Понятия о зданиях и сооружениях. Элементы зданий. Классификация. Коммуникации

Связи — наклонные элементы, назначение которых придать каркасу необходимую жесткость. Связи, как правило, делаются металлическими, в деревянных зданиях — деревянными.

Основными требованиями к элементам каркаса являются прочность, жесткость, долговечность, индустриальность. Кроме того, элементы каркаса должны удовлетворять противопожар¬ным требованиям, которые определяются классностью здания.

Стены. Стены отделяют помещение от внешнего пространства или от других помещений, однако наряду с этими ограж-дающими функциями, стены часто являются несущими конструктивными элементами, т. е. воспринимают нагрузку от пере¬крытий и покрытий и передают их на фундамент. Поэтому в зависимости от характера работы различают стены несущие (воспринимают собственную массу и нагрузку от перекрытий и покрытий), самонесущие (воспринимают только собственную массу), навесные (навешиваются на другие несущие элементы— колонны, стойки). В зданиях, высотой до двух этажей стены могут быть из дерева. Однако в подавляющем большин¬стве случаев стены зданий выполняются из искусственных или природных каменных материалов (кирпич красный или сили¬катный, мелкие природные и искусственные бетонные или кера¬мические блоки, крупные бетонные блоки, стеновые панели). В настоящее время получают распространение стены из моно¬литного бетона, изготавливаемые в подвижной опалубке. К сте¬нам, как ограждающим элементам, предъявляются соответ¬ствующие климатическим условиям теплофизические требования, а как к несущему элементу — прочностные, противопожарные требования, а также требования долговечности, экономичности и сборности.

Перекрытия. Это конструкции, делящие здания по высоте на этажи. Отделяя одно помещение от другого, т. е. выполняя ограждающие функции, перекрытия кроме собственной массы несут еще полезную нагрузку — массу оборудования, материа¬лов, людей, перегородок. Часто перекрытия обеспечивают пространственную жесткость здания, иначе говоря, способность сохранять свою неизменность. В зависимости от расположения в здании различают междуэтажные перекрытия, отделяющие один этаж от другого, чердачные, отделяющие верхний этаж от чердачного помещения, нижнее перекрытие, отделяющее нижний этаж от грунта, и надподвальное, разделяю¬щее первый этаж и подвальные помещения. В сельских зданиях и зданиях высотой до двух этажей еще довольно часто встре¬чаются деревянные перекрытия. Однако наибольшее применение находят железобетонные перекрытия, выполняемые из настилов и панелей различной конструкции или монолитные. В промыш¬ленном строительстве в некоторых случаях используются метал¬лические перекрытия. Перекрытия должны быть прочными, жесткими, обладать соответствующими теплофизическими, аку¬стическими свойствами и быть по возможности наименьшей толщины.

Крыша, покрытие. Крыша — конструкция, защищающая здание от атмосферных осадков, ветра и способствующая тепло-изоляции помещения. Крыша состоит из кровли (кровельная сталь, асбестоцементные изделия, различные рулонные кровель¬ные материалы, черепица и т. д.) и поддерживающих оболочку несущих элементов. Несущие элементы подразделяются на ос¬новные несущие элементы (балки, фермы, наклонные и висячие стропильные конструкции), несущие элементы ограждающей части (плиты, покрытия, обрешетка, настилы); часто в промышленных зданиях для уменьшения количества опорных колонн используется третий вид несущих элементов — подстропильные конструкции. Чердачное помещение и крыша в совокупности составляют покрытие. В связи с этим различают покрытия чердачные и бесчердачные. Разновидностью бесчердачного по¬крытия являются совмещенные крыши — пологие покрытия, в которых крыша совмещена с конструкцией чердачного пере¬крытия, а нижняя поверхность является потолком помещений верхнего этажа. Такие крыши устраиваются на гражданских зданиях.

На крышах промышленных и общественных зданий при больших пролетах иногда устраивают фонари — металлические, реже железобетонные или деревянные — устройства (надстройки), предназначенные для лучшего освещения или обеспе¬чения вентиляции, а чаще для того и другого одновременно.

Основными требованиями к покрытиям являются: хорошая водонепроницаемость и атмосферостойкость у кровли, прочность, устойчивость, долговечность, по возможности малая масса несущих элементов.

