Файл: Методические указания для выполнения курсового проекта Направление подготовки.pdf

40 отличие от железобетонного данные каркасы наиболее эффективны для вы- сотного и большепролетного строительства.
Среди общественных зданий различного назначения можно выделить группу таких, в которых имеется большой зал, являющийся композиционным и функциональным ядром всего сооружения, имеющий свободную от промежу- точных опор площадь и перекрываемый конструкцией большого пролета. Такие здания отличаются исключительным разнообразием размеров и форм, к ним относятся крытые рынки, выставочные павильоны, различного рода зрительные и спортивные залы и др.
Выбор системы покрытия больших залов является одним из важнейших вопросов проектирования общественных зданий. Современная строительная наука дает возможность перекрывать помещения любых размеров металличе- скими, железобетонными, деревянными конструкциями.
Несущие конструкции покрытий больших пролетов в зависимости от их конструктивной схемы и статической работы можно подразделить на три группы:
- конструкции, работающие в одной плоскости;
- конструкции, работающие в двух плоскостях (так называемые пере- крестные);
- пространственные системы, при расчете которых учитывают усилия в трех плоскостях.
К несущим конструкциям покрытий, работающим в одной плоскости, относятся балки, фермы, рамы и арки. Исходя из расчетных возможностей ба- калавров на основе знаний, полученных по ранее пройденным дисциплинам, остановимся в данной курсовой работе на данных конструкциях.
3.2 Выбор оптимального шага и конфигурации конструктивных
элементов
Шаг несущих конструктивных элементов диктуется внутренним архи- тектурным пространством. Однако выбор оптимальной величины модульной конструктивной ячейки должен быть обоснован с точки зрения оптимизации расходов материалов, конструктивных особенностей применяемых материалов, трудоемкости при возведении. В основу проектирования должен быть положен ряд ячеек различных размеров, дающих наиболее экономичные показатели.
Варианты геометрических параметров энергоэкономичных ячеек целесообразно рассматривать в диапазоне от 3,6 до 10,8 м с учетом применения различных конструкций и материалов. Законы физики и сопромата, показывают квадра- тичную зависимость действующих в элементе усилий при увеличении пролета здания, поэтому соблазн освободить пространство и уменьшить количество вертикальных элементов приводит к увеличению толщины, а следовательно к

41 утяжелению конструкций, либо перерасходу металла на армирование несущих элементов перекрытия. Таким образом габариты пролета должны определяться фактически необходимым свободным пространством. В противном случае увеличение габаритов ячейки при компоновке здания приводит к удорожанию конструкций.
Конфигурация несущих элементов. Горизонтальные элементы. Перспек- тивным является уменьшение толщины перекрытия и, как следствие снижение веса конструкций за счет изменения характеристике бетона путем введения специальных добавок (добавки, регулирующие основные свойства смеси, такие как подвижность, пластичность, водоудержание, порообразование) и добавки, повышающие его прочность. Оптимальную высоту перекрытия в зависимости от функционального назначения здания и, следовательно, эксплуатационной нагрузки принимают плоские перекрытия от 150 мм до 200 мм в пролетах от 3,6 м до 6,3 м. В случае необходимости увеличения пролета от 6,3 м до 8,1 м ло- гичнее перейти к капительным перекрытиям, при дальнейшем увеличении пролета от 8,1 м до 12,0 м целесообразнее принять балочную систему (моно- литных главных и второстепенных балок, балок в зоне линейных нагрузок, об- вязочных и периметральных балок). При пролетах свыше 12 м перейти от мо- нолитных железобетонных к иным видам конструкций или объем- но-планировочных решений.
Конфигурация несущих элементов. Вертикальные элементы. Можно вы- делить два вида элементов – колонна и пилон, являющийся промежуточным между колонной и стеной. Колонны – более привычны и чаще используются в сборных каркасах. Геометрия зависит от расчетных нагрузок и серийных ограничений (опалубка завода-поставщика). В монолитных каркасах исполь- зование колонн возможно, удобно варьировать их геометрией по высоте в целях экономии материала и увеличения полезных площадей. Минусом является влияние на архитектурный облик внутреннего пространства и повышенные напряжения в местах сопряжения вертикальных и горизонтальных элементов каркаса. Поэтому при проектировании монолитных зданий широко используют пилоны, ориентированные в направлении наибольших усилий. Их удобно вписывать во внутреннее пространство (ширина пилона 250-300мм соответ- ствует габариту межквартирных и наружных стен, стен лестнично-лифтовых уздов), оптимально сопряжение вертикальных и горизонтальных элементов
(распределение нагрузки по большему периметру вертикального элемента).
Для данных каркасов важным для себестоимости здания является выбор оптимальной конструкции заполнения наружных стен.

