Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы рубрики ‘АРМАТУРНЫЕ И БЕТОННЫЕ. РАБОТЫ’

Несущие элементы здания в совокупности образуют простран­ственную систему, называемую несущим остовом. Несущий остов должен обладать достаточной прочностью и обеспечивать прост­ранственную жесткость и устойчивость здания, тогда как ограж­дающие конструкции должны характеризоваться стойкостью про­тив атмосферных и других физико-химических воздействий, а также достаточными тепло- и звукоизоляционными свойствами.

В зависимости от вида несущего остова различают две основ­ные конструктивные схемы зданий — бескаркасную (с несущими стенами) и каркасную.

Остов бескаркасных одноэтажных и многоэтаж­ных зданий с несущими наружными и внутренними (продоль­ными или поперечными) стенами представляет собой коробку,

пространственная жесткость которой создается перекрытиями и стенами, образующими жесткие горизонтальные и вертикальные диафрагмы. Устойчивость такого несущего остова зависит от на­дежности связи между стенами и перекрытиями, их жесткости и устойчивости.

В каркасных зданиях все нагрузки воспринимаются системой стоек (колонн), которые вместе с горизонтальными эле­ментами (прогонами, ригелями) образуют каркас. Здания бывают с полным или неполным каркасом. Полным называют каркас, в котором вертикальные элементы расположены как по периметру наружных стен, так и внутри здания, неполными — каркас с несу­щими стенами и внутренним каркасом, колонны которого заме­няют внутренние несущие стены. Устойчивость наружных стен в таких зданиях создают в основном элементы каркаса и перекры­тия. Такую конструктивную схему применяют в многоэтажных общественных и производственных зданиях при отсутствии значи­тельных динамических нагрузок.

Каркас одноэтажного производственного здания состоит из железобетонных или стальных колонн, образующих вместе с несу­щими конструкциями покрытия поперечные рамы, и продольных элементов — фундаментов, обвязочных и подкрановых балок, под­стропильных ферм, а также связей, которые придают каркасу в целом и отдельным элементам пространственную жесткость и устойчивость. Расстояние между колоннами каркаса в продоль­ном направлении (вдоль оси здания) называется шагом колонн, в поперечном — пролетом. Размеры пролетов и шага колонн на-

зывают сеткой колонн. Одноэтажные каркасные производственные здания (рис. I) состоят из железобетонного (стального) каркаса, стен и покрытия. Каркас состоит из вертикальных элементов — колонн и горизонтальных — ригелей 3, балок 2 и ферм. По бал­кам или фермам укладывают плиты покрытия, а в необходимых случаях выполняют световые или аэрационные фонари.

В многоэтажных производственных зданиях каркасного типа (рис. 2) каркас состоит из колонн 2 и ригелей 3, образующих

многоярусные рамы с жесткими элементами. Рамы располагают поперек здания, а в продольном направлении устойчивость здания создают стальными связями 4, которые устанавливают по каждо­му продольному ряду колонн в середине температурных отсеков. Число пролетов в каркасах бывает от одного до трех-четырех,

а иногда и больше. Размеры пролетов 6; 9 и 12 м. Верхние этажи шириной 12 и 18 м перекрывают стропильными балками 5 или фермами и плитами 6 аналогично покрытиям одноэтажных зда­ний. Высота этажей от 3,6 до 7,2 м с градацией размеров через 0,6 м. Стены выполняют из панелей 7 или кирпичей.

Многоэтажные общественные здания сооружают трех типов: каркасно-панельные, бескаркасно-панельные и с несущими кирпич­ными стенами. Каркасно-панельные здания (рис. 3) состоят из каркаса, плит перекрытий и покрытий, перегородок и панелей стен. Их каркас может быть с поперечными (рис. 3, а), с прост­ранственными (рис. 3, б) и с продольными рамами (рис. 3, в). Такие здания выполняют также с неполным каркасом (рис. 3, г).

