Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 22.09.2015

§ 4. Проектирование зданий

Строительство любого здания или сооружения можно начи­нать только после утверждения проекта, который представляет собой комплекс документации в виде чертежей, расчетно-поясни­тельной записки, сметы, проектов организации строительства и производства работ. Сметная документация в виде сметно-финан­сового расчета или сметы определяет стоимость строительства. Используют сметную документацию при планировании, финанси­ровании, контроле фактических затрат, а также расчетах между заказчиками и подрядчиками.

Проектирование и строительство зданий и сооружений осуще­ствляют в соответствии со Строительными нормами и правилами (СНиП), представляющими собой свод основных нормативных документов, применяемых в строительстве, а также в соответствии с ГОСТами, инструкциями и руководствами, развивающими и уточняющими основные положения СНиПов.

Исходным документом для проектирования любого объекта служит задание на проектирование, в котором определяют назна­чение и объем здания, этажность, состав помещений и их габари­ты, виды санитарно-технического оборудования, архитектурно­художественные требования, основные строительные материалы и конструкции. В задании на проектирование намечают также месторасположение здания, сроки и очередность строительства. При строительстве в городских условиях составной частью зада­ния на проектирование является архитектурно-планировочное решение.

Проектированию предшествуют изыскательские (геодезические, гидрологические, климатологические) работы по изучению строи­тельного участка и сбору необходимых данных, без которых нель­зя решить правильно задачи проектирования и строительства зда­ний, и разработка технико-экономического обоснования (ТЭО). Проектирование можно осуществлять по двум стадиям — сначала составлять технический проект (первая стадия), а затем разраба­тывать рабочие чертежи (вторая стадия)—или в одну стадию, допу­скаемую для несложных объектов, когда составляют только техно­рабочий проект (технический проект, совмещенный с рабочими чертежами).

В состав рабочих чертежей входят генеральный план участка и проект вертикальной планировки, фасады, планы, разрезы зда­ний, планы фундаментов, перекрытий и крыш, чертежи деталей конструктивных элементов, планы, разрезы и аксонометрические схемы этажей с нанесением санитарно-технических сетей: отопле­ния, горячего водоснабжения и вентиляции, отдельно водопровода и канализации, плана этажей с нанесением осветительных и сило­вых электрических сетей, схемы газификации здания, пояснитель­ная записка и сметная документация. На рабочих чертежах дают спецификации конструктивных элементов заводского изготовления, оборудования, материалов, по которым осуществляют заказы на их поставку.

Строительство зданий ведут по индивидуальным и типовым про­ектам. Проект, предназначенный для возведения только одного определенного здания, называется индивидуальным. По таким проектам строят уникальные общественные (театры, музеи) и про­мышленные (с новыми технологическими процессами и особого назначения) здания и сооружения. Здания массового назначения (жилые дома, школы, детские сады и ясли) возводят по типовым проектам.

Типовым называют проект, наиболее совершенный по планиро­вочному и конструктивному решениям, в наибольшей степени удов­летворяющий требованиям экономичности и индустриализации строительства, предназначенный для многократного использова­ния. Типовые проекты разрабатывают применительно к заданным географическим районам, но без ориентировки на определенное место строительства. Поэтому каждый типовой проект привязыва­ют к конкретному участку (рельефу, грунтам, инженерным сетям, к архитектурной композиции соседних зданий).

Привязка проекта заключается в разработке проекта фундамен­тов, присоединений к сетям водоснабжения, канализации и т. д.

В некоторых случаях допускается перепланировка первого и подвального этажей, например, при устройстве в них встроенных помещений (магазинов, детских яслей-садов) или в зависимости от рельефа местности. Применение типовых проектов уменьшает затраты и время на проектирование и повышает его качество.

Типовое проектирование предусматривает применение типовых унифицированных конструкций ограниченного количества типов и размеров, пригодных для использования при строительстве зданий различного назначения.

Типизация и унификация конструктивных элементов зданий и сооружений — основные условия индустриализации строительства.

Применение большепролетных конструкций для покрытий зданий связано с необходимостью возведения помещений с большими свободными площадями: ангаров, концертных залов, павильонов, крытых стадионов, рынков и др. Современный уровень строительства требует возведения большепролетные зданий и сооружений без промежуточных опор. В целях улучшения использования производственных площадей и модернизации технологических процессов большепролетные конструкции широко применяются в промышленном строительстве.

