Строительные конструкции классифицируются. Основы конструктивных решений зданий классификация строительных конструкций по. Основные конструктивные элементы зданий

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• ключевые понятия, определения и принципы, принимаемые в курсе "Архитектурно-строительные конструкции ";
• основные виды архитектурно-строительных конструкций для использования в зданиях и сооружениях различного назначения;
• основные нормативные документы для проектирования зданий и сооружений;
• функциональные, технические, эстетические, противопожарные и экономические требования, предъявляемые к строительным конструкциям различного назначения;

уметь

• проводить классификацию строительных объектов по методу их возведения, материалу, назначению и т.д.;
• выбирать соответствующие строительные конструкции для проектирования и возведения зданий и сооружений различного назначения;
• четко формулировать и доводить до каждого участника проектирования его цели и задачи, достигать единого понимания целей и задач, стоящих перед исполнителями при проектировании конкретных объектов;
• организовывать разработку и внедрение прогрессивных методов и технических средств проектирования;
• пользоваться базами данных, информационно-справочными и поисковыми системами для поиска необходимой информации по расчету и проектированию жилых, промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий;

владеть

• информацией о последних достижениях строительной науки применительно к архитектурно-строительным конструкциям различного назначения;
• представлением, что будет иметь специалист в запасе, взявшись за исследование или проектирование объекта заданного назначения;
• навыками проектирования зданий, сооружений, объектов и строительных изделий из каменных, армокаменных, бетонных, железобетонных, металлических и деревянных строительных материалов;
• навыками организации процесса проектирования строительных объектов;
• навыками проектирования жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Классификации строительных конструкций, зданий и сооружений

Здания – надземные постройки с помещениями для проживания, культурно-бытовых или производственных целей. Сооружения – постройки технического назначения для удовлетворения отдельных нужд человека, например мосты, водонапорные башни, градирни, резервуары и т.д.

Здания по назначению подразделяются на следующие группы:

• жилые (дома, общежития, гостиницы);
• общественные (предприятия торговли, общественного питания, государственные учреждения, учреждения просвещения, культуры, здравоохранения, школы, детские сады и т.п.);
• промышленные (корпуса заводов, фабрик, предприятия транспорта, энергетики и т.д.);
• сельскохозяйственные (для различных отраслей сельскохозяйственного производства).

Жилые и общественные здания называют также гражданскими зданиями.

По своему назначению жилые дома подразделяют на жилые квартирные дома для посемейного заселения и постоянного проживания; общежития для временного проживания рабочих на период работы и учащейся молодежи на время учебы; гостиницы для кратковременного проживания людей; интернаты для постоянного проживания инвалидов, престарелых и детей без родителей. В массовом жилищном строительстве более 90% зданий – квартирные дома, предназначенные для посемейного заселения.

Жилые многоквартирные дома по своей объемно-планировочной структуре могут быть секционными, коридорными, галерейными, коридорно-секционными, галерейно-секционными, блокированными. В секционных домах группы квартир размещены поэтажно и имеют входы с лестничных площадок или из лифтовых холлов. В коридорных жилых домах квартиры расположены с двух сторон коридора, связывающего их с лестницами и лифтами. В жилом здании галерейного типа все квартиры этажа имеют выходы через общую галерею нс менее чем на две лестницы. В коридорно-секционных и галерейно-секционных домах каждая квартира размещена на двух этажах и имеет внутриквартирную лестницу, а коридоры расположены через этаж. В таких домах можно размещать только 3– 5-комнатные квартиры. Многоквартирные блокировочные дома, как правило, двухэтажные, также состоят из квартир, расположенных в двух этажах, но с входами не из коридоров, а с улицы. Каждая квартира может иметь небольшой участок земли шириной, равной ширине квартиры. В блокированных двухэтажных домах можно размещать 3–5-комнатные квартиры. Этот тип домов применяют в поселках и малых городах.

По этажности здания классифицируют следующим образом: одно-, двухэтажные здания; малоэтажные (3–5 этажей), средней этажности (6–12 этажей), многоэтажные (13–25 этажей) и высотные (свыше 25 этажей).

