архитектурные конструкции малоэтажного жилого дома

Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Балаковский институт техники, технологии и управления
АРХИТЕКТУРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
МАЛОЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ДОМА
Методические указания к выполнению самостоятельной работы
по курсу «Архитектурные конструкции и теория конструирования»
для студентов направления 270300.62 «Архитектура»
очной формы обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Балаковского института техники
технологии и управления
Балаково 2012
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания предназначены для оказания помощи студентам направления 270300.62 «Архитектура» при выполнении самостоятельных, практических работ по дисциплине «Архитектурные конструкции
и теория конструирования».
В данных методических указаниях в краткой и доступной форме приводятся пояснения к специальным архитектурным и инженерным терминам. Дается классификация и описание внешнего вида изучаемых конструкций, используемых в проектировании и строительстве. Целью самостоятельной работы, проводимой в ходе практических занятий, является
ознакомление студентов архитектурных специальностей с основными
принципами проектирования архитектурных конструкций.
Самостоятельная работа по дисциплине «Архитектурные конструкции
и теория конструирования» выполняется после получения студентами задания на курсовое проектирование по дисциплине «Архитектурное проектирование». На первом этапе студент по построенной им схеме объемнопланировочного решения здания выбирает несущий остов и составляет
конструктивную схему здания с указанием основных несущих элементов.
Возможно составление нескольких вариантов. Наиболее удачная схема
принимается для детальной разработки в архитектурном проекте.
На следующих занятиях выполняется выбор типа проектируемых фундаментов и составление схемы плана фундаментов для своего здания.
Все стены проводится по функциональному назначению, и выполняется выбор материалов и конструкций внешних и внутренних стен здания,
вычерчивается план первого этажа здания в масштабе 1:50. В течение нескольких занятий выполняется построение разреза по стене. Он выполняется на листе формата А3 в масштабе 1:20 или 1:25. Перед построением
изучаются элементы наружных стен: цоколи, проемы и карнизы, парапеты,
перекрытия. Строится план-схема перекрытий выбранного типа.
2
На основании набросков фасадов проектируемого здания, выбираются
тип и элементы кровли. Строится план кровли с уклонами и элементами
водоотведения. На последнем этапе студенты должны ознакомиться с двумя типами стропильных систем, выбрать наиболее подходящий тип для их
здания. Выполнить схему расположения стропильных конструкций.
ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА
Каждый студент по результатам самостоятельной работы готовит индивидуальный отчет, который оформляется письменно в отдельной тетради и должен содержать:
1. Название практической работы.
2. Формулировку основных понятий.
3. Необходимые графические схемы и планы в масштабе 1:100, эскизы
или узлы конструктивных элементов малоэтажного жилого дома.
4. Рекомендации по выбору конструктивных решений для проектирования индивидуального жилого дома малой этажности, выполняемого в
рамках задания по дисциплине «Архитектурное проектирование».
В конце занятия эскизы, планы и записи предъявляются преподавателю
и визируются им.
МАЛОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ, ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
Здания - это наземные сооружения, имеющие внутреннее пространство,
предназначенное для проживания, труда, удовлетворения нужд человека и
общества.
Внутреннее пространство здания расчленено на отдельные помещения
– части внутреннего объема здания, огражденные со всех сторон. Совокупность всех помещений, полы которых находятся на одном уровне, образует этаж здания. Отдельные этажи здания имеют свои названия: подвал,
полуподвал или цоколь, чердак, мансарды, технический этаж.
3
Подвал – этаж, полностью или большей своей частью погруженный в
землю.
Полуподвальный или цокольный этаж – это этаж, уровень пола которого заглублен до уровня отмостки, но не более чем на половину высоты помещения.
Чердак – этаж, расположенный между крышей и перекрытием над последним этажом здания.
Мансарда – этаж, выгороженный внутри чердачного пространства, образованного скатной крышей, и предназначенный для размещения жилых
и подсобных помещений, площадь горизонтальной части потолка таких
помещений должна быть не менее 50% площади пола.
Технический этаж, предназначен для прокладки инженерных коммуникаций и оборудования, он может располагаться в нижней (техническое
подполье), и верхней (технический чердак) части здания.
Материальную оболочку здания – несущий остов - составляют взаимосвязанные конструктивные элементы: горизонтальные (покрытия и перекрытия) и вертикальные (стены, колонны и фундаменты).
Конструктивные элементы - это самостоятельные части здания, которые имеют свое название и функциональное назначение. Они могут:
- изготавливаться на заводах и доставляться на строительную площадку
готовыми, такие элементы называют сборными;
- изготавливаться непосредственно на строительной площадке из строительных материалов (монолитные);
- доставляться на стройплощадку не целиком, а в виде отдельных частей,
которые собирают в целую конструкцию (сборно-монолитные).
