Строительные конструкции
Под понятием «строительные конструкции» подразумевают несущие, декоративные и ограждающие элементы домов, зданий и сооружений. Представителями ограждающих конструкций являются фермы, арки и рамы, а несущих — панели перекрытий, оболочки, своды и так далее.
Строительные конструкции классификация и разновидности
Строительные конструкции в плане формы сегодня разделяют на две большие группы:
1) пространственные — своды и купола;
2) плоские — фермы, балки и рамы.
В некоторых случаях определенные элементы могут выполнять как ограждающую, так и несущую функцию.
Пространственные строительные конструкции отличаются от их плоских аналогов прежде всего тем, что требуют значительно меньшего количества материалов. Кроме того, они отличаются более удобным распределением усилий.
Впрочем, монтаж пространственных конструкций характеризуется чрезвычайной трудоемкостью. Согласно современным эксплуатационным требованиям, подобные изделия должны отвечать целому ряду свойств, таких как:
1) огнестойкость;
2) коррозионная стойкость;
3) безопасность;
4) экономичность — относится как к расходу материалов, так и к стоимости;
5) удобство в транспортировке и эксплуатации.
Современные строительные конструкции ассоциируются прежде всего с такой тенденцией, как уменьшение их общего веса благодаря использованию высокопрочных и наиболее легких материалов. Кроме того, сегодня активно совершенствуются пространственные решения.
В зависимости от материала, используемого для изготовления строительных конструкций, их разделяют на пять групп:
1) алюминиевые;
2) деревянные;
3) бетонные;
4) железобетонные;
5) металлические.
Металлические конструкции
Они востребованы больше всего в вентиляционных и теплогазоснабжающих системах, а также сооружениях специального назначения. Главное предназначение металлических строительных конструкций — это создание быстровозводимых объектов. К примеру, их можно встретить в виде несущих элементов каркасов зданий.
К основным преимуществам металлических строительных конструкций относятся:
1) относительная легкость — такие изделия весят значительно меньше, чем их железобетонные аналоги;
2) простота в изготовлении;
3) возможность серийного производства;
4) легкость в демонтаже и монтаже;
5) оперативность возведения;
6) возможность использования крупноблочного варианта выполнения монтажных работ;
7) удобство в транспортировке;
8) надежность в эксплуатации;
9) высокая прочность;
10) долговечность.
Впрочем, у металлических строительных конструкций есть и недостаток — это неспособность противостоять коррозии, что требует нанесения на их поверхность специального защитного покрытия на основе полимеров или эмали.
Деревянные конструкции
Это самые древние представители строительных конструкций. Стоит отметить прежде всего такие их преимущества, как:
1) небольшой вес;
2) доступность;
3) легкость в транспортировке.
В настоящее время различают клееные и не клееные деревянные строительные конструкции. Наиболее эффективным является первый вариант, главным преимуществом которого является возможность получения любых по размеру поперечного сечения, габаритам и форме монолитных элементов.
Деревянные строительные конструкции сегодня используют в таких основных сферах, как:
1) обустройство покрытий производственных и общественных сооружений;
2) возведение шахтных сооружений, эстакад и мостов.
Для изготовления деревянных строительных конструкций используют пиломатериалы из хвойной древесины и фанеры, исполненные в виде как ограждающих изделий (панели со средним слоем из пенопласта), так и арок, балок и рам.
Железобетонные конструкции
1) монолитные;
2) сборные.
Для изготовления таких изделий используют бетон и каркас из стальной арматуры. Сборные железобетонные конструкции превосходят свои монолитные аналоги в том, что их конструктивные элементы сначала изготовляются на заводе, после чего они доставляются на стройплощадку для последующего монтажа и сборки. Это позволяет экономить значительные средства и время.
Бетонные конструкции
Под понятием «бетон» подразумевается искусственно созданный каменный материал. Его получают путем перемешивания вяжущего вещества, особых заполнителей и воды. Бетон — это один из наиболее важных строительных материалов. Из него изготовляют огромное количество различных изделий, например, стеновые блоки, конструктивные элементы гидротехнических сооружений, трубы, фундаменты, бортовой камень для дорожных работ и так далее.
Алюминиевые конструкции
Это чрезвычайно популярные сегодня строительные конструкции. Их главное преимущество — это возможность широкого применения с целью остекления. Из алюминиевых конструкций изготовляют окна, двери, витрины, профили для балконов и витражей и другие изделия. Также из них производится продукция с фурнитурой, стеклопакетами, термомостом и так далее.
Можно сделать вывод, что строительные конструкции, из которых наибольшей популярностью пользуются железобетонные, бетонные и алюминиевые изделия, предназначены для выдерживания основных нагрузок домов, зданий и сооружений. Другой важной сферой их применения является ограждение людей и частей зданий от воздействия атмосферных осадков. Все это говорит о незаменимости и чрезвычайно большом значении строительных конструкций в современном домостроении.
