Shereshevsky I. A. Budynki mieszkalne. Systemy i elementy konstrukcyjne dla budownictwa przemysłowego. – Publikacja jest stereotypowa. — Moskwa, 2005 r.
Budynki mieszkalne. Systemy konstrukcyjne i elementy budownictwa przemysłowego: Przewodnik po projektowaniu edukacyjnym / I. A. Shereshevsky. – Publikacja jest stereotypowa. – Moskwa: Architektura-S, 2005. – 123 s., il.
WSTĘP
Według planu rozwoju gospodarki narodowej ZSRR w latach 1959-1965. planowane jest wybudowanie budynków mieszkalnych o łącznej powierzchni 650-660 mln m², z czego ok. 400 mln m² w pozostałych czterech latach. Spełnienie tego wspaniałego planu zapewnia radykalna poprawa budownictwa mieszkaniowego, dalsza industrializacja produkcji materiałów budowlanych i prace budowlane.
Budynki mieszkalne budowane obecnie metodami przemysłowymi można podzielić na: a) prefabrykowane – w całości składane z wielkogabarytowych elementów prefabrykowanych; b) wznoszone z częściowym wykorzystaniem elementów wielkogabarytowych oraz c) wznoszone z lokalnych materiałów budowlanych przy użyciu maszyn i mechanizmów.
Największy stopień uprzemysłowienia produkcji budowlanej osiąga się oczywiście w budynkach prefabrykowanych. Koszty robocizny związanej z ich instalacją spadły już do 2-4 osobodni na 1 m² komfortowej powierzchni mieszkalnej (około 5-krotnie w porównaniu z kosztami budynków murowanych).
Wielkogabarytowe elementy budynków prefabrykowanych wykonujemy w postaci bloczków ściennych, paneli ściennych, paneli podłogowych oraz konstrukcji trójwymiarowych.
Jako pierwsze elementy wielkogabarytowe zaczęto stosować duże bloki ścienne, które są sztucznymi kamieniami z różnych materiałów (beton żużlowy, cegła, silikat, gazobeton itp.). Układane są z bandażowaniem szwów i jako elementy murowane muszą być samowystarczalne.
Konstrukcja wielkoblokowa pozwala zastąpić pracę ręczną maszynami i znacznie przyspiesza wznoszenie ścian, ale zasadniczo nie zmienia konstrukcji budynków.
Kolejnym etapem rozwoju budownictwa prefabrykowanego było zastosowanie paneli podłogowych i ścian o wielkości „na pokój”. Obecnie, dzięki zastosowaniu cienkich skorup żelbetowych i lekkiej izolacji, wydaje się możliwe dalsze powiększanie paneli.
W przeciwieństwie do bloków, panele są ze sobą połączone tylko na przecięciu wzajemnie prostopadłych płaszczyzn (ściany wzdłużne i poprzeczne, ściany i sufity itp.). Ze względu na charakter cięcia panele są elementami bryły, a nie płaszczyzną budynku. Dlatego nie potrzebują niezależnej stabilności, a ich grubość zależy wyłącznie od zdolności izolacyjnych i wytrzymałości użytych materiałów.
Zgodnie z ich konstrukcją panele dzielą się na jednowarstwowe i wielowarstwowe. Ich warstwy nośne wykonane są z betonu zbrojonego, betonu żużlowego, keramzytu, wibrobetonu i płyt azbestocementowych. Jako grzejniki w wielowarstwowych panelach ścian zewnętrznych stosuje się wełnę mineralną, szkło piankowe, keralit piankowy, gazobeton, pianobeton itp. Ze względu na dużą odporność cieplną tych materiałów grubość ścian zewnętrznych może być minimalna.
Zastosowanie paneli zasadniczo zmienia projekt budynków i umożliwia przejście do cięcia wolumetrycznego.
