Основные принципы архитектурно-строительного проектирования
Лекция №1.
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Основы архитектуры и строительные конструкции» имеет своей целью изучение основ архитектурно-строительного проектирования промышленных и гражданских зданий, методов строительства и структурных элементов, составляющих здание в целом.
При изучении дисциплины все здания и их конструктивные элементы нужно рассматривать как непрерывную цепь последовательного развития, в которой почти каждое проектное решение через несколько лет заменяется новым, более совершенным в связи с развитием техники, технологии строительного производства, экономики и строительной науки в целом.
Архитектура — это искусство создавать материально-организованную среду обитания человека; с одной стороны, она основывается на требованиях удобства, прочности, экономичности; а с другой — призвана создавать эстетически совершенные здания, достойные социалистического общества.
Слово «архитектура» происходит от древнегреческого слова «архитектор», что в буквальном переводе означает «главный строитель».
Русский аналог слова архитектура – зодчество. Зодчий – создатель зданий.
Архитектура является особым видом творческой деятельности и ее нельзя отождествлять только со строительной техникой или только с искусством. Пренебрегать эстетическими требованиями в угоду только лишь индустриализации строительства не допустимо. В наибольшей степени это положение касается гражданских зданий, так как именно они формируют облик города или поселка, его эстетическую целостность.
Рекомендуемые материалы
Задача, следовательно, заключается во взаимоувязке этих двух требований – эстетика и индустриальность – при проектировании и строительстве зданий.
Основные принципы архитектурно-строительного проектирования
Современный архитектурно-строительный проект должен учитывать достижения науки, техники и передового отечественного и зарубежного опыта. Проект должен обеспечивать также высокую эффективность капитальных вложений за счет внедрения высокопроизводительного оборудования, механизации и автоматизации производственных процессов, повышения степени заводской готовности строительных конструкций и изделий, применения индустриальных методов строительства, совершенствования объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений. В проекте должны быть также предусмотрены высокий уровень градостроительных и архитектурных решений, рациональное использование земель, охрана окружающей среды, сейсмостойкость, взрыво- и пожаробезопасность объектов.
Построенные или реконструируемые предприятия ко времени ввода их в действие должны быть технически передовыми и обеспечивать выпуск продукции высокого качества.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ
Наземные постройки с помещениями для отдыха, учебы, работы и т. д. называют зданиями. К ним относят жилые дома, школы, кинотеатры, вокзалы, заводские цеха, теплицы и т. д.
В соответствии с назначением здания могут быть объединены в группы:
жилых — для постоянного или временного проживания (квартирные дома, общежития, гостиницы и т. д.);
общественных — для социального обслуживания и для размещения административных учреждений (школ, кинотеатров, поликлиник, заводоуправлений и т. Д.);
промышленных — для размещения различных производств (цеха, котельные, мастерские, гаражи и т. д.);
сельскохозяйственных — для обслуживания потребностей сельскохозяйственного производства (коровники, птичники, овощехранилища и т. д.).
Жилые и общественные здания составляют группу, называемую гражданскими зданиями.
Постройки технического назначения (мосты, плотины, дымовые трубы, галереи и т. д.) называют сооружениями. Нередко в некоторых сооружениях размещают помещения торгового значения, например в подземных переходах — магазины, в телевизионной башне — ресторан и т. д.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.
Каждое здание (сооружение) состоит из отдельных взаимосвязанных структурных частей (конструктивных элементов). К ним относятся фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия, крыши (покрытия), лестницы, перегородки, окна, двери и т.д.
Стены служат для ограждения помещения от внешней атмосферной среды (наружные стены) и для разделения между собой отдельных помещений (внутренние стены). К отдельным опорам относят столбы или колонны, воспринимающие нагрузку от перекрытий и покрытий или поддерживающие наружные стены.
