Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Реконструкция и ремонт жилых зданий

Конструктивные решения здании


Конструктивные решения здании

Для определения экономических показателей внутренней перепланировки помещений при реконструкции зданий особое значение имеет рациональное использование конструктивной схемы здания.

Конструктивные схемы зданий

Несмотря на разнообразие старой застройки, в ней можно проследить определенные планировочные закономерности; это доказано изучением планировочных решений зданий не только в Ленинграде, но и в других городах. Исследования проводились Ленинградским научно-исследовательским институтом АКХ, сектором жилых зданий АКХ в Москве и рядом других проектных организаций. Конструктивные схемы старых кирпичных домов, как правило, характеризуются большой насыщенностью несущими элементами, частым расположением прочных связей между стенами, что обеспечивает прочность и долговечность зданий.

Конструктивная схема здания представляет собой комплекс всех несущих и ограждающих конструкций, объединенных в единую пространственную систему. В результате исследований в Ленинграде было установлено пять типов конструктивных схем (рис. 1):
тип I — двухпролетная схема со средней продольной стеной. Ширина здания (В) имеет значение 10—17 м, а расстояние между лестничными клетками (А) — 12—30 м; повторяемость данной схемы составляет 52%. Здания расположены кварталах по красной линии (лицевые), а также частично в глубине дворов;
тип II — многопролетная схема с поперечными несущими стенами; £=4-f-18 м; А = 12-=-20 м; повторяемость схемы — 9%. Дома расположены обычно вдоль боковых участков квартала;
тип III — однопролетная схема с наружными несущими стенами; б = 4-г-12 м; Л = 12-=-22 м; повторяемость схемы—13%. Здания расположены в третьем ряду застройки;
тип IV — трехпролетная схема с двумя продольными внутренними стенами; В= 124-26 м; А = 13-4-32 м; повторяемость схемы—11%. Здания расположены обычно в лицевом и втором рядах застройки;
тип V — смешанная схема (комбинируется из первых четырех типов); В = 9-М8 м; Л = 12—20 м; повторяемость схемы — 15%. Здания расположены во втором и третьем рядах застройки.

Рис. 1. Конструктивные схемы зданий а — двухпролетная схема со средней продольной несущей стеной; б — многопролетная схема с поперечными несущими стенами; в — однопролетная схема с наружными несущими стенами; г — трехпролетная схема с двумя продольными внутренними стенами; д — смешанная схема

Перечисленные конструктивные схемы зданий оказывают значительное влияние на возможность их переустройства, реконструкции и капитального ремонта. Из анализа явствует, что наиболее экономична схема типа I, ибо она обеспечивает возможность рациональных планировочных решений жилых квартир. При реконструкции зданий шириной более 12—14 м возникает необходимость при устройстве перекрытий уменьшать величину пролетов. Для этого осуществляют укладку несущих прогонов и устройство промежуточных опор. Такие же особенности имеют здания, отнесенные к типу III.

Здания с конструктивной схемой типа II характеризуются часто расположенными несущими поперечными стенами, что Дает возможность непосредственно укладывать по ним перекрытия, располагая конструктивные элементы вдоль наружных стен. К недостаткам данной схемы следует отнести трудность обеспечения удобной планировки квартир, так как часто расположенные поперечные стены препятствуют этому.

Трехпролетные жилые дома с конструктивной схемой типа IV имеют значительную ширину. При решении вопроса о замене перекрытий в таких зданиях не возникает трудностей для среднего пролета, который обычно не превышает 5 м. В крайних пролетах нередко приходится производить их членение путем установки промежуточных опор и укладки несущих прогонов.

Встречаются также здания, в которых различным образом сочетаются конструктивные схемы указанных четырех типов. Принципиальные вопросы устройства и замены перекрытий для зданий со смешанной схемой типа V разрешаются соответственно тому, как это рекомендуется для первых четырех схем.

Как показывает практика реконструкции зданий, для каждой конструктивной схемы выработались определенные планировочные и конструктивные решения, возможность более рационального распределения нагрузки на стены и фундаменты реконструируемого дома. Появляется также возможность снять часть нагрузки с перегруженных стен и фундаментов путем перераспределения ее на другие несущие элементы или на вновь возводимые опоры. Опыт свидетельствует о том, что многообразие пролетов и различие отдельных характеристик старых зданий не препятствуют максимальной типизации проектных решений.

Конструкции существующих зданий

Изучение жилой застройки Ленинграда говорит о том, что реконструироваться должны в основном каменные здания, построенные в период капитализма (1861—1917 гг.). Рассмотрим, какие конструктивные элементы преобладают в этих зданиях и как они устроены.

