ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ФФИ ИХ КОМПЛЕКСОВ
3.1 Общие сведения о зданиях и сооружениях
В практике современного строительства различают понятия «здание» и «сооружение».
Зданием называется наземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное или приспособленное для того или иного вида человеческой деятельности. В зависимости от функционального назначения здания делятся на жилые, производственные, общественные, культовые и т. д.
Сооружением называется все, что искусственно возведено человеком для удовлетворения социально-экономических потребностей.
Понятия «сооружение» и «здание» соотносятся как общее и особенное.
В практической деятельности принято все прочие сооружения, не относящиеся к зданиям, относить к инженерным сооружениям. Сооружения предназначены для выполнения технических задач (ЛЭП, трубопровод, мост, туннель, магма, дамба, плотина, дорога, станция метро, дымоотводящая труба, резервуар и т. д.).
Внутреннее пространство здания (З) разделяется на помещения (жилая комната, цех, аудитория, актовый зал, кабинет и прочее). Помещения делятся на функциональные зоны (рабочая, зона отдыха, транспортная, санитарная, эвакуационная и др.). Помещения, расположенные в одном уровне, образуют этаж. Этажи разделяются перекрытиями.
В любом здании можно условно выделить три группы взаимосвязанных между собой частей или элементов, которые в то же время как бы дополняют и определяют друг друга:
— объемно-планировочные элементы, т. е. крупные части, на которые можно расчленить весь объем здания (этаж, отдельное помещение, секция, части здания между основными расчленяющими его стенами);
— конструктивные элементы, определяющие структуру здания (фундаменты, стены, перекрытия, крыша и др.);
— строительные изделия, т. е. сравнительно мелкие детали из которых состоят конструкторские элементы (блоки, сваи, панели, ростверки, ригели, формы, плиты, прогоны и пр.).
При разработке проекта любого здания необходимо обеспечить выполнение следующих основных требований:
1 Функциональной достаточности, т. е. здание должно полностью отвечать тому процессу, для которого оно предназначено (удобство труда, проживания, отдыха).
2 Технической целесообразности, т. е. здание должно надежно защищать людей от внешних воздействий (низких и высоких температур, осадков, ветра и пр.), быть прочным и устойчивым, т. е. выдерживать различные нагрузки, и долговечным, т. е. сохранять проектные эксплуатационные параметры во времени.
3 Архитектурно-художественной выразительности, т. е. здания должно быть привлекательно по своему внешнему виду (экстерьеру) и внутреннему (интерьеру) виду, благоприятно воздействовать на психическое состояние людей.
4 Экономической целесообразности, предусматривающей наиболее оптимальные для данного вида здания затраты при его строительстве и эксплуатации.
Указанные требования обеспечиваются комплексно в каждом проекте. Целевая функция здания обеспечивается функциональной или технологической целесообразностью. Так как здание является материально-организованной средой для осуществления людьми самых разнообразных процессов труда, быта и отдыха, то помещения здания должны наиболее полно отвечать тем процессам, на которые данное помещение рассчитано и решено в проекте. Определяющим признаком здания является его функциональное назначение. При этом необходимо различать главные и подсобные функции. Например, в здании вуза главной функцией является проведение соответствующих занятий (аудитории, лаборатории, кабинеты), подсобными — питание, общественные мероприятия, административные функции, актовый зал, буфет и прочее. Все помещения и функциональные зоны здания связываются между собой помещениями, основное назначение которых — обеспечение безопасного движения людей в любых условиях. Эти помещения называются коммуникационными (лестницы, коридоры, фойе, кулуары, вестибюли и др.). Любое помещение должно отвечать той или иной функции или нескольким функциям (тамбур-шлюз, лестничнолифтовой узел и т. д.).
Качество среды зависит от таких факторов, как пространство для деятельности человека, размещения оборудования, состояние воздушной среды
(температура и влажность, воздухообмен в помещении), звуковой режим (обес-
78
печение слышимости и запрета мешающих шумов); световой режим; видимость и зрительное восприятие; обеспечение удобств передвижения и безопасной эвакуации. Для того чтобы правильно проектировать помещения, создать в нем оптимальную среду для человека, необходимо учесть все требования, определяющие качество среды. Эти требования устанавливаются СНиПами, СанПиНами и другими нормативными документами, регламентирующими проектирование и строительство зданий и сооружений в нашей стране.
Техническая целесообразность здания определяется решением его конструкций, которое должно учитывать все внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами. Эти воздействия подразделяются на силовые и несиловые (воздействие окружающей среды).
К силовым относят нагрузки от собственной массы элементов здания (постоянные нагрузки), массы оборудования, людей, снега, нагрузки от действия ветра (временные) и особые (сейсмические нагрузки, воздействия в результате аварии оборудования и т. п.).
