Зданий и их назначение

Основными элементами зданий являются фундаменты, стены, колонны, межэтажные перекрытия, лестницы, двери, оконные проемы с заполнением и фонари, покрытия и кровли. Отдельные элементы здания приведены на рис. 1.12.

Фундамент - это подземная часть стен или колонн, предназначенная для передачи нагрузки от здания и установленного в нем оборудования на залегающие на некоторой глубине прочные слои земли, называемые грунтом. Нижняя поверхность фундамента называется подошвой, а вся толща грунта под фундаментом, ниже его подошвы, - основанием.

Подошва фундамента размещается на некоторой глубине от поверхности земли, называемой глубиной заложения фундамента, так как верхняя зона грунта, как правило, не обладает достаточной несущей способностью, чтобы обеспечить надежное существование здания.

Глубина заложения подошвы фундамента определяется геологическим строением участка застройки и глубиной промерзания грунта. Для уменьшения удельного давления фундамента на грунт подошву фундамента делают шире верхней части и заглубляют до пласта с достаточной несущей способностью и ненарушенной структурой. Нормативное давление на грунт зависит от свойств грунта, размера подошвы и глубины заложения фундамента. Фундаменты капитальных промышленных зданий редко закладывают на глубину менее 1м, за исключением скальных оснований.

Основание называется естественным, если грунт под подошвой фундамента в своем природном состоянии обладает достаточной несущей способностью. Естественным основанием могут служить самые разнообразные грунты, слагающие верхнюю кору земной поверхности. Их пригодность как естественных оснований оценивается сжимаемостью. Оценка оснований и заключение о характере фундамента даются в результате инженерно-геологических изысканий.

При слабых грунтах и под сооружения с большими нагрузками при нормальных грунтах прибегают к устройству искусственных оснований путем укрепления естественного грунта трамбованием, вибрацией, цементацией, битумизацией и т.п. В тех случаях, когда плотные грунты залегают на большой глубине, применяют свайные фундаменты. По способу устройства различают фундаменты монолитные и сборные.

Рис. 1.12. Элементы производственного здания: I - сборные фундаменты под стену: 1 - железобетонные блоки-подушки; 2 - бетонные блоки; 3 - стены;

ІІ- фундаменты под колонны ступенчатого типа; III - фундаменты под колонны стаканного типа; IV - крайняя и средняя колонны многоэтажного здания;

V - ригели (главные балки) межэтажного перекрытия: 4 - ригель с консольными полками для того, чтобы опирались настилы; 5 - ригель прямоугольного сечения; VI - настилы межэтажного перекрытия: 6 - корытный настил, укладываемый на полки ригелей; 7 - лотковый настил, укладываемый поверх ригелей; VII - разрез и план четырехмаршевой лестничной клетки

Монолитные фундаменты изготавливают на месте постройки из различных материалов - бутового камня, бутобетона. Сборные фундаменты монтируют из отдельных, заранее заготовленных блоков. В зависимости от нагрузок фундаменты в плане могут иметь квадратную или прямоугольную форму. При больших нагруз-

ках применяют двухблочные фундаменты, состоящие из верхнего башмака и нижней плиты.

Стены разделяются на наружные и внутренние, кроме того, они могут быть несущими, самонесущими, перегородками.

Наружные стены являются элементом вертикального ограждения здания. Они защищают производственные помещения от атмосферного воздействия. Внутренние стены разделяют здания по длине и ширине.

Наружные стены должны обладать теплозащитными свойствами, иметь достаточную морозостойкость, удовлетворять требованиям долговечности и, если на стены действуют различного рода нагрузки, обладать достаточной прочностью.

Стены называют несущими, если они несут нагрузки от перекрытий и покрытий и передают их на фундаменты; самонесущими - если они несут только собственный вес, а нагрузки от перекрытий и покрытий передаются на пристенные колонны; не несущими или навесными - когда они собственный вес передают на колонны каркаса.

В современных промышленных зданиях стены делают из сборных крупноразмерных элементов - блоков и панелей. Толщина наружных стен определяется теплотехническим расчетом и зависит от их конструкции и материала, расчетной зимней температуры наружного воздуха, расчетной температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.