а

состоящими из продольных рам и несущих наружных панельных или кирпичных стен.

Пролеты каркасов зданий составляют 5,6 и 6 м, шаг колонн вдоль здания 3,2 и 3,6 м. Высота этажа в общественных зданиях зависит от его назначения и равна 2,8 м для жилых домов и гостиниц, 3,3 м для административных, учебных зданий и торго­вых предприятий, 3,6 и 4,2 м для зданий специального назначе­ния (конструкторское бюро, лаборатория).

Широко распространены, особенно в жилищном строительстве, бескаркасные крупнопанельные здания.

Пятиэтажные жилые дома и здания гостиничного типа строят с несущими наружными и внутренними поперечными и продоль­ными перегородками (рис. 4, а), с самонесущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками (рис. 4, б), а также с несущими наружными и внутренними стенами (рис. 4, в). Последнее решение допускает более свободную внутреннюю пла­нировку зданий.

Панели несущих наружных стен изготовляют сплошными из бетона на пористых заполнителях, а при самонесущих стенах также из двух — и трехслойных железобетонных панелей с утепли­телями из минераловатных плит. Длина панелей наружных стен равна шагу поперечных панельных стен — перегородок и для раз­личных зданий в зависимости от их типа бывает 2,5; 2,8; 3,2; 3,6 и 6 м, а длина панелей поперечных стен для различных типов зданий — 5,2; 5,6 и 6 м. Толщина панелей внутренних поперечных и продольных стен 14 и 16 см.

Интенсивно развивается строительство панельных бескаркас­ных здаЛій высотой 12, 16 этажей и более. Конструктивное реше­ние таких зданий имеет свою специфику и отличается от решения бескаркасных пятиэтажных зданий. Несущими элементами этих зданий служат поперечные стены, наружные стены — навесные. Толщина железобетонных панелей поперечных стен 16 см, внут­ренних продольных 14 см, наружных (сплошных керамзитобетон­ных) 30 см.

В жилищном строительстве применяют также здания, монтируе­мые из объемных железобетонных элементов, изготовленных на заводе в виде целого звена или собираемых из отдельных плоских панелей в порядке укрупнительной заводской сборки.

Все здания независимо от вида материалов, из которых они выполнены, назначения и класса состоят из определенного числа конструктивных элементов. К ним относятся фундаменты, колон­ны, стены, перегородки, перекрытия и подвесные потолки, покры­тия, кровли, лестницы и лифты, окна, двери, ворота, фонари, инженерное оборудование и санитарно-технические устройства.

Элементы зданий делятся на две основные группы:

несущие, воспринимающие на себя нагрузки от массы зда­ния, находящихся в нем людей, оборудования и внешние нагруз­ки от действия снега, ветра; основными’ несущими конструктив­ными элементами являются фундаменты, колонны, стены и пере­крытия зданий;

ограждающие, которые служат для защиты помещений от атмосферных воздействий, а также для изоляции одного поме­щения от другого; ограждающими элементами зданий служат наружные и внутренние стены, перегородки, перекрытия и полы, покрытия, оконные и дверные заполнения и фонари.«

Отдельные элементы зданий (стены, перекрытия) могут ВЫПОЛг нять одновременно функции несущих и ограждающих конструкций.

Фундаментами называют подземные конструкции, предназна­ченные для восприятия и передачи нагрузок от зданий на основа­ние— грунт. На фундаменты опираются стены и колонны зданий.

Стены разделяют на наружные, отделяющие помещения от внешнего пространства, и внутренние, предназначенные для чле­нения зданий на отдельные помещения, а также для восприятия нагрузок от перекрытий, если стены несущие. Несущие стены подразделяют на самонесущие, передающие нагрузку от силы тяжести на фундамент, и несущие (навесные).

Колонны—это опоры квадратного, прямоугольного, круглого или многогранного очертания в плане, предназначенные для вос­приятия нагрузок от перекрытий, покрытий зданий, а в промыш­ленных зданиях — и от подкрановых балок и мостовых кранов.