Все архитектурные конструкции подразделяют по условиям их «работы» в здании на несущие и ненесущие (ограждающие). Назначение несущих элементов в здании – воспринимать все виды нагрузок и воздействий,
которые могут возникать в здании и передавать их через фундаменты на
4
грунт основания. Несущими конструкциями являются: фундамент, ригель,
колонна, балка. Назначение ненесущих (ограждающих) конструкций –
изолировать пространство здания от внешней среды, разделять внутреннее
пространство на отдельные помещения. К ограждающим конструкциям
относятся: перегородки, окна, двери, кровли.
Многие конструктивные элементы одновременно являются и несущими и ограждающими – в них основные функции совмещены, например:
стены, перекрытия, совмещенные покрытия.
Все архитектурные и конструктивные элементы, взятые вместе, составляющие единую пространственную систему (остов) здания, также называют конструктивной системой.
Различают три основных типа несущих остовов здания (рис. 1, 2, 3):
стеновой, каркасный и комбинированный или смешанный.
В зданиях со стеновым несущим остовом (рис. 1) в качестве вертикальных несущих конструкций используются только стены. В зависимости от
расположения несущих стен выделяют несколько основных схем: с продольными несущими стенами, с поперечными несущими стенами, с несущими стенами в двух направлениях и коробчатый стеновой остов.
а)
2
б)
г)
в)
1
2
1
3
1
Рис. 1. Варианты конструктивных схем стеновых остовов: а – с продольными несущими стенами; б – с поперечными несущими стенами; в – с несущими стенами в
двух направлениях; г – коробчатый остов; 1 – несущие стены; 2 – настил или плиты перекрытия; 3 – перекрытие с опиранием по всему периметру
В зданиях с каркасным несущим остовом в качестве вертикальной несущей конструкции используются колонны (рис. 2). Определяющим признаком для различных конструктивных схем является расположение в зда5
нии ригелей. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с
продольным расположением ригелей, с поперечным расположением ригелей, с перекрестным расположением ригелей и безригельную. Безригельная схема применяется только в зданиях, где вместо ригеля используются
уширенные капители колонн, такая схема характерна для зданий старой
постройки. Ригелем называют горизонтальную несущую балку прямоугольного или таврового сечения, опирающуюся на консоли колонн, на которую, в свою очередь, опираются плиты перекрытия.
а)
б)
2
1
г)
в)
2
1
2
1
1
Рис. 2. Варианты конструктивных схем каркасных остовов: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – с перекрестным
расположением ригелей; г – безригельная каркасная система; 1 – колонна; 2 – ригель
В комбинированном или смешанном остове, в качестве вертикальных
несущих элементов, применяются различные сочетания стен и колонн
(рис. 3). В случае использования несущих стен по периметру здания и колонн во внутреннем пространстве, конструктивная схема носит название
«неполный каркас». Ствол из несущих стен внутри здания, обстроенный
одним или несколькими рядами колонн, носит название «ядро жесткости».
Применение схем с одним или несколькими ядрами жесткости характерно
для высотных общественных зданий.
а)
б)
в)
2
1
1
2
Рис. 3. Варианты конструктивных схем комбинированных остовов:
а – неполный каркас; б – с ядром жесткости; в – с каркасным остовом на первых
этажах и со стеновым выше; 1 – колонна; 2 – несущая стена
6
ФУНДАМЕНТЫ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Фундаменты – это подземные конструктивные элементы здания, они
воспринимают все виды нагрузок от всех вышерасположенных конструкций здания и передают их на основание.
Основанием называется грунт, расположенный непосредственно под
фундаментом и воспринимающий от него нагрузки. Грунт основания может быть естественным (природным) или искусственным, свойства которого были изменены в процессе строительства здания.
Фундаменты разделяются на две группы: фундаменты, возводимые в
открытых котлованах, фундаменты глубокого заложения. Для малоэтажных зданий из группы фундаментов глубокого заложения применяются
только свайные фундаменты (рис. 4 г). К группе фундаментов, возводимых
в открытом котловане, относятся (рис. 4 а, б, в): ленточные, плитные,
столбчатые и отдельностоящие стаканного типа – под колонну.