Elementy montażowe są jeszcze bardziej powiększone o konstrukcje wolumetryczne, które pokrywają funkcjonalnie izolowane pomieszczenia – pokoje, mieszkania, sanitariaty itp. Elementy te są kompletowane fabrycznie z osobnych paneli lub z „czapek” i płyt podłogowych. Płyty stropowe produkowane są przez ciągłe walcowanie wibracyjne i mocowane są do ścian nasadki za pomocą stalowych kołków. Kabiny sanitarne mogą być wykonane z płaskich płyt azbestowo-cementowych na ramie stalowej lub na desce, wbudowane w paletę żelbetową lub w postaci solidnej cienkościennej konstrukcji żelbetowej itp.
Podczas montażu budynków z elementów trójwymiarowych zmniejsza się liczba szwów konstrukcyjnych i nie ma potrzeby prac wykończeniowych. Styki między elementami trójwymiarowymi są pokryte we wnętrzu obramowaniem drzwi. Dlatego w fabryce można wykonać wklejanie i malowanie pomieszczeń, montaż podłóg oraz główną część prac hydraulicznych i elektrycznych. W ten sposób znacznie zwiększa się stopień gotowości fabrycznej budynku i minimalizuje się prace na placu budowy. Jednocześnie do produkcji transportu i montażu elementów o dużej objętości wymagany jest stosunkowo bardziej złożony i droższy sprzęt.
Poszukiwanie najbardziej ekonomicznych form wykorzystania płaskich i wolumetrycznych elementów wielkogabarytowych prowadzi do ich połączenia. Np. kabiny sanitarne wolumetryczne są instalowane w budynkach z paneli (patrz arkusze 1, 7, 23, 25, 29), panele cokołowe stosowane są w budynkach z elementów wolumetrycznych (patrz arkusz 33).
Najbardziej postępową, nowoczesną formą organizacji budownictwa mieszkaniowego są zakłady budowy domów, które wytwarzają wielkogabarytowe elementy budynków, samodzielnie je transportują i montują „z kół”.
Ten podręcznik ma na celu dostarczenie uczniom dość kompletnego materiału do projektowania edukacyjnego, obejmującego wszystkie główne typy nowoczesnego budownictwa mieszkaniowego.
Różne typy budynków mieszkalnych są usystematyzowane według liczby kondygnacji (pierwszy i drugi odcinek). W pierwszej części budynki wielokondygnacyjne pogrupowane są według kierunku i rodzaju nośnych elementów pionowych.
Rysunki dla budynków parterowych są ułożone na jednym, a dla budynków wielopiętrowych – na dwóch arkuszach umieszczonych obok siebie, dzięki czemu można mieć od razu wszystkie materiały związane z tym budynkiem przed rozdziałami. To znacznie ułatwia czytanie rysunków, unikając oznaczeń, odniesień do innych arkuszy itp.
Z reguły rysunki budowlane obejmują: przekrój aksonometryczny szkieletu, dający wyobrażenie o ogólnym charakterze przyjętego układu konstrukcyjnego; fragment typowego planu kondygnacji, odzwierciedlający schemat rozplanowania komórek mieszkalnych; przekrój wzdłuż ściany podłużnej, przedstawiający rozmieszczenie i połączenie ogrodzeń pionowych i poziomych oraz widoki aksonometryczne głównych zespołów nośnych, przedstawiające układ nośny poszczególnych elementów. Wszystkim ogólnym rysunkom towarzyszą szczegóły połączeń konstrukcyjnych, wykonane z kompletnością właściwą dla projektu roboczego.
Oprócz różnych systemów konstrukcyjnych podano główne, w pewnym stopniu, niezależne elementy konstrukcyjne, które wyróżniają się specyfiką konstrukcji, materiałów i metod wytwarzania.