В книге представлены технологические и организационные решения по возведению наиболее распространенных большепролетных зданий. Теория и практика строительства таких зданий у нас в стране и за рубежом показали, что наибольший резерв повышения эффективности такого строительства в современных условиях заключен в совершенствовании организационно-технологических решений монтажа и монтажной технологичности архитектурно-конструктивных решений. Все это ставит задачу о настоятельной необходимости систематизации, обобщения и анализа имеющегося отечественного и зарубежного опыта строительства большепролетных зданий, что и явилось основной предпосылкой для написания данной книги.

Значительное внимание уделено достижениям технического прогресса в строительстве, современным методам строительного производства, обеспечению заданного качества продукции строительного процесса, вопросам охраны труда и окружающей среды.

Пособие подготовлено в соответствии с программой спецкурса «Технология возведения большепролетных зданий и высотных сооружений» для высших учебных заведений по специальности «Промышленное и гражданское строительство» и призвано оказать помощь студентам при изучении данного курса, при курсовом и дипломном проектировании.

При подготовке рукописи были использованы материалы научно — исследовательских, проектных и строительных организаций.

Авторы пособия выражают глубокую признательность коллективу кафедры «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения» СГАУ (заведующий кафедрой профессор, кандидат технических наук Затинатский С. В.) и директору ЗАО НПГШ «Геотехника-СПИ» к. т.н., профессору Савинову А. В. за рецензирование рукописи и ценные замечания, которые были учтены при подготовке материала к изданию.

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.

Коммунистическая партия и Советское правительство прояв­ляют неустанную заботу об удовлетворении постоянно растущих материальных и культурных потребностей народа.

Свидетельством этого является огромный размах промыш­ленного, сельского, жилищного, гидротехнического и культурно — бытового строительства.

Новые грандиозные задачи поставлены перед строительной ин­дустрией в Директивах XX съезда КПСС по шестому пятилетне­му плану развития народного хозяйства СССР на 1956—1960 го­ды, где сказано: ‘

«Осуществить дальнейшую индустриализацию строительства путем широкого применения сборных железобетонных конструк­ций и деталей, конструкций из легких бетонов, крупных блоков и готовых узлов заводского изготовления, а также путем всемер­ного внедрения комплексной механизации стрсительства.

Довести применение сборных железобетонных конструкций в 1960 году до 28 миллионов кубометров, из них 7 миллионов ку­бометров напряженно-армированных. Разработать и внедрить в строительство более совершенные виды сборных железобетон­ных конструкций. Значительно расширить применение в строи­тельстве низколегированной стали и высокопрочной проволоки для железобетонных конструкций, а также экономичных профи­лей проката. Обеспечить максимальную экономию металла н ле­са в строительстве».

«Признать необходимым серьезно улучшить и значительно расширить жилищное строительство. Построить за пятилетие в городах, рабочих поселках и сельской местности за счет государ­ственных средств жилые дома общей площадью примерно 205 миллионов квадратных метров, или почти в 2 раза больше, чем в пятой пятилетке».

Строительство в Советском Союзе осуществляется Б основном индустриальными методами с широким применением новой тех­ники и механизации работ. Строительная площадка все больше превращается в монтажную площадку, на которой ведется сбор­ка конструкций, изготовленных на заводах и производственных предприятиях.

Все большее значение в строительстве приобретают бетон и железобетон, применение которых запланировано на 1960 г. в объеме 84 млн. лі3 (включая сборные конструкции).

Широкое распространение железобетонных конструкций (монолитных н особенно сборных) объясняется возможностью сравнительно легко придавать им требуемую форму и размеры при соблюдении заданной прочности. Железобетонные конструк­ции обладают большей долговечностью, огнестойкостью и тре­буют меньшего расхода металла по сравнению с металлическими конструкциями.

Изготовление железобетонных конструкций на заводах может быть полностью механизировано. Большая часть (по весу и объ­ему) материалов, употребляемых для бетонных и железобетон­ных работ (песок, гравий или щебень)’, является местными, не требующими перевозки па большое расстояние.

В состав железобетонных работ входят опалубочные, арма­турные и бетонные работы. На передовых стройках железобетон­ные работы механизированы на 80 и более процентов.