Фундаменты. При строительстве фундаментов применяли прочный строительный материал, который отличался большой долговечностью и не разрушался под влиянием влаги, низких температур и механических воздействий от нагрузки здания. Таким требованиям удовлетворяли каменные породы, в частности путиловская или волховская плита, булыжник, пережженный кирпич-железняк.

По конструктивным особенностям фундаменты старых зданий делятся на четыре вида: непрерывные (ленточные), на отдельных опорах (столбчатые), сплошные, свайные.

Непрерывные фундаменты встречаются двух видов: симметричные и несимметричные по отношению к вертикальной оси.

Фундаменты с симметричным профилем. Фундаменты такого профиля (рис. 2) применялись в тех случаях, когда равнодействующая давления стены близка к вертикальной оси фундамента (не выходит за пределы средней трети его ширины). Поперечное сечение фундаментов выполнялось в виде прямоугольника или трапеции.

Рис. 2. Фундаменты симметричного профиля а — прямоугольные; б — с уступами

Рис. 3. Фундаменты несимметричного профиля

Рис. 4. Фундаменты на сваях а — однорядные сваи; б — многорядные сваи 1 — обвязка; 2 — ограждение; 3 — сваи

Рис. 5. Разгрузочные арки а—в местах слабого грунта; б—в местах расположения трубопровода

Рис. 6. Обратная арка

Фундаменты с несимметричным профилем. Они выполнялись в тех случаях, когда равнодействующая давлений имела наклонное направление, выходящее за пределы средней трети ширины фундамента. Несимметричный фундамент уширялся в сторону отклонения равнодействующей R.

В случае примыкания сооружения к соседнему участку запрещалось уступы фундамента располагать на этом участке, а потому их возводили несимметричными. Работы выполнялись особенно тщательно, если фундамент примыкал к соседнему возведенному дому. Чтобы предотвратить осадку грунта, забивали ряд или несколько рядов круглых деревянных свай по самой границе. Со стороны соседнего участка сваи ограждались шпунтовыми досками на глубину 1,5—2 м.

Разгрузочные и обратные арки. При обследовании фундаментов в толще их стен встречаются арки, выложенные из кирпича. Устраивались они в местах слабого грунта или расположения трубопроводов; эти арки воспринимают нагрузку от стены и называются разгрузочными. Арки толщиной в два-три кирпича выкладывались на цементном растворе.

При отсутствии нагрузки на отдельных участках фундаментов (там, где имеются проемы) в теле фундамента устраивались обратные арки; они предотвращали разрушение фундамента в результате давления грунта. Пяты арок находились на 20—35 см ниже уровня земли.

Фундаменты на отдельных опорах (столбчатые). Такие фундаменты представляют собой отдельные столбы, с шагом 1—3 м по длине здания и на пересечениях стен. По столбам устанавливались арки, а затем — непрерывный фундамент или стены. Такая конструкция фундаментов встречается редко.

Рис. 7. Фундаменты на отдельных опорах

Рис. 8. Сплошные фундаменты

Сплошные фундаменты. Они применялись в сооружениях с большими нагрузками (памятники, высокие башни, уникальные здания). При этом старались распределить нагрузку на возможно большую площадь основания.

Стены. Стены капитальных зданий возводились из кирпича, Утового или тесаного камня и из бетона. Каменные стены, особенно из тесаного камня, — наиболее прочны, устойчивы, не Ребуют при эксплуатации особого ухода, но обладают большой теплопроводностью. Такие стены возводились чаще всего при сооружении уникальных зданий.

К тому же периоду (начало XVIII в.) относится введение единого размера кирпича для всей страны: 11×5,5×2,75 дюйма (или 28X14X7 см). В дальнейшем размер этот менялся, но всегда уделялось внимание толщине кирпича, так как она определяет количество рядов на квадратную единицу стен (при постоянных восьми кирпичах на одну сажень длины); это упрощало составление смет и строительство зданий.

В этот период на строительстве каменных зданий в большинстве зарубежных стран использовался кирпич небольших размеров. Это объяснялось технологическими и строительными преимуществами (более равномерная сушка, уменьшение брака, экономия материала благодаря меньшей толщине стен).