К несиловым относят температурные воздействия (вызывают изменение линейных размеров конструкций), воздействия атмосферной и грунтовой влаги (вызывают изменение свойств материалов конструкций), движение воздуха (изменение микроклимата в помещении), воздействие лучистой энергии солнца (вызывает изменение физико-технических свойств материалов конструкций), воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе (могут привести к разрушению конструкций), биологические воздействия (вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушениям конструкций), воздействие шума от источников внутри или вне здания, нарушающие нормальный акустический режим помещения.
С учетом указанных воздействий здание должно удовлетворять требованию прочности, устойчивости и долговечности.
Прочностью здания называется способность воспринимать воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций.
Устойчивостью (жесткостью) здания называется способность сохранять равновесие при внешних воздействиях.
Долговечность означает прочность, устойчивость и сохранность как здания в целом, так и его элементов во времени.
Строительные нормы и правила делят здания по долговечности на четыре степени: I — срок службы более 100 лет; II — от 50 до 100; III — от 20 до 50; IV — от 5 до 20.
Важным техническим требованием к зданиям является пожарная безопасность, которая обозначает сумму мероприятий, уменьшающих возможность возникновения пожара и, следовательно, возгорания конструкций здания.
Применяемые для строительства материалы и конструкции делятся на несгораемые, трудно сгораемые и сгораемые.
Конструкции здания характеризуются также пределом огнестойкости, т. е. сопротивлением воздействию огня (в часах) до потери прочности или устойчивости либо до образования сквозных трещин или повышения температуры на поверхности конструкции со стороны, противоположной действию огня, до 140° С (в среднем).
Архитектурно-художественные качества здания определяются критериями красоты. Для этого здание должно быть удобным в функциональном и совершенным в техническом отношении. При этом эстетические качества здания или комплекса зданий могут быть подняты до уровня архитектурнохудожественных образов, т. е. уровня искусства, отражающего средствами архитектуры определенную идею, активно воздействующую на сознание людей. Для достижения необходимых архитектурно-художественных качеств используются такие средства, как композиция, масштабность и др.
При решении экономических требований должны быть обоснованы принимаемые размеры и форма помещений с учетом действительных потребностей населения.
Экономическая целесообразность в решении технических задач предполагает обеспечение прочности и устойчивости здания, его долговечности.
Снижение стоимости здания может быть достигнуто рациональным планированием здания и недопущением излишеств при установлении площадей и объема помещений, а также внутренней и внешней отделке; выбором наиболее оптимальных конструкций с учетом вида здания и условий его эксплуатации; применением современных методов и приемов производства строительных работ с учетом достижений строительной науки и техники.
Для выбора экономически целесообразных решений СНиПом установлено деление здания по капитальности на четыре класса в зависимости от их назначения и значимости. Например, здание может быть отнесено к первому классу, если оно имеет I степень огнестойкости и долговечности, выполнено из первосортных материалов, конструкции имеют достаточный запас прочности, если помещения в нем имеют все виды благоустройства, соответствующие его
назначению, повышенное качество отделки.
80
Здания в зависимости от назначения принято подразделять на гражданские, промышленные и сельскохозяйственные.
К гражданским относят здания, предназначенные для обслуживания бытовых и общественных потребностей людей. Их разделяют на жилые (жилые дома, гостиницы, общежития и т. п.) и общественные (административные, учебные, культурно-просветительные, торговые, коммунальные, спортивные и др.).
Промышленными называются здания, сооруженные для размещения орудий производства и выполнения трудовых процессов, в результате которых получается промышленная продукция (здания цехов, электростанций, здания транспорта, склады и др.).
Сельскохозяйственными называются здания, обслуживающие потребности сельского хозяйства (здания для содержания животных и птиц, теплицы, склады сельскохозяйственных продуктов и т. п.).
Перечисленные виды зданий отличаются по своему архитектурноконструктивному решению и внешнему облику.
В зависимости от материала стен здания условно делят на деревянные и каменные. По виду и размеру строительных конструкций различают здания из мелкоразмерных элементов (кирпичные здания, деревянные из бревен, из мелких блоков) и из крупноразмерных элементов (крупноблочные, панельные, из объемных блоков).
По этажности здания делят на одноэтажные и многоэтажные. В гражданском строительстве различают здания малоэтажные (1-3 этажа), многоэтажные (4-9 этажей) и повышенной этажности (10 этажей и более).
В зависимости от расположения этажи бывают надземные, цокольные, подвальные и мансардные (чердачные).
По степени распространения различают здания массового строительства, возводимые повсеместно, как правило, по типовым проектам (жилые дома, школы, дошкольные учреждения, поликлиники, кинотеатры и др.); уникальные, особо важной общественной и народнохозяйственной значимости, возводимые по специальным проектам (театры, музеи, спортивные здания, административные учреждения и др.).