Если вы ищете техническую документацию касаемо строительных конструкций, то могу предложить следующие документы, которые ранее размещал на блоге:
ВСН 193-81 «ИНСТРУКЦИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ ПРОЕКТОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО МОНТАЖУ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
ПОРЯДОК ВЕДЕНИЯ ЖУРНАЛА РАБОТ ПО МОНТАЖУ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
СНиП 3.03.01-87 — Несущие и ограждающие конструкции.
Акт освидетельствования ответственных конструкций
В заключение нашел интересный не большой видеоролик, в котором показывают 3д модель строительства многоэтажного дома из сборных железобетонных конструкций.
Буду признателен за ваши комментарии или дополнения по теме строительные конструкции.
С уважением Олег Клышко
Cтатьи похожей тематики:
Ваша благодарность за мою статью это клик по любой кнопке ниже. Спасибо!
Строительные конструкции. Классификация и основные требования к ним.
Строительной конструкцией называют элемент здания, сооружения или моста.
Классифицируются строительные конструкции по назначению и 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.
Строительные конструкции
Предисловие 3
Введение 5
Раздел первый. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ 7
1. Глава 1. Современное состояние строительных конструкций 7
1.1. Здания и сооружения, их классификация 7
1.2. Применение конструкций из разных материалов в современном строительстве 9
1.3. Особенности строительных конструкций из разных материалов 19
1.4. Организация проектирования зданий и сооружений 21
2. Глава 2. Методы расчета строительных конструкций 22
2.1. Метод расчета по допускаемым напряжениям 22
2.2. Метод расчета по разрушающим усилиям 27
3. Глава 3. Основные свойства конструкционных строительных материалов 35
3.1. Строительные стали 35
3.2. Алюминиевые сплавы 39
3.3. Дерево-конструкционный строительный материал 41
3.4. Конструкционные пластмассы 45
3.5. Железобетон 50
Литература к первому разделу 66
Раздел второй. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ 67
4. Глава 4. Металлический каркас одноэтажных производственных зданий 67
4.1. Общие положения 67
4.2. Элементы металлического каркаса 68
4.3. Поперечные рамы 71
4.4. Сетка колонн 73
4.5. Связи каркаса 74
4.6. Фонари 78
5. Глава 5. Соединения элементов металлических конструкций 78
5.1. Виды соединений 78
5.2. Сварные соединения 79
5.3. Типы сварных соединений и их расчет 82
5.4. Болтовые и заклепочные соединения 90
6. Глава 6. Балки 95
6.1. Балочные клетки. Расчет прокатных балок. Компоновка поперечного сечения составных балок 95
6.2. Составные балки 103
6.3. Общая и местная устойчивость балок 109
6.4. Особенности проектирования сквозных балок и балок с гибкой стенкой 116
6.5. Стыки и сопряжения балок. Опирание балок на колонны 119
6.6. Особенности проектирования балок из алюминиевых сплавов 125
6.7. Особенности расчета и конструирования подкрановых балок 126
6.8. Пример проектирования подкрановой балки 132
7. Глава 7. Фермы и рамы 137
7.1. Расчетно-конструктивные схемы ферм и рам 137
7.2. Определение расчетных нагрузок и усилий в стержнях ферм и рам 140
7.3. Типы сечений поясов и решетки ферм. Подбор сечений 146
7.4. Расчет и конструирование узлов. Стыки ферм 152
7.5. Конструирование ферм. Крепление прогонов, связей и подвесных потолков 160
7.6. Особенности расчета и конструирования рам 167
7.7. Опорные части ферм и рам 173
7.8. Пример расчета фермы покрытия 175
8. Глава 8. Колонны 185
8.1. Типы колонн и область их применения 185
8.2. Расчет и конструирование стержней центрально-сжатых колонн 189
8.3. Расчет внецентренно сжатых колонн 198
8.4. Базы колонн. Анкерные болты 204
Основные буквенные обозначения ко второму разделу 211
Литература ко второму разделу 211
Раздел третий. ДЕРЕВЯННЫЕ И ПЛАСТМАССОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ 212
9. Глава 9. Общие сведения о деревянных конструкциях 212
9.1. Несущие конструкции в зданиях автотранспортных предприятий 212
9.2. Плоские деревянные конструкции 215
9.3. Расчет деревянных конструкций 223
9.4. Расчет сплошных элементов деревянных конструкций 224
10. Глава 10. Соединения элементов деревянных конструкций 233
10.1. Общие сведения о соединениях 233
10.2. Соединения на врубках 235
10.3. Соединения на нагелях 241
10.4. Соединения на клею 248
11. Глава 11. Цельные балки, прогоны, настилы и панели 251
11.1. Балки и прогоны 251
11.2. Настилы и панели 253
12. Глава 12. Составные балки, стойки, пояса ферм 257
12.1. Расчет составных элементов на поперечный и продольный изгибы с учетом податливости связей 257
12.2. Клееные балки 263
12.3. Пример расчета клеефанерной балки покрытия 270
13. Глава 13. Фермы, арки и рамы 274
13.1. Выбор конструктивной схемы ферм 274
13.2. Фермы из бревен и брусьев на лобовых врубках 275
13.3. Металлодеревянные фермы с верхним поясом из цельных брусьев 281
13.4. Металлодеревянные фермы с верхним поясом из клееных блоков 285
13.5. Клееные арки и рамы 291