а)
б)
1
в)
г)
1
1
4
1
6
5
2
3
7
Рис. 4. Конструктивные схемы фундаментов малоэтажных зданий: а – ленточный; б
– плитный; в – столбчатый ; г – свайный; 1 – несущая стена; 2 – ленточный фундамент;
3 – столб; 4 – фундаментная балка; 5 – плита; 6 – ростверк; 7 – свая
Ленточные фундаменты выполняются под несущими стенами в виде
сплошной подземной стены (ленты). В домах с подвалами, ленточный
фундамент выполняет функцию стен для подвальных помещений, ограждая их от грунта. По технологии изготовления все виды фундаментов делятся на сборные, монолитные и сборно-монолитные. Сборные ленточные
фундаменты выполняются из отдельных конструкций (рис. 5).
Самый нижний элемент фундамента, опирающийся на грунт, носит на7
звание «фундаментная подушка». Подземная стена собирается из фундаментных стеновых блоков (ФБС), скрепленных между собой цементным
раствором, или выполняется из монолитного железобетона. Все фундаментные конструкции выполняются на основе из тяжелого бетона.
15
б)
300
а)
h = 300; 600
600; 800
300
100
300
10
L = 900; 1200; 2400
b = 300; 400;
500; 600
1000; 1200; 1400; 1600
Рис. 5. Конструктивные элементы сборного ленточного фундамента:
а - фундаментные подушки; б – фундаментный блок стеновой (ФБС)
Глубина заложения фундаментов выбирается в зависимости от глубины
промерзания грунта в районе строительства.
Фундамент в виде единой железобетонной плиты под все здание применяется редко, только в тех случаях, когда необходимо строить на слабых
заболоченных или заторфованных грунтах. Плита выполняется из тяжелого железобетона, высота плиты от 600 до 1000 мм. При высоком уровне
грунтовых вод вместе с плитой должна быть предусмотрена внешняя гидроизоляция плиты и подвальных помещений здания.
Столбчатый фундамент является наиболее экономичным фундаментом
для малоэтажного дома. Столбчатый фундамент состоит из столбов и фундаментных балок. Фундаментные балки укладываются на все столбы по
всему контуру стен. Столбы устанавливают в местах пересечения стен,
промежутки между ними устанавливают в зависимости от массы здания и
несущей способности грунта в пределах от 1,5 до 4 м. Фундаментная балка
имеет прямоугольное или трапециевидное сечение, по ширине равное ширине опирающейся на нее стены. Высота фундаментной балки должна
приблизительно составлять 1/10 от пролета, т.е. осевому расстоянию меж8
ду центрами тяжестей двух соседних столбов.
Свайный фундамент состоит из нескольких свай и объединяющей их
монолитной балки, которая называется ростверком. Сваи выполняются из
железобетона, они могут быть круглого и квадратного сечения, размерами
от 200 до 500 мм. Минимальная длина сваи 3 метра, стандартная 6 и 9 м.
Расстояние между центрами тяжестей двух соседних свай должно быть
больше или равно трем размерам сечения одной сваи. Сваи могут быть погружаемые – забитые в грунт, и изготовленные в грунте – буровые или буронабивные. Для деревянных домов используются короткие деревянные
сваи из бревен дуба, осины или лиственницы диаметром не менее 300 мм.
Под фундаментными балками и под ростверком устраивают песчаную
подсыпку высотой до 300 мм для предотвращения негативных влияний
морозного пучения. Возможен даже зазор между грунтом и балкой.
Верхний обрез фундамента должен быть всегда выше уровня отмостки
не менее чем на 150 мм.
ОСТОВ СО СТЕНАМИ ИЗ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Стены бывают: несущие, самонесущие и навесные (рис. 6).
а)
б)
в)
1
1
1
4
3
2
6
2
4
3
5
6
Рис. 6. Виды наружных стен: а – несущие; б – самонесущие; в – навесные;
1 - плита перекрытия; 2 – ленточный фундамент; 3 – колонна; 4 – ригель;
5 – фундаментная балка; 6 – столбчатый фундамент
Внешние и внутренние стены здания являются несущими, если на них
опираются плиты перекрытия. Если стены выполняют только ограждаю9
щую функцию они называются ненесущими. Если стены опираются на
фундамент и передают на него нагрузку от собственного веса, то их называют самонесущими. Если стены расчленены на участки по высоте этажа и
каждый участок опирается на колонны или междуэтажные перекрытия, то
такие стены называют навесными [1]. Наружная часть стены дома состоит
из таких элементов как: цоколь, проемы, карниз или парапет.
Несущие и самонесущие стены малоэтажных задний чаще всего выполняются из мелкоштучных каменных материалов. Различают природные
и искусственные камни. Природные камни могут быть рваные и пиленые,
чаще всего применяются: туф, ракушечник, пемза, известняк, песчаник.
Наружные каменные стены (рис. 7) могут выполняться сплошными, с
внутренним утеплением и с внешним утеплением.