Перекрытия — горизонтальные элементы конструкции, разделяющие здание (сооружение) по высоте на этажи (ярусы) и воспринимающие нагрузки от собственной массы, массы людей, технологического оборудования и т. д. Одновременно перекрытия обеспечивают общую пространственную неизменяемость здания. Перекрытия в зданиях бывают надподвальные (между подвалом и первым этажом), чердачные (между верхним этажом и чердаком) и междуэтажные (между этажами). Покрытие — это верхнее ограждение здания (сооружения) для защиты помещений от внешних климатических факторов и воздействий, воспринимающее нагрузку от собственной массы, снеговую; а иногда и ветровую нагрузку. При наличии пространства (проходного или полупроходного) над перекрытием верхнего этажа покрытие называют чердачным. Верхнюю водонепроницаемую часть покрытия, непосредственно предохраняющую здание от проникания атмосферных осадков, называют кровлей. Лестница — это элемент здания (сооружения), служащий для сообщения между этажами (ярусами). По требованиям противопожарной охраны лестницы обычно размещают в отдельных помещениях — лестничных клетках.
Перегородка — тонкая внутренняя стена, опирающаяся непосредственно на перекрытие и служащая для разделения на отдельные помещения внутреннего пространства здания. Окна и фонари верхнего света предназначены для естественного освещения помещений и их проветривания, а двери — для сообщения между помещениями или выхода из здания.
Среди конструктивных элементов здания (сооружения) могут быть выделены несущие конструкции, воспринимающие нагрузки и воздействия и обеспечивающие прочность, жесткость и устойчивость зданий и сооружений — это покрытие, перекрытия, стены, отдельные опоры, фундаменты. Совокупность несущих элементов образует пространственную систему — несущий остов здания. Кроме несущих, существуют ограждающие конструкции — наружные и внутренние стены, перекрытия и полы, перегородки, покрытия, кровли. Ограждающие конструкции здания предназначены для изоляции внутренних объемов здания от внешней среды или между собой. Они должны быть стойкими против атмосферных и других внешних воздействий, обладать достаточными тепло- и звукоизоляционными свойствами. Некоторые конструкции, например стены, перекрытия, покрытия зданий, днища емкостей, выполняют одновременно функции несущих и ограждающих.
ТРЕБОВАНИЯ К ЗДАНИЯМ И СООРУЖЕНИЯМ.
Требования, предъявляемые к зданиям, сооружениям и их конструктивным элементам, можно свести к пяти основным группам — функциональные, технические, архитектурно-художественные, экономические, природоохранные.
Функциональные (технологические) требования заключаются в том, что любое здание должно прежде всего соответствовать своему назначению, т. е. обладать необходимыми эксплуатационными качествами, создавая наилучшие условия для быта и труда людей, для протекания в нем производственного процесса. Эксплуатационные качества зданий, обеспечивающие их нормальную эксплуатацию, определяются составом помещений, их объемами и площадями, качеством внутренней и наружной отделки, наличием и уровнем инженерного оборудования помещений.
Технические требования заключаются в том, что здания должны быть прочными, жесткими, устойчивыми, долговечными, надежно защищать людей и оборудование от вредных атмосферных воздействий, удовлетворять противопожарным требованиям (вопросы прочности, жесткости, устойчивости зданий и сооружений под воздействием различных постоянных и временных нагрузок рассматриваются ниже в третьем разделе).
Долговечность здания, т. е. способность сохранять во времени заданные качества при установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций, во многом определяется долговечностью материалов и конструкций — их морозо-, влаго-, био- и коррозионной стойкостью, стойкостью против высокой температуры и т. п. В случае необходимости можно добиться повышения долговечности материалов и конструкций за счет соответствующих конструктивных решений, например в случае элементов, выполненных из недостаточно стойких материалов — путем их специальной защиты. В количественном отношении долговечность конструкций определяется сроком их службы без потери требуемых эксплуатационных качеств.
Для наружных ограждающих конструкций жилых зданий установлены следующие степени долговечности:
I степень - со сроком службы не менее 100 лет;
II степень - со сроком службы не менее 50 лет;
III степень - со сроком службы не менее 20 лет.