Железобетонные конструкции бывают сборные и монолитные. Элементы сборных железобетонных конструкций изготовляют на заводах и монтируют на стройках. К ним относятся: блоки фун­даментов, колонны, балки и плиты междуэтажных перекрытий, крупные стеновые панели, лестничные марши и пр.

Сборный железобетон дает возможность максимально инду­стриализировать строительство: широко применить новые наибо­лее эффективные типы конструкций; резко повысить качество конструкций благодаря возможности лучшего контроля при их из­готовлении в стационарных условиях производственного пред­приятия; удешевить конструкции, а следовательно, и строительст­во в целом путем лучшего ‘использования машин и механизмов, увеличения оборачиваемости опалубки и т. п., удешевить и уско­рить производство работ, особенно в зимних условиях.

Большое значение при изготовлении сборного железобетона приобретает электросварка как основной способ соединения ар­матурных стержней при массовом изготовлении деталей сборных железобетонных конструкций.

Кроме сборных железобетонных конструкций, в строительстве в значительном объеме применяют монолитный бетон и железо­бетон, что в ряде случаев вызывается технической целесообраз­ностью, например при возведении плотин и других гидротехниче­ских сооружений, фундаментов под тяжелое оборудование и пр.

Крупным достижением советской строительной техники явля­ются инвентарные автоматизированные сборно-разборные бетон­ные заводы большой производительности, благодаря которым значительно ускоряется и удешевляется строительство. На таких заводах весь процесс приготовления бетонной смеси, начиная с загрузки и дозирования составляющих ее материалов и кончая выдачей готовой смеси, полностью механизирован. Преимущест-

во таких заводов, помимо снижения трудоемкости работ, состоит в возможности лучшей организации контроля за качеством бето­на, в повышении коэффициента использования механизмов, в снижении потерь материалов, в частности, цемента и т. д.

Наряду с автоматизированными бетонными заводами наша промышленность имеет механизмы и машины большой произво­дительности: бетономешалки, бетононасосы, высокочастотные ви­браторы, автомашины-самосвалы и многие другие машины, по­вышающие производительность труда рабочих и улучшающие ка­чество возводимых бетонных и железобетонных зданий и соору­жений.

Массовое применение железобетона в строительстве вызыва­ет необходимость широкого развития и совершенствования техно­логии производства арматурных работ.

В настоящее время арматурные работы почти полностью ме­ханизированы и выполняются поточными методами. Отечествен­ная промышленность выпускает целый ряд высокопроизводитель­ных машин для правки, гнутья, резки и электросварки армату­ры. В строительную практику внедрены новые эффективные виды арматурной стали. і

В связи с широким внедрением сборных железобетонных кон­струкций исключительно важное значение приобретает развитие и внедрение предварительно-напряженных конструкций, позволя­ющих снизить расход арматурной стали и стоимость железобе­тона.

Значительный вклад в развитие арматурных работ внесли но­ваторы-арматурщики: И. С. Замксв, А. М. Дронов, И. А. Кудряв­цев и др., которые предложили и ввели в практику много новых приспособлений и механизмов, рациональную организацию ра­бочих мест, передовые методы труда.

Грандиозное строительство, осуществляемое в Советском Союзе, требует обеспечения его квалифицированными рабочими кадрами. Основным источником пополнения народного хозяйст­ва рабочей силой является система государственных трудовых резервов.

В Директивах XX съезда партии сказано:

«Улучшить качество производственного обучения молоде­жи в школах и училищах государственных трудовых резервов, а также непосредственно на производстве; всемерно развивать под­готовку квалифицированных рабочих в школах и училищах го­сударственных трудовых резервов в восточных районах страны и расширить сеть школ и училищ в этих районах».

Это требование партии обязывает каждого учащегося глубо­ко изучить и отлично освоить профессию и в своей практической работе, на производстве творчески применять передовые методы производства работ, совершенствовать приемы работы, искать но­вые пути для улучшения качества продукции, снижения ее себе­стоимости и повышения производительности труда.

В данной книге при переработке ее для второго издания рас­ширены разделы, посвященные сварке: включены сведения о сва­риваемости стали, видах сварной арматуры, типах электродов, применяемых для сварки. Переработаны главы об электросварке стыков и арматурных каркасов.

Глава II, посвященная строительным чертежам, сокращена.

Содержание книги переработано с учетом вышедших Строи­тельных норм и правил (СНиП), «Технических условий на про­изводство и приемку строительных и монтажных работ» 1955 г., а также ‘«Единых норм выработки и расценок».