Внутренние стены, разделяющие помещения, должны обладать звукоизоляционными качествами и иметь возможно меньший вес.

Перегородки в многоэтажных зданиях устанавливаются на перекрытиях; они предназначаются для разделения общего помещения на части. В зависимости от особенностей помещения, выделяемого перегородками, к ним предъявляются требования огнестойкости, звуконепроницаемости, водостойкости и стойкости к химическим реагентам. В промышленных зданиях перегородки выполняются из кирпича, шлакобетонных плит и крупных панелей.

Колонны служат для восприятия нагрузки от перекрытий и покрытий. В современном строительстве применяют преимущественно сборные колонны заводского изготовления. По номенклатуре изделий размеры колонн составляют в плане 400x400 и 400x600 мм с одноэтажной и двухэтажной разрезкой. По месту расположения в здании различают средние, устанавливаемые по разбивочным осям, и крайние колонны. При крупнопанельных навесных стенах пристенные колонны дополнительно с перекрытиями несут их нагрузку. Колонны нижнего этажа при строительстве заделываются в фундаменты стаканного типа.

Химическое производство обычно размещают в зданиях, имеющих один или несколько пролетов. Пролетом называют часть здания, ограниченную в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн. Расстояния между осями колонн в продольном направлении называют шагом колонн, а в поперечном направлении - шириной пролета. Расстояния между осями колонн в поперечном и продольном направлениях образуют сетку колонн. Под высотой пролета понимают расстояние от уровня пола до нижней части несущих конструкций покрытия здания.

Межэтажные перекрытия делят здания по высоте на этажи; они воспринимают нагрузку от оборудования, материалов, изделий и людей. Перекрытия состоят из несущей части и полов. На них устанавливают технологическое оборудование с нагрузками в пределах 2000 - 2500кг/м², а отдельные виды оборудования дают еще большую нагрузку.

Перекрытия зданий химических предприятий выполняют из сборного железобетона балочной конструкции. В многоэтажных зданиях с сетками колонн 6x6 и 6x9м применяют типовые конструкции. Перекрытия монтируют в основном из двух элементов: настилов шириной около 1,5м и длиной, равной шагу колонн, и ригелей, укладываемых по колоннам.

Из номенклатуры изделий, утвержденной ГОСТ, можно собирать два типа межэтажных перекрытий: с применением корытных настилов, укладываемых на полки ригелей и с применением лотковых настилов, укладываемых поверх ригелей прямоугольного сечения.

Корытный настил имеет ребра с четырех сторон, лотковый - с двух продольных сторон. Высота ребер 400мм.

Типовые конструкции настилов рассчитываются на полезные нормативные нагрузки, действующие на перекрытия, при сетке колонн 6x6 м от 500 до 2500кг/м², а при сетке 6x9м - от 500 до 1500кг/м² с интервалом через 500кг/м².

Перекрытия с корытным настилом обладают такими достоинствами, как меньшая конструктивная высота по сравнению с лотковым перекрытием и большая несущая способность, поскольку ригель работает на изгиб совместно с плитой и торцевыми ребрами настилов. Перекрытия такого типа применяются в зданиях химических и нефтехимических предприятий. Имеет свои преимущества и лотковый настил, позволяющий прокладывать технологические трубопроводы поверх ригелей, в промежутках между боковыми ребрами настила.

Лестницы служат для сообщения между этажами и для эвакуации людей. Они должны располагаться в отдельных несгораемых помещениях - лестничных клетках. Лестницы состоят из маршей (наклонной части со ступенями) и площадок. Марши и площадки для промышленных зданий изготавливаются на заводах железобетонных изделий и монтируются в строящихся зданиях. Количество и размеры лестниц в многоэтажных производственных зданиях определяются в соответствии с противопожарными требованиями.