Перекрытия представляют собой горизонтальные конструкции, разделяющие внутреннее пространство здания на этажи и несу­щие кроме собственной массы полезную нагрузку (от людей, оборудования). Перекрытие над верхним этажом называют чер­дачным, а в случае отсутствия чердака оно является покрытием.

Подвесными потолками называют конструкции, устраиваемые в промышленных и гражданских зданиях для улучшения акусти­ческих, звукоизоляционных и эстетических качеств помещений, а также для создания технических этажей, где размещают венти­ляционное, электротехническое оборудование и трубопроводы.

Покрытия защищают здания от атмосферных осадков, от потерь тепла в зимнее время и перегрева солнечными лучами ле­том. Несущими конструктивными элементами покрытий служат ригели, балки, фермы, своды-оболочки; ограждающими — плиты. Верхняя водонепроницаемая оболочка покрытия называется кровлей.

Перегородки — это тонкие самонесущие внутренние стены для разделения пространства этажа на отдельные помещения.

Полом здания называют нижнюю горизонтальную ограждаю­щую конструкцию одноэтажных зданий, а также верхний кон­структивный элемент междуэтажных перекрытий.

Лестницы, лифты, эскалаторы, пандусы устраивают для сооб­щения между этажами. Лестницы в основном размещают в спе­циальных помещениях, огражденных стенами и называемых лест­ничными клетками. Лифты монтируют в специальных шахтах.

В большинстве зданий предусматривают санитарно-техниче­ские устройства: отопительные к вентиляционные системы, уста­новки для кондиционирования воздуха, системы водоснабжения, канализации, газоснабжения, а также инженерное оборудование по энергоснабжению, пожаротушению, сигнализации и связи, ра­диофикации.

Зданиями называют надземные строения, предназначенные для проживания людей, размещения производства, проведения общественных и культурных мероприятий и других целей.

Сооружениями называют строения специального назначения, такие, как мосты, плотины, шахты, трубопроводы.

Каждое здание и сооружение должно быть запроектировано и построено с учетом достижений строительной науки и техники; должно быть прочным, долговечным, экономичным и одновремен­но удовлетворять эстетическим требованиям.

В соответствии с назначением здания делят на несколько групп: жилые и общественные здания (жилые дома, учебные за­ведения, театры, клубы, больницы), производственные (здания тепловых электростанций, цехов, котельных, насосных станций, животноводческие постройки, птичники, хранилища).

По роду материалов здания разделяют на каменные — из кир­пича, естественных и искусственных камней; бетонные и железо­бетонные (сборные и монолитные) и деревянные.

По количеству этажей различают одно — и многоэтажные зда­ния, в том числе высотные. Все здания и сооружения в зависи­мости от степени долговечности и огнестойкости основных конст­руктивных элементов, их эксплуатационных качеств, экономично­сти и народнохозяйственного значения делятся на четыре класса: 1 класс — со сроком службы более 100 лет; II класс — от 50 до 100 лет; III класс — от 20 до 50 лет; IV класс — менее 20 лет.

Для каждого класса зданий установлены необходимые степени долговечности и огнестойкости несущих и ограждающих кон­струкций.

Долговечность определяется прочностью и устойчивостью как здания в целом, так и отдельных его элементов в течение наме­ченного срока службы без потери требуемых эксплуатационных качеств. Обеспечивают долговечность применением для несущих и ограждающих конструкций таких материалов, которые облада­ют расчетной прочностью, требуемой морозо-, влаго-, био — и кор­розионной стойкостью.

Огнестойкость определяется группой возгораемости и преде­лом огнестойкости его основных конструкций. В зависимости от того, к какой группе возгораемости относится материал, все стро­ительные конструкции делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Пределом огнестойкости строительных конструкций называют продолжительность сопротивления (в часах) действию огня до потери их несущей способности и устойчивости, до обра­зования в них сквозных трещин или повышения температуры более чем до 140°С на противоположной от огня поверхности.