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.

На полигонах, изготовляющих сборные железобетонные кон­струкции, наиболее целесообразным является производство круп­норазмерных и тяжелых элементов, выполнение которых на заводе затруднительно и часто невозможно.

Целесообразно также выполнять на полигонах конструкции с большим числом- типоразмеров изготовляемых элементов. Изготов-

ление таких элементов на заводах осложняет организацию завод­ского производства, требует частой переналадки оборудования тех­нологических линий, повышает затраты на формы и в резуль­
тате снижает производительность труда, повышает стоимость продукции.

Относительно легкие и малогабаритные элементы массового производства рациональнее выполнять на заводах железобетонных конструкций.

Для таких изделий в условиях завода возможна большая меха­низация их изготовления и автоматизация ряда процессов, что обеспечивает повышение эффективности производства.

Однако в ряде случаев вследствие отсутствия в районе завода сборного железобетона или перегрузки его оказывается необходи­мым выполнять на полигонах и относительно мелкие серийные элементы конструкций.

‘ В южных районах успешно работают также специализирован — ‘ ные полигоны по производству относительно мелких массовых из­делий— пустотелые плиты перекрытий* шпалы и пр.

На рис. 1—21 приводятся основные элементы сборных конструк­ций, рекомендуемые к изготовлению на полигонах для промышлен­ного и гражданского строительства. Размеры, веса и марки бетона следует уточнять в соответствии с действующими каталогами уни­фицированных изделий[1].

Рис, 5. Колонны одноэтажных производственных зданий

а — колонны для цехов без мостовых кранов; б — колонны с консолями для опирання подкрано-
вых балок: в — колонны двутаврового сечения; г — двухветвевые колонны

бе/лоно 200— ш dec до /оооо о более

Рио. 7, Подкрановые балки с обыч­ным армированием под краны грузо­подъемностью до 5 т

Рис* 10, Балки для покрытий производственных зданий Рис. 11, Предварительно напряженные балки с обычным армированием, односкатные и двускатные для покрытий производственных зданий

Рис. 17. Шатровые панели разме-
ром на комнату для жилых и об-
щественных зданий

Марка бетона 200 бес W00 -/5000кг

Рис. 18. Плиты для стен одно-
этажных неотапливаемых про-
изводственных зданий

а — сплошные: б — с оконным про-
емом: в —1 простеночные

Мамо бетона 209 мГбо 5000

Рис. 19. Панели для стен жилых и общественных зданий а — многослойные ребристые с легким утеплителем, б — однослойные из ар­мированного бетона на легком запол­нителе

Рис. 20. Сваи с обычным и пред-
варительно напряженным армиро-
ванием

Рис* 21* Железобетонные кольца и
днища для колодцев водопроводных
и канализационных сетей

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.

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Большинство современных зданий и сооружений возводится с применением бетона или железобетона (армированного бетона).

Бетон получают в результате затвердевания правильно подоб­ранной, смешанной до однородного состояния и уплотненной бетон­ной смеси, состоящей из цемента, воды, заполнителей и в необходи­мых случаях специальных добавок.

Приготовляют бетонную смесь в бетоносмесителях. В зависимос­ти от назначения бетонной смеси для ее приготовления можно применять различные виды цементов, удовлетворяющих требова­ниям, установленным соответствующими стандартами. Выбор це­ментов определяется условиями службы бетонной конструкции, а также требуемой прочностью бетона и условиями твердения бетон­ной смеси.

Наибольший размер зерен крупного заполнителя подбирается в зависимости от наименьших размеров бетонируемой конструкции или расстояния между стержнями арматуры, а также в зависимос­ти от типа и вместимости бетоносмесителей.

Число фракций крупного заполнителя (щебня или гравия) долж­но быть не менее двух при крупности зерен заполнителя 40 и 70 мм в бетонах марки 200 и выше, а в гидротехнических бетонах незави­симо от марки; не менее трех фракций в гидротехнических бетонах при крупности зерен заполнителя 120 мм и выше. Мелкий заполни­тель (песок) используют одной или двух фракций. При приготов­лении бетонной смеси заполнители различных фракций дозируют раздельно.