а)
в)
б)
1
2
250
е)
1
1
3
3
3
2
2
2
2
2
380
190
510
з)
ж)
д)
г)
и)
к)
290
490
л)
20
м)
1
6
2
4
420
8
11
9
10
9
10
7
5
500
8
2
380
400
250
290
Рис. 7. Варианты наружных каменных стен: а, б, в – сплошные стены из кирпича;
г, д, е – сплошные стены из искусственного камня; ж – стена из природного камня;
з, и, к – стены с внутренним утеплителем; л, м – стены с наружным утеплителем;
1 - кирпич; 2 – штукатурка; 3 – камень искусственный; 4 – камень естественный
морозостойкий; 5 – легкий бетон; 6 – засыпка, утеплитель; 7 – диафрагма;
8 – воздушная прослойка; 9 – утеплитель плитный; 10 – пароизоляция; 11 – рейка
Искусственные камни делятся на обжиговые (кирпич глиняный и керамические блоки) и безобжиговые (силикатный кирпич, пустотные блоки из
10
тяжелого бетона, сплошные блоки из легкого бетона). Размер и вес камней
проектируется в соответствии с технологией ручной кладки. Стены выкладываются из камней, зазоры между которыми скрепляются цементнопесчаным раствором. Кладку стен ведут с обязательным соблюдением перевязки швов по рядам. Рядность кладки определяется числом рядов с
продольной фасаду укладкой камней (ложковых) и рядов с поперечной фасаду укладкой камней (тычковых).
Для ненесущих стен применяются стеновые укрупненные блоки и панели (рис. 8). Основным материалом для стеновых панелей служит бетон:
тяжелый бетон, керамзитобетон, шлакобетон, пенобетон.
а)
в)
б)
г)
5
8
1
2
4
5
4
5
4
3
1
3
1
6
1
9
6
7
450
450
250
150
7
4
200
100
80
Рис. 8. Варианты наружных бетонных стен: а – однослойная; б – двухслойная;
в – трехслойная; г – многослойная; 1 – внутренняя штукатурка; 2 – несущая стена;
3 – внешний слой штукатурки; 4 – несущий слой; 5 – утеплитель; 6 – отделка плиткой;
7 – слой раствора; 8 – связь; 9 – воздушная прослойка
Для утепления каменных стен со стороны улицы применяют жесткий
плитный утеплитель из легких бетонов, пеностекла, фибролита обязательно в сочетании с атмосферостойкой облицовкой из асбестоцемента, металлокерамических, оцинкованных или пластиковых листов. Для утепления
стен в помещениях используют полужесткий плитный утеплитель: минераловату или соломит. Листы крепят вплотную у поверхности или с образованием воздушной прослойки, толщиной 16 – 25 мм – «на относе». Плиты «на относе» крепят скобами к металлическим или деревянным антисептированным рейкам. Между слоем плитного утеплителя и сухой штукатуркой обязательно располагается слой пароизоляции из полиэтиленовой
пленки, пергамина, металлической фольги и др.
11
ЦОКОЛИ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Цоколь устраивают в нижней части стен высотой не менее 0,5 м. Он
предназначен для защиты стен от разрушающего действия брызг атмосферных осадков. Наружную поверхность цоколя выполняют из прочных и
водостойких материалов: красного глиняного кирпича, гранита, керамической или стеклянной плитки, морозостойкой штукатурки.
Существуют три конструктивных решения цоколя (рис. 9): с уширением кладки камней самой стены; с облицовкой плитками или набетонкой и
цоколь вподрезку, т.е. шириной меньше, чем у остальной стены из-за отсутствия в конструкции цоколя утеплителя.
б)
а)
в)
1
8
1
14
2
12
6
2
13
11
2
6
10
13
9
5
7
1
4
5
3
6
5
4
7
3
Рис. 9. Цоколи каменных стен: а – с уширением кладки камней; б – с облицовкой
плитками или набетонкой; в – цоколь вподрезку; 1 – кладка стены;
2 – пол; 3 – песчаная подушка; 4 – мятый уплотненный грунт; 5 – отмостка;
6 – гидроизоляция; 7 – ленточный фундамент; 8 – лицевой кирпич; 9– арматурная
сетка привязанная к выпускам; 10 – мелкозернистый бетон; 11 - облицовочная плитка;
12 – облицовочный фризовый камень; 13 – штукатурка; 14 - керамзитобетон
ОКОННЫЕ И ДВЕРНЫЕ ПРОЕМЫ
Элементы стен и перегородок – оконные и дверные проемы, заполняются оконными и дверными блоками. Оконный блок состоит из коробок и
оконных переплетов. Дверной блок состоит из коробок и дверных полотен.