14. Глава 14. Конструкции с применением пластмасс 295
14.1. Общие понятия 295
14.2. Способы соединения конструкционных пластмассовых материалов 298
14.3. Конструкции покрытий с применением пластмасс 301
14.4. Пневматические конструкции 307
Основные буквенные обозначения к третьему разделу 316
Литература к третьему разделу 317
Раздел четвертый. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ 318
15. Глава 15. Общие сведения для проектирования элементов железобетонных конструкций 318
15.1. Принципы конструирования 318
15.2. Расчетные сопротивления бетона и арматуры 325
15.3. Основные виды расчетов железобетонных элементов 328
16. Глава 16. Особенности предварительно напряженных конструкций 331
16.1. Сущность предварительного напряжения 331
16.2. Применение предварительно напряженных железобетонных конструкций 332
16.3. Методы и способы натяжения арматуры 334
16.4. Анкеровка предварительно напряженной арматуры 336
16.5. Потери предварительного напряжения в арматуре 340
16.6. Напряженное состояние элементов в период обжатия 345
17. Глава 17. Изгибаемые элементы 348
17.1. Конструктивные особенности 348
17.2. Напряженные состояния изгибаемых элементов 356
17.3. Расчет прочности изгибаемых элементов по нормальным сечениям 361
17.4. Расчет прочности по нормальным сечениям прямоугольных и тавровых элементов 364
17.5. Расчет прочности изгибаемых элементов по наклонным сечениям 372
18. Глава 18. Сжатые элементы 381
18.1. Общие сведения 381
18.2. Конструктивные особенности сжатых элементов 383
18.3. Случаи внецентренного сжатия 388
18.4. Расчет прочности элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых в плоскости симметрии 391
18.5. Расчет прочности элементов 394
18.6. Учет гибкости внецентренно сжатых элементов и длительности действия нагрузки 405
18.7. Пример расчета 407
18.8. Сжатые элементы с косвенным армированием. Учет местного сжатия (смятия) бетона 412
18.9. Особенности расчета элементов в период предварительного напряжения 418
19. Глава 19. Растянутые элементы 418
19.1. Виды и конструктивные особенности растянутых элементов 418
19.2. Напряженные состояния растянутых элементов 421
19.3. Расчет прочности растянутых элементов 424
20. Глава 20. Расчет железобетонных- элементов по предельным состояниям второй группы 425
20.1. Расчет по образованию нормальных трещин в центрально-растянутых элементах 425
20.2. Расчет по образованию нормальных трещин в изгибаемых, внецентренно растянутых и сжатых элементах 426
20.3. Расчет по образованию наклонных трещин 431
20.4. Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям 433
20.5. Расчет элементов железобетонных конструкций по раскрытию трещин 443
21. Глава 21. Многоэтажные и одноэтажные здания с применением железобетонных конструкций 447
21.1. Общие положения 447
21.2. Многоэтажные здания 448
21.3. Одноэтажные здания 453
21.4. Унификация привязок конструкций к координационным осям. Деформационные швы 458
22. Глава 22. Железобетонные плоские перекрытия 459
22.1. Общие положения 459
22.2. Балочные перекрытия 463
22.3. Безбалочные перекрытия 477
22.4. Пример расчета панели перекрытия 480
23. Глава 23. Балки покрытий, фермы, арки, рамы 489
23.1. Балки покрытий 489
23.2. Типы ферм и их конструкции 492
23.3. Расчет ферм 496
23.4. Типы арок и их конструкции 498
23.5. Расчет арок 500
23.6. Типы рам и конструкции 502
23.7. Расчет рам 507
23.8. Пример расчета железобетонной балки покрытия с напрягаемой арматурой 511
24. Глава 24. Железобетонные фундаменты 521
24.1. Общие положения 521
24.2. Отдельные фундаменты 523
24.3. Ленточные и сплошные фундаменты 529
Основные буквенные обозначения к четвертому разделу 532
Литература к четвертому разделу 533
Заключение 534
Предметный указатель
3.4. Строительные системы зданий
Строительная система– комплексная характеристика конструктивного решения зданий по материалу и технологии возведения основных несущих конструкций. Схема классификации строительных систем зданий дана рис. 3.16.
Строительные системы зданий с несущими стенами из кирпича и мелких блоков из керамики, легкого бетона или естественного камнябывают традиционные и полносборные. Традиционная система основана на возведении стен в технике ручной кладки, полносборная – на механизированном монтаже стен из крупных блоков или панелей, выполненных в заводских услових из кирпича, каменных или керамических блоков. При этом крупноблочная система почти совместно уступает место панельной.
Рис. 3.16. Классификация строительных систем.
Традиционная системадо недавнего времени являлась основой при возведении капитальных гражданских зданий средней и повышенной этажности. В настоящее время на основе применения традиционной системы осуществляется свыше 30% объема строительства жилых и 80% — массовых общественных зданий. Уровень индустриальности конструкций зданий традиционной строительной системы в целом достаточно высок благодаря массовому применению крупноразмерных сборных изделий для перекрытий, лестниц, перегородок, фундаментов.