Состав бетонной смеси устанавливает лаборатория путем экспе­риментальных предварительных подборов. Состав смеси должен обеспечить в заданные сроки проектную марку бетона, а в необхо­димых случаях отвечать специальным требованиям, предъявляемым в отношении морозостойкости, водонепроницаемости и др.

Лаборатория подбирает состав бетонной смеси с наименьшим для данных условий расходом цемента. Такой состав выражается соотношением масс материалов, идущих на приготовление 1 м3 бе­тона или на один замес бетоносмесителя. Например, соотношение

1 :3,3: 6,5 выражает состав бетона, в котором на 1 часть цемента по массе приходится 3,3 части песка и 6,5 части щебня или гравия.

Лаборатория также указывает расход цемента в килограммах на 1 м3 бетона (или на один замес) и водоцементное отношение (В/Ц), представляющее собой отношение массы воды к массе це­мента. По указанному водоцементному отношению определяют ко­личество воды, требующееся на 1 м3 бетона или на один замес.

Подобранный состав бетонной смеси в процессе работ системати­чески корректируется с учетом изменяющейся влажности заполните­лей для обеспечения постоянства заданного водоцементного отно­шения.

Бетонные смеси в зависимости от их технологических свойств разделяют на обладающие подвижностью и жесткие. Бетонная смесь, обладающая подвижностью, способна растекаться без рас­слоения и заполнять форму под влиянием собственной массы или небольшого механического воздействия. Жесткая бетонная смесь требует интенсивного вибрирования для заполнения ею формы и уплотнения.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах величиной осадки конуса, свежеотформованного из контролируемой бетонной смеси. Бетонные смеси, имеющие осадку конуса от нуля до 3 см, называют малоподвижными, с осадкой 3— 8 см — умеренно подвижными, с осадкой 8—16 см — подвижными и более 16 см — литыми.

Подвижность бетонной смеси определяют изготовленным из листовой стали конусом № 1 или № 2 (ГОСТ 10181—76).

Если осадка конуса окажется равной нулю, то смесь признают не обладающей подвижностью и ее технологические свойства долж­ны характеризоваться жесткостью. Жесткость бетонной смеси опре­деляется по времени вибрации (в секундах), необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения ее жесткости (ГОСТ 10181—76).

Назначаемые показатели подвижности бетонных смесей

Показатели подвижности или жесткости бетонных смесей для сборных изделий назначают с учетом средств виброуплотнения, а также густоты армирования и размеров изделий (СН 386—74).

Подвижность и жесткость бетонной смеси зависят главным об­разом от количества содержащейся в ней воды, а для получения требуемой прочности бетона необходимо соблюдать заданное водо­цементное отношение.

Благодаря пониженному содержанию воды в жестких бетонных смесях по сравнению со смесями, обладающими подвижностью, достигается более высокая прочность бетона при одинаковом рас­ходе цемента.

Одинаковую прочность бетона можно получить, применяя обла­дающую подвижностью бетонную смесь или жесткую с уменьшен­ным содержанием цемента. Однако использование жестких бетон­ных смесей позволяет экономить от 10 до 25% цемента.

Для производства бетонной смеси промышленность выпускает бетоносмесительные установки цикличного и непрерывного дей­ствия различной производительности, предназначенные для ком­плектования бетонных заводов круглогодичного действия, либо для применения в качестве приобъектных предприятий в летнее время.

На бетоносмесительных установках цикличного действия исполь­зуются бетоносмесители с периодически повторяющейся загрузкой компонентов, смешиванием и выгрузкой готовой бетонной смеси.

На бетоносмесительных установках непрерывного действия за­грузка компонентов бетона, смешивание и выгрузка готовой бетон­ной смеси производятся непрерывно.

Бетоносмесительная установка представляет собой комплект технологического оборудования для дозирования компонентов и приготовления бетонной смеси с устройствами для приема компо­нентов и выдачи готовой бетонной смеси. Оборудование смонтиро­вано на сборно-разборном металлическом каркасе либо отдельными блоками. При блочном решении конструкций сокращаются сроки монтажа и демонтажа, упрощается перевозка установки по желез­ной дороге или автотранспортом.

В состав предприятия по производству бетонной смеси — бетон­ного завода, помимо бетоносмесительной установки, входят склады цемента и заполнителей, энергетическое хозяйство, лаборатория и отдел контроля, заводоуправление с функциональными отделами. Завод может быть оборудован устройством для подогрева или ох­лаждения компонентов бетонной смеси, а также приготовления вод­ных растворов различных добавок, оборудованием для обогащения (промывки, сортировки) заполнителей, ремонтно-механической мастерской.