Важным техническим требованием, оказывающим большое влияние на объемно-планировочное и конструктивное решение здания, является пожарная безопасность, которая включает сумму мероприятий, уменьшающих возможность возникновения пожара и обеспечивающих безопасность людей.
Строительные материалы и конструкции по степени возгораемости делятся на три группы: ■ несгораемые — под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются; ■ трудносгораемые — под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня или высокой температуры горение и тление прекращаются; ■ сгораемые — под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.
Конструкции характеризуются также пределом огнестойкости, т. е. сопротивлением действию огня (в ч.) до потери прочности или устойчивости, до образования сквозных трещин или до повышения температуры на поверхности конструкции со стороны, противоположной действию огня, более чем на 200 °С.
По огнестойкости здания разделяют на пять степеней, причем I степень огнестойкости соответствует наибольшей огнестойкости, V степень — наименьшей. К I, II и III степеням огнестойкости относят каменные здания. В зданиях I и II степеней огнестойкости стены, опоры, перекрытия и перегородки — несгораемые, в зданиях III степени огнестойкости стены и опоры — несгораемые, а перекрытия и перегородки — трудносгораемые (например, деревянные отштукатуренные). К IV степени огнестойкости относят деревянные отштукатуренные, к V — деревянные неоштукатуренные здания. Этажность зданий IV и V степеней огнестойкости, исходя их противопожарных требований, должна быть не более двух этажей.
| Степень огнестойкости | Конструктивные характеристики |
| I | Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона с применением листовых и плитных негорючих материалов |
| II | То же. В покрытиях зданий допускается применять незащищенные стальные конструкции |
| III | Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных или искусственных каменных материалов, бетона или железобетона. Для перекрытий допускается использование деревянных конструкций, защищенных штукатуркой или трудногорючими листовыми, а также плитными материалами. К элементам покрытий не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня, при этом элементы чердачного покрытия из древесины подвергаются огнезащитной обработке |
| IIIа | Здания преимущественно с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из стальных незащищенных конструкций. Ограждающие конструкции - из стальных профилированных листов или других негорючих листовых материалов с трудногорючим утеплителем |
| IIIб | Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из цельной или клееной древесины, подвергнутой огнезащитной обработке, обеспечивающей требуемый предел распространения огня. Ограждающие конструкции - из панелей или поэлементной сборки, выполненные с применением древесины или материалов на ее основе. Древесина и другие горючие материалы ограждающих конструкций должны быть подвергнуты огнезащитной обработке или защищены от воздействия огня и высоких температур таким образом, чтобы обеспечить требуемый предел распространения огня. |
| IV | Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной или клееной древесины и других горючих или трудногорючих материалов, защищенных от воздействия огня и высоких температур штукатуркой или другими листовыми или плитными материалами. К элементам покрытий не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня, при этом элементы чердачного покрытия из древесины подвергаются огнезащитной обработке |
| IVа | Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из стальных незащищенных конструкций. Ограждающие конструкции - из стальных профилированных листов или других негорючих материалов с горючим утеплителем |
| V | Здания, к несущим и ограждающим конструкциям которых не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам распространения огня |
Все здания и сооружения по капитальности делят на четыре класса в зависимости от требований к долговечности и огнестойкости основных конструкций, а также к эксплуатационным качествам. К I классу относят уникальные здания и сооружения, удовлетворяющие наиболее высоким требованиям, а к IV классу — здания и сооружения с минимальными требованиями по долговечности, огнестойкости и эксплуатационным качествам. Конкретные требования к зданиям и сооружениям различного назначения, определяющие класс здания, изложены в главах СНиПа, относящихся к проектированию соответствующих объектов.
I класса - по долговечности и огнестойкости основных конструкций не ниже 1 степени;
II класса - по долговечности и огнестойкости основных конструкций - не ниже II степени;
III класса - по долговечности основных конструкций не ниже II степени и огнестойкости - не ниже III степени;
IV класса - по долговечности основных конструкций не ниже III степени, степень огнестойкости не нормируется.