По конструкции стен здания подразделяются на мелкоэлементные (из кирпича, керамического камня, мелких блоков и др.), крупноэлементные (из крупных блоков, панелей, объемных блоков) и из монолитного железобетона.

По технологии возведения здания можно разделить на неиндустриальные, выкладываемые из мелкоштучных материалов (кирпича, мелких блоков и др.), и полносборные, монтируемые из индустриальных конструкций заводского изготовления.

По долговечности (сроку службы основных конструктивных элементов) здания делятся на три степени: I – со сроком службы не менее 100 лет; II – не менее 50 лет; III – не менее 20 лет.

По огнестойкости здания имеют пять степеней: I, II, III – каменные конструкции, IV – деревянные оштукатуренные и V – деревянные неоштукатуренные.

Степень долговечности, огнестойкости и другие эксплуатационные качества определяют капитальность здания. По капитальности здания разделяют на четыре класса:

I – здания и сооружения, к которым предъявляют повышенные требования (театры, музеи, административные здания, жилые дома повышенной этажности). Долговечность и огнестойкость этих зданий и сооружений должны быть не ниже I степени;

II – жилые, общественные и другие здания с числом этажей не более девяти. Их долговечность и огнестойкость должны быть не ниже II степени;

III – малоэтажные дома, общественные здания, возводимые в районных центрах, сельских населенных пунктах и проч., долговечностью не ниже II степени, огнестойкостью не ниже III и IV степеней;

IV – постройки, удовлетворяющие минимальным архитектурно-эксплуатационным требованиям. Их огнестойкость не нормируется, а долговечность – не ниже III степени.

Класс здания – показатель капитальности здания, характеризуемый степенью его огнестойкости, долговечностью основных конструктивных элементов и качественным уровнем выполненных строительных работ. К I классу принадлежат крупные промышленные и общественные здания, жилые дома высотой в девять этажей и более с повышенными эксплуатационными и архитектурными требованиями. К II классу относят большинство небольших промышленных и общественных зданий и жилые дома до девяти этажей. III класс – это здания со средними эксплуатационными и архитектурными требованиями и жилые дома до пяти этажей. Временные здания с минимальными эксплуатационными и архитектурными требованиями относятся к IV классу. Класс зданий и сооружений или основной группы их в комплексных объектах строительства назначается организацией, выдающей задание на проектирование.

Каждая надземная постройка разделяется горизонтальными перекрытиями на этажи. Этаж надземный – этаж с отметкой пола помещений не ниже планировочной отметки земли. Этаж подземный – этаж с отметкой пола помещений ниже планировочной отметки земли на всю высоту помещений. Этаж цокольный – этаж с отметкой пола помещений ниже планировочной отметки земли на высоту не более половины высоты помещений. Этаж подвальный – этаж с отметкой пола помещений ниже планировочной отметки земли более чем наполовину высоты помещений. Этаж мансардный – этаж в чердачном пространстве, фасад которого полностью или частично образован поверхностями крыши. Этаж технический – этаж высотой 1,8 м и менее для размещения инженерного оборудования здания и прокладки коммуникаций, может быть расположен в нижней части здания (техническое подполье), верхней (технический чердак) или между надземными этажами. Чердак – пространство между перекрытием верхнего этажа, покрытием здания (крышей) и наружными стенами, расположенными выше перекрытия верхнего этажа.

Архитектурно-строительные конструкции в зависимости от назначения подразделяют на несущие конструкции, которые воспринимают внешние нагрузки от собственного веса, снега, ветра, оборудования, мебели и т.д., ограждающие конструкции, которые защищают помещения от воздействия внешней среды или отделяют помещения друг от друга, и совмещающие конструкции, которые могут выполнять одновременно обе вышеназванные функции.

По функциональному назначению строительные конструкции можно разделить на фундаменты, стены, элементы каркаса, перекрытия, перегородки, лестницы, крыша, окна, двери, ворота, фонари и прочие конструкции.

Координационные размеры строительных конструкций – это условные модульные размеры конструктивных элементов, включающие соответствующие части швов и зазоров. Конструктивные размеры – это проектные размеры строительных конструкций, изделий, элементов оборудования, отличающиеся от координационных, как правило, на проектную величину шва или зазора. В строительстве используют также натурные размеры, т.е. фактические размеры элементов с учетом допусков.