Установлено пять степеней огнестойкости зданий и сооруже­ний, которые характеризуются пределом огнестойкости и группы возгораемости его основных частей.

Экономичность зданий измеряют капитальными затратами на строительство и эксплуатационными расходами на отопление, осве­щение, ремонт.

Эксплуатационные качества зданий тесно связаны с качест­вом ограждающих конструкций, которые предназначены для защи­ты помещений от холода, солнечной радиации, ветра, атмосфер­ных осадков, шума и других воздействий, создающих ненормаль­ные условия для здоровья людей и выполнения производственных процессов. Санитарно-гигиеническими нормами регламентированы перечисленные требования к ограждающим конструкциям зданий, а также условия нормального естественного и искусственного освещения помещений.

В Основных направлениях экономического и социального раз­вития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых XXVI съездом КПСС, указано на необходимость нара­щивать выпуск прогрессивных железобетонных конструкций, а также повышать уровень индустриализации строительного произ­водства и степень заводской готовности конструкций и изделий. Доля крупнопанельных и объемно-блочных жилых домов в общем объеме жилищного строительства должна быть увеличена.

Железобетон в качестве строительного материала является новым по сравнению с камнем, деревом и металлами. Его стали применять в строительстве только во второй половине XIX 8. В дореволюционной России железобетонные конструкции начали использовать в 1885 г., и в последующие годы из железобетона были выполнены самые разнообразные сооружения и конструкции. Однако распространение железобетона в России шло очень медленно, так как в стране не было развитой промышленности и отсутствовали достаточно разработанные методы проектирования железобетонных конструкций. Большой вклад в науку о бетоне и технологию бетонных и железобетонных работ внес профессор Н. А. Белелюбский.

Перед началом первой мировой войны русские инженеры широко и успешно вели строительство бетонных и железобетонных сооружений, особенно на железных и шоссейных дорогах.

После Великой Октябрьской социалистической революции, в восстановительный период и особенно в годы первых пятилеток, значительно возросло и расширилось применение железобетона в гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве. В гидротехническом строительстве железобетон широко использо­вали при возведении Волховской ГЭС (1921—1926), Днепрогэса (1927—1932), крупных цехов на Краматорском машиностро­ительном заводе, Днепровском металлургическом заводе, Запорожстали, Магнитогорском металлургическом комбинате и многих других. Здесь устанавливали железобетонные рамные и арочные конструкции значительных пролетов. Также широко применяли железобетон при возведении высотных сооружений в скользящей опалубке, например, зерновых элеваторов, силосов, бункеров, заводских дымовых труб, водонапорных башен, тонко­стенных пространственных конструкций — оболочек, шатров, ку­полов.

Наряду с возведением многочисленных монолитных сооруже­ний в промышленном строительстве с 1929 г. широко применяли сборные железобетонные конструкции. Почти все сборные железо­бетонные элементы зданий и сооружений выполняли у места постройки в деревянных формах; только детали малых размеров изготовляли на небольших предприятиях, оснашенных простым оборудованием.

В 1932—1936 гг. советскими учеными А. Ф. Лолейтом, А. А. Гвоздевым был разработан метод расчета железобетонных конструкций по разрушающим нагрузкам (по предельным состоя­ниям), который был проще расчета по допускаемым напряжениям и значительно точнее оценивал несущую способность конструкций.

Большой вклад в развитие предварительно напряженного железобетона внесли советские ученые В. В. Михайлов, А. А. Гвоз­дев и др.

