Архитектурные конструкции

Выбор материалов несущего остова

В предыдущем параграфе вопросы проектирования несущих конструкций рассматривались в безматериальной форме. Инженерные же особенности зданий обязательно включают не только схемы решений несущего остова, но и материалы основных конструкций, технологию их изготовления, способы их возведения и т. п. Такую конкретную обобщенную характеристику инженерных решений принято называть строительной системой здания. Примеры строительных систем: здание с несущими стенами из крупных бетонных блоков; каркасно-панельный дом из сборного железобетона; здание с поперечными несущими стенами из кирпича и с навесными панелями и т. п. Во всех случаях в обязательном порядке упоминаются материалы и изделия несущего остова зданий, которые нельзя рассматривать вне связи с методами возведения зданий. Из них прогрессивным является монтаж (сборка) из изделий заводского изготовления — элементов конструкций, изготовленных на заводах и поставляемых на строительную площадку в готовом виде (например, плит перекрытий, панелей, стен и т. п.).

Крупным каменным стеновым блоком называют укрупненный монтажный элемент, изготовляемый на заводе из мелких камней, из легкого или тяжелого бетона.

Панель — вертикальный плоскостной элемент, геометрические характеристики которого тождественны пластинам (когда один генеральный размер — толщина, существенно меньше двух других). Панель выполняет одновременно несущие и ограждающие или только ограждающие функции.

Еще более укрупненным сборным изделием является объемный блок — предварительно  изготовленная   часть объема строящегося здания (санитарно-техническая кабина, комната, квартира, помещение трансформаторной подстанции и т. п.).

Технология возведения зданий с применением в основном готовых изделий называется полносборной. К таким строительным системам относятся: крупноблочная, крупнопанельная каркас но- панельная, объемно-блочная, каркасная из сборных изделий и т. п.

Монолитными конструкциями называют строительные конструкции, главным образом бетонные и железобетонные, основные части которых выполнены в виде единого целого (монолита) непосредственно на месте возведения здания или сооружения. К монолитным же конструкциям можно условно отнести стены и столбы, возводимые из мелкоштучных камней в технике ручной кладки, имея в виду, что перевязка швов и применение связующего (раствора) позволяют создать единое целое любой формы. В последнем случае для характеристики технологии их возведений иногда применяют термин традиционная.

При сочетании монолитных конструкций со сборными способ возведения и окончательная конструкция называются сборно-монолитными.

Современная тенденция при строительстве массового жилища, большинства гражданских зданий, производственных и сельскохозяйственных характеризуется применением полносборных строительных систем; их удельный вес в строительстве превышает 85 %.

Вместе с тем наметилась тенденция к уменьшению масштабов типизации и типового проектирования в пользу большей индивидуализации городской застройки. Один из возможных способов состоит в возведении зданий из монолитного и сборно-монолитного железобетона, включая применение традиционных систем из мелкоштучных материалов. У такого способа имеются архитектурные преимущества: он позволяет получать любую форму здания, любые формы и размеры проемов, различную  этажность и т. п.   Такие строительные системы оправданы для зданий, доминирующих в застройке городов. Однако требования унификации геометрических параметров, нагрузок, типов изделий и для этих строительных систем должны соблюдаться так же, как и для полносборных.

При выборе строительных материалов имеет значение класс здания по капитальности, который регламентирует требования к степени огнестойкости и долговечности, что ограничивает применение материалов.

При этом учитываются также требования, связанные с условиями эксплуатации зданий — с климатом, с температурно-влажностным режимом помещений, с возможностью химической агрессии и т. п.

Безусловно, выбор строительного материала связан также с экономическими соображениями, с обязательностью учета местной строительной базы и т. п. Обычно все факторы тщательно анализируются на стадии разработки технико-экономических обоснований проекта.

Рекомендации самого общего порядка сводятся к следующему. Основным материалом массового строительства гражданских и производственных зданий в настоящее время является железобетон. Это один из наиболее долговечных и стойких материалов; он хорошо сопротивляется действию огня и коррозии. Как правило, применяется в сборном исполнении. Железобетон несколько дороже металла, но в условиях эксплуатации он выгоднее поскольку не требует дополнительных расходов по периодической защитной отделке, окраске, Кроме того, на изготовление железобетонных конструкций требуется меньше металла, что способствует рациональному использованию металла в народном хозяйстве. Железобетон широко используется как при возведении каркасных остовов, так и при строительстве стеновых остовов; применятся как в сборном, так к в монолитном исполнении.

Штучные    (мелкие)   традиционные материалу   искусственные (кирпич и т. п.)    и   естественные    известняки

т. п.) могут использоваться при возведении стен и столбов в малоэтажном и отчасти   в многоэтажном строительстве.   Общая  тенденция   в массовом строительстве гражданских малоэтажных зданий и в промышленном строительстве—всемерное сокращение объемов традиционной   каменной  кладки, главным образом по причине ее не индустриальности; возведение стен этим способом трудоемко,   подвержено сезонности   и погодным   условиям, требует высокой квалификации каменщиков и т. п. Наряду с этим необходимо иметь в виду и значительные архитектурные   преимущества   традиционной кладки стен   из штучных материалов: долговечность, надежность в эксплуатации и особенно возможность возведения стен любой формы и размеров. Поэтому применение стен из штучных .материалов целесообразно при строительстве зданий   по индивидуальным проектам   не массовой   застройки, а также при реконструкции и реставрации городской застройки.

Металл (сталь) применяется главным образом в несущих конструкциях покрытий больших пролетов. При возведении колонн каркаса одноэтажных производственных зданий применение металла целесообразно при большой высоте здания или при значительных нагрузках от мостовых кранов. Металлический несущий остов рекомендуется в тех случаях, когда специфические условия производственного процесса (например, в металлургической промышленности) делают не целесообразным применение железобетона (периодические тепловые воздействия и т. п.). Металлический несущий остов может применяться при возведении каркасов высотных зданий в случаях ограничения несущей способности сборного железобетона и в других специально оговоренных случаях, с последующим обетонированием всех несущих конструкций. Кроме того, стальные изделия могут применяться в виде отдельных элементов несущего остова (решетчатые связи жесткости, фахверк торцов расширения, балки и т. п.). Во всех случаях применение металла должно быть обосновано и соответствовать требованиям СНиП 2.01.02—-85 Противопожарные нормы.

Дерево как материал несущего остова обладает рядом преимуществ (дешевизна, простота изготовления) и рядом существенных недостатков (недолговечность, горючесть). Последние качества ограничивают сферу применения древесины малоэтажным жилищно-гражданским строительством, производственными и складскими помещениями для сельского хозяйства, подсобными помещениями в промышленности, производственными зданиями лесной промышленности, временными сооружениями. Клееные деревянные конструкции, обработанные специальными составами, значительно меньше подвержены гниению и возгораемости. Они перспективны в качестве несущих конструкций покрытий зальных помещений общественного назначения, включая здания с большими пролетами.

Синтетические материалы, получающие все большее применение в ограждающих конструкциях, однако, почти не применяются в элементах несущего остова зданий в силу специфики их физико-механических свойств. Исключение — специальные виды конструкций (пневматические, тентовые и т, п.).