Покрытия и перекрытия опираются либо на стены, либо на каркас здания. В связи с этим здания принято соответственно разделять на здания с несущими стенами и каркасные. Бывают здания, у которых наружные стены несущие, а внутри здания покрытия (перекрытия) опираются на ригели и колонны. Они носят название зданий со смешанным каркасом. В зависимости же от того, на какие стены опираются покрытия и перекрытия — продольные или поперечные, различают здания с продольными несущими стенами или поперечными. Бывают здания, у которых несущими являются одновременно продольные и поперечные стены.

Перегородки. Представляют собой внутренние, в большинстве случаев ненагруженные стенки, опирающиеся на перекрытия и разделяющие большие помещения на этажах на более мелкие. Перегородки могут быть крупнопанельными (панели из гипсобетона, гипсошлаковые и т. д.), плитными (из мелкоразмерных гипсовых, гипсобетонных, пеносиликатных и других плит), из мелких каменных материалов (кирпича, керамиче¬ских или бетонных блоков), из стеклоблоков или профильного стекла, деревянные. В промышленном строительстве используются железобетонные и металлические перегородки. При большой высоте перегородок их выполняют с металлическим или железобетонным каркасом. Перегородки опираются на несущие элементы перекрытий, только деревянные (столярные) перего¬родки — на чистый пол.

Перегородки должны быть устойчивы, экономичны, легко поддаваться очистке. Кроме того, часто к ним предъявляют дополнительные требования: надлежащие звукоизолирующие качества, водоустойчивость, несгораемость, газонепроницаемость.

Лестницы. Относятся к конструктивным элементам, обеспечивающим сообщение между этажами, помещениями или площадками, расположенными на разных уровнях. Кроме того, лестница является основным средством эвакуации людей при пожаре или какой-либо иной аварийной обстановке. Условия эвакуации людей в большинстве случаев определяют размеры и конструкцию лестниц. Для лучшего выполнения условий эва¬куации лестницу размещают в специальном помещении — лестничной клетке. Как правило, детали лестниц выполняют из наиболее огнестойких материалов — бетона и железобетона. В зданиях этажностью не более двух, допускаются деревянные лестницы. Кроме лестниц общего пользования каждое здание высотой в два этажа и более имеет наружные металлические пожарные лестницы; некоторые промышленные и общественные здания имеют еще и аварийные, выполненные из металла. В промышленных сооружениях часто используют металличе¬ские лестницы, имеющие технологическое назначение. Лестницы должны быть удобны, безопасны при ходьбе, прочны, удовлет¬ворять противопожарным требованиям.

Окна. Основное назначение окон — освещение помещений. В большинстве гражданских и промышленных зданий окна используются также для вентиляции. Размеры оконных проемов определяются потребностями освещения, иногда характе¬ром взрывоопасное™ процесса в помещении. В гражданских зданиях заполнения оконных проемов выполняются, как пра¬вило, из дерева, при этом основными частями заполнения яв¬ляются оконные коробки и остекленные оконные переплеты. К заполнению оконных проемов относят также подоконные доски. В настоящее время заводы выпускают готовые оконные блоки, состоящие из коробки и переплетов с необходимым на¬бором фурнитуры (петли, задвижки, скобы-ручки, форточные завертки, угольники и др.).

В промышленном строительстве оконное заполнение чаще выполняется металлическим. Размеры оконного заполнения и детали к ним стандартизованы.

Двери. Дверные заполнения (исключение — двери специального назначения) выполняются из дерева. Аналогично оконным они изготавливаются на заводах в виде дверных блоков, состоящих из дверных коробок, открывающихся дверных поло¬тен и комплекта петель, скоб-ручек, замков, задвижек. По количеству полотен двери могут быть однопольными, двух¬польными, иногда полуторными. В зависимости от расположения двери могут быть внутренние и наружные. Размеры дверей также стандартизованы и выбираются с учетом пропускной способности, возможности проноса оборудования и инвентаря.

Ворота. Конструкции ворот бывают самые разнообразные. Наиболее часто используются распашные и раздвижные. Распашные состоят из полотнищ, посредством петель навешен¬ных на деревянную, металлическую или даже железобетонную раму. Полотнища ворот высотой до 3 м делают из дерева. При большей высоте полотнища имеют металлический каркас. При необходимости ворота делают утепленными. Раздвижные ворота устраивают обычно в складских помещениях. Полотна ворот имеют конструкцию аналогичную распашным, но подвешиваются при помощи роликов, которые могут передвигаться по металлической балке (рельс, швеллер, уголок), укрепляемой над проемом. Открывают ворота обычно вручную; тяжелые ворота — с помощью механизмов.