3.3 Выбор конструкции наружных стен и видов фасадов

42
Фасад зданий являются наружными поверхностями здания, образованные его ограждающими конструкциями, оконными и дверными проемами, балко- нами, эркерами и другими архитектурными элементами, имеющими функцио- нальное, конструктивное и художественное назначение.
Сравнительный анализ конструкции наружных стен должен выполняться исходя из обеспечения функции наружной стены:
- теплоэффективность;
- влагостойкость;
- ударопрочность;
- устойчивость.
На первое место мы поставили вопрос теплоэффективности. Проблема отопления жилищ в России столетиями решалась посредством сооружения массивных каменных и деревянных стен, оконные проемы имели небольшую площадь. Беспредельно низкие строительные нормы теплоизоляции конструк- ций действовали до 1994 года. Теплосбережение в России вплоть до 1990 годов решалось за счет массивных конструкций. Применение ресурсo- и энергоэф- фективных конструкций на основе смешанных архитектурно-строительных систем с использованием эффективных утеплителей снижает удельный вес здания в 2-2,5 раза по отношению к традиционным конструкциям. Достичь энергетической эффективности возможно только при системном подходе, учитывая два направления работы. Избыточные потери тепла в зданиях проис- ходят:40 % - через ограждения, 30-40 % - через окна, 9 % - через крышу, 10-15 %
- через полы первого этажа. Формирование современного архитектур- но-художественного облика застройки невозможно без элементов светопро- зрачных конструкций. Повышение теплотехнических качеств окон, наружных остекленных дверей и витражей позволяет сократить потери тепла от общих в здании до 30-40 %.
Таким образом, путь снижения теплопотерь здания - теплоизоляция ограждающих конструкций (в том числе светопрозрачных ограждений).
Определим варианты стен, отвечающих всем вышеперечисленным тре- бованиям.
Наиболее распространены на данный момент следующие варианты:
1) многослойная теплоэффективная кладка (3-х, 2-х слойные кладки): внутренняя верста (кирпич глиняный, керамзитоблок, пенополистиролбетон- ный блок, газобетонный блок), утеплитель, внешняя верста (лицевой глиняный или силикатный кирпич);
2) кладка из теплоэффективных блоков с утеплением с внешней стороны и последующей штукатуркой;
3) вентфасады с различными видами отделки лицевой поверхности.

43
Менее используемые, но возможные варианты:
4) навесные теплоэффективные панели или заполнение крупноблочными теплоэффективными элементами;
5) заполнение сборными элементами по легким каркасам.
Многослойная теплоэффективная кладка. Наиболее распространенный вид конструкции наружных стен для малоэтажных зданий с минимальными пролетами, в качестве заполнения каркасов наружных стен в общественных зданиях каркасного типа практически не применяется. Плюсы: наличие кадро- вого состава, способного качественно выполнить кладку. Минусы: сезонность работ; отсутствие опробированных серий, четко регламентирующих шаг и виды крепежей противопожарных рассечек, крепления гибких связей, армирования
(практически невозможно выполнить армирование угловых участков стен не нарушая нормы – два стержня Ø4, плюс защитные слои минимум 2мм уже со- здают 10-12мм шва – предельный габарит, при больших диаметрах гибких свя- зей данный шов уже превышает 12мм), выполнения вертикальных и горизон- тальных температурных швов; все элементы кладки имеют различные показа- тели линейных температурных расширений, гигроскопичности, сроки службы, поэтому при выполнении данных стен совершается масса ошибок, которые в дальнейшем негативно сказываются на теплотехнических показателях и дол- говечности конструкции. Фото 1-3.
Фото 1.