Подземная часть здания, воспринимающая нагрузки от вышележащих конструкций и передающая их на грунт, называется фундаментом. Перекрытия разделяют здания на этажи и передают нагрузку на нижележащие стены или колонны. Стены – вертикальные ограждения, защищающие помещения от внешней среды, или разделяющие помещения друг от друга, или передающие нагрузку на фундамент. В зависимости от отношения стены к нагрузке стены бывают несущие, самонесущие и навесные. Перегородки – вертикальные ограждения, разделяющие смежные помещения. Лестницы предназначены для сообщения между этажами. Балкон – выступающая из плоскости стены фасада огражденная площадка. Лоджия – встроенное или пристроенное, открытое во внешнее пространство помещение, огражденное с трех сторон стенами. Терраса – огражденная открытая площадка, пристроенная к зданию или размещаемая на кровле нижерасположенного этажа. Понятие "крыша" употребляется только для жилых и общественных зданий. Это завершающая часть здания, защищающая его от воздействия внешней среды. Окна – светопрозрачные ограждения, предназначенные для естественного освещения и проветривания помещений. Двери – подвижные ограждения, обеспечивающие проход людей из одного помещения в другое или выход наружу. Ворота – подвижные ограждения, обеспечивающие проезд транспорта и проход людей. Надстройки на покрытиях для освещения и аэрации производственных помещений называют фонарями.

ы, 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, Купол а 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 Железобетон а 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 Бетон а 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

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Строительные конструкции" в других словарях:

строительные конструкции - 3.1.4 строительные конструкции: Несущие стальные или железобетонные конструкции, являющиеся составной частью здания или сооружений тепловой станции. Источник …

Применяются для возведения зданий и сооружений. В зависимости от осн. материала, используемого для их изготовления, различают С. к. металлич. (стальные, из лёгких сплавов), ж. б., дерев., кам., с применением полимерных и др. материалов. По… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Несущие и ограждающие конструкции, применяемые при возведении сооружения. В зависимости от используемого материала бывают деревянными, металлическими, каменными, бетонными, железобетонными, асбестоцементными и т. д. Основные требования к… … Энциклопедия техники

ограждающие строительные конструкции - конструкции ограждающие Строительные конструкции, ограничивающие определённый объём пространства или участок территории [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] ограждающие строительные конструкции Стены,… … Справочник технического переводчика

Книга 1: Строительные конструкции и изделия. Книга 1. Разделы I-III. Строительные конструкции и изделия. Средние сметные цены на материалы, изделия и конструкции для строительства в районах Крайнего Севера и отдаленных местностях, приравненных к ним (территориальные районы 21С-30С). Сборник сметных цен на материалы, изделия и конструкции - Терминология Книга 1: Строительные конструкции и изделия. Книга 1. Разделы I III. Строительные конструкции и изделия. Средние сметные цены на материалы, изделия и конструкции для строительства в районах Крайнего Севера и отдаленных местностях,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Типовые строительные конструкции, изделия, узлы - – соответственно строительные конструкции, изделия, узлы, отобранные из числа им подобных или специально разработанные для многократного повторения в строительстве, имеющие, как правило, лучшие по сравнению с аналогами технико экономические … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Типовые строительные конструкции, изделия, узлы соответственно строительные конструкции, изделия, узлы, отобранные из числа им подобных или специально разработанные для многократного повторения в строительстве, имеющие, как правило, лучшие по… … Строительный словарь

Разделение строительных конструкций по функциональному назначению на несущие и ограждающие в значительной мере условно. Если такие конструкции, как арки, фермы или рамы, являются только несущими, то панели стен и покрытий, оболочки, своды, складки и т. п. обычно совмещают ограждающие и несущие функции, что отвечает одной из важнейших тенденций развития современных строительных конструкций. В зависимости от расчетной схемы несущие строительные конструкции подразделяют на плоские (например, балки, 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 трудоемкими. Новые типы пространственных конструкций, например 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 строительных конструкций: бетонные и железобетонные, стальные, каменные, деревянные.

