Унификация, типизация и стандартизация

Глава 2. ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Контрольные вопросы

Требования к зданиям и их классификация

Любое здание должно отвечать следующим основным требованиям:

1) функциональной целесообразности, т.е. здание должно полностью отвечать тому процессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, труда, отдыха и т.д.);

2) технической целесообразности, т.е. здание должно надежно защищать людей от внешних воздействий (низких или высоких температур, осадков, ветра), быть прочным и устойчивым, т.е. выдерживать различные нагрузки, и долговечным, т.е. сохранять нормальные эксплуатационные качества во времени;

3) архитектурно-художественной выразительности, т.е. здание должно быть привлекательным по своему внешнему (экстерьеру) и внутреннему (интерьеру) виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей;

4) экономической целесообразности, предусматривающей наиболее оптимальные для данного вида здания затраты труда, средств и времени на его возведение. При этом необходимо наряду с единовременными затратами на строительство учитывать и расходы, связанные с эксплуатацией здания.

Главным из перечисленных требований является функциональная или технологическая целесообразность. 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 которое данное помещение рассчитано. Следовательно, основным в здании или в его отдельных помещениях является функциональное назначение.

Все помещения в здании, отвечающие главным и подсобным функциям, связываются между собой помещениями, основное назначение которых – обеспечение движения людей. Эти помещения принято называть коммуникационными. К ним относятся коридоры, лестницы, вестибюли, фойе, кулуары и т.п.

Таким образом, помещение должно обязательно отвечать той или иной функции. При этом в нем должны быть созданы наиболее оптимальные условия для человека, т.е. среда, отвечающая выполняемой им в помещении функции.

Качество среды зависит от таких факторов, как пространство для деятельности человека, размещения оборудования и движения людей; состояние воздушной среды (температура и влажность, воздухообмен в помещении); звуковой режим (обеспечение слышимости и защита от мешающих шумов); световой режим; видимость и зрительное восприятие; обеспечение удобств передвижения и безопасной эвакуации людей.

Следовательно, для того чтобы правильно запроектировать помещение, создать в нем оптимальную среду для человека, необходимо учесть все требования, определяющие качество среды. Эти требования для каждого вида зданий и его помещений устанавливаются Строительными нормами и правилами (СНиП)- основным государственным документом, регламентирующим проектирование и строительство зданий и сооружений в стране.

Техническая целесообразность здания определяется решением его конструкций, которое должно учитывать все внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами. Эти воздействия подразделяют на силовые и несиловые (воздействие среды) (рис.1.1).

Землетрясение

Рис.1.1 – Внешние воздействия на здание

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 изменения линейных размеров конструкций), воздействия атмосферной и грунтовой влаги (вызывают изменение свойств материалов конструкций), движение воздуха (изменение микроклимата в помещении), воздействие лучистой энергии солнца (вызывают 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 разрушению конструкций), воздействие шума от источников внутри или вне здания, нарушающие нормальный акустический режим помещения.

С учетом указанных воздействий здание должно удовлетворять требованиям 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 IV степени: I – срок службы более 100 лет; II – от 50 до 100 лет; III – от 20 до 50 лет; IV – от 5 до 20 лет.

Важным техническим требованием к зданиям является пожарная безопасность, которая означает комплекс мероприятий, уменьшающих возможность возникновения пожара и, следовательно, возгорания конструкций здания.

Применяемые для строительства материалы и конструкции делятся на несгораемые, трудносгораемые 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 ⁰С (в среднем).

По огнестойкости здания разделяются на пять степеней в зависимости от степени возгорания и предела огнестойкости конструкций. Наибольшую огнестойкость имеют здания I степени, а наименьшую V степени. К зданиям I, II и III степеней огнестойкости относят каменные здания, к IV – деревянные оштукатуренные, к V – деревянные неоштукатуренные здания. В зданиях I и II степеней огнестойкости стены, опоры, перекрытия и перегородки несгораемые. В зданиях III степени огнестойкости стены и опоры несгораемые, а перекрытия и перегородки трудносгораемые. Деревянные здания IV и V степеней огнестойкости по противопожарным требованиям должны быть не более двух этажей.

Архитектурно-художественные качества здания определяются критериями красоты. Для этого здание должно быть удобным в функциональном и совершенным в техническом отношении. 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 решения технических задач предполагает обеспечение прочности и устойчивости здания, его долговечности. При этом необходимо, чтобы стоимость 1 м² площади или 1 м^З объема здания не превышала установленного предела.

Снижение стоимости здания может быть достигнуто рациональной планировкой и недопущением излишеств при установлении площадей и объемов помещений, а также внутренней и наружной отделке; выбором наиболее оптимальных конструкций с учетом вида зданий и условий его эксплуатации; применением современных методов и приемов производства строительных работ с учетом достижений строительной науки и техники.

Здания в зависимости от назначения подразделяются 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, торговые, коммунальные, спортивные, учебные, культурно-просветительные 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 скота, животных и птиц, теплицы, склады сельскохозяйственных продуктов и т.п.).

Перечисленные виды зданий отличаются по своему архитектурно-конструктивному 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 (кирпичные здания, деревянные из бревен, из мелких блоков) и крупноразмерных элементов (крупноблочные, панельные, из объемных блоков), монолитные.

