Классификация и конструктивные особенности зданий

Назначение зданий — создание изолированных от внешней среды объемов (неотапливаемые здания могут быть закрыты только сверху), с поддержанием в них обоснованных нормами условий для размещения и обслуживания людей при постоянном проживании или временном пребывании; для размещения оборудования и обслуживающего персонала с целью выполнения производственных и других процессов; для хранения различных изделий и материалов. Внутри зданий постоянно или временно находятся люди. Здания делят по назначению на гражданские (жилые и общественные), и производственные (в том числе сельскохозяйственные).

Прочность зданий зависит от физико-механических свойств несущих конструктивных элементов и отдельных частей, из которых оно состоит, от надежности связей их между собой, которые должны обеспечивать зданию пространственную жесткость и неизменяемость под воздействием нагрузок, и устойчивость в течение заданного срока службы. Капитальность здания определяется степенью долговечности и огнестойкости его в заданных условиях эксплуатации. Долговечность зданий и сооружений — это способность в течение срока их службы сохранять прочность и устойчивость основных конструкций (фундаментов, наружных и внутренних стен, колонн, перекрытий и покрытий) и возможность их нормальной эксплуатации. Долговечность зданий и сооружений в свою очередь зависит от долговечности строительных материалов, из которых изготовлены их конструктивные элементы. Поэтому при назначении строительных материалов для ограждающих конструкций зданий или сооружений с заданным сроком службы учитывается сопротивляемость их физическим, химическим, атмосферным, агрессивным средам и разрушающим воздействиям в заданных условиях эксплуатации. Строительными нормами установлены три степени долговечности зданий и инженерных сооружений: I степень с ориентировочным сроком службы более 100 лет, II — 50...100 лет, III — 20...50 лет. Конструкции со сроком службы менее 20 лет применяют только для временных сооружений. По огнестойкости здания подразделяются согласно противопожарным требованиям на пять степеней (категорий). Каждая категория характеризуется пределом огнестойкости — продолжительностью сопротивления действию огня в часах без потери несущей способности или до образования в конструкции сквозных трещин. Железобетонные и каменные здания относят к I...III степени огнестойкости.

Класс зданий и сооружений определяется в зависимости от народнохозяйственного значения и мощности предприятия в целом, и от назначения каждого из зданий в комплексе предприятия; от градостроительных требований; от концентрации материальных ценностей и уникальности оборудования, устанавливаемого в них, от запаса сырьевых ресурсов, от нормальной амортизации сооружений. К I классу относятся здания и сооружения, имеющие важнейшую народнохозяйственную значимость (здания с непрерывным производством большой мощности, метрополитены, и др.). К ним предъявляют повышенные требования, их проектируют по индивидуальным техническим условиям и нормам, огнестойкостью не ниже II степени и долговечностью не ниже I степени. Ко II классу относится большинство зданий основного и подсобно-вспомогательного производственного назначения. К ним предъявляются требования огнестойкости не ниже III степени, долговечности не ниже II степени. К III классу относятся сооружения с пониженными требованиями — производственные здания малой мощности с недорогим оборудованием, здания складов с малоценным сырьем, и др. К IV классу относят сооружения, к которым не предъявляют требования долговечности и огнестойкости.

Как гражданские, так и производственные здания могут быть многоэтажными (предел этажности меняется в связи со строительством все более высоких зданий), и малоэтажными (одно-, двухэтажными). Многоэтажные гражданские здания чаще всего выполняют из монолитного или сборного железобетона (рис. 8.1), иногда — с декоративной облицовкой наружных стен кирпичом. В наружных стенах таких домов часто устанавливают слой эффективного утеплителя, чтобы снизить их толщину. Однако, это решение не является оптимальным: утеплитель обычно — искусственный, срок его службы ниже, чем срок службы железобетона и камня; не решены проблемы разборки и ремонта после исчерпания срока службы утеплителя. Новым эффективным решением являются наружные стены из многопустотных керамических блоков, укладываемых поэтажно с опиранием на монолитные перекрытия.

Малоэтажные жилые дома выполняют из кирпича (или другого камня), железобетона. Особыми типами зданий разного функционального назначения — от общественных до производственных, являются большепролетные здания (рис. 8.2). Большепролетные (как правило — одноэтажные) здания позволяют получить свободные от внутренних опор пролеты размером до 100...200 м (предельная величина может быть увеличена). Чем легче собственный вес материала и чем выше его прочность — тем более эффективно его применение в большепролетных зданиях.

Производственные здания чаще всего выполняют по каркасной схеме, чтобы получить большие свободные пролеты для размещения оборудования. Основными элементами каркаса являются колонны и ригели, объединенные в рамы; колонны опираются на фундаменты, а по верху ригелей устраивают перекрытие или покрытие, играющее роль горизонтального жесткого диска, распределяющего нагрузки между рамами (рис. 8.3).

По расположению относительно дневной поверхности здания подразделяют на наземные (располагающиеся непосредственно на поверхности грунта), подземные (расположенные под дневной поверхностью или обвалованные), надземные (поднятые над дневной поверхностью на опорах, с сохранением почвенно-растительного слоя под зданиями). По высоте здания делят на здания нормальной этажности (до 20 этажей, ~ до 60 м); повышенной этажности (до 50 этажей, ~ 150 м) и высотные (включая небоскребы при этажности 50...400 этажей, при высоте более 1000 м).