Бетонные и железобетонные конструкции -- наиболее распространенные как по объему, 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 черной и цветной металлургии, химической промышленности и др.). Применение высокопрочных бетонов и арматуры, рост производства предварительно напряженных конструкций, расширение областей использования легких и ячеистых бетонов способствуют уменьшению массы, снижению стоимости и расхода материалов в железобетонных конструкциях.

Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролетных зданий и сооружений, для цехов с тяжелым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой емкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области использования стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учетом 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. Расширение объемов использования сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций, в том числе 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. Поэтому их доля в общем объеме строительства постепенно снижается. Однако использование высокопрочного кирпича, армокаменных и 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 трудоемкость возведения зданий из каменных материалов.

Основное направление в развитии современных деревянных конструкций -- переход к конструкциям из клееной древесины. Возможность индустриального изготовления и получения конструктивных элементов необходимых размеров посредством склеивания определяет их преимущества по сравнению с деревянными конструкциями других видов. Несущие и ограждающие клееные конструкции находят широкое применение в сельском строительстве.

В современном строительстве значительное распространение получают новые типы индустриальных конструкций -- асбестоцементные изделия и конструкции, пневматические строительные конструкции, Конструкции из легких сплавов и с применением пластических масс. Их основные достоинства -- низкая удельная масса и возможность заводского изготовления на механизированных поточных линиях. Легкие трехслойные панели (с обшивками из профилированной стали, алюминия, асбестоцемента и с пластмассовыми утеплителями) применяют в качестве ограждающих конструкций вместо тяжелых железобетонных и керамзитобетонных панелей.

С точки зрения эксплуатационных требований строительные конструкции должны отвечать своему назначению, быть огнестойкими и коррозиеустойчивыми, безопасными, удобными и экономичными в эксплуатации. Масштабы и темпы массового строительства предъявляют к строительным конструкциям требования индустриальное их изготовления (в заводских условиях), экономичности, удобства транспортировки и быстроты монтажа на строительном объекте. Особое значение имеет снижение трудоемкости как при изготовлении строительных конструкций, так и в процессе возведения зданий и сооружений. Одна из важнейших задач современного строительства -- снижение массы строительных конструкций на основе широкого применения легких эффективных материалов и совершенствования конструктивных решений.

При проектировании того или иного здания (сооружения) оптимальные типы строительных конструкций и материалы для них выбираются в соответствии с конкретными условиями строительства и эксплуатации здания, с учетом необходимости использования местных материалов и сокращения транспортных расходов. При проектировании объектов массового строительства, как правило, применяются типовые строительные конструкции и унифицированные габаритные схемы сооружений.

Основные конструктивные элементы зданий

Конструктивные элементы, или строительные кон­струкции зданий, представляют собой материальную основу зданий, обеспечивающую их эксплуатационные качества в те­чение всего срока службы.

Строительные конструкции предназначены для восприятия без разрушения и заметных деформаций всех действующих на здание нагрузок (собственный вес конструкций , мебели, обору­дования; нагрузки от находящихся в нем людей, ветра, снега, сейсмических колебаний и др.) и воздействий (от солнечной радиации, атмосферной влаги и т. д.), а также защиты помеще­ний от воздействия внешней среды (холода, жары, шума, ветра и других неблагоприятных несиловых воздействий).

По расположению в объеме здания конструктивные элемен­ты подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

По функциональному назначению конструктивные элементы делят на несущие и ограждающие . При этом один элемент мо­жет выполнять и несущие, и ограждающие функции, например наружная стена.

Такие строительные конструкции называются Конструкциями совмещенного типа. Вертикальные несущие эле­менты в гражданских зданиях, как правило, дифференцируют на несущие и ограждающие.

Несущие конструкции предназначены для восприятия нагру­зок в месте их приложения и для передачи нагрузок на другие элементы . С геометрической точки зрения мы различаем: то­чечные элементы (узлы, опоры, шарниры); линейные элементы (балки, стержни ферм, тросы); плоскостные элементы (плиты, диски); корпусные (пространственные) элементы . Несущие конструкции должны отвечать требованиям прочности, геоме­трической неизменяемости, устойчивости и долговечности.