По этажности здания делят на одно- 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 (школы, жилые дома, поликлиники, дошкольные учреждения, кинотеатры и др.); уникальные, особо важной общественной и народнохозяйственной значимости, возводимые по специальным проектам (театры, музеи, спортивные здания, административные учреждения и др.).

По функциональному назначению и особенностям эксплуатации общественные здания и сооружения могут быть разделены на специализированные и универсальные.

Специализированные общественные здания имеют определенное назначение, как правило, не изменяющееся в течение всего периода эксплуатации (школы, больницы театры и т.д.).

Универсальные общественные здания могут быть двух видов. К первому относятся здания многоцелевого назначения, в которых помещения в течение нескольких часов могут быть трансформированы для использования по другому назначению. Ко второму виду относятся здания, в которых можно периодически видоизменять размеры помещений и их группировку, а также оборудование, его расстановку в соответствии с совершенствованием функциональных процессов. Оба вида общественных зданий обеспечивают гибкую эффективную и экономичную эксплуатацию и отвечают современным формам общественной деятельности людей.

Особенностью эксплуатации универсальных общественных зданий с залами большой вместимости является их трансформация при изменении назначения в течение короткого времени (рис.1.2). Осуществление быстрой трансформации залов требует особых объемно-планировочных конструктивных решений, специального оборудования и механизации всех трудоемких процессов.

Рис.1.2 – Схема трансформации зала:

а – для тенниса или хоккея; б – для кинофильмов

Универсальные общественные здания второго вида используются для больших торговых предприятий, административных, проектных и других организаций. Функциональный процесс в них развивается, изменяется и совершенствуется, что вызывает необходимость периодической замены оборудования, видоизменения помещений и их группировки. Периодичность видоизменения для таких зданий различна (несколько месяцев или лет).

Периодическое видоизменение помещений в универсальных общественных зданиях достигается специальными объемно-планировочными и конструктивными решениями на основе использования укрупненных пролетов и шага несущих конструкций.

1. Какие основные требования, предъявляемые к зданиям?

2. Внешние воздействия, воспринимаемые зданием.

3. Пути снижения стоимости здания.

4. Классификация зданий.

5. Подразделение зданий в зависимости от их долговечности.

Сборные конструкции выполняют из различных материалов. Наибольшее применение в современном строительстве получил железобетон. Наряду со стальными крупноразмерными конструкциями в практике строительства все большее применение получают сборные конструкции из легких металлических сплавов, пластических масс и др.

Преимущество индустриальных методов массового строительства доказано практикой. Его технология основана на применении типовых сборных деталей и конструкций.

Типизацией называют отбор лучших с технической и экономической стороны решений отдельных конструкций и целых зданий, предназначенных для многократного применения в массовом строительстве.

Количество типов и размеров сборных деталей и конструкций для здания должно быть ограничено, так как изготовлять большое количество одинаковых изделий и вести их монтаж легче. Это позволяет также снизить стоимость строительства. Поэтому типизация сопровождается унификацией, которая предполагает приведение многообразных видов типовых деталей к небольшому числу определенных типов, единообразных по форме и размерам. При этом в массовом строительстве унифицируют не только размеры деталей и конструкций, но и основные их свойства (например, несущую способность для плит, тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения). Унификация деталей должна обеспечивать их взаимозаменяемость и универсальность.

Под взаимозаменяемостью понимается возможность замены данного изделия другим без изменения параметров здания. Например, взаимозаменяемы плиты покрытия шириной 3000 и 1500 мм, так как вместо одной широкой плиты можно уложить две узкие. Возможна взаимозаменяемость по материалу и конструктивному решению тех или иных изделий.

Универсальность позволяет применять один и тот же типоразмер деталей для различных видов зданий. Стандартизируют наиболее совершенные типовые детали и конструкции, предложенные проектными организациями и проверенные в практике строительства, после чего они становятся обязательными для применения в проектировании и для заводского изготовления.

При разработке проектов зданий используют конструкции, изделия и детали, сведенные в каталоги, которые периодически обновляют с учетом возросшего уровня строительной науки и техники. Поскольку основные размеры строительных конструкций и деталей определяются объемно-планировочными решениями зданий, унификация их базируется на унификации объемно-планировочных параметров зданий, которыми являются шаг, пролет и высота этажа.

Шагом (рис.2.1)при проектировании плана здания является расстояние между координационными осями, которые расчленяют здание на планировочные элементы или определяют расположение вертикальных несущих конструкций здания (стен, колонн, столбов). В зависимости от направления в плане здания шаг может быть поперечный или продольный.

Пролетом (рис.2.1) в плане называют расстояние между координационными осями несущих стен или отдельных опор в направлении, соответствующем длине основной несущей конструкции перекрытия или покрытия.

В большинстве случаев шаг представляет собой меньшее расстояние между осями, а пролет – большее. Координационные оси здания для удобства применения маркируют, т.е. обозначают в одном направлении (более протяженном) цифрами, а в другом – заглавными буквами.

Рис.2.1. Схема расположения координационных осей в плане здания: В – шаг; L – пролет

Высотой этажа является расстояние по вертикали от уровня пола нижерасположенного этажа до уровня пола вышележащего этажа, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях – до верха отметки чердачного перекрытия.

Использование в проектах единого или ограниченного числа размеров шагов, пролетов и высот этажей дает возможность применять ограниченное число типоразмеров деталей. Таким образом, унификация объемно-планировочных решений зданий является непременным требованием для унификации строительных изделий.