Современные архитектурные и конструктивные решения общественных зданий

Г.

Лекция 5 Современные архитектурные и конструктивные решения жилых, производственные и общественных зданий

Современные архитектурные и конструктивные решения жилых зданий

Жилые здания выполняют неглубокого заложения или обвалованные и только с естественным освещением. Аналогично проектируют те общественные здания, в которых недопустимо отсутствие дневного света (например, детские учреждения и другие), остальные не выполняют без естественного освещения с различной степенью заглубления

например:          

- кинотеатры - при минимальном заглублении, обеспечивающем создание озеленяемого пространства над покрытием;                                   - лечебные учреждения в соляных шахтах - при глубоком заложении.           Как показывает опыт строительства, в конструкциях жилых зданий успешно используют железобетон (сборный и монолитный), кирпич, дерево, сталь; применяют плоскостные и пространственные конструкции. Чаще стремятся создать пространственную форму, легче вписывающуюся в рельеф склона, обеспечивающую впечатление легкости покрытия.

Слайд 2 Интересное решение - бетонирование куполов в надувной опалубке или методом торкретирования по пластмассовой опалубке на ребрах жесткости из проката.        

Особенность конструктивных решений заглубленных зданий - учет повышенной теплозащиты из-за обваловки грунтом. Поэтому на большей части их наружной поверхности не требуется такая же толщина стен, как и для наземных зданий из условия теплотехнического расчета, или такая же толщина слоя теплоизоляции на покрытии. Достаточна уменьшенная толщина железобетонных или кирпичных стен с устройством дополнительной наружной эффективной теплоизоляции (обычно в верхней части заглубленного здания). Однако возможно и традиционное решение стен заглубленного жилого дома, когда они имеют постоянную толщину, определенную из расчета верхней части, контактирующей с наружным воздухом. Тогда отпадает надобность в вертикальной теплоизоляции по обвалованным наружным стенам, устраивают только гидроизоляцию и слой дренажа. Однако это решение менее экономично, чем стены уменьшенной толщины с эффективной теплоизоляцией.

Жилые здания на ровном рельефе или на склонах проектируют в один-два этажа, как правило, в виде индивидуальных отдельно стоящих зданий. На склоне также может быть выполнено и многоэтажное террасное полузаглубленное здание. По конфигурации жилые дома разделяют на: возвышающиеся, сквозного типа, атриумные и здания на склонах.

Слайд 3

1. возвышающиеся; 

1 - стена, контактирующая с грунтом; 2 - плоское покрытие; 3 - фундамент; 4 - свободная стена, 5 - перекрытие; 6 - внутренние стены; 7 - оболочка; 8 - фонарь.       

Слайд 4

В возвышающихся зданиях одна стена свободна от засыпки. Располагают их чаще всего на наклонном рельефе (лучше с ориентацией открытой стены окнами на юг), причем покрытие может быть обваловано или не покрыто грунтом, уклон его зависит от уклона обваловки. Возвышающиеся здания характеризуются односторонней пригрузкой от обваловки на конструкции. Их строят и на ровном участке в случае возможности трехсторонней обваловки, и с небольшим заглублением. Рекомендуется не увеличивать протяженность свободной от засыпки стены с целью снижения теплопотерь. При планировке дома основные помещения располагают у открытой стены, параллельно этой освещенной поверхности за основными помещениями устраивают коридор, а за ним - подсобные (санузлы, кладовые, кухни и другие). Ввиду того, что только через одну стену в здание проникает свет, стремятся выполнить жилой дом ком-пактным, переходя при необходимости к двухэтажному зданию, или к созда-нию второй открытой стены, или к ломаной, криволинейной форме в плане.

Слайд 5

2. сквозного типа;

Здание сквозного типа располагают на местности спокойного рельефа, оно имеет световые проемы в нескольких направлениях, входы со всех сторон, характеризуется небольшим заглублением в грунт, причем давление грунта более благоприятно, так как отсутствует односторонняя нагрузка; обваловкой отдельных частей стен и кровли Слайд 6 (обваловка кровли, как правило, горизонтальна). В зданиях такого типа необходимо предусматривать большое количество подпорных стен в местах границы между обваловкой и открытыми фасадами, а также на участках подходов к нему. Оконные проемы выполняют по периметру в любых местах наружных стен.  

Слайд 7

3. атриумные;

Здания атриумного типа проектируют с внутренним двором или прост-ранством, через которое поступают свет и воздух; примыкающие к атриуму части здания сообщаются Слайд 8. Такое здание может быть четырех-сторонним с закрытым внутренним двором, или с открытой четвертой сторо-ной. По периметру внутреннего двора располагают комнаты, далее - кольцевой коридор, подсобные помещения размещают в неосвещенной части у наружных стен. Атриум может быть перекрыт прозрачным ограждением - при этом он используется как аккумулятор тепловой энергии. Доступ в здание может быть через лестницу сверху или через боковую открытую четвертую сторону. Все окна выходят внутрь атриума.    