С 1949 г. применение железобетонных конструкций в строи­тельстве начинает резко увеличиваться. Этому способствуют созданные высокомеханизированные мощные заводы* железобетон­ных изделий. Благоприятное влияние на дальнейшее развитие сборных железобетонных конструкций оказало постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства» и постановление Совета Министров СССР от 3 января 1977 г. «О некоторых мерах по повышению технического уровня производства железобетонных конструкций и более эффективному использованию их в строительстве». В со­ответствии с этим постановлением намечено более широкое при­менение монолитных и сборно-монолитных железобетонных кон­струкций, разработаны проекты заводов централизованного изготовления арматурных изделий, создаются высокопроизводи­тельные автоматизированные линии для изготовления сеток и пространственных арматурных изделий.

На 80-е годы намечается новый этап в производстве и приме­нении железобетонных конструкций. Объем производства и при­менения железобетонных конструкций в одиннадцатой пятилетке превысит 900 млн. м3. При таких масштабах особенно важно обеспечить ускоренный технический прогресс в этой области стро­ительства.

Кроме дальнейшего распространения апробированных эффек­тивных конструкций и улучшения использования созданного научно-технического потенциала необходимо ускоренными темпа­ми разрабатывать способы снижения металлоемкости и энерго­емкости железобетонных конструкций.

При создании новых конструктивных форм предполагается шире использовать высокопрочные материалы, пространственную работу конструкций, последние достижения теории железобетона, прогрессивные производительные технологические процессы. Ос­новными путями снижения расхода стали в железобетоне явля­ются повышение прочностных свойств арматурной стали, приме­нение высокопрочных бетонов и совершенствование конструкций, в том числе предварительно напряженных.

Научно-технический прогресс в области строительства нераз­рывно связан с опережающим развитием и применением сборного железобетона, что позволит значительно повысить технический

уровень строительства и на этой основе сократить сроки возведе­ния зданий и сооружений.

Для этой цели создаются конвейерные автоматизированные линии, автоматические станки и установки, позволяющие с мень­шими затратами труда изготовлять железобелгонные конструкции. При производстве сборных железобетонных конструкций намеча­ется дальнейшая специализация их производства с разделением номенклатуры изделий по специализированным предприятиям, изготовлением массовых арматурных каркасов и закладных дета­лей на заводах централизованного изготовления арматурных изделий. При возведении монолитных железобетонных зданий и сооружений основные, наиболее трудоемкие процессы изготовле­ния пространственных каркасов будут выполнены на централизо­ванных арматурных заводах с последующим монтажом укрупнен­ных арматурных блоков с навешанной опалубкой на строительной площадке. Для укладки и уплотнения бетонной смеси создаются совершенные транспортирующие устройства и виброустановки.

Эффективность и качество бетонных и арматурных работ во многом зависят от совершенствования технологии и организации производства.

Технология изготовления железобетона состоит из нескольких самостоятельных технологических процессов: приготовления бе­тонной смеси; изготовления арматурных изделий и закладных деталей; подготовки стальных форм или деревянной опалубки, определяющих размеры и очертания изделий; установки в форму арматуры, закладных деталей и натяжения арматуры предвари­тельно напряженных конструкций; укладки и уплотнения бетонной смеси; ускорения твердения бетона путем его обогрева паром или с помощью электропрогрева; распалубки и транспортирования железобетонных изделий. Все эти технологические процессы вы­полняют арматурщики и бетонщики с помощью механизированно­го и автоматизированного оборудования.

Для лучшего использования механизмов, повышения произво­дительности труда необходима высокая квалификация арматур­щиков и бетонщиков, овладевших теоретическими знаниями и практическими навыками работ. Подготовка квалифицированных арматурщиков и бетонщиков как для работы на заводах железо­бетонных изделий, так и на строительстве осуществляется в на­шей стране в основном в системе профессионально-технического образования.

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О дальнейшем совершенствовании процесса обучения и воспита­ния учащихся системы профессионально-технического образова­ния» (1977 г.) подчеркивается, что обеспечение народного хозяй­ства страны молодыми рабочими кадрами является задачей огромной политической и народнохозяйственной важности.

Настоящая книга, включающая в себя вопросы технологии арматурных и бетонных работ, предназначена для решения части этой задачи.