Часть стены между проемами называют простенком. Нижняя часть
12
дверного проема – порог, оконного – подоконник. В боковых и верхних
притолоках проемов каменных стен часто выполняют четверти, они необходимы для герметизации соединения блоков со стенами. В качестве четверти служит выпуск кирпича у наружной поверхности стены на 75 мм. и
100 мм. для камня. Во внутренних стенах здания четвертей не делают.
Проемы перекрываются перемычками (рис. 10), которые принимают на
себя нагрузку от вышележащей кладки стен и передают ее на простенок.
Для каменных стен применяются следующие виды перемычек: клинчатые,
арочные (лучковые и циркульные), сборные железобетонные и армокаменные. Клинчатые и арочные перемычки в настоящее время используются
только если это требует архитектурное решение фасада здания под старину. Эти виды перемычек очень трудоемки при выполнении.
а)
1
б)
3
в)
г)
4
250
250
1
2
1
до 6000
3000 .. 5000
2500
4000
1200
2250
д)
8
5
3
5
7
6
9
10
7
Рис. 10. Детали проемов в стенах из каменей ручной кладки: а – проем с брусковой, армокаменной или сборной железобетонной перемычкой; б – проем с клинчатой
перемычкой; в – проем с лучковой перемычкой; г – проем с циркульной перемычкой;
д – сечения 1-1; 1 – оконный проем; 2 – боковая притолока; 3 – четверть; 4 – перемычка;
5 – брусковая перемычка; 6 – брусковая усиленная перемычка; 7 – плитная перемычка; 8 – перекрытие; 9 - декоративный кирпич с пазом; 10 – стальной уголок
Чаще применяются сборные железобетонные балки, они могут быть:
брусковые, брусковые усиленные и плитные. Размеры их поперечного сечения зависят, в основном, от ширины проема, концы балок опираются на
стену не менее чем на 250 мм. Проемы несущих стен чаще перекрывают
13
набором из нескольких перемычек.
Все виды ограждающих светопрозрачных поверхностей называют светопрозрачными ограждениями.
КАРНИЗЫ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Конструктивные элементы верхней части стены малоэтажных каменных зданий предназначены для ее защиты от атмосферных осадков. Эту
часть стены проектируют по двум схемам – с выносом кровельной части за
пределы плоскости стены – карниз (рис. 11) и с возвышением верхней зоны стены над уровнем крыши – парапет (рис. 12).
Карнизы проектируют трех типов: с выпуском камней кладки, с карнизной плитой и со свесом элементов крыши [2]. Замачивания стены не
происходит, т.к. стену закрывает скатная кровля. Для предотвращения захлестывания воды при сильном ветре следует принять расстояние от свеса
кровли до стены не менее 450 мм.
а)
б)
в)
2
2
8
2
8
7
8
7
6
6
5
7
6
5
5
4
3
b/2
b
1
1
450
1
Рис. 11. Карнизы каменных стен малоэтажных зданий: а – с выпуском камней
кладки; б – с карнизной плитой; в – со свесом крыши; 1 – перекрытие; 2 – крыша;
3 – металлический анкер; 4 – карнизная плита; 5 – мауэрлат; 6 – стропила;
7 – кобылка; 8 – деревянная обрешетка
Парапеты проектируются двух типов: с консольными лотками водосброса и с обратным стоком. Для предотвращения намокания стены по
верху парапета укладывают парапетный камень, выполненный из тяжелого
14
влаго- и морозостойкого бетона, или прибивают дюбелями листы оцинкованного железа к стальным полосам, закрепленным в каменную кладку.
Гидроизоляционный ковер кровли приклеивают к внутренней стене парапета мастикой, заводят вверх за парапетный камень и прижимают им же.
Высота парапета от уровня кровли принимается не менее 200 мм.
2
>2 00
а)
б)
1
5
4
1
3
Рис. 12. Парапеты каменных стен малоэтажных зданий: а – с консольными
лотками водосброса; б – с обратным стоком; 1 – крыша; 2 – бетонный парапетный
камень; 3 – лоток водосброса; 4 – оцинкованное железо; 5 – стальные полосы
Конкретное решение карнизной части зависит от архитектурнохудожественного решения фасада здания.
ПЕРЕКРЫТИЯ И ПОЛЫ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Для выполнения межэтажных перекрытий в малоэтажных зданиях используются железобетонные пустотные плиты перекрытия или различные
виды балочных перекрытий (настил по балкам). Плиты перекрытия выполняются из тяжелого железобетона, для облегчения конструкций в них выполняются технологические круглые сквозные отверстия (пустоты). Такие
плиты изготавливаются на заводах и имеют стандарт и типовые размеры.