Архитектурно-художественные требования к зданиям заключается в том, что здание должно эстетично выглядеть по своему внешнему виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей. Оно должно быть органически связано с окружающей застройкой. Внешний вид здания определяется прежде всего его назначением, конструктивной схемой, а также градостроительными условиями. Качество архитектурной композиции в значительной мере зависит от того, насколько четко выделено главное композиционное ядро, а остальные элементы композиции связаны с главным композиционным ядром в одно целое. Архитектурный облик здания должен быть созвучным современной эпохе, удовлетворять эстетическим вкусам людей.
Экономические требования — это экономическая целесообразность, предусматривающая при минимальной затрате труда, средств и времени на постройку получения максимума полезной площади. Требование экономичности должно распространяться не только на единовременные затраты (при строительстве), но и на эксплуатационные расходы в течение срока использования здания.
Природоохранные требования заключаются в том, что проектируемые и реконструируемые предприятия должны отвечать санитарно-гигиеническим условиям жизни и труда человека в промышленных районах, не вызывать загрязнения воздушного и водного бассейнов, по возможности сохранять природный ландшафт. Для этого необходимо: ■ максимально сохранять естественный рельеф, почвенный покров и зеленые насаждения; ■ предельно сокращать выбросы вредных веществ в атмосферу, а также промышленные стоки в естественные водоемы; ■ отводить поверхностные воды со скоростями, исключающими возможность эрозии почвы или используя специальные сооружения; ■ предотвращать при вертикальной планировке территорий возникновение оползневых и просадочных процессов, нарушение режима грунтовых вод и заболачивание территории; ■ проектировать минимальный объем земляных работ с учетом использования на площадке вытесняемых грунтов; ■ предусматривать централизованный сбор и удаление промышленных отходов, не допуская их выброс в естественные системы без полного обезвреживания; ■ предусматривать строительство и ввод в эксплуатацию очистных сооружений водопроводов и канализаций с максимальным использованием оборотных систем; ■ предотвращать затопление, заболачивание и эрозию почв до ввода в эксплуатацию обводнительных систем; ■ объединять однородные выбросы, удаляя их через возможно меньшее количество высоких труб; ■ исключить возможность неорганизованных выбросов вредных веществ в атмосферу, особенно из низкорасположенных источников.
ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ, ТИПИЗАЦИЯ И
УНИФИКАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Под индустриализацией строительства обычно понимают организацию строительного производства с применением комплексной механизации процесса возведения зданий и сооружений, прогрессивных методов строительства с широким использованием сборных конструкций заводского изготовления. Повышение степени индустриализации сборного строительства в значительной степени обеспечивается путем типизации элементов сборных конструкций и унификации основных схем проектируемых зданий и сооружений.
Под типизацией понимают техническое направление в строительстве, позволяющее многократно осуществлять строительство предприятий, зданий и сооружений, изготовление строительных конструкций и деталей на основе специально разработанных проектов, с учетом прогрессивных технологических и экономических показателей. Унификацию понимают как установление целесообразной однотипности объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, конструкций, деталей, оборудования с целью сокращения числа типоразмеров и достижения взаимозаменяемости деталей.
Унификация, так же как и типизация, основана на единой модульной системе (ЕМС), исходящей из градации главных габаритных размеров зданий на базе единого модуля 100 мм, обозначаемого буквой М, или же укрупненного модуля, кратного М=100 мм.
При выборе размеров для длины или ширины сборных конструкций пользуются укрупненными модулями (6000, 3000, 1500, 1200, 600, 300, 200 мм), соответственно обозначаемыми 60М, ЗОМ, 15М, 12М, 6М, ЗМ, 2М. При назначении размеров сечения сборных конструкций применяются дробные модули (50, 20, 10, 5, 2, 1 мм), обозначаемые 1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М, 1/100М.