W pierwszej i drugiej części (z jednym lub dwoma arkuszami rysunków na budynek) poszczególnych elementów konstrukcyjnych nie można było szczegółowo i usystematyzować. Dlatego wyodrębnia się je w niezależnej trzeciej części i grupuje według ich przynależności, zaczynając od fundamentów, a kończąc na dachu. Są też schematyczne rysunki wyposażenia i mebli.
Podano rysunki znormalizowanych wyrobów standardowych i eksperymentalnych oraz fragmenty ich montażu i instalacji w budynkach w ilości niezbędnej do wykonania projektu wykonawczego.
Porównanie wskaźników strukturalnych i ekonomicznych poszczególnych budynków na 1 m1 powierzchni mieszkalnej przedstawia tabela. 25. Stosunek kubatury budynku przeznaczonego na mieszkania i zajmowanej przez konstrukcje w tej tabeli wyrażony jest procentowo przez współczynnik K. W budynkach z ogrodzeniami wykonanymi z materiałów wydajnych współczynnik ten nie powinien przekraczać 30%. Przy przeważającym wykorzystaniu lokalnych materiałów K może wzrosnąć do 35-1%. Im niższe K, tym mniejsza objętość i waga akceptowanych konstrukcji. Przy ugruntowanej produkcji wydajnych materiałów zmniejszenie objętości i ciężaru konstrukcji zawsze pociąga za sobą zmniejszenie kosztu XNUMX m² powierzchni mieszkalnej. W ten sposób K w pewnym stopniu uogólnia główne wskaźniki ekonomiczne budynku.
Podane w tabeli. 1, podobnie jak inne wskaźniki ogólne, są wartościami warunkowymi, które dają jedynie podstawowe wyobrażenie o cechach ekonomicznych projektu, niezależnie od cech lokalnych. Cechy te obejmują warunki topograficzne, geologiczne i klimatyczne, sejsmiczność, obecność pewnych lokalnych materiałów i gałęzi przemysłu w obszarze budowy, orientację budynku, pożądany rozkład mieszkań według liczby pokoi itp. Dlatego ocena projektu nie może opierać się na automatycznej kalkulacji podanych wskaźników – mogą one służyć jedynie jako wskazówka przy wyborze najbardziej odpowiednich projektów.
Opracowując album, autor postawił sobie za zadanie ukazanie głównych typów budynków mieszkalnych, które powstają obecnie w naszym kraju. Dlatego obok domów prefabrykowanych z płyt, których konstrukcje wykonuje się z wydajnych materiałów w zakładach budowy domów, pojawiają się budynki o ścianach wykonanych z elementów murowanych, które można wykonać z materiałów lokalnych w warunkach placów budowy. Oprócz wysokich budynków typu miejskiego, niskie budynki są pokazywane dla małych osiedli lub tymczasowej budowy priorytetowej bez ogólnomiejskich sieci inżynieryjnych (zaopatrzenie w wodę, kanalizacja, centralne ogrzewanie itp.).
Porównanie podanych w tabeli. 1 koszty finansowe i robocizny oraz zużycie materiałów dla poszczególnych typów budynków, student zrozumie ekonomiczne podstawy rozwoju systemów konstrukcyjnych dla budownictwa mieszkaniowego i będzie w stanie uzasadnić zastosowanie takiego lub innego rodzaju budynku w powiązaniu z lokalnymi warunki.
Elementy konstrukcyjne budynków
Elementy konstrukcyjne budynków są podzielone na obudowy, które oddzielają pomieszczenia od środowiska zewnętrznego lub od siebie; nośne, przyjmujące obciążenia działające w budynku; oraz elementy łączące funkcje obudowy i łożyska. Głównymi elementami konstrukcyjnymi budynków są fundamenty, ściany, indywidualne podpory, stropy, ścianki działowe, schody, dachy (rys. 1).