Традиционная система обладает существенными архитектурными преимуществами. Благодаря малым размерам основного конструктивного элемента стены (кирпича, камня) эта система позволяет проектировать здания любой формы с различными высотами этажей и разнообразными по размерам и форме проемами. Применение традиционной системы особенно целесообразно для зданий, доминирующих в застройке. Конструкции зданий со стенами ручной кладки надежны в эксплуатации: они огнестойки, долговечны и теплоустойчивы.
Наряду с архитектурными и эксплуатационными преимуществами ручная кладка стен является причиной основных технических и экономических недостатков каменных зданий: трудоемкости возведения и нестабильности прочностных характеристик кладки, подверженных влиянию сезона возведения и квалификации каменщика.
Повышению экономичности и индустриальности конструкций зданий с каменными стенами способствуют применение камня или кирпича высоких марок (150, 200, 300), замена ручной кладки монтажом кирпичных (каменных) панелей заводского изготовления.
Строительная система зданий со стенами из кирпичных панелейвпервые разработана и применена в СССР Г.Ф. Кузнецовым, Н.В. Морозовым.
Панели несущих стен изготовляют высотой в этаж и длиной в один-два конструктивно-планировочных шага (одно-, двухмодульные панели). Объединения отдельных камней, мелких блоков естественного камня, керамических блоков или кирпича в панель достигают их предварительной укладкой на цементном растворе в стальные формы с вибрированием (виброкирпичные и виброкаменные панели) либо без вибрирования, но со специальными синтетическими добавками в раствор, повышающими сопротивление кладки растяжению (кирпичные и каменные панели).
В обоих случаях прочность конструкции на сжатие увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению со стеной ручной кладки, что обеспечивает экономию 40-50% кирпича или камня. Переход от конструкций стен ручной кладки к панельным позволяет снизить затраты труда на 25%, приведенные затраты на 6-7% и сроки строительство на 30%. Несмотря на экономические преимущества, объем внедрения этих конструкций невелик.
Полносборные здания с несущими конструкциями из бетонных и железобетонных элементоввозводят на основе крупноблочной, панельной, каркасно-панельной и объемно-блочной строительных систем.
Крупноблочная строительная системаприменяется для возведения жилых зданий высотой до 22 этажей. Масса сборных элементов составляет 3-5 т. Установку крупных блоков осуществляют по основному принципу возведения каменных стен – горизонтальными рядами, на растворе, с взаимной перевязкой швов.
Преимуществами крупноблочной строительной системы являются: простота техники возведения, обусловленная самоустойчивостью блоков при монтаже, возможность широкого применения системы в условиях различной сырьевой базы, гибкость номенклатуры блоков, позволяющая при ограниченном числе типоразмеров изделий позволит различные типы жилых домов и массовых общественных зданий; ограниченные по сравнению с панельным и объемно-блочным домостроением капиталовложения в производственную базу из-за простоты и меньшей металлоемкости формовочного оборудования; ограниченная масса сборных изделий, позволяющая использовать распространенное монтажное оборудование и применять крупноблочные конструкции в городском и сельском строительстве.
Создание крупноблочной строительной системы – первый этап массовой индустриализации конструкций зданий с бетонными стенами. Крупноблочная система по сравнению с традиционной каменной дала снижение затрат труда на 10% и сроков строительства на 15-20%.
Повышение нормативных теплотехнических требований к наружным стенам в Украине привело к вытеснению этой системы, т.к. она была ориентирована на однослойные конструкции наружных стен с низким сопротивлением теплопередаче.
При ее применение в отапливаемых зданиях блоки наружных стен необходимо изготовлять трехслойными с утеплителем из пенополистирола, минераловатных, перлитофосфогенных плит и т.п.
Существующие здания требуют утепления наружных стен. Использование этой системы возможно в комбинированном варианте – крупноблочные внутренние стены и многослойные наружные панельные или кирпичные стены.
Панельная строительная системаприменяется при проектировании зданий высотой до 30 этажей в обычных грунтовых условиях и до 14 этажей в сейсмических районах.
Стены таких зданий монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, массой до 10 т и длиной в 1-3 конструктивно-планировочных шага. Конструкции панелей несамоустойчивы: при возведении их устойчивость обеспечивают монтажные приспособления, а в эксплуатации – специальные конструкции стыков и связей. Панели несущих стен устанавливают на цементном растворе, без взаимной перевязки швов.
По сравнению с традиционной системой с каменными стенами одна позволяет снизить стоимость строительства на 6-7%, массу конструкций на 30-40% и затраты труда на 40%.
Техническим преимуществом панельных конструкций является их значительно большая по сравнению с традиционными прочность и жесткость. Это определило широкое применение панельных конструкций для зданий повышенной этажности в сложных грунтовых условиях (на просадочных и вечномерзлых грунтах, над горными выработками).
Панельные конструкции сейсмостойки.
Панельные конструкции применяются преимущественно для возведения жилых зданий различного типа, гостиниц, пансионатов, спальных корпусов домов отдыха и санаториев, а также для ряда массовых общественных зданий (детские ясли-сады, школы и др.).