Слайд 9

4. здания на склонах.              

Здания на склонах, частично заглубленные в грунт (террасного типа), имеют одну открытую для освещения и вентиляции сторону. Отдельные этажи располагают со сдвижкой в плане, зависящей от уклона рельефа, при этом на части кровли каждого этажа устраивают горизонтальную обваловку
Слайд 10. Такие здания могут быть многоэтажными и развитыми в плане, при этом возникает проблема устройства коммуникаций. Для движения людей предусматривают наклонные лифты, лестницы. Как и в других типах зданий, у открытой стены проектируют основные помещения, за ними - коридор, освещаемый вторым светом, а далее - подсобные помещения.     

Слайд 11 На данном слайде показаны конструктивные элементы жилых зданий.

В общем случае конструкции жилого заглубленного или обвалованного здания состоят из следующих элементов:                                                           - покрытие (с гидроизоляцией, утеплителем, дренажом);                        - стены наружные (с гидроизоляцией, утеплителем, дренажом) и внутренние;                                                                                                   - фундаменты;                                                                                       - парапетная стенка, испытывающая давление грунта;                                  - междуэтажные перекрытия;                                                             - подпорные стены снаружи и внутри.                 

При проектировании важно правильно выбрать конструктивное решение жилого дома. Обычно разделяют: более удобные для внутренней планировки плоские конструктивные элементы и менее удобные пространственные (сводчатые, сферические). Плоские покрытия позволяют организовывать плоские или скатные кровли с небольшим слоем обваловки. При плоских конструкциях стен облегчаются проектирование освещения.

Пространственные конструкции затрудняют устройство кровли, световых проемов, обваловка имеет значительную толщину при ее плоской поверхности. Планировка внутренних помещений должна учитывать кривизну кровли. Вместе с тем пространственные конструкции воспринимают большие распределенные нагрузки на покрытие при меньшем расходе материалов, поэтому возможно увеличить размер пролетов без внутренних опор, улучшить архитектурную выразительность интерьера жилых зданий.          

Слайд 12

Плоские конструкции покрытия устраивают обычно в виде:                        

- много-пустотных сборных предварительно напряженных плит с тепло- и     гидроизоляцией;                                                                                  

- по плитам укладывают слой выравнивающей цементной стяжки толщиной 20...40мм;                                                                            

- по стяжке - гидроизоляцию;                                                                 

- далее - жесткую теплоизоляцию толщиной 150мм;                               

- дренирующий слой песка толщиной 75мм;                                                      

- и растительный грунт.

Толщину слоя грунта над покрытием принимают исходя не только из минимальных теплопотерь, но и с учетом вида растительности на поверхности. Для травяного покрова достаточен слой толщиной 450 мм, для мелких и средних кустарников - до 750 для небольших деревьев - около 1000 мм.

Обвалованные кровли в месте примыкания к наружным стенам выполняют со стыкованием, вертикальной и горизонтальной тепло и гидроизоляцией, при этом слой вертикальной теплоизоляции обрывают на глубине 1м, если толщина наружной стены здания подобрана исходя из теплотехнического расчета для наземных зданий.     

При устройстве цементной стяжки по сборным плитам одновременно заделывают стык плиты покрытия со стеной, предварительно соединяя плиты покрытия и блоки стен арматурными стержнями диаметром 12... 18мм через 0,6... 1,2м. Если в месте строительства только поверхностные грунтовые воды, для отвода их с кровли устраивают дренажные трубы.

Для устранения теплопотерь и исключения мостика холода в месте примыкания пола здания к фундаменту наружной открытой (необвалованной) стены устраивают теплоизоляцию на наружной поверхности фундамента и торцовой части плиты подготовки пола (см. рис. 3.5, г).

Рисунок 3.5 (г) – Узел примыкания наружной стены и фундамента

Так как теплоизоляция снаружи фундамента выше уровня грунта, подвержена различным неблагоприятным воздействиям, ее можно выполнить с внутренней стороны фундамента. Тогда для изоляции используют любые материалы, большой толщины, ее не надо защищать от воздействий. Узел стыка пола здания с фундаментом обвалованной стены характерен тем, что в уровне низа фундаментной плиты, ниже уровня пола по периметру наружных стен устраивают дренаж (см. рис. 3.5, г).