Ryż. 1. Planowanie przestrzenne i elementy konstrukcyjne budynku: 1 – klatka schodowa; 2 – pokój; 3 – fundament; 4 – sufit nad piwnicą; 5 – ściana wewnętrzna; 6 – przegroda; 7 – zakładka międzywarstwowa; 8 – ściana zewnętrzna; 9 – podłoga na poddaszu; 10 – dach; 11 – okno; 12 – schody; 13 – drzwi
Podwaliny – są to podziemne części budynków, które odbierają obciążenia od konstrukcji znajdujących się powyżej, które przenoszą je na podłoże (grunt). Dolna płaszczyzna fundamentu, która styka się z podłożem (gruntem), nazywana jest podeszwą. Fundamenty są konstrukcjami nośnymi, a jeśli są wykorzystywane do tworzenia piwnic, to również stanowią obudowę.
ściany – konstrukcje pionowe oddzielające lokal od przestrzeni zewnętrznej (ściany zewnętrzne) lub od innych pomieszczeń (wewnętrzne). To jest ich funkcja ochronna. Jeśli ściany przenoszą obciążenie tylko własnym ciężarem, są samonośne, pełnią jedynie funkcję osłaniającą (ochronną, izolacyjną itp.). Kiedy ściany nadal odbierają obciążenia od stropów i dachu, które na nich spoczywają, nazywa się je nośnymi, chociaż jednocześnie pełnią również funkcję otaczającą. Jeśli same ściany są podparte kolumnami lub sufitami międzypodłogowymi, pełnią tylko funkcję ochronną i są zawiasowe. W zależności od położenia w budynku ściany mogą być podłużne i poprzeczne; te ostatnie, jeśli są zewnętrzne, nazywane są końcem. Również ściany mogą być wewnętrzne i zewnętrzne.
Pokrywa się – poziome konstrukcje dzielące wnętrze budynku na kondygnacje i przeznaczone do pomieszczenia ludzi, mebli i wyposażenia. Dostrzegają te obciążenia i przenoszą je na pionowe konstrukcje nośne (ściany, słupy, słupy). Jako elementy konstrukcyjne budynku stropy pełnią również funkcję ochronną (nad i pod sąsiednimi pomieszczeniami). Ponadto są ważne w zapewnieniu stabilności przestrzennej i sztywności budynków. W zależności od lokalizacji w budynku kondygnacje to:
– niższy, oddzielający pierwsze (niższe) piętro od gruntu;
– nad piwnicą, oddzielając piwnicę lub parter;
– międzykondygnacyjny, oddzielający kondygnacje przylegające na wysokość;
– strych lub górny (w przypadku braku strychu), tj. oddzielne poddasze i piętro.
Ich funkcje, jako konstrukcje ogrodzeniowe, są różne: międzykondygnacyjne są konstrukcjami wewnętrznymi, a ich główną funkcją z punktu widzenia fizyki budowli jest izolacja akustyczna, pozostałe kondygnacje są zewnętrzne, a ich główną funkcją jest izolacja termiczna pomieszczeń. Na suficie zwykle mają podłogę – element konstrukcyjny w postaci podłogi, po której chodzą.
Oddzielne podpory – są to stojaki (kolumny, słupy) do podtrzymywania podłóg, ścian lub dachów; przenoszą swoje obciążenia na fundamenty. Stropy oparte są na słupach, ale częściej – na belkach stropowych ułożonych wzdłuż słupów (dźwigary lub poprzeczki). Słupy i belki tworzą szkielet budynków, który dla zapewnienia stabilności geometrycznej posiada pionowe ściągi lub membrany żelbetowe (tj. cienkie sztywne ściany) połączone ze słupami i belkami. W przypadku braku połączeń lub przepon, połączenia między słupami i belkami muszą być sztywne (bez zawiasów). Wszystkie elementy ramy są nośne.