Каркасно-панельная строительная системас несущим сборным железобетонным каркасом и наружными стенами из бетонных или небетонных панелей применяется в строительстве зданий высотой до 30 этажей.
В жилищном строительстве систему применяют в ограниченном объеме, поскольку она уступает панельной по технико-экономическим показателям.
В многоэтажных зданиях высотой до 100м используют в основном железобетонные несущие конструкции, а при большей высоте – стальные, которые имеют меньшее сечение, и соответственно, меньший вес, что приводит к уменьшению усилий в несущих конструкциях и снижает себестоимость фундаментов. Недостаток стальных конструкций – низкая огнестойкость и коррозионная стойкость. Поэтому их необходимо защищать от воздействия огня: напылением специальных растворов с заполнением; изготовленным на основе базальта, керамического волокна или штукатуркой, цементно-песчаным раствором толщиной 10-60мм, облицовкой кирпичом или базальтовыми, гипсовыми, бетонными, вермикулитными плитами толщиной 20-60мм.
Объемно-блочная строительная система.
Объемно-блочные здания возводят из крупных объемно-пространственных железобетонных элементов массой до 25 т, заключающих в себе жилую комнату или другой фрагмент здания. Объемные блоки, как правило, устанавливают друг на друга без перевязки швов.
Объемно-блочное строительство сулит существенное снижение суммарных трудозатрат в строительстве (на 12-15% по сравнению с панельными) и прогрессивную структуру этих затрат. Если в панельном строительстве соотношение затрат труда на заводе и строительной площадке составляет в среднем 50:50%, то в объемно-блочном оно приближается к 80:20%. Из-за сложности технологического оборудования капиталовложения при создании заводов объемно-блочного домостроения на 15% больше по сравнению с заводами панельного домостроения.
Объемно-блочную систему применяют для строительства жилых домов, гостиниц, спальных корпусов домов отдыха и санаториев высотой до 16 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях и для жилых домов малой и средней этажности при сейсмичности 7-8 баллов.
Наиболее эффективно объемно-блочное домостроение при значительной концентрации строительства, необходимости его осуществления в сжатые сроки, при дефиците рабочей силы.
Монолитная и сборно-монолитная строительные системыприменяются преимущественно для возведения зданий повышенной этажности. К системе монолитного домостроения относят здания, все несущие конструкции которых выполняют из монолитного бетона, к сборно-монолитной – здания, в которых несущие конструкции выполняют частично сборными, частично монолитными. Монолитные здания, как правило, проектируют бескаркасными, сборно-монолитные – каркасными или бескаркасными.
На архитектурно-планировочное и конструктивное решение монолитных и сборно-монолитных зданий оказывает существенное влияние применяемый метод бетонирования несущих конструкций. В отечественном монолитном домостроении наибольшее распространение получили при возведении бескаркасных зданий методы бетонирования в скользящей, объемно-переставной и крупноразмерной щитовойопалубке, при возведении каркасных – методыподъема перекрытий (МПП) и подъема этажей (МПЭ).
Интенсивное развитие монолитного строительства в Украине началось в 90-х годах и связано оно с активизацией деятельности зарубежных фирм.
Метод скользящей опалубки предусматривает непрерывное бетонирование несущих стен в системе синхронно перемещаемых по вертикали опалубочных щитов, устанавливаемых по контуру всех несущих стен здания или секции-захватки.
Метод объемно-переставной опалубки основан на цикличном (поэтажном) бетонировании стен и перекрытий с последующим перемещением элементов Г- или П-образной (объемной) опалубки, объединяющей вертикальные и горизонтальные щиты опалубки на отметку верхнего этажа.
Метод крупноразмерной щитовой (крупнощитовой) опалубки заключается в цикличном (поэтажном) бетонировании несущих стен в поэтажно устанавливаемых крупных (размером на конструктивно-планировочную ячейку) плоских опалубочных щитах.
Метод подъема перекрытий сводится к бетонированию плит междуэтажных перекрытий и покрытия размером на всю площадь здания на нулевой отметке в инвентарной бортовой опалубке с последующим перемещением этих плит по вертикальным несущим конструкциям (колоннам и объемно-пространственным бетонным шахтам – стволам жесткости) и креплением к этим конструкциям на проектных этажных отметках.
Различные между методами подъема перекрытий и подъема этажей сводится к месту монтажа вертикальных ограждающих конструкций. При МПП их устанавливают после закрепления перекрытий на проектных отметках. При МПЭ ограждающие конструкции каждого этажа (преимущественно полносборные) монтируют на нулевой отметке и перемещают на проектную отметку вместе с плитой междуэтажного перекрытия.
Наиболее распространенной из числа сборно-монолитных становится система с вертикальными монолитными элементами жесткости, возводимыми в скользящей опалубке, в сочетании со сборными панельными или каркасно-панельными конструкциями. Эта комбинированная строительная система позволяет повысить прочность несущих конструкций, а следовательно, и этажность зданий по сравнению с этажностью полносборного здания из тех же конструктивных элементов.