Бетонные заводы и приобъектные бетоносмесительные установки оснащают в основном механизированными или автоматизированны­ми складами цемента силосного типа, состоящими из однотипных силосов (банок) цилиндрической формы. Склады силосного типа надежно защищают цемент от атмосферной и грунтовой влаги.

На небольших бетоносмесительных установках применяют ин­вентарные силосьт вместимостью 15 и 25 т, на бетонных заводах — силосы вместимостью от 100 до 1500 т каждый.

На бетонных заводах заполнители обычно хранят в рассорти­рованном виде в штабелях, конусных или других отсыпках в основ­ном на механизированных открытых складах, а на некоторых не­больших постоянно действующих заводах — на складах закрытого типа. Как открытые, так и закрытые склады размещают на забето­нированных площадках с надлежащим уклоном для быстрого отво­да воды, дренирующей сквозь толщу материала.

Бетонный завод или приобъектная бетоносмесительная установ­ка вырабатывают, как правило, готовую бетонную смесь, но при необходимости могут выдавать отдозированные компоненты сухой бетонной смеси. Сухая бетонная смесь бывает необходима при разбросанном фронте укладки бетона, например при дорожных или туннельных работах, когда невозможно сохранить высокое качество готовой бетонной смеси из-за дальности транспортирования. В этом случае бетонную смесь приготовляют в автобетоносмесителях в пу­ти следования до места укладки. Сухая бетонная смесь, загружен­ная на заводе в автобетоиосмеситель, после затворения водой сме­шивается в пути, и на объект доставляется готовая бетонная смесь.

Курс «Технология строительного производства» включает в себя совокупность знаний о рациональных методах производства строительно-монтажных работ.

Строительство является одной из важнейших отраслей материального произ­водства, поскольку создает основу деятельности других отраслей хозяйства в виде основных фондов, а также формирует среду обитания и деятельности людей. Строительство обеспечивает возведение новых, реконструкцию, ремонт и рес­таврацию существующих зданий, сооружений и их комплексов, создание инже­нерной инфраструктуры и благоустройство территорий объектов. Это достига­ется в результате процесса строительства (строительной деятельности), который охватывает весь комплекс строительных, монтажных, транспортных и других работ, а также организационно-технических мероприятий для их выполнения.

Строительство может быть разделено на отдельные виды, отражающие сущ­ность определенной отрасли хозяйства:

♦ промышленное строительство, которое предполагает выполнение всего комплекса строительно-монтажных работ по вводу в эксплуатацию объек­тов производственного назначения всех отраслей промышленности;

♦ жилищное и культурно-бытовое строительство — возведение жилых домов, объектов культурно-бытового назначения и их комплексов;

♦ транспортное строительство — строительство новых и реконструкция су­ществующих зданий и сооружений железнодорожного, автомобильного, водного, воздушного и трубопроводного транспорта (железные и автомо­бильные дороги, аэродромы, мосты, туннеле — и метростроение, строитель­ство портовых сооружений, нефте — и газопроводов и др.);

♦ энергетическое строительство — сооружение объектов, обеспечивающих электрификацию всех отраслей хозяйства (электрические станции и под­станции, электрические сети);

♦ коммунальное строительство — возведение, реконструкция, расширение и капитальный ремонт зданий и сооружений коммунального хозяйства (се­тей водопровода, канализации, очистных станций, прачечных, бассейнов общего пользования и др.), объектов благоустройства (скверов, бульваров, сетей наружного освещения и др.);

♦ сельское строительство — сооружение зданий и комплексов, предназна­ченных для обслуживания сельскохозяйственного производства и удов­летворения культурно-бытовых потребностей сельского населения;

♦ гидротехническое строительство — возведение инженерных гидротехни­ческих сооружений, предназначенных для использования природных вод­ных ресурсов или для борьбы с вредным воздействием воды;

♦ мелиоративное строительство — возведение гидротехнических сооруже­ний, проведение оросительных и осушительных каналов, выполнение орга­низационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на коренное улучшение природных условий на засушливых и избыточно ув­лажненных землях для развития сельского хозяйства.

Могут быть учтены различные региональные условия, например, климати­ческие (строительство в зоне вечной мерзлоты) или сейсмические в районах, где возможны землетрясения — антисейсмическое (сейсмостойкое) строительство идр.

