Структура зданий и их основных элементов

Основной областью архитектурно-конструктивного проектирования являются здания и сооружения. Главным отличием зданий от сооружений является наличие в здании внутренних пространств, предназначенных для различных видов жизнедеятельности общества (жилище, отдых, обучение, труд и пр.) в то время как сооружение (точнее «инженерное сооружение»), либо не содержит внутренних пространств (мост, эстакада, мачта электропередачи) либо это внутреннее пространство используется в качестве складской либо технологической емкости (бункера, силосы, водонапорные башни, нефтехранилища и т.п.). В порядке исключения в состав инженерного сооружения могут входить небольшие обьемно-пространственные элементы, не связанные с основным технологическим назначением сооружения - видовые, торговые площадки или рестораны (например, ресторан «Седьмое небо» на высокой отметке Останкинской телевизионной башни, или торговые площади в пространстве крытого Багратионовского моста в Москве),

Предметом изучения дисциплины «Архитектура» являются здания.

Внутреннее пространство зданий чаще всего бывает расчленено по вертикали -на этажи и в плане - на отдельные помещения, Различают подземное пространство здания (подвальный этаж или техническое подполье) большая часть которого размещена ниже уровня земли, цокольный этаж, заглубленный в землю не более чем на половину своей высоты, надземные этажи (первый, второй...), расположенные выше уровня земли, чердак - пространство между перекрытием верхнего этажа (чердачным перекрытием ) и крышей. Кроме того в здании могут быть предусмотрены мансарда - часть чердачного пространства, выгороженная утепленными ограждающими конструкциями для размещения жилых, общественных или вспомогательных отапливаемых помещений и технический этаж, в пространстве которого размещены инженерное оборудование и коммуникации.

В зависимости от проектного решения инженерных систем здания технический этаж может быть размещен в подполье, на чердаке или, на различных отметках по высоте здания.

Объемно-планировочная структура здания формируется расчленением его пространства не только на этажи, но и на помещения в этих этажах. Помещения в здании в соответствии с их назначением разделяют на группы - работа:, обслуживающих, вспомогательных и коммуникационных. Рабочими являются помещения, предназначенные для основной функции здания, например, обучения (классы, кабинеты в школе), к обслуживающим, помещения, способствующие полноценному осуществлению основной функции (в той же школе - библиотека, буфеты, столовые, лаборантские при кабинетах, санитарные помещения и пр.), к вспомогательным - бойлерные, элетрощитовые, вентиляционные камеры, к коммуникационным - вестибюли, холлы, коридоры, лестничные клетки и т.п. Материальную оболочку здания и преграды между его этажами и помещениями образуют конструкции здания, образованные комплексом различных, но взаимосвязанных элементов, имеющих различные - несущие или ограждающие функции либо их совмещающие.

Назначение конструкций - восприятие силовых и несиловых воздействий на здание (рис. 3.1).

К силовым относят следующие виды нагрузок и воздействий:

• постоянные нагрузки - от собственной массы конструкций здания и давления грунта основания на его подземную часть;
• длительно действующие временные нагрузки - от технологического оборудования, перегородок, длительно хранимых грузов (книгохранилища и т.п.), воздействия неравномерных деформаций грунтов основания и т.п.;
• кратковременные нагрузки и воздействия - от массы подвижного оборудования, людей, мебели, снега, ветра и т.п.;
• особые воздействия - от сейсмических явлений, просадочности лессового или протаявшего мерзлого фунтового основания здания, воздействия деформаций земной поверхности в районах влияния горных выработок и т.п.;
• воздействия, возникающие при чрезвычайных ситуациях - взрывы, пожары и пр.

К несиловым относят воздействия:

• пременных температур наружного воздуха, вызывающих линейные (температурные) деформации - изменения размеров наружных конструкций здания или температурные усилия в них при стесненности проявления температурных деформаций вследствие жесткого закрепления конструкций;
• атмосферной и фунтовой влаги на материал конструкций, приводящие к изменениям физических параметров, а иногда и структуры материалов вследствие их атмосферной коррозии, а также воздействие парообразной влаги воздуха помещений на материал наружных ограждений, при фазовых переходах влаги в их толще;
• солнечной радиации, влияющей на световой и температурный режим помещений и вызывающей изменение физико-технических свойств поверхностных слоев конструкций (старение пластмасс, плавление битумных материалов и т.п.).
• В соответствии с характером воспринимаемых воздействий конструкции зданий различают на несущие (воспринимающие силовые воздействия) - фундаменты, несущие стены, каркас, перекрытия и ограждающие - изолирующие пространство здания от неблагоприятных (атмосферные осадки, отрицательные температуры воздуха, шум и пр.) воздействий внешней (или внутренней) среды - наружные стены, крыши, перегородки и пр.

В соответствии с назначением здания его конструктивное решение предусматривает четкое разделение его элементов на несущие и ограждающие (большинство промышленных зданий), либо совмещение несущих и ограждающих функций, например, наружными и внутренними стенами (большинство жилых зданий).

Рассмотрим основные элементы материальной оболочки здания в той же последовательности как оно возводиться на основании (рис. 3.2).

Основание

Основание - толща фунта, воспринимающая непосредственно все нагрузки и воздействия от здания.

Фундаменты

Фундаменты - подземная часть вертикальных несущих конструкций здания (стен, колонн), воспринимающая все приходящиеся на здание силовые нагрузки и воздействия и передающая их основанию. Конструкции фундаментов различны: стены (ленточные фундаменты), отдельные столбы и подушки (столбчатые фундаменты), сваи, сплошная железобетонная плита под зданием. Нижняя горизонтальная плоскость фундаментной конструкции называется подошвой фундамента, а расстояние от поверхности земли до подошвы фундамента - глубиной заложения фундамента.

Стены

Стены - разделяют по их положению в здании на наружные и внутренние, а по статической функции - на несущие, самонесущие и ненесущие (навесные). Несущие наружные стены воспринимают и передают на фундамент все вертикальные и горизонтальные нагрузки, самонесущие - только нагрузки от собственной массы, ненесущие - передают нагрузку от собственной массы и ветра поэтажно на внутренние несущие конструкции. Несущие наружные стены совмещают несущие и ограждающие функции, защищая помещения от неблагоприятных воздействий внешней среды - холода, атмосферных осадков, шума. Ненесущие наружные стены имеют только ограждающие функции (рис. 3.3). Внутренние стены также бифункциональны - воспринимают силовые воздействия и защищают ограждаемое помещение от шума.

Перекрытия

Перекрытия - горизонтальные несущие и ограждающие конструкции. Они разделяют здания на этажи, воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия и передают их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Различают междуэтажные, цокольные и чердачные перекрытия, Основная ограждающая функция междуэтажных перекрытий - защита разделяемых помещений от шума, цокольного и чердачного - от охлаждения.

Крыши

Крыши (покрытия) - верхняя часть здания, предназначенная для защиты от атмосферных воздействий, образованная несущими (стропила, кровельные лотковые панели с поддерживающими их вертикальными конструкциями - стойками, подкосами, фризовыми панелями) и ограждающими гидроизоляционными (кровельными) элементами. Отвод осадков с крыши может быть предусмотрен наружным или внутренним (см. рис. 3.2).

Перегородки

Перегородки - ненесущие вертикальные конструкции. Они разделяют помещения здания, защищают их от шума и опираются на перекрытия.