В последнее время используют конструктивно-технологическую систему зданий в опалубке из стальных и полимерных материалов, которые относятся после бетонирования (несъемная опалубка). С ее помощью конструкции зданий получают дополнительные функции – усиленные, утепленные, гидроизоляционные и декоративные.
Применение монолитного домостроения целесообразно при отсутствии или недостаточной мощности предприятий панельного домостроения, а также при необходимости для решения градостроительных задач возведения зданий, отличающихся по архитектурно-планировочным параметрам и композиции от массовых полносборных.
Монолитные и сборно-монолитные здания по жесткости одинаковы, а иногда и превосходят панельные. Поэтому их применение особенно целесообразно в сложных грунтовых условиях и в условиях сейсмики.
Монолитные и сборно-монолитные конструкции применяют для зданий до 25 этажей в обычных условиях строительства и до 20 этажей при строительстве в районах с расчетной сейсмичностью 7-8 баллов. Нижнюю границу этажности монолитных зданий определяют из технико-экономических требований. Применение монолитных конструкций, возводимых конструкций, возводимых в объемно-переставной опалубке, экономически целесообразно для зданий выше 8 этажей в обычных условиях и выше 4 этажей – в сейсмических. Для метода скользящей опалубки нижние границы экономической целесообразности составляют соответственно 15 и 8 этажей.
Выгодно отличает монолитное домостроение от панельного меньший (на 10%) расход арматурной стали, так как нет необходимости расходования ее на стыковые соединения, подъемные панели, закладные детали. В сейсмостойком строительстве рациональное использование несущей способности монолитных конструкций позволяет еще больше сократить расход стали (до 20%). Капиталовложения в производственную базу в монолитном домостроении ниже, чем в панельном, на 15-17%.
Строительные системы зданий с несущими конструкциями из дерева и пластмассприменяют для возведения жилых и общественных зданий высотой в 1-2 этажа. Несущая способность деревянных конструкций, как показывают расчеты, испытания и опыт древнерусского строительства многоярусных высотных культовых и крепостных сооружений, позволяет возводить здания большей высоты. Однако современное строительное законодательство не допускает применения вертикальных деревянных несущих конструкций для зданий средней и повышенной этажности, так как они не отвечают требованиям долговечности и огнестойкости. По мере разработки и массового внедрения технологических и дешевых способов повышения био- и огнестойкости древесины предельная этажность зданий с деревянными несущими конструкциями будет повышается. В настоящее время в зданиях выше двух этажей допустимо только выборочное применение деревянных элементов. Например, для внутриквартирных перекрытий и лестниц в зданиях с квартирами, помещения которых размещены в двух уровнях, или для каркаса панелей наружных несущих стен с обшивками из листовых материалов.
Существует несколько строительных систем зданий с несущими стенами или каркасом из дерева. Традиционная – с несущими рубленными стенами из уложенных по периметру стен горизонтальных рядов («венцов») бревен. Ряд индустриальных систем: брусчатая – с несущими стенами из брусьев квадратного или прямоугольного сечения, каркасная – с заполнением пространства между стойками утеплителем и обшивками на постройке (каркасно-обшивочная) или щитами заводского производства (каркасно-щитовая), бескаркасные – щитовая и панельная.
Традиционная система имеет ограниченное применение. Ее используют только в богатых лесом районов. Брусчатая, каркасно-обшивочная, каркасно-щитовая, щитовая и панельная системы представляют собой последовательные этапы индустриализации массового деревянного домостроения. На современном этапе развития строительной техники они уступили место экономически эффективным и индустриальным конструкциям. Панели высотой в этаж и длинной от 2,4 до 6м имеют деревянный каркас, обшивки из водостойкой фанеры (снаружи), древесно-струженных плит (изнутри) и эффективный утеплитель.
Затраты пиломатериалов на строительство панельных зданий в 2,6 раза ниже, чем на брусчатые дома. Строки возведения одноэтажного одноквартирного панельного дома составляют всего 2,5-2 рабочих смены. Эксплуатационные качества наружных ограждений панельных зданий значительно выше, чем каркасно-обшивных или щитовых, благодаря малой протяженности стыков сборных элементов и практической воздухонепроницаемости обшивок.
Применение панельного деревянного домостроения в малоэтажной сельской застройке технически целесообразно и экономично также по сравнению с индустриальными строительными системами, использующими капитальные конструкции из несгораемых материалов. Так, по сравнению с бетонным деревянное панельное домостроение позволяет снизить массу монтируемых конструкций в 4 раза, расход стали в 6 раз, затраты труда на 30% и сметную стоимость на 7%.
Строительные конструкции — это… Что такое Строительные конструкции?
несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений.