Dach – górna część budynku, oddzielając jego przestrzeń wewnętrzną od środowiska zewnętrznego, chroni budynek przed opadami atmosferycznymi oraz innymi obciążeniami i działaniami od góry. W celu odwodnienia dach jest wykonany ze spadków (pochyłych płaszczyzn), które tworzą górną wodoodporną powłokę – zadaszenie. Pod nim dach ma wewnętrzną przestrzeń – poddasze. Obciążenia na dachu są postrzegane przez jego elementy nośne – krokwie. W ten sposób dach łączy funkcję nośną i otaczającą, a dach pełni tylko funkcję otaczającą. Dach wraz z podłogą na poddaszu nazywa się powlekane. W wielu budynkach dach nie posiada poddasza. Następnie funkcje podłogi na poddaszu i dachu łączy się w jednym projekcie – połączonej powłoce.
Partycje – cienkie ściany wewnętrzne dzielące przestrzeń wewnętrzną w obrębie jednej kondygnacji na oddzielne pomieszczenia. Ścianki działowe oparte są na stropach i nie przenoszą żadnych obciążeń (poza własnym ciężarem), dlatego stanowią część zabudowy budynku.
Schody służą do komunikacji między piętrami, wytrzymują obciążenie od ciężaru ludzi i innych. Z reguły znajdują się w osobnych pomieszczeniach – klatkach schodowych lub klatkach schodowych. Dlatego schody są konstrukcjami nośnymi, a klatki łączą funkcję nośną i zamykającą. Jednocześnie klatki schodowe lub klatki schodowo-windowe tworzą przestrzenną sztywną konstrukcyjną i przestrzenną część konstrukcyjną budynku, która nazywana jest rdzeniem sztywności.
Do naturalnego oświetlenia pomieszczeń i ich wentylacji są Windows – przeszklone konstrukcje są wstawiane w otwory okienne ścian zewnętrznych lub (rzadziej) wewnętrznych. Komunikacja pomiędzy pomieszczeniami na tej samej kondygnacji oraz pomiędzy pomieszczeniami a przestrzenią zewnętrzną odbywa się za pomocą drzwi – głuche lub częściowo (czasem całkowicie) przeszklone konstrukcje, które są wstawiane w otworach drzwiowych ścian wewnętrznych i zewnętrznych.
W budynkach wielokondygnacyjnych, głównie mieszkalnych lub użyteczności publicznej, mogą znajdować się pomieszczenia letnie, które stanowią łącznik pomiędzy przestrzeniami wewnętrznymi na kondygnacjach a przestrzenią zewnętrzną. Należą do nich balkony, loggie i wykusze, a także tarasy, werandy.
Balkony – są one wyjęte z płaszczyzny zewnętrznej ściany pomieszczenia, które są podparte (tj. bez podpór na wolnych końcach) za pomocą platform.
Loggie, w przeciwieństwie do balkonów, posiadają po bokach głuche podpory – ściany na całej szerokości działki (odległe loggie) lub są otwarte, ogrodzone wewnątrz posesji (wbudowane loggie).
Okna wykuszowe – jest to częściowo wyjęte z płaszczyzny zewnętrznej ściany wnętrza, posiadające okna z trzech stron.
tarasy – zadaszonych lub otwartych przestrzeni przylegających do parterowych domów lub rozmieszczonych na płaskich powierzchniach budynków wielopiętrowych.
Werandy – nieogrzewane przeszklone pomieszczenia przed wejściem do głównych pomieszczeń niskich, przeważnie zagrodowych domów.
Inne elementy architektoniczne i konstrukcyjne budynków:
–obszar niewidomych – pasy asfaltowe wykonane blisko budynku ze spadkiem na zewnątrz do odprowadzania wody (deszcz, roztop)
–Światła górne światło naturalne – przeszklone struktury, które pasują do powłok;
–przedsionki – małe zamknięte pomieszczenia na parterze z dwiema parami drzwi wewnątrz lub na zewnątrz budynków, które służą do ogrzania ich w zimie, gdy drzwi są otwarte;
– wizjery – daszki nad drzwiami wejściowymi do budynków, a także nad górnymi balkonami i loggiami;