Стандартизация — это завершающий этап унификации и типизации строительных конструкций и деталей. Типовые конструкции, прошедшие проверку в эксплуатации и получившие широкое распространение, утверждаются в качестве стандартов (образцов). Размеры, форма и качество таких конструкций устанавливаются стандартами.
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 21 - Организационный механизм управления.
Весь процесс индустриализации и типизации строительства в России можно разделить на два основных периода: период поиска конструктивных решений панельных домов, в основном пятиэтажных; второй период (после 1960 г.), связанный с переходом на многоэтажное крупнопанельное строительство, ставшее важным этапом в развитии индустриализации домостроения. Однако в процессе решения данной задачи возникли противоречия между широкой номенклатурой заводских изделий, которые вынуждены были осваивать предприятия строительной индустрии, чтобы обеспечить строительство различных зданий и сооружений, и однообразием архитектурно-планировочных решений зданий. Чтобы разрешить это противоречие, нужно было перейти от типовых зданий (как объектов типизации) к типовым индустриальным изделиям, из которых на основе унификации объемно-планировочных решений и конструктивных параметров создавать разнообразные здания. Так было положено начало принципиально новой системе индустриального домостроения — по Единому каталогу унифицированных изделий, ставшему основой проектирования и строительства жилых домов и общественных зданий на ближайшие годы.
Сущность Единого каталога состоит в создании научно обоснованного набора унифицированных строительных изделий, из которых можно собирать как жилые дома с различными объемно-планировочными решениями, так и общественные здания, различные по этажности, назначению и внешнему облику.
В Едином каталоге существовавший ранее принцип «от проекта — к изделиям» заменен противоположным: «от изделий — к проекту». Это открывает широкие возможности строительства зданий различной конфигурации, необходимых по градостроительным условиям. Так, с помощью вставок блокированные дома могут получить криволинейное очертание («дом-волна», «дом-подкова»). Изогнутый контур домов вносит своеобразие в застройку, создает интересные ракурсы и перспективы, дает возможность сохранять зеленые насаждения. Большая протяженность сблокированных домов (500 м и более) укрупняет жилую застройку, образует обширные дворовые пространства для отдыха и спорта, значительно (на 10...15%) повышает экономическую эффективность застройки, сокращает расходы на отопление зданий. Из элементов Единого каталога возводятся здания нового типа —22...25-этажные дома, скомпонованные из угловых секций в разнообразных сочетаниях.
В многоэтажных промышленных зданиях предусмотрена унифицированная сетка колонн 6000X6000; 6000X12 000; 12 000Х X112000 мм при высоте этажа, кратной укрупненному модулю 12М (1200 мм). Для многоэтажных гражданских зданий сетка колонн принимается на основе укрупненного модуля 20М (200 мм) с размерами 2800...6800 мм, а высота этажей на основе укрупненного модуля ЗМ (300 мм), т. е. 2700, 3300 и 3600 мм. Унифицированные нагрузки на перекрытия принимаются кратными 500 Па.
Для одноэтажных промышленных зданий заданы унифицированные пролеты, которые приняты кратными укрупненному модулю 60М, т. е. кратными 6000 мм, а именно: 12 000, 18 000, 24 000, 30 000 мм и более при шаге колонн 6000, 12 000 или 18 000 мм. Укрупненный модуль, равный 6М (600 мм), принят для высоты от уровня пола до низа стропильной конструкции (3000...9600 мм и более).
Типизация элементов сборных конструкций в условиях применения унифицированных конструктивных схем основана на взаимной увязке размеров зданий и их элементов. Предусмотрено три категории размеров: номинальные — расстояния в плане между модульными разбивочными осями, определяющими членение здания на планировочные элементы или определяющими расположение стен и отдельных опор; конструктивные — проектные размеры сборных элементов, отличающихся от номинальных на величину швов и зазоров (30 мм и более); натурные — фактические размеры сборных элементов, отличающихся от конструктивных на величину допуска (3...10 мм
