Основные конструктивные элементы зданий

Конструктивные элементы, или строительные конструкции зданий, представляют собой материальную основу зданий, обеспечивающую их эксплуатационные качества в течение всего срока службы.

Строительные конструкции предназначены для восприятия без разрушения и заметных деформаций всех действующих на здание нагрузок (собственный вес конструкций, мебели, оборудования; нагрузки от находящихся в нем людей, ветра, снега, сейсмических колебаний и др.) и воздействий (от солнечной радиации, атмосферной влаги и т. д.), а также защиты помещений от воздействия внешней среды (холода, жары, шума, ветра и других неблагоприятных несиловых воздействий).

По расположению в объеме здания конструктивные элементы подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

По функциональному назначению конструктивные элементы делят на несущие и ограждающие. При этом один элемент может выполнять и несущие, и ограждающие функции, например наружная стена. Такие строительные конструкции называются Конструкциями совмещенного типа. Вертикальные несущие элементы в гражданских зданиях, как правило, дифференцируют на несущие и ограждающие.

Несущие конструкции предназначены для восприятия нагрузок в месте их приложения и для передачи нагрузок на другие элементы. С геометрической точки зрения мы различаем:

• § точечные элементы (узлы, опоры, шарниры);
• § линейные элементы (балки, стержни ферм, тросы);
• § плоскостные элементы (плиты, диски);
• § корпусные (пространственные) элементы.

Несущие конструкции должны отвечать требованиям прочности, геометрической неизменяемости, устойчивости и долговечности.

Несущие конструктивные элементы характеризуют тремя признаками (по одному из каждой пары):

• § плоскостные — пространственные;
• § сплошные (сплошностенчатые) — решетчатые (сквозные, сетчатые);
• § безраспорные — распорные.

Ограждающие конструкции защищают помещения от внешних воздействий или выгораживают отдельные помещения в объеме здания. По восприятию нагрузок и передаче их на другие конструкции различают самонесущие, навесные и комбинированные ограждающие конструкции.

Самонесущие ограждающие конструкции, кроме собственного веса (иногда еще и ветра), не воспринимают никаких других нагрузок. Они, как правило, опираются на собственные фундаменты или на фундаментные балки, которые, в свою очередь, опираются на фундаменты.

В комбинированных строительных конструкциях одни элементы выполняют несущие, а другие — ограждающие функции.

Навесные ограждающие конструкции опираются на несущие конструктивные элементы в уровне каждого этажа и из всех видов нагрузок воспринимают лишь собственную массу, например крыши (покрытия). Они состоят из несущей конструкции в виде плоскостных, пространственных или линейных элементов и ограждающей (защищающей здание от атмосферных осадков).

Основные строительные конструкции гражданских зданий — фундаменты, стены и отдельные опоры, перегородки, каркас, перекрытия и покрытия, полы, лестницы.

• § Фундаменты — подземные конструкции, воспринимающие и перераспределяющие нагрузки от всех вышерасположенных элементов здания на грунты, называемые основанием. Фундаменты располагают под всеми вертикальными несущими конструкциями здания.
• § Стены — вертикальные, а иногда наклонные поверхности, защищающие помещения от внешних воздействий (наружные стены) Или выделяющие в объеме здания отдельные помещения или группы помещений (внутренние стены). Стены делятся также на несущие (они, как правило, являются конструкциями смешанного типа и выполняют одновременно ограждающие функции) и ненесущие (выполняют только ограждающие функции). Разделение стен на несущие и ненесущие зависит от того, опираются или не опираются перекрытия и крыши на стены. Несущими могут быть как наружные, так и внутренние стены. Несущие стены обычно называют капитальными. В стенах предусматривают оконные и дверные проемы, размеры которых в несущих стенах ограничены требованиями прочности стены, в ненесущих стенах таких ограничений нет. Отдельные опоры выполняют в виде вертикальных линейных (столбы) или пространственных (стволы) элементов.
• § Перегородки — внутренние (ненесущие) стены, имеющие только ограждающие функции. Перегородки разделяют внутреннее пространство здания на отдельные помещения, не имеют фундаментов и опираются непосредственно на горизонтальные конструкции.
• § Каркас — несущая конструкция из вертикальных (стойки или колонны) и горизонтальных несущих элементов. По типу горизонтальных конструкций каркасы подразделяют на ригельные и без ригельные. В каркасах ригельного типа горизонтальными несущими конструкциями служат главные балки — ригели, в без ригельных — плиты перекрытий. При необходимости в конструкцию каркаса включают связи, или диафрагмы жесткости. Специфический вид без ригельного каркаса положен в основу несущих конструкций зданий, возводимых методом подъема перекрытий или этажей. В них перекрытия представляют собой монолитные железобетонные сплошные плиты, бетонируемые на уровне земли. Затем по колоннам каркаса с помощью подъемников плиты поднимают в проектное положение и оформляют стыки плит с колоннами. При ригельных каркасах могут быть применены главные и второстепенные балки. Главные балки каркаса называют ригелями. При без ригельных каркасах плиты опираются непосредственно на колонны каркаса.
• § Перекрытия — горизонтальные несущие и ограждающие конструкции, разделяющие объем здания по вертикали на отдельные этажи. По конструктивному решению различают балочные и плиточные перекрытия. Все воспринимаемые перекрытиями нагрузки передаются на стены или каркас (в без ригельных каркасах плита перекрытия является одновременно элементом каркаса). Нижняя видимая часть перекрытия называется потолком, сверху может располагаться конструкция пола. В зависимости от месторасположения различают перекрытия междуэтажные, цокольные, над проездами и проходами, чердачные.
• o Междуэтажные Перекрытия разделяют объемы смежных этажей, их основные функции — ограждение и звукоизоляция.
• o Цокольные Перекрытия отделяют объем первого этажа от технического подполья или подвала, могут выполнять теплоили звукоизоляционные функции (при эксплуатируемых подвальных помещениях).
• o Перекрытия над проездами и проходами, а также чердачные перекрытия являются одновременно наружными ограждающими конструкциями и должны включать теплоизоляционный слой.
• § Лестницы служат для сообщения между этажами и для эвакуации людей в экстремальных ситуациях.
• § Покрытие — верхняя часть здания, защищающая его от атмосферных осадков. Состоит из несущей и ограждающей (основание под кровлю, кровля) частей. При наличии в объеме покрытия проходного или полупроходного пространства крыша называется чердачной, при наличии жилых помещений в объеме крыши — мансардной. Если в объеме чердака размещают инженерное оборудование, применяют термин технический этаж. Видимые плоскости крыши называют скатами, им придают уклон для стока дождевых и талых вод. Атмосферную влагу с покрытий или сбрасывают по всей линии фасада (неорганизованный водосток), или удаляют через систему водосточных труб (организованный водосток). В последнем случае различают наружный и внутренний водоотвод.