Полы. Полы, применяемые в гражданском и промышленном строительстве, имеют разнообразные конструкции и выполняются из различных материалов. В зависимости от характера и назначения помещений к ним предъявляются различные тре¬бования. К числу общих требований, которым должны удовлетворять полы, можно отнести следующие: они должны быть прочными, бесшумными, не деформироваться под действием нагрузок, возможно меньше поглощать тепло, не выделять пыли и легко очищаться от пыли и грязи. Кроме того, полы должны быть экономичными и малотрудоемкими при их устройстве. В одноэтажных промышленных зданиях и на первых этажах многоэтажных промышленных и общественных зданий полы устраивают по грунту. Основанием полов по грунту бывает слой уплотненного грунта, песка, гравия, щебня, бетона. Верхняя часть такого пола (чистый пол) может быть выполнена из асфальта, асфальтобетона, из обычного или специальных видов бетона, из бетонных или природных каменных плит, из керамических плиток. К полам промышленных зданий предъявляют повышен¬ные требования прочности, водонепроницаемости, кислотостой¬кости, температуростойкости и т. п. В жилых, административ¬ных и общественных зданиях полы устраивают по перекрытию. В этом случае на перекрытие укладывают тепло- и звукоизо¬лирующий слой, затем чистый пол. Чистый пол может быть выполнен из досок, различных видов паркета, из рулонных материалов (линолеума, резина и др.). В санитарных узлах полы чаще всего выкладывают из керамической плитки.

Санитарно-техническое оборудование зданий. К санитарно-техническому оборудованию зданий относятся устройства, обес-печивающие отопление и вентиляцию помещений, водоснабжение и отвод использованных вод, а также газификацию и удале¬ние сухих бытовых отходов в многоэтажных жилых зданиях.

Отопление. Современные здания оборудованы, как правило системами центрального отопления. Существуют разные системы отопления (однотрубные, двухтрубные, с верхней разводкой, с нижней разводкой, свободной или принудительной циркуляцией). Общим для них являются: источник тепла (котельная, ТЭЦ районная или поселковая); трубопроводы (наружные, внутренние, выполняемые из стальных труб); приборы для отопления (батареи, чаще всего чугунные); теплоноситель (вода, пар). В гражданских зданиях, где принудительная вентиляция устраивается реже, в качестве теплоносителя используется вода. В промышленных, где имеет место многократный обмен воздуха в помещениях, допускается применение пара. Часто в промышленных зданиях используется воздушное отоп¬ление; в этом случае оно совмещается с приточной вентиляцией. Воздух, подогреваемый в специальных устройствах (калорифе¬рах), подается в цех вентиляторами. Разновидностью централь¬ного отопления является квартирная система отопления. При этой системе горячая вода в нагревательные приборы поступает из водогрейных котлов небольшого размера, располагаемых в кухне. В небольших зданиях имеет место и печное отопление. Печи возводятся из обожженного кирпича на глиняном рас¬творе. Устанавливаются печи на отдельных фундаментах, что обеспечивает их независимую осадку и сохранность пола. Лег¬кие печи могут быть установлены на перекрытия, в том числе на деревянные, но при этом принимаются меры от возможности возгорания элементов перекрытия.

Вентиляция. Включает устройства, обеспечивающие удаление загрязненного воздуха и подачу чистого. Может быть искусственной, осуществляемой посредством вентиляторов, и естественной, осуществляемой через окна, форточки, вентиляционные каналы за счет разности температур или перепада давлений.

Искусственная вентиляция может быть приточной, когда в помещение нагнетается чистый воздух. Используется такая вентиляция в случаях, когда воздух в помещении надо либо охладить, либо нагреть. Вытяжная вентиляция (из по¬мещения удаляется загрязненный воздух) устраивается при наличии очагов загрязнения воздуха, от которых непосред¬ственно удаляется воздух. Более универсальной и дорогой яв¬ляется приточно-вытяжная вентиляция. Подача воздуха или удаление осуществляется различными вентиляторами по жестяным или асбестоцементным коробам-воздуховодам.