Классификация и области применения. Разделение С. к. по функциональному назначению на несущие и ограждающие в значительной мере условно. Если такие конструкции, как арки (См. Арка), фермы (См. Ферма) или рамы (См. Рама), являются только несущими, то панели стен и покрытий, оболочки (См. Оболочка), Своды, 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, Купола 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 Железобетона 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 Бетона 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
Использование современных строительных материалов как экономически выгодный аспект строительства на примере реконструкции зданий с применением технологии легких стальных тонкостенных конструкций
Инновационные строительные материалы для строительства всех видов зданий и сооружений набирают обороты и встречаются все чаще. На данный момент предлагается огромное число разных видов строительных материалов, что иногда становится ключевым фактором экономической составляющей строительства. Важно не только обеспечить объект необходимым материалом, обладающим всеми нужными свойствами и характеристиками, но и подобрать экономически выгодный вариант. На сегодняшний день строительные компании зачастую экономят на материалах отталкиваясь только от цены, пренебрегая при этом характеристиками долговечности, эстетики и даже весомыми конструктивными особенностями. В современных условиях строительства, при выходе на рынок материалов дешевле и качественнее своих «старых» аналогов благодаря внедрению в производство и конструктив инноваций, строительные организации пренебрегают ими ввиду выгодных им коммерческих предложений со стороны реализаторов материала, произведенного по устаревшим технологиям. Ввиду этого новаторам в области производства строительных материалов сложнее выйти на рынок и продвигать свою продукцию.
Одним из наиболее выгодных экономических решений, обеспечивающих оптимизацию затрат в строительстве, может быть реконструкция.
Реконструкция имеет значительные отличия от строительства с нуля и несет в себе некоторые особенности в проектировании, разработке технологического процесса строительства, направленности производства строительно-монтажных работ, это связано напрямую с использованием многообразия конструктивных и объемно-планировочных решений, невозможностью использовать необходимое пространство для строительной площадки и пр.
Одной из возможных технологий ведения реконструкции, обеспечивающих экономически выгодную позицию, является технология легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК).
Применение технологии ЛСТК при реконструкции зданий охватывает множество отраслей: промышленное, гражданское, административное, сельскохозяйственное строительство. Но в большей степени технология легких стальных тонкостенных конструкций может проявить себя в гражданском и сельскохозяйственном строительстве.
Реконструкция малоэтажных зданий и сооружений по технологии ЛСТК, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики, и экономические аспекты производства работ. Незначительный вес ЛСТК не ведет за собой усиления конструкции фундамента, не оказывает влияния на несущие элементы здания.
Использование теплоизоляции необходимого качества в стенах и перекрытиях позволяет устроить из ограждающих конструкций эффект теплицы, который в закрытом состоянии может удерживать тепло нескольких, без использования дополнительного отопления. Эта особенность позволяет значительно уменьшить затраты при эксплуатации зданий.
При реконструкции с применением технологии ЛСТК можно применить решения отделки стен кирпичом, профилированным листом, сайдингом, деревянными материалами, варианты с утепленным оштукатуренным фасадом, помимо этого разнообразие вариантов вентилируемых фасадов с применением стекла, камня, натурального дерева, что позволяет улучшить эстетическую составляющую (рисунок 1).
Рис. 1. Узел устройства многослойной стены дома
К реконструкции могут привести разнообразные факторы, от увеличения производственных мощностей до высокой степени износа элементов здания.
При использовании технологии ЛСТК уменьшается длительность производства работ, что позволяет производить работы в кратчайшие сроки. Это является немаловажным фактором, ведь при реконструкции зданий и сооружений не придется останавливать их функционирование на длительное время.
При применении технологии ЛСТК так же не имеет значение полная строительная готовность строительной площадки. Поэлементная сборка может быть осуществлена непосредственно на месте, что снижает сложность транспортировки.
Все эти факторы делают технологию легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) незаменимой при выборе технологии для реконструкции.
При реконструкции кровельного покрытия зданий (рисунок 2) разнообразного назначения основными преимуществами применения ЛСТК являются следующие факторы:
– ЛСТК благодаря своим конструктивным особенностям снижает нагрузку на несущие элементы зданий при реконструкции;
– технология ЛСТК кровель имеет срок службы от 30 лет;
– конструктивные решения ЛСТК позволяют реализовать «утепленные» и «холодные» варианты кровельного покрытия;
– благодаря малому весу элементов можно не использовать краны высокой грузоподъемности, вести монтаж вручную;
– работы можно производить круглый год;
– можно исключить огнеопасность т. к. монтаж ведется без использования сварочного оборудования.
Применение металлических прокатных профилей также значительно снижает стоимость производства работ по реконструкции перекрытия. ЛСТК балки поднимаются и монтируются ручным способом, без вспомогательных подъемных устройств.
Рис. 2. Конструкция кровли из ЛСТК
Рис. 3. Конструкция перекрытия из ЛСТК
При реконструкции могут применяться всевозможные технологии, такие как металлический каркас, деревянный каркас, но все они уступают технологии ЛСТК. Применение металлического каркаса ведет за собой коррозию, промерзание конструкций и разрушение внутренней отделки. Деревянный каркас подвержен гниению и воздействию насекомых, а также требует обработки каркаса для обеспечения требуемого параметра огнестойкости.
Исходя из вышесказанного, можно сказать, что отличительными особенностями данной технологии являются сравнительно небольшой вес конструкций и быстрота монтажа, которая не зависит от климатических условий. Помимо этого, стоимость таких объектов ниже аналогичных с использованием других материалов, экономия может составить до 50 %.