Для заглубленных зданий необходимо специально конструировать узлы примыкания несущих внутренних стен и перегородок. С целью предотвращения трещин в стяжке по оси стены и снижения ее стойкости к проникновению влаги рекомендуется укладка арматурной сетки из стержней диаметром 8...10 мм, шаг 150...200 мм, из стали классов А-II, А-III с запуском на 500 мм по обе стороны от стыка. В стыки плит и конструкцию стены заводят коротыши для более жесткого их соединения. Над ненесущими внутренними перегородками оставляют зазор на 10...20мм больше максимального расчетного прогиба плит покрытия, заполняемый легким сжимаемым материалом (паклей, поролоном).       

Фундаменты заглубленных жилых домов чаще предусматривают ленточными из монолитных или сборных блоков. Для возвышающихся зданий с односторонним горизонтальным давлением грунта изменяют ширину подошвы фундаментов в соответствии с расчетом; глубину заложения их под свободные стены устанавливают как для фундаментов наземных зданий, а для обвалованных стен - с учетом высоты обваловки, как для фундаментов зданий с подвалом.

Перекрытия из сборных многопустотных плит, панелей «на комнату», монолитного железобетона работают в обвалованных зданиях не только на изгиб из плоскости, но и как жесткие диски на усилия в своей плоскости, передающиеся от наружных стен. В зависимости от типа здания перекрытия работают различно: в возвышающихся зданиях - в своей плоскости на изгиб как балки-стенки; в других типах - на дополнительное сжатие в плоскости. Это обстоятельство налагает высокие требования на качество заделки стыков между сборными железобетонными плитами, так как после заделки перекрытие должно работать как жесткий диск. В продольных стыках желательно устраивать бетонные шпонки для восприятия больших сдвигающих усилий. Конструкции перекрытий должны обеспечивать их соединение выпусками арматуры со стенами, с последующим омоноличиванием цементным раствором или мелкозернистым бетоном класса В20.

Подпорные стены в полузаглубленных обвалованных жилых зданиях выполняют функции конструкций, поддерживающих откос грунта в местах расположения открытых стен и подходов к зданию, а также совмещают их с ролью обычных стен, контактирующих с грунтом. Для жилых зданий реко-мендуются архитектурно-выразительные облегченные и биопозитивные (озеленяемые) конструкции, позволяющие существенно сократить материалоемкость, максимально включить в работу грунт обратной засыпки; стены из армиированного грунта, в форме мембран и оболочек, из сквозных засыпаемых грунтом блоков (Рисунок 3.7). Такие конструкции позволяют получить высоту стен до 3...6м, которая необходима для обвалованных зданий в один или два этажа. Эти стены можно устраивать при меняющейся высоте откоса.       

Современные архитектурные и конструктивные решения общественных зданий

Отдельно расположенные общественные здания при неглубоком заложении могут быть атриумного типа, возвышающиеся, сквозные или на склонах. Отличие от жилых - значительно большие объемы, размеры в плане, глубины (Рисунок 3.8). В гражданских зданиях ввиду их большей этажности (по сравнению с жилыми) используют ввод дневного света через световоды, рассеиватели солнечных лучей в виде вертикальных цилиндров со светоотражающей поверхностью.

Конструктивные решения гражданских подземных обвалованных зданий аналогичны решениям многоэтажных производственных зданий, заглубленных жилых зданий. Они могут быть выполнены из сборного, сборно-монолитного или монолитного железобетона, в открытом котловане, способами «стена в грунте», опускным колодцем, горным.   

В проектах общественных зданий, как правило, широко использованы типовые конструкции подземных, предусматривающие железобетонные балочные и безбалочные покрытия. Балочные покрытия состоят из сборных разрезных балок прямоугольного поперечного сечения длиной 5,7м, опирающихся на сборные колонны высотой 3 и сечением 0,5 х 0,25; 0,5 х 1,0 и 0,5 х 1,6м.                        На блоки монтируют сборные ребристые или плоские плиты. Панели стен плоские, толщиной 0,35м, с монолитным стыком между панелями. Фундаменты под стены - ленточные сборные; под колонны - монолитные столбчатые. Конструкции можно применять в сухих грунтах, а также при уровне грунтовых вод не выше 2м от пола.       Безбалочные перекрытия с сеткой колонн 6 х 6 м и 9 х 6 м состоят из сборных плит двух типов (надколонных и пролетных), толщиной 120мм, опирающихся на сборные капители. Капители размерами в плане 1,7 х 1,7м и 1,9 х 1,9м монтируют на колонны сечением 0,6 х 0,6м (0,8 х 0,8м), высотой 3,15 и 3,35м. При сухих грунтах используют отдельно стоящие фундаменты под колонны и сборные ленточные фундаменты под стены. Стеновые панели толщиной 300...400мм и высотой 4 м замоноличивают в щелевом стыке фундамента. В водонасыщенных грунтах применяют монолитное железобетонное днище толщиной 300...500мм и монолитные стены.