44
Фото 2. Фото 3.
Попытки обезопасить будущих владельцев таких квартир нашли отра- жение в актуализированном СНиПе «Каменные армокаменные конструкции», принятом 01.01.2013г., где впервые ввели жесткие требования по многослойным конструкциям:
«п.9.32 Облицовочный кирпичный слой толщиной 120 мм в трехслойной кладке допускается применять при проектировании на зданиях до 4-х этажей (12 м). На зданиях высотой более 4-х этажей допускается применение двухслойной кладки с лицевым кирпичным слоем толщиной 120 мм при его опирании на перекрытие в соответствии с 9.34.В конструкциях со средним слоем из эффек- тивного утеплителя и гибким соединением слоев предусматривать применение лицевого кирпичного слоя толщиной 250 мм. п.9.33 Проектирование наружных ненесущих многослойных стен со средним слоем из эффективной теплоизоляции следует выполнять по указаниям
Приложения Д с учетом требований по материалам: кирпичи и камни, используемые в качестве облицовочного слоя, должны отвечать требованиям по морозостойкости, указанным в таблице 1; марка по прочности кладочных материалов лицевого слоя должна при- ниматься для кирпича не менее M100, для кладочного раствора не менее М75 и морозостойкости в соответствии с таблицей 1.»
В случае заполнения каркасных зданий кладками с лицевой верстой с
2013г. в трехслойной кладке запрещено выполнение лицевой версты менее
250мм, а 120мм возможно только в двухслойной с полным опиранием на плиту перекрытия. Это исключает возможность возникновения недостаточно опертых кладок и потери устойчивости внешней версты, но делает 3-х слойные кладки экономически невыгодными. Сравнение показывает, что при современных

45 нормах проектирования 3-х слойные кладки проигрывают 2-х слойным по следующим параметрам:
- стоимость;
- вес на 1 п.м.;
- габарит (при 2-х слойной кладке больший выход полезных площадей при том же габарите перекрытия);
- трудозатраты.
Кроме того, 2-х слойная кладка не требует выполнения противопожарных рас- сечек в местах проемов, адекватна по прочности и устойчивости, легче в ис- полнении, узлы отработаны, таким образом меньше вероятность ошибок при строительстве. Общим минусом обоих видов многослойных кладок является необходимость утепления торцов монолитных плит перекрытия. Конструкция многослойной кладки – рис.2, 3, примеры оформления чертежей с многослой- ной конструкцией стен – рис.4-6. При разработке проектных решений курсового проекта допускается пользоваться альбомом технических решений компании
«Техно Николь». рис.2. Конструкция многослойной кладки

46 рис.3. Компоненты системы многослойной кладки а) б)

47 рис.4. Многослойная кладка: а) разрез по стене; б) по наружной колонне рис.5. Многослойная кладка. Узел горизонтального температурного шва.

48 рис.6. Многослойная кладка. Узлы армирования кладки.
Кладка с утеплением с внешней стороны и последующей штукатур-
кой. В случае малоэтажных зданий внутренняя верста выполняется из кирпича глиняного для обеспечения требуемой несущей способности. В случае каркас- ных зданий в качестве заполнения наружных стен используется кладка из теп- лоэффективных блоков. Данный тип относится к разряду отработанных техно- логий, обладает лучшим теплоизолирующими свойства - полная защита фасада здания, включая перекрытия, сопоставима по стоимости с 2-х слойной кладкой, но требует наличия обученных бригад с высококвалифицированными штука- турами, работы носят ярко выраженный сезонный характер, выполняются со строительных лесов. По данным причинам в астраханском резкоконтинен- тальном климате, характеризующимся отрицательными температурами (-23°С) и длительным жарким периодом (+30-40°С) не нашла широкого применения.
Конструкция кладки с внешним утеплением и штукатуркой – рис.7, 8, примеры оформления чертежей с многослойной конструкцией стен – рис.9. При разра- ботке проектных решений курсовой работы допускается пользоваться альбомом технических решений компании «Техно Николь».

49 рис.7. Конструкция кладки с внешним утеплением и последующей штукатуркой. рис.8. Компоненты системы кладки с внешним утеплением и последующей штукатуркой

50 рис.9. Кладка с внешним утеплением и последующей штукатуркой. Разрез по стене.
Вентфасады с различными видами отделки лицевой поверхности. Си- стема представляет собой конструкцию, состоящую из облицовки (плит или листовых материалов) и металлической подконструкции, которая крепится к стене таким образом, чтобы между облицовкой и стеной образовалась воздуш- ная прослойка. Для дополнительного утепления ограждающей конструкции между стеной и облицовкой размещается теплоизоляционный слой - в этом случае воздушная прослойка выполняется между облицовкой и теплоизоляцией.
Подоблицовочная конструкция может крепиться как на несущую, так и на са- монесущую стену, выполненную из различных материалов (бетон, кирпич и т.д.). Это наиболее дорогой вариант, из-за наличия дорогостоящей подсистемы,