Несущие конструктивные элементы характеризуют тремя признаками (по одному из каждой пары):

1.плоскостные - про­странственные;

2.сплошные (сплошностенчатые) - решетчатые (сквозные, сетчатые);

3.безраспорные - распорные.

Ограждающие конструкции Защищают помещения от внеш­них воздействий или выгораживают отдельные помещения в объеме здания. По восприятию нагрузок и передаче их на дру­гие конструкции различают самонесущие, навесные и комби­нированные ограждающие конструкции.

Самонесущие ограждающие конструкции , Кроме собствен­ного веса (иногда еще и ветра), не воспринимают никаких дру­гих нагрузок. Они, как правило, опираются на собственные фундаменты или на фундаментные балки, которые, в свою оче­редь, опираются на фундаменты.

В Комбинированных строительных конструкциях Одни элемен­ты выполняют несущие, а другие - ограждающие функции.

Навесные ограждающие конструкции Опираются на несущие конструктивные элементы в уровне каждого этажа и из всех ви­дов нагрузок воспринимают лишь собственную массу, например крыши (покрытия). Они состоят из несущей конструкции в виде плоскостных, пространственных или линейных элементов и ог­раждающей (защищающей здание от атмосферных осадков).

Покрытие - верхняя часть здания, защищающая его от ат­мосферных осадков. Состоит из несущей и ограждающей (ос­нование под кровлю, кровля) частей. При наличии в объеме покрытия проходного или полупроходного пространства кры­ша называется Чердачной , При наличии жилых помещений в объеме крыши - Мансардной . Если в объеме чердака размещают инженерное оборудование, применяют термин Технический этаж .

Видимые плоскости крыши называют Скатами, им придают уклон для стока дождевых и талых вод. Атмосферную влагу с покрытий или сбрасывают по всей линии фасада (неорганизо­ванный водосток), или удаляют через систему водосточных труб (организованный водосток). В последнем случае различают на­ружный и внутренний водоотвод.

Классификация строительных конструкций

Разделение строительных конструкций по функ­циональному назначению на несущие и ограждающие в значи­тельной мере условно. Если такие конструкции, как арки, фер­мы или рамы, являются только несущими, то панели стен и покрытий, оболочки, своды, складки и т. п. обычно совмещают ограждающие и несущие функции, что отвечает одной из важ­нейших тенденций развития современных строительных кон­струкций. В зависимости от расчетной схемы несущие строи­тельные конструкции подразделяют на:

плоские (например, балки , фермы, рамы)

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 трудоемкими. Новые типы пространственных конструк­ций, например 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 стро­ительных конструкций : бетонные и железобетонные, стальные , каменные, деревянные.

Бетонные и железобетонные конструкции - наиболее распро­страненные как по объему, 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 черной и цветной металлургии, химической про­мышленности и др.). Применение высокопрочных бетонов и ар­матуры, рост производства предварительно напряженных кон­струкций, расширение областей использования легких и ячеис­тых бетонов способствуют уменьшению массы, снижению стоимости и расхода материалов в железобетонных конструк­циях.

Стальные конструкции Применяются главным образом для каркасов большепролетных зданий и сооружений, для цехов с тяжелым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой емкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области использования стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций произ­водится с учетом соотношения их стоимостей, а также в зависи­мости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество сталь ­ных 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. Расширение объемов использования сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффектив­ных пространственных конструкций, в том числе 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. Поэтому их доля в общем объеме строительства постепенно снижается. Однако использование высокопрочного кирпича, армокаменных и 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 трудоемкость возведе­ния зданий из каменных материалов.

Основное направление в развитии современных Деревянных конструкций - переход к конструкциям из клееной древесины. Возможность индустриального изготовления и получения кон­структивных элементов необходимых размеров посредством склеивания определяет их преимущества по сравнению с дере­вянными конструкциями других видов. Несущие и ограждающие Клееные конструкции Находят широкое применение в сельском строительстве.

