Конструктивные элементы зданий и сооружений¶

Конструктивные элементы — это составные части здания или сооружения, каждая из которых выполняет определённую функцию и работает как в отдельности, так и совместно с другими элементами, образуя единую несущую и ограждающую систему. К ним относят фундаменты, стены, колонны, перекрытия, крыши, лестницы и другие части постройки. Совокупность конструктивных элементов, соединённых в устойчивую пространственную систему, называется конструктивной схемой здания.

¶Общие понятия

Любое здание разделяют на две группы элементов: несущие и ограждающие. Несущие воспринимают нагрузки от собственного веса, оборудования, людей, снега и ветра и передают их на основание. Ограждающие изолируют внутреннее пространство от внешней среды, разделяют помещения и обеспечивают тепло-, звуко- и гидроизоляцию. Многие элементы совмещают обе функции: например, наружная стена одновременно несёт нагрузку и защищает от холода.

По характеру работы различают элементы, работающие на сжатие (фундаменты, колонны, простенки), на изгиб (перекрытия, балки, настилы) и на растяжение (затяжки, ванты, арматура). Материалом служат бетон, железобетон, сталь, кирпич, дерево, камень, а также современные композиты.

¶Основные конструктивные элементы

¶Фундамент

Фундамент — подземная часть здания, передающая нагрузку от наземных конструкций на грунт основания. Различают ленточные (под несущими стенами), столбчатые (под колоннами), плитные (сплошные под всем зданием) и свайные фундаменты. Глубина заложения зависит от свойств грунта, уровня грунтовых вод и глубины промерзания. Основание — массив грунта, воспринимающий давление от фундамента.

¶Стены и каркас

Стены бывают несущими, самонесущими и навесными. Несущие воспринимают нагрузку от вышележащих конструкций, самонесущие — только собственный вес, навесные лишь ограждают помещение и крепятся к каркасу. В каркасных зданиях вертикальную нагрузку воспринимают колонны (стойки), а горизонтальную — связи, диафрагмы жёсткости и ядра жёсткости. Каркас может быть металлическим, железобетонным или деревянным.

¶Перекрытия

Перекрытия разделяют здание по высоте и передают нагрузку на стены или колонны. По расположению их делят на междуэтажные, чердачные и надподвальные. По конструкции — на балочные, безбалочные, ребристые и монолитные. Важнейшие требования к перекрытиям — прочность, жёсткость, звукоизоляция и огнестойкость.

¶Крыша и покрытие

Крыша завершает здание и защищает его от атмосферных осадков. Несущую часть составляют стропила, фермы или панели, ограждающую — кровля. Крыши бывают скатными и плоскими (совмещёнными с покрытием). Водоотвод может быть наружным или внутренним.

¶Лестницы, перегородки, окна и двери

Лестницы служат для сообщения между этажами и состоят из маршей и площадок. Перегородки — ненесущие внутренние стены, разделяющие помещения. Окна обеспечивают освещение и вентиляцию, двери — проход и связь помещений. Крупные проёмы перекрывают перемычками, арками или балками.

¶Классификация по назначению

¶Конструктивные схемы

По типу работы выделяют бескаркасные (стеновые), каркасные и комбинированные схемы. В бескаркасных зданиях основой служат стены, в каркасных — система колонн и ригелей. Существуют также ствольные, оболочковые и большепролётные схемы, применяемые для высотных и уникальных сооружений. Выбор схемы определяется назначением здания, нагрузками, климатом и экономическими соображениями.

¶Требования и расчёт

К конструктивным элементам предъявляют требования прочности, устойчивости, долговечности, огнестойкости, тепло- и звукоизоляции, экономичности. Расчёт ведут по предельным состояниям: по несущей способности и по деформациям. Учитывают постоянные нагрузки (собственный вес), временные (люди, оборудование, снег) и особые (сейсмические, взрывные). В России проектирование регламентируется строительными нормами и правилами, в частности сводами правил и ГОСТами.

¶Историческая справка

Простейшие конструктивные элементы — столб и балка — известны с древности. В каменном зодчестве Руси применяли ленточные фундаменты, своды и арки. Промышленная революция XIX века дала металлический каркас, а XX век — железобетон и сборные конструкции. В СССР получили развитие крупнопанельное и объёмно-блочное домостроение, унифицированные типовые элементы. Современный этап связан с монолитным строительством, лёгкими стальными каркасами и энергоэффективными ограждающими конструкциями.

¶Значение

Единая система конструктивных элементов определяет надёжность, срок службы и стоимость здания. Рациональный подбор элементов позволяет снизить материалоёмкость, ускорить монтаж и повысить эксплуатационные качества постройки. Изучение конструктивных элементов составляет основу дисциплин «Строительные конструкции» и «Архитектурное проектирование».

Источники: учебники по строительным конструкциям и архитектуре, своды правил и ГОСТы РФ, технические энциклопедии.