Двери. Их количество и размеры должны удовлетворять технологическим требованиям и обеспечивать удобное перемещение материалов, полуфабрикатов и готовой продукции в процессе производства, а также движение людей. Двери должны быть приспособлены к транспортировке оборудования, служить эвакуационным выходом из помещений и отвечать противопожарным требованиям. Во избежание охлаждения помещений потоками холодного воздуха у дверей в наружных стенах имеются шлюзы или тамбуры и воздушные завесы.

Минимальная ширина дверей по нормам составляет 800мм. Увеличение ширины и высоты дверей допускается при условии, что ширина дверей будет кратной 100мм, а высота - кратной 300мм.

Двери состоят из дверных полотен и дверной коробки, прикрепляемой к стене или перегородке. По числу дверных полотен они могут быть однополотными и двуполотными.

Естественное освещение производственных помещений проектируется в соответствии с санитарными нормами. Оно может быть боковым - через оконные проемы в наружных стенах, верхним - через световые фонари в покрытии, и комбинированным - когда к верхнему освещению добавляется боковое.

Уровень освещенности внутри помещений зависит от размеров оконных проемов, глубины помещений, площади остекленной поверхности фонарей, положения поверхности фонарей по отношению к полу, от вида и конструкции фонарей, светопроницаемости остекления и других факторов.

Естественное освещение помещений нормируется коэффициентом естественного освещения (КЕО), значение которого для производственных зданий зависит от вида освещения и характера работы, выполняемой в помещении.

Для бокового освещения нормами предусмотрено минимальное его значение, так как освещенность точек на рабочей плоскости резко уменьшается по мере удаления от окна. При верхнем свете освещенность более равномерная, и в этих условиях нормируется среднее значение КЕО.

Покрытия и кровли защищают производственные здания от атмосферного воздействия; они должны быть водонепроницаемыми и обладать теплозащитными свойствами.

Покрытие состоит из верхней ограждающей и нижней несущей частей. Несущая часть поддерживает ограждающую, воспринимает действующие на покрытие нагрузки и передает их на колонны. Крыши делают плоскими и скатными. В промышленных зданиях в основном устраивают бесчердачные покрытия с уклоном покрытия не более 5 - 6°.

В многоэтажных зданиях верхнее покрытие, поддерживающее кровлю, имеет ту же конструкцию, что и межэтажные перекрытия. Настил покрытий несет меньшие нагрузки, чем межэтажное перекрытие, поэтому он имеет большие размеры и состоит из железобетонных плит с продольными и поперечными ребрами.

Несущая часть покрытий одноэтажных и двухэтажных широких корпусов состоит из стропильных железобетонных ферм или балок, укладываемых по колоннам, и из крупнопанельного железобетонного настила, укладываемого по стропильным фермам или балкам. Зазоры между настилами заливают бетонным раствором.

В состав ограждающей части покрытий входят: верхний защитный слой (бронированный), служащий для предохранения кровли от механических повреждений; водоизоляционный ковер из рулонных кровельных материалов, наклеенных на битумные или дегтевые мастики; стяжки или выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора, образующий ровное и прочное основание для наклейки водоизоляционного ковра; теплоизоляционный слой или утеплитель, который изготавливается из плиточных материалов, таких, как ячеистые бетоны, керамзитобетон и т.п. (толщина утеплителя зависит от наружной расчетной температуры, внутренней температуры и влажности производственных помещений); пароизоляционный слой, предохраняющий утеплитель от увлажнения водяными парами внутреннего воздуха, который укладывается на железобетонные плиты покрытия в виде смазки из битумной или дегтевой мастики, а при повышенной влажности состоит из одного - двух слоев пергамина или рубероида на битумной мастике.

Для проектирования строительной части промышленных предприятий и их зданий издаются строительные нормы и правила (СНиП), указания (СН), технические правила (ТП), стандарты (ГОСТ), каталоги и альбомы и т.п. Нормативная литература использует отечественный и зарубежный опыт строительного проектирования, строительства и научных исследований, способствует дальнейшему техническому прогрессу в области проектирования и строительства. Она является обязательным материалом для проектирования и строительства, и отступления от нее допускаются при бесспорном преимуществе иного решения.