Высота пустотной плиты 220 мм. Ширина может быть – 1,5 и 3 метра.
Длина пустотной плиты – 3 м, 4,5 м, 6 м, 9 м.
Поверх плит перекрытия устраивается звукоизоляция и пол. Для создания звукоизоляционного слоя используются: стяжки из легкого бетона,
отсыпки из керамзита, песка или шлака, плитные и рулонные материалы на
15
основе минеральной ваты и пластиков. Для выравнивания поверхностей
перекрытий или заделки стыков до укладки чистого пола используются
гипсовые, глиняные, известковые и цементно-песчаные растворы.
Для устройства чистого пола используют древесноволокнистые и древесно-стружечные материалы, керамическую или полимербетонную плитку, различные виды ковровых материалов (линолеум) и др.
Перекрытия для малоэтажных индивидуальных домов часто выполняются в виде балочного настила, различают несколько конструктивных решений: по деревянным, по железобетонным и по металлическим балкам.
Деревянные балки (рис. 13 а) могут выполняться из одинарного бруска
цельной древесины, составляться из двух или нескольких брусков, или
балка может быть клееной. Шаг расстановки балок 500 – 800 мм. Все деревянные элементы перекрытия должны быть биостойкими т.е. пропитанными составами против гниения, а в местах крепления и примыкания к каменным стенам должны быть антисептические прокладки. Лаги крепятся к
балкам длинными гвоздями. Лаги должны опираться не менее чем на 3
балки и их укладывают с промежутком в 400 – 500 мм. К лагам гвоздями
крепится дощатый деревянный настил.
а)
б)
в)
2
14
3
4
6
7
1
5
8
14
11
13
13
16
8
10
9
12
17
15
12
Рис. 13. Схемы конструктивных решений балочных перекрытий: а – по деревянным балкам; б – по железобетонным балкам; в – по металлическим балкам; 1 – балка
брусковая из цельной древесины; 2 – дощатый пол по лагам; 3 – деревянная лага;
4 – упругая прокладка; 5 – черепной брусок; 6 – поперечная планка; 7 – деревянный
щитовой накат; 8 – насыпной утеплитель; 9 – железобетонная тавровая балка;
10 – двухпустотный легкобетонный вкладыш; 11 – утеплитель; 12 – штукатурка;
13 – стяжка из легкого бетона; 14 – линолеум; 15 – стальная балка;
16 – плитка настила; 17 – плита гипсовая или из легкого бетона
16
Железобетонные балки таврового сечения (см. рис. 13 б) устанавливаются с шагом – 600, 800 и 1000 мм. Шаг расстановки зависит от принятых
размеров двухпустотного легкобетонного вкладыша, который опирается на
железобетонные балки. Поверху стыки балок и вкладышей замоноличиваются, и выше устраивается чистый пол практически любого вида.
Конструктивные решения перекрытий по металлическим балкам применяются реже, в связи с удорожанием проекта, по сравнению с другими
видами балочных покрытий.
КРЫШИ И КРОВЛИ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Крыша – верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от
внешней среды и защищающая их от атмосферных осадков и других
внешних воздействий. Крыша состоит из несущей части – стропил, и ограждающей – кровли.
Кровля – это наружная водонепроницаемая оболочка крыши.
Крыши бывают чердачные и бесчердачные. Чердачные крыши могут
быть холодными (теплозащитную функция выполняет не кровля, а чердачное перекрытие) и утепленными (в состав кровли входит утеплитель).
По количеству скатов чердачные крыши делятся (рис. 14) на: одно-,
двух- и четырехскатные [1]. Архитектурный вид крыши формируют также
такие элементы как мансарда, вальма, фронтон, слуховые окна (рис. 15).
а)
б)
в)
г)
Рис. 14. Основные формы чердачных скатных крыш: а – односкатная;
б – двухскатная; в – двухскатная ломаная с мансардой; г - четырехскатная
Ребро двугранного угла, образованного в вершине крыши двумя скатами, называется коньком.
Треугольный скат крыши, расположенный в торце вытянутого в плане
17
здания называется вальмой; неполный торцевой скат – полувальмой.
Выступ крыши перед фасадом, препятствующий замачиванию поверхности стены называется свесом.
В местах пересечения соседних скатов образуется двугранный угол, он
может быть выступающим и западающим. Линия пересечения выступающего угла называется накосным ребром; западающего – ендовой.
Если крыша в торце заканчивается вертикальной стеной, то возможны
два решения: стена, поднимающаяся выше кровли, образует щипец; скаты
кровли перекрывающие стену и выступающие над ней образуют треугольный участок стены – фронтон. Если на стене образуется горизонтальный
карниз (карниз фронтона), отделяющий треугольный участок стены, то образуется тимпан фронтона.