Водоснабжение. Осуществляется посредством системы труб, проложенных вне здания (наружный водопровод) и внутри его (внутренний водопровод) и связывающих водонапорную башню с потребителем. Водопроводные трубы находятся под большим давлением и чаще всего делаются стальными. Наружный водопровод может быть выполнен также из чугунных, асбестоцементных и железобетонных труб. Система трубопроводов осна¬щается серией запорных устройств (вентилей), которые позволяют перекрывать трубопроводы в случае необходимости. На концах трубопроводов устанавливают краны, колонки, гидранты, обеспечивающие открывание и закрывание трубопроводов при использовании. В городских условиях устраивают го¬рячее водоснабжение. В этом случае параллельно трубопроводу с холодной водой, предназначенной для разных целей, прокла¬дывается трубопровод с горячей водой, используемой только для хозяйственных нужд.

Канализация. Предназначается для отвода загрязненных вод. В состав канализации входят внутренняя и наружная сети и серия сложных очистных сооружений. В зависимости от вида сточных вод канализация может быть хозяйственно-бытовой, технологической и для отвода атмосферных осадков. В больших городах эти три вида часто объединены в общую систему.

Внутренняя канализация выполняется из группы труб, на которых устанавливаются ревизии со съемными крышками для очистки. На отводе каждого прибора (ванны, унитаза, раковины, умывальника и т. п.) ставят сифоны водяных затворов, препятствующие попаданию газов из канализационной сети в помещение.

Наружная канализационная сеть выполняется из чугунных, керамических и железобетонных труб. Трубы большого сечения (коллекторы) изготовляют из железобетона. На участках присоединения внутренней канализации к наружной и периоди¬чески по трассе трубопроводов устраивают колодцы, предназначенные для очистки канализационной сети при ее засорении.

Канализационную сеть прокладывают с таким расчетом, чтобы удаляемая жидкость стекала самотеком; однако при необходимости устраивают специальные насосные станции.

Система очистки предусматривает очистку воды от механических примесей и средства биологической очистки. Простейшим устройством являются поля орошения. При невозможности их использования возводится комплекс сооружений, состоящий из средств механической очистки (решетки, песколовки, отстойники и др.), средств для обработки осадка сточных вод (сеп¬тики, отстойники-перегниватели, метантенки, иловые площадки), средств биологической очистки (биофильтры, аэротенки, биологические пруды) и целого ряда других сооружений.

Газоснабжение. Газоснабжение может осуществляться от общей сети и локально, т. е. от баллонов или цистерн. В последнем случае питание газовых приборов обеспечивается подключением их системой внутренних трубопроводов к баллонам (обычно двум) или цистернам (если газом снабжается несколько домов или квартир). По магистральным трубопроводам, которые выполняются из стальных труб, газ транспортируется под высоким давлением. К потребителям газ поступает после газораспределительных станций по трубопроводам с низким или средним давлением (соответственно не более 0,005 МПа или не более 0,3 МПа). В отдельных случаях на промышленные установки газ может подаваться и с высоким давлением (до 1,2 МПа).

Наружные газопроводы укладываются в землю ниже глубины промерзания с уклоном для стекания конденсата к конденсатосборникам. Внутренние газопроводы прокладываются по стенам открыто.

Газопроводы оснащаются системой задвижек и вентилей, наружные к тому же системой смотровых колодцев. Все соединения выполняются сваркой, плотными газонепроницаемыми фланцами или муфтами на газовой резьбе.

Электротехническое оборудование. В жилых зданиях элек¬тротехническое оборудование состоит из системы проводов напряжением 120—220 В, предохранителей, розеток, выключателей и ламп электрического освещения. Провода могут быть скрыты под слоем штукатурки, если они имеют полихлорвиниловую изоляцию, но могут прокладываться открыто. Осветительные сети промышленных зданий, как правило, проложены в метал¬лических трубах, реже на электроизоляционных роликах. Сило¬вые сети выполняются из различного рода кабелей.

Кабели тоже могут прокладываться открыто и скрыто. При скрытой проводке кабели укладывают в специальных каналах или заделывают раствором; при открытой — подвешивают на кронштейнах или опорных конструкциях к стене или потолку. В местах, где возможно повреждение, кабели заключают в трубы. Силовая сеть аналогично осветительной оснащается различного рода включателями — рубильниками, пусковыми реостатами, предохранителями, размещаемыми в специальных устройствах (сборках). Соединения проводов и кабелей осуществляют пайкой и размещением в специальных коробках.