Зарубежный опыт оказал влияние и на строительство зданий в Петербурге. В период классицизма стеновой кирпич выпускался толщиной 4,5 и 6,5 см. С применением кирпича разной формы связаны характер и система кирпичной кладки. В таких зданиях, как дворец Меншикова (1710—1716 гг.), Летний дво-

Петра I (1711 — 1714 гг.) и другие, кладка стен — неопределенного вида, из разномерных камней и кирпича. Но, несмотря на это, на принятую меру длины (сажень, аршин, фут и т Д-) укладывалось определенное количество камней или кирпича. Такое правило строго соблюдалось на протяжении столетий, поскольку оно было удобно мастерам-каменщикам — как русским, так и иностранным. Данная традиция дошла до наших дней, несколько видоизменившись, и выражается в определении толщины стен в кирпичах (два кирпича, полтора кирпича и т. д.).

Способы кирпичном кладки. Исследования здании, построенных в XVIII—XIX вв., показали, что в России при возведении монументальных зданий применялись в основном три способа кирпичной кладки.

Рис. 9. Способы кирпичной кладки а —верстовая кладка (польская, или готическая); б —тычковая; в — цепная

Польская, или верстовая, кладка стен. Такого рода кладка являлась преобладающей. Ее преимущества заключались в простоте, возможности использования кирпича неточных размеров; правильная их перевязка достигалась посредством швов.

Тычковая кладка стен. Данный способ более сложен, но кладка получалась более прочной. Преимуществами ее являются: большое количество швов на единицу поверхности, что улучшало сцепление штукатурки; удобство при возведении стен закругленной формы в плане (например, Пиль-башня в Павловске, Круглый павильон в Пушкине и др.).

Применялась эта кладка и для закруглений небольших радиусов. По данным В. И. Радивановского, минимальный радиус, при котором можно класть стены без тески, равнялся 22 длинам кирпича (около 6 м) или его 17 толщинам. Толщина швов снаружи — 2 см, внутри 1 см (больше всего применялась в Москве).

Цепная кладка стен. Она применялась с начала VIII в. только в Петербурге, а с XIX в. повсеместно. Возникла под влиянием зарубежного (голландского) опыта, проста и удобна при возведении стен.

Толщина стен отапливаемых зданий из естественных камней вследствие большой теплопроводности составляет 1 —1,5 м.

Кирпичные стены жилых зданий возводились на известковом и цементном растворах, они имели большую толщину, были прочными и долговечными. На каждом этаже в плоскости перекрытий делались уступы. На верхнем этаже стены выкладывались толщиной в 2—2,5 кирпича, а на нижних она увеличивалась поэтажно на величину выступа.

Стены жестко скреплялись между собой металлическими связями из полосового железа размером 7,5X1,2 см или 7,5х Х1,6 см. Для облегчения переноски и укладки они состояли из отдельных звеньев длиной до 6 м и соединялись в проушинах штырями из квадратного или круглого железа толщиной 2—2,5 см и длиной 0,7—1 м.

Связи укладывались над перемычками второго этажа и через этаж на последующих этажах. Они предназначались для гашения горизонтального распора от арок и перемычек, а также повышения устойчивости стен, главным образом в начале постройки здания.

Кирпичная кладка часто облицовывалась естественным камнем или же сочеталась с кладкой стен из них. В качестве естественных камней использовались главным образом известняки местного происхождения. В большинстве случаев тесаный камень применялся для облицовки зданий снаружи, а иногда и изнутри.

Примерами облицовки зданий в Ленинграде могут служить: стены Исаакиевского собора, облицованные мрамором, стены многих зданий на улице Герцена—радомским песчаником, стены Дома книги — гранитом. И если облицовка стен естественным камнем является дорогостоящей и не всегда оправданной, то облицовка цоколей зданий была целесообразной.

Перекрытия. Конструкции перекрытий в старых зданиях выполнялись обычно по деревянным и металлическим балкам. Кроме того, встречались железобетонные монолитные, своды и сводчатые перекрытия.

В перекрытиях по деревянным балкам расстояние между балками принималось равным 1,5 аршина (107 см), а высота их составляла V24 перекрываемого пролета.

В перекрытиях по металлическим балкам для заполнения использовали дерево, железобетон и кирпичные сводики.

Для устройства кирпичных сводиков изготавливалась опалубка из 2,5-см досок по кружалам толщиной 5—6 см, со стрелой подъема 9—15 см. Кружала поддерживались стойками и клиньями. На опалубке укладывался кирпич (в полкирпича) на цементном (1:3) или цементно-известковом (1:1:6) растворе. После набора прочности, через 10—20 суток, ослабляли клинья и снимали опалубку. Расстояние между балками принималось от 1 до 1,5 м. По сводикам делали подготовку из тощего бетона или мусора, после чего укладывали лаги и пол. Масса (вес) такого перекрытия достигала 430—470 кгс/м2.