1
2
11
2
9
6
10
4
8
10
3
12
2
5
1
7
7
6
7
Рис. 15. Основные элементы скатных крыш: 1 – скат; 2 – конек; 3 - накосное ребро;
4 – ендова; 5 – вальма; 6 – полувальма; 7 – свес крыши; 8 – фронтон; 9 – тимпан
фронтона; 10 – слуховое окно; 11 – щипец; 12 – карниз фронтона
Чердак должен вентилироваться для предотвращения его перегрева летом и уменьшения влажности зимой. Для этого делаются слуховые окна
или окна, расположенные на фронтоне.
СТРОПИЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Стропильными конструкциями называют совместный с обрешеткой несущий остов крыши. Стропильные конструкции подразделяются на две
группы: наслонные (рис. 16, 17) и висячие (рис. 18) стропила.
18
Наслонные стропила применяются в тех случаях, когда в здании имеются два или насколько рядов вертикальных несущих стен, расстояние
между которыми не превышает 5 – 8 м.
а)
в)
б)
1
3
5
1
3
5 6
3
4
2
4
2
2
L < 12
г)
1
3
1
3
2
д)
3
2
7
L < 16
6
1
2
5
L < 14
6
6
е)
8
1
4
8
6
5
3
5
2
3
5
2
2 2
4
4
L < 14
2
2
4
<1
L < 14
7
4
L < 16
Рис. 16. Наслонные стропила скатной крыши: а - в – схемы односкатных стропил;
г - е – схемы двухскатных стропил; 1 – стропильная нога; 2 – мауэрлат; 3 – подкос;
4 – лежень; 5 – стойка; 6 – прогон; 7 – распорка; 8 – схватка
а)
б)
6
5
1
1
5
4
2
4
3
8
7
5
6
5
2
3
6
5
8
4
Рис. 17. План наслонных стропил: а – с опиранием на три стены; б – с опиранием
на четыре стены; 1 – стропильная нога; 2 – накосная стропильная нога; 3 – прогон;
4 – наложник; 5 – мауэрлат; 6 – кобылка; 7 – шпренгель; 8 - стена
Стропильная нога (стропило) - это наклонная неразрезная балка из бре19
вен, брусьев или досок, располагается вдоль скатов на расстоянии друг от
друга в осях 0,8 – 1,2 м. Внутренние стены дома обычно доводят до уровня
на 100–200 мм выше уровня чердачного перекрытия, их заменяет система
из вертикальных стоек, покоящихся на лежнях (лежни прокладывают по
стене) и поддерживающих верхний брус – прогон.
Стропильные ноги укладываются на прогоны, а нижней частью они
опираются на мауэрлат. Мауэрлатом называют горизонтальный брус, расположенный по периметру всего здания (который опирается на внешние
несущие стены). Опорные узлы для наслонных строил показаны на рис. 11.
Для обеспечения устойчивости и жесткости стропил, между стойками и
прогонами располагаются наклонные элементы - подкосы.
Для устройства обрешетки на карнизных свесах используют кобылки –
это деревянные доски, прикрепленные гвоздями к стропилам с боку и как
бы продолжающие их вдоль ската в сторону свеса (см. рис. 17).
а)
1
в)
1
L<6
5
II
3 1
г)
6
4
7
L = 8...10
II
I
2
3 1
9
1
8
5
6
8
5
4
7
L < 12
6
2
4
I
2
1
3
2
5
II
I
1
3
1
б)
II
I
7
4
7
L < 16
Рис. 18. Висячие стропила скатной крыши: а – г – схемы стропил; варианты
I – со стропильными ногами и прогонами; II – с опиранием обрешетки на стропила;
1 - прогон; 2 – верхний пояс фермы; 3 – стропильная нога; 4 – нижний пояс фермы;
5 – балки чердачного перекрытия; 6 – стойка (подвеска); 7 – прогон чердачного
перекрытия; 8 – подкос; 9 – ригель
Висячие стропила применяются когда в здании внутренние опорные
20
стены отсутствуют, а расстояние между внешними стенами значительное и
применение наслонных стропил невозможно. В этих случаях пролет между
стенами перекрывают стропильными фермами.
Стропильной фермой называют такую несущую конструкцию, которая
состоит из системы стержней, шарнирно закрепленных своими концами.
Места соединения стержней называют узлами фермы. Стержни наружного
контура образуют верхний и нижний пояса фермы. Расположенные внутри
контура вертикальные стержни называют стойками или подвесками, наклонные стержни – подкосами или раскосами. Все стержни совместно образуют решетку, поэтому фермы называют решетчатой конструкцией.