Использование технологий подобного плана во всех отраслях строительной сферы несет в себе исключительно положительные моменты, от уменьшения стоимости строительства до упрощения монтажа и возможности отказа от сложной технической оснастки строительного процесса производства работ.
Литература:
1 Гагарин, В.Г., Козлов, В.В., Мехнецов, И. А. Метод оценки теплозащиты стены здания с вентилируемым фасадом с учетом продольной фильтрации воздуха/ В. Г. Гагарин, В. В. Козлов, И. А. Мехнецов // АВОК. — 2015. № 8. С.17–28.
2 СНиП II-3–79*. Строительная теплотехника / Минстрой России. М.: 1996. — 44с.
3 Мохначев, С.А., Зайцева, О.Н., Шиврина А. С. Технико-экономические аспекты применения технологии ЛСТК при реконструкции зданий гражданского и сельскохозяйственного назначения//Фундаментальные исследования.– 2015. № 12 С.65–69.
Основные термины (генерируются автоматически): технология легких, реконструкция, деревянный каркас, металлический каркас, сельскохозяйственное строительство, строительная площадка, реконструкция зданий, материал, особенность.
Несущие конструкции
вернуться на главную страницу
ГЛАВНОЕ МЕНЮ РАЗДЕЛА «НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ»
Несущие строительные конструкции зданий и сооружений.
Несущими строительными конструкциями называют такие элементы или конструкции здания или сооружения, которые гарантированно воспринимают воздействующие на них нагрузки от других конструкций и внешних воздействий, а также собственной массы и далее распределяют силовые потоки на грунт или другие конструкции. Несущим конструкциям следует уделять первостепенное значение, т.к. их разрушение может привести к обрушению какой либо части или всего здания или сооружения. Несущие конструкции могут одновременно являться и ограждающими конструкциями, например, стены. Как правило, выбор конструкций уже определен ЗАДАНИЕМ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ, но частично такие решения приходится делать и проектировщику.
В разделе НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ мы будем рассматривать:
1. ГРУНТЫ И ФУНДАМЕНТЫ
Фундаменты называют несущими конструкциями, которые передают нагрузку на грунт. Фундаменты всегда считались самой важной несущей конструкцией здания или сооружения, т.к. разрушение фундамента может стать причиной аварийного состояния всего здания или сооружения. В данном разделе мы рассмотрим различные виды фундаментов и поговорим о грунтах.
2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Металлические конструкции стали особо популярны в современном строительстве. Быстрота изготовления и возведения металлических конструкций является их неоспоримым преимуществом. В данном разделе мы рассмотрим самые разные элементы металлического каркаса (фермы, балки, фахверк и т.п.).
3. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Железобетонные конструкции обычно используются при строительстве больших объектов капитального строительства (Высотные дома, плотины), а также при устройстве фундаментов подавляющего большинства зданий и сооружений. Железобетонные конструкции обладают большой долговечностью, массивностью и пожаростойкостью. В этом разделе мы рассмотрим элементы сборного железобетонного каркаса.
4. КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Каменные конструкции сочетают в себе экологичность, огнестойкость, надежность и долговечность. Выполняют каменные конструкции из кирпичей, блоков, природных камней и других материалов. Здесь мы будем рассматривать специфику каменных и кирпичных стен.
5. ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Деревянные конструкции являются самым экологически чистым материалом. Несмотря на существенные недостатки деревянных конструкций, такие как горючесть, подверженность гниению и т.п., современнее способы обработки дерева и современные антисептические, противопожарные и другие покрытия позволяют в значительной степени исключить недостатки деревянных конструкций.
Как правило, выбор конструкций уже определен ЗАДАНИЕМ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ, но частично такие решения приходится делать и проектировщику.
Сравнение типов строительных несущих конструкций.
Приведем сравнительную таблицу строительных конструкций (См. ниже) .
Таблица сравнения строительных конструкций
| № | Наименование | Стальные конструкции | Железобетонные конструкции | Кирпичные конструкции |
| 1 | Скорость монтажа | Высокая | Средняя | Низкая |
| 2 | Наличие «мокрых» процессов | Нет | Есть | Есть |
| 3 | Нагрузки на фундамент | Низкие | Высокие | Высокие |
| 4 | Необходимость в доступности строительных заводов | Не требуется | Высокая необходимость | Высокая необходимость |
| 5 | Возможность модернизации, реконструкции, демонтажа. | Высокая | Средняя | Низкая |
| 6 | Простота контроля материалов | Высокая | Средняя | Низкая |
| 7 | Возможность устройства больших пролетов | Высокая | Высокая | Низкая |
| 8 | Пожаростойкость | Низкая | Средняя | Высокая |
| 9 | Коррозионная стойкость | Низкая | Средняя | Высокая |
| 10 | Стоимость | Низкая | Средняя | Высокая |
| 12 | Звукоизоляция | Низкая | Средняя | Высокая |
| 13 | Экология | Низкая | Средняя | Высокая |
| 14 | Чувствительность к сейсмическим нагрузкам | Низкая | Средняя | Высокая |