В современном строительстве значительное распростра­нение получают новые типы индустриальных конструкций - Асбестоцементные изделия и конструкции, пневматические строи­Тельные конструкции, Конструкции из легких сплавов и с приме­нением Пластических масс. Их основные достоинства - низкая удельная масса и возможность заводского изготовления на ме­ханизированных поточных линиях. Легкие трехслойные панели (с обшивками из профилированной стали, алюминия, асбесто­цемента и с пластмассовыми утеплителями) применяют в каче­стве ограждающих конструкций вместо тяжелых железобетон­ных и керамзитобетонных панелей.

Строительные конструкции очень разнообразны по своему на­значению и применению. Тем не менее их можно объединить по некоторым признакам общности тех или иных свойств, т.е. про­классифицировать, уточнив при этом некоторые понятия.

Воз­можны различные подходы к классификации конструкций.

Имея в качестве основной конечной цели учебника расчет кон­струкций, целесообразнее всего проклассифицировать их по сле­дующим признакам:

1) по геометрическому признаку конструкции принято разде­лять на массивы, брусья, плиты, оболочки (рис. 1.1) и стержне­вые системы (рис. 1.3):

Рис. 1.1. Классификация конструкций по геометрическому признаку: а) массив; б) брус; в) плита; г) оболочка

Массив -конструкция, в которой все размеры одного поряд­ка, например у фундамента размеры могут бьггь такими: а= 1,8 м; Ъ - 1,2 м; И = 1,5 м. Размеры могут бьггь и другими, но порядок их один - метры;

Брус - элемент, в котором два размера во много раз меньше третьего, т.е. они разного порядка: Ь« /, А « /. Например, у же­лезобетонной балки они могут быть такими: Ь- 20 см, И = 40 см, а /= 600 см, т.е. они моїуг отличаться друг от друга на целый по­рядок (в 10 и более раз).

Брус с ломаной осью принято называть простейшей рамой, а с криволинейной осью - аркой (рис. 1.2, а, б);

Плита - элемент, в котором один размер во много раз мень­ше двух других: И « а, И « /. В качестве примера можно приве­сти ребристую железобетонную плиту (точнее, поле плиты), у ко­торой толщина собственно плиты И может быть 3-4 см, а длина и ширина порядка 150 см. Плита является частным случаем более общего понятия - оболочки, которая в отличие от плиты имеет криволинейное очертание (рис. 1.1, г). Рассмотрение оболочек вы­ходит за рамки нашего курса;

Стержневые системы представляют собой геометрически не­изменяемые системы стержней, соединенных между собой шар­нирно или жестко. К ним относятся строительные фермы (балоч­ные или консольные) (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Разновидности брусьев: а) рама; б) арка

Рис. 1.3. Примеры простейших стержневых систем: а) балочная ферма; б) консольная ферма

Размеры во всех примерах приведены в качестве ориентира и не исключают их многообразия. Есть случаи, когда трудно отнес­ти конструкцию к тому или иному виду по этому признаку. В рам­ках данного учебника все конструкции вполне вписываются в приведенную классификацию;

2) с точки зрения статики конструкции делятся на стати­чески определимые и статически неопределимые. К первым от­носятся системы (конструкции), усилия или напряжения в ко­торых могут быть определены только из уравнений статики (уравнений равновесия), ко вторым - такие, для которых од­них уравнений статики недостаточно. В настоящем учебнике преимущественно рассматриваются статически определимые конструкции;

3) по используемым материалам конструкции делятся на сталь­ные, деревянные, железобетонные, бетонные, каменные (кирпичные)",

4) с точки зрения напряженно-деформированного состояния, т.е. возникающих в конструкциях внутренних усилий, напряже­ний и деформаций под действием внешней нагрузки, условно можно поделить их на три группы: простейшие, простые и слож­ные (табл. 1.1). Такое разделение не является общепринятым, но позволяет привести в систему характеристики видов напряжен­но-деформированных состояний конструкций, которые широко распространены в строительной практике и будут рассмотрены в учебнике. В представленной таблице трудно отразить все тон­кости и особенности указанных состояний, но она дает возмож­ность сравнить и оценить их в целом. Подробнее о стадиях на­пряженно-деформированных состояний будет сказано в соответ­ствующих главах.