Фермы укладываются на продольный прогон – мауэрлат, шаг расстановки ферм 2,5 – 5 м.
Материалом для ферм служит, в основном дерево, в виде досок, брусьев и бревен. Растянутые элементы нижнего пояса фермы могут выполняться из стальных стержней. Для малоэтажных зданий редко, но применяются
полностью металлические фермы, из облегченных алюминиевых сплавов
гнутых профилей.
При устройстве кровли по висячим стропилам на практике применяются два варианта: на стропила через каждые 1,5 – 3 метра крепятся металлические или деревянные прогоны, а по прогонам устанавливается деревянная обрешетка (см. рис. 18,I);
обрешетка опирается непосредственно на стропила (см. рис. 18,II).
Узловые соединения (рис. 19) и сопряжения элементов стропильных
конструкций могут выполняться: в подрезку, в стык, внахлест, с использованием деревянных и металлических накладок. Само крепление осуществляется при помощи: гвоздей, скоб, винтов, болтов, скруткой из проволоки
или клеевого соединения. В ответственных узлах, для увеличения надежности, могут использоваться несколько разных видов соединения.
21
б)
а)
в)
3
2
1
1
9
11
10
3
12
10
6
6
4
6
5
7
8
2
4
9
13
14
Рис. 19. Узловые соединения стропильных ферм: а - опорный узел; б - коньковый
узел; в - узлы сопряжения элементов нижнего пояса; 1 - прогон; 2 – верхний пояс фермы; 3 – стропильная нога; 4 – нижний пояс фермы; 5 – мауэрлат; 6 – болтовое соединение; 7 – гидроизоляция; 8 – опорный элемент; 9 – стойка; 10 – накладка; 11 – скоба;
12 – подкос; 13 - прогон; 14 – балка чердачного перекрытия
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Архитектурные конструкции/ З.А. Казбек-Казиев, В.В. Беспалов, Ю.А.
Дыховичный и др.; под ред. З.А. Казбек-Казиева: учеб. для вузов по
спец. «Архитектура» - М.: «Архитектура - С», 2006. – 344 с.
2. Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений: учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов.-3-е
изд., перераб. и допол.- Самара: ООО «Прогресс», 2004. – 168 с.
Дополнительная
3. Конструкции гражданских зданий: учеб. пособие для вузов/ Т.Г. Маклакова, С.М. Нанасова, Е.Д. Бородай, В.П. Житков / под ред. Т.Г. Маклаковой. - М.: Стройиздат, 1986. - 135с.
4. Николаевская И. А. Инженерные сети и оборудование территорий, зданий и стройплощадок: учебник для студ. сред. проф. образования.
/И.А. Николаевская, Л. А. Горлопанова, Н. Ю. Морозова; под ред. И. А.
Николаевской. – 4-е изд., стер. – М.: ИЦ «Академия», 2008. – 198 с.
22
5. СНиП 2.08.01 – 89*. Жилые здания. - М.: Минстрой России, 1995.
6. Шубин Л. Ф. Архитектура гражданских и промышленных зданий: в 5-и
томах - М.: Высш. шк. 1986. - Т. 3: Гражданские здания. – 256 с.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ……………………………………………………….…………..2
Порядок оформления отчета ………………………………..………….....3
Малоэтажные здания, их элементы……………………………………….3
Фундаменты малоэтажных зданий………….………….…………………7
Остов со стенами из каменных материалов………………….…………..9
Цоколи малоэтажных зданий…………….…...........................................12
Оконные и дверные проемы…..………….…...........................................12
Карнизы малоэтажных зданий ……..………...........................................14
Перекрытия и полы малоэтажных зданий ……..………........................15
Крыши и кровли малоэтажных зданий ……...........................................17
Стропильные конструкции …………..……..……………………………18
Литература ………………………………………………………………..22
23
АРХИТЕКТУРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
МАЛОЭТАЖНОГО ЖИЛОГО ДОМА
Методические указания к выполнению самостоятельной работы
по курсу «Архитектурные конструкции и теория конструирования»
для студентов направления 270300.62 «Архитектура»
очной формы обучения
Составила Сизова Мария Владимировна
Рецензент Н. А. Попова
Редактор
Л. В. Максимова
Подписано в печать
Формат 60 84 1/16
Бумага тип.
Усл. печ. л. 1,5
Уч. – изд.л. 1,5
Тираж 100 экз.
Заказ
Бесплатно
Саратовский государственный технический университет
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
Копипринтер БИТТиУ, 413840, г. Балаково, ул. Чапаева, 140
24