Каждое здание должно удовлетворять своему назначению, т. е. создавать наилучшие условия для труда и быта людей, быть прочным, устойчивым, долговечным, безопасным в пожарном отношении; удовлетворять санитарно-гигиеническим, экономическим и архитектурным требованиям. Для наилучшего удовлетворения указанных требований здания подразделяют на четыре класса. К I классу относят здания, которые удовлетворяют повышенным тре¬бованиям, ко II — требованиям выше средних, к III — средним, к IV — минимальным. Деление на классы производится раздельно для каждой группы видов зданий, сходных по своему назначению. Необходимые для этого параметры приводятся в соответствующих главах строительных норм и правил (СНиП).

При строительстве комплекса зданий класс каждого здания устанавливается отдельно. Как правило, он определяется эксплуатационными требованиями. Требования долговечности и огнестойкости являются производными.

Назначение инженерных сооружений разнообразно. Аналогично зданиям они имеют классификацию. Все сооружения по своему назначению разбиты на пять групп: 1. Сооружения для размещения оборудования (фундаменты под технологическое оборудование, этажерки для размещения оборудования, подземные помещения производственного назначения и т. п.). 2. Коммуникационные сооружения (тоннели, каналы, опоры и эстакады под трубопроводы и пр.). 3. Сооружения транспорта (различные эстакады, крановые эстакады, конвейерные галереи, подпорные стенки и др.). 4. Емкостные сооружения (склады силосного типа, технологические емкости для водоснабжения и канализации, резервуары для воды, нефтепродуктов, технологических материалов, водонапорные башни). 5. Прочие (градирни, трубы, мачты и т. п.).

Инженерные сооружения, как и здания, состоят из таких конструктивных элементов, как фундаменты, стены в том или ином виде, несущие элементы в виде колонн, балок, плит и т. п. К ним, как и к соответствующим элементам зданий, предъявляются требования по прочности, долговечности, теплофизическим свойствам и, кроме того, могут быть предъявлены особые требования, обусловленные их назначением. Например, для стен резервуаров — по водонепроницаемости; для элементов отстойников или технологических емкостей, кроме непроницаемости, еще и по коррозионной стойкости и т. д.

Особое место при строительстве зданий и сооружений занимают так называемые коммуникации. К ним относятся инженерные сети, в состав которых входят трубопроводы и каналы водоснабжения, канализации, водостоков, газификации, теплофикации и кабельные сети (сети энергоснабжения, телефонно-телеграфной связи и т. п.).

СНиП устанавливают правила размещения сетей в зданиях, между зданиями, их взаимное расположение. Размещение наружных коммуникаций показывается на отдельном чертеже — плане инженерных сетей.

В лесной и деревообрабатывающей промышленности возводятся самые разнообразные здания и сооружения, необходимость которых обусловливается соответствующим процессом производства. К примеру, на территории лесопромышленного комплекса, проект которого разработан Гипролеспромом, размещаются: бассейн для сортировки бревен, склад пиловочного и дровяного сырья, лесопильный цех, цех приготовления техноло¬гической щепы, сортировочная площадка, сушильные камеры, цех по производству дверных блоков, цех по производству окон¬ных блоков, цех по производству паркета, цех по производству строганных погонажных изделий, цех по производству древесно¬волокнистых плит, склад пиломатериалов, гараж, механические мастерские, трансформаторная, подстанция, складское хозяй¬ство, котельная.

Здания цехов в лесной и деревообрабатывающей промышленности, как правило, одноэтажные, с пролетами 12, 18 и 24 м, шириной до 96 м, высотой до 14 м (имеются здания до 25 м), длиной до 300 м. Класс здания, в том числе по огнестойкости, II и III. Многоэтажные здания применяются лишь при строительстве в стесненных условиях.

Современные проекты лесопромышленных комплексов предусматривают блокирование, т. е. размещение в одном много- и разнопролетном здании производственных, вспомогательных, обслуживающих цехов, а также складских и административных помещений.

Лесопильный цех, как правило, блокируется в одном здании с крытой сортировочной площадкой, фанерный цех с варочным и распиловочным.

Мебельные предприятия предусматриваются в одном здании со складом и административным помещением; раскроечный цех сблокирован с сушилками и т. п.