Железобетонные перекрытия. Железобетонные перекрытия, встречающиеся в существующих зданиях, делятся на плоские, ребристые и пустотелые.

Рис. 9. Перекрытие по деревянным балкам а — по балкам с «черепами»; 6 —по балкам с пазами; в — по балкам с черепными брусками 1 — пол из шпунтованных досок; 2 — лаги из пластин; 3 —глиняная смазка с прокладкой толя; 4 — подборы из досок; 5 — подшивка потолка; 6 — штукатурка; 7 — дощатый пол на шпонках; 8 — лаги; 9 — засыпка; 10 — паркетные щиты; 11 — лаги

Плоские перекрытия устраивались по металлическим балкам с замоноличиванием их бетоном.

Ребристые перекрытия состоят из главных балок, второстепенных балок и железобетонной плиты. Пролет главных балок 5—8 м. Расстояние между ними 4—8 м, а между второстепенными 1,2—4 м. Толщина плиты 8—10 см.

Рис. 10. Перекрытие по металлическим балкам 1 — балка; 2 — настил из досок; 3 — подшивка; 4 — засыпка

Рис. 11. Перекрытие по металлическим балкам с заполнением кирпичными сводиками 1 — балка; 2 — кирпичный сводик; 3 —засыпка; 4 — лага; 5 — пол

Рис. 12. Устройство перекрытия с кирпичными сводиками 1 — кирпичные сводики; 2 — кружала из досок толщиной 5—6 см; 3 — опалубка из досок толщиной 2,5 см; 4 — клинья

Пустотелые перекрытия аналогичны ребристым и отличаются от них заполнением в виде пустотелых блоков, укладываемых между ребрами второстепенных балок. Существует несколько разновидностей таких перекрытий в зависимости от применяемого материала (керамические камни, сетка Ра-битиа, блоки из гипса, бетона). Перекрытия назывались по фамилиям их авторов: Аст-Молинса, Цельнера, Релла и Лемана.

Рис. 13. Железобетонные перекрытия по металлическим балкам

Рис. 14. Ребристые железобетонные перекрытия 1— главные балки; 2 — второстепенные балки; 3— плита

Рис. 15. Пустотелые перекрытия 1— рабочая арматура; 2 — пустотелые блоки; 3 — забетонированное перекрытие; 4 — подкладка; 5 — обвязка; 6 — стойка

Встречаются, кроме того, железобетонные перекрытия — безбалочные плоские и сводчатые. Они применялись для устройства перекрытий в складах, магазинах, мастерских.

Своды, или сводчатые покрытия. Сводчатые покрытия перекрывают пространство между стенами; они делятся на цилиндрические, купольные и парусные.

Цилиндрические своды перекрывают прямоугольные помещения и передают давление и распор опорным стенам. Толщина сводов, перекрывающих подвалы пролетом 4,8—6 м, в замке — 1/2—1 кирпич, а в пятах она увеличивается.

Разновидностью цилиндрических сводов являются сомкнутые и крестовые своды, образуемые от пересечения цилиндрических сводов одинаковой высоты. В сомкнутых сводах все стены — опорные, а в крестовых сводах давление и распор передаются на угловые столбы и ребра; в них имеются утолщения кладки — так называемые гурты.

Купольные своды состоят из клинообразных камней, укладываемых горизонтальными кольцами. Каждое кольцо замыкается замковым камнем и само по себе устойчиво. Таким образом, кладку купола можно прекратить по высоте в любом месте, оставив вверху отверстие для освещения; это отверстие называется барабаном. Купол передает распор и давление на всю длину опорных стен.

Рис. 16. Цилиндрические своды

Парусные своды, представляют собой купол, покрывающий квадрат; его опорами служат толстые столбы — пилоны или опорные стены.

Своды выполнялись главным образом из кирпича, но позже их вытеснили монолитные бетонные и железобетонные своды. Преимущество бетонных сводов перед кирпичными заключается в повышенной прочности, позволяющей принять меньшую толщину, в простоте устройства, но недостатком их является возможность возникновения трещин; этот недостаток исключается в железобетонных сводах.

Конструкции крыш. По конфигурации крыши существующих зданий очень разнообразны. Наиболее часто среди них встречаются: одно-, дву



Похожие статьи:
Приборы для определения технического состояния здании

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Реконструкция и ремонт жилых зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум