устойчивыми, долговечными, безопасными в пожарном отношении;
Ø удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям;
Ø удовлетворять архитектурным требованиям в зависимости от назначения здания;
Ø быть экономичными в строительстве и эксплуатации.
Качественная оценка зданий определяется их капитальностью, эксплуатационными качествами, характером предъявляемых к ним архитектурных требований.
Капитальность зданий характеризуется степенью их огнестойкости и степенью долговечности основных частей здания в заданных условиях эксплуатации.
Степень огнестойкости зданий зависит от степени возгораемости основных конструктивных элементов здания и их предела огнестойкости.
По степени возгораемости конструкции подразделяются на несгораемые, трудно сгораемые (например, деревянные оштукатуренные стены или перекрытия) и сгораемые.
Пределом огнестойкости называется сопротивление строительных конструкций воздействию огня до потери ими несущей способности и устойчивости, или до образования в них сквозных трещин, а также до достижения температуры от огня на противоположной поверхности 150° С. Предел огнестойкости выражается в часах (например, для кирпичной стены толщиной в 1 кирпич он равен 5,5 ч, для незащищенных стальных колонн - 0,25 ч).
Здания по степени огнестойкости подразделяются на пять степеней. Каменные здания относят к I, II и III степеням, к IV степени - деревянные оштукатуренные и к V - деревянные неоштукатуренные. В зданиях I и II степеней огнестойкости стены, опоры, перекрытия и перегородки несгораемые, причем предел огнестойкости этих элементов в зданиях I степени выше, чем во II. В зданиях III степени стены и опоры несгораемые, а перекрытия и перегородки трудно сгораемые, эти здания могут иметь высоту не более пяти этажей.
Долговечность зданий зависит от долговечности ограждающих конструкций, которая обеспечивается применением материалов, имеющих надлежащую стойкость против разрушающих воздействий окружающей среды (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость) и стойкость против коррозии, или защитой недостаточно стойких материалов путем устройства защитных слоев.
Долговечность ограждающих конструкций определяется сроком их службы без потери требуемых эксплуатационных качеств.
Установлены три степени долговечности ограждающих конструкций:
· I степень — с повышенным сроком службы (ориентировочно не менее 100 лет);
· II степень — со средним сроком службы (ориентировочно не менее 50 лет);
· III степень — с пониженным сроком службы (ориентировочно не менее 20 лет).
Эксплуатационные качества зданий характеризуются составом помещений, нормами их площадей и объемов, внутренней отделкой и техническим оборудованием. Кроме того, эксплуатационные качества зданий определяет следующее.
Биостойкостью называется способность материала сопротивляться разрушению, вызываемому жизнедеятельностью различных организмов (например, сопротивление дерева разрушающему действию развивающихся на нем грибов).
Коррозией называется разрушение поверхности металла, вызываемое химическими или электрохимическими процессами.
По совокупности признаков капитальности и эксплуатационных качеств здания делятся на четыре класса: к I классу относятся здания, к которым предъявляются повышенные требования, а к IV классу — здания, к которым предъявляются минимальные требования.
Для зданий различного назначения устанавливаются разные требования, определяющие их класс.
Теплотехнические требования к зданиям
Ограждающие конструкции должны удовлетворять требованиям теплозащиты и звукоизоляции.
Теплозащитные и санитарно-гигиенические качества наружных ограждающих конструкций зданий и степень их долговечности зависят от физико-технических свойств примененных материалов, конструктивного решения ограждений, температурно-влажностного режима помещений и ограждений и климата района строительства.
Основным показателем теплозащитных качеств однородного ограждения является сопротивление прохождению через него тепла или термическое сопротивление R (град× м2×ч/ккал) которое определяется по формуле
R=δ/λ (1)
где d - толщина ограждения в метрах;
l - коэффициент теплопроводности материала ограждения в ккал/град - м-ч.
Чем больше величина термического сопротивления, тем лучше теплозащитные свойства ограждения. Из формулы видно, что для увеличения термического сопротивления (R) необходимо или увеличить толщину ограждения d, или уменьшить коэффициент теплопроводности l. В целях экономии выгоднее применять материалы, имеющие малый коэффициент теплопроводности, если при этом соблюдены условия необходимой прочности ограждения и необходимые его эксплуатационные качества.
Величина коэффициента теплопроводности зависит от объемного веса и влажности материала. Влажность материала зависит в основном от влажностного режима помещений и влажностной характеристики климата района строительства.
При переходе теплового потока через ограждение от внутренней к наружной поверхностям происходит падение температуры, которое вызывается термическим сопротивлением ограждения. Падение температуры при переходе тепла через ограждение происходит не только в его материале, но и около его поверхности, что свидетельствует о наличии сопротивления потоку тепла при переходе от внутреннего воздуха на внутреннюю поверхность ограждения, а также при отдаче тепла от наружной поверхности наружному воздуху.
Первое сопротивление называется сопротивлением тепловосприятию и обозначается буквой RВ, второе — сопротивлением теплоотдаче и обозначается буквой Rн. Сопротивления RВ и Rн иногда объединяют общим названием:— сопротивление теплопереходу.
В соответствии с существующими в Донбассе местными строительными материалами и перепадами температур толщина стен избирается на полтора кирпича или длину шлакоблока.