Строительство характеризуется многофакторностью. Объекты строительства отличаются по производственным и эксплуатационным характеристикам, архи­тектуре, объемно-планировочным и конструктивным решениям, объемам стро­ительно-монтажных работ, их трудоемкости и стоимости, продолжительностью возведения, способами доставки на строительную площадку строительных ма­териалов и конструкций, линейной протяженностью и рассредоточенностью.

Для всех видов строительства характерны следующие специфические особен­ности, свойственные только этой отрасли хозяйства:

♦ значительное количество участников инвестиционного процесса, занятых в сферах выполнения строительных работ, производства и доставки стро­ительных материалов, изделий и конструкций, оборудования;

♦ многообразие хозяйственных связей с другими отраслями хозяйства;

♦ территориальная закрепленность (неподвижность) строительной продук­ции и подвижность активной части производственных фондов строи­тельно-монтажных организаций (машин, оборудования, транспортных средств, инструмента и др.) с непрерывной сменой рабочих мест;

♦ относительная длительность производственного цикла (от нескольких ме­сяцев до нескольких лет);

♦ зависимость от местных условий (геологических, степени освоения терри­торий);

♦ осуществление производственных процессов в различных климатических условиях, как правило, на открытом воздухе.

Основными направлениями современного строительного производства являются:

♦ применение эффективных материалов и конструкций;

♦ оснащение строек высокопроизводительными машинами, механизирован­ным инструментом, современными транспортными средствами, комплекс­ной механизацией строительного производства;

♦ индустриализация;

♦ улучшение качества строительно-монтажных работ.

В настоящее время в производство активно внедряются новые материалы, высокопрочные стали, используются бетоны с прочностью на сжатие 45—60 МПа, что позволяет на 25-40% уменьшить массу конструкций, на 15% расход арма­турной стали и строительных профилей. Расширяется область применения пред­варительно напряженных железобетонных и стальных конструкций, использу­ются новейшие техншюгии по производству изделий из легких и полимерных материалов с повышенной заводской готовностью. Наблюдается тенденция к возвращению технологий по возведению жилых домов из штучных керамичес­ких издедий и из дерева, а также строительство зданий и сооружений из моно­литного бетона.

Одним из кдючевых направлений повышения производительности труда яв­ляется дальнейшее развитие механизации строительно-монтажных работ. При комплексной механизации все основные и вспомогательные, тяжелые и трудо­емкие процессы выполняются машиной или комплектом машин. Машины, вхо­дящие в комплект, взаимоувязываются по технологии, назначению, техничес­кому уровню и производительности, что обеспечивает заданный и стабильный темп работы. Показатель уровня комплексной механизации определяется отно­шением объемов работ, выполненных механизированным способом, к общему объему работ того же вида. Так, для ряда общестроительных работ достигнут сле­дующий уровень комплексной механизации: земляные работы — 98,2%, бетон­ные — 92,6%, монтаж — 96,6% и т. п. Удельный вес ручного труда в строительном производстве еще значителен главным образом на отделочных и вспомогатель­ных процессах и операциях.

Индустриализация строительного производства вызвала коренные изменения в характере труда строителя. Осуществлен переход от сезонной к круглогодичной работе с превращением строительной площадки в монтажную. Основное направ­ление развития современной технологии строительного производства — исполь­зование индустриальных методов: повышение сборности зданий и сооружений при обосновании экономической целесообразности; доведение строительных элементов до укрупненных узлов, а в некоторых случаях — до комплексных яче­ек с массой до 1 000 т, состоящих из строительных объемов, заполненных необ­ходимым оборудованием. В связи с этим получают распространение конвейер­ный и конвейерно-блочный методы сборки и др.

Основным фактором, влияющим на долговечность строительных объектов и их стоимость, является качество строительной продукции. В современных усло­виях контроль качества осуществляют визуально, измерением линейных разме­ров, натурными испытаниями, систематическим контролем режимов строитель­ных процессов.

От специалистов строительной отрасли в значительной степени зависит про­гресс, реализация сложных социальных задан, позитивное развитие экономики страны и ее будущее. Строительная профессия многогранна, требует от работ­ников и специалистов, работающих в строительной сфере, глубоких инженер­но-технических знаний, часть из которых представлена в этой книге.