Здания и требования к ним, нагрузки и воздействия

Архитектура – слово лат. происхождения. Означает строительное искусство, зодчество, искусство проектировать и строить.
Сооружением - все, что искусственно создано человеком для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества.
Здание — надземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное и приспособленное для той ИЛИ ИНОЙ человеческой деятельности (например, жилые дома, заводские корпуса, школы).
Все прочие надземные, а также подземные и подводные сооружения относят к инженерным, т.е. к сооружениям. предназначенным для выполнения сугубо технических задач (мост, телевизионная мачта, туннель, метро, резервуар, дороги).
Внутреннее пространство здания разделяется на отдельные помещения.
Помещение — огражденное со всех сторон пространство внутри
здания, не имеющее подразделений (жилая комната, аудитория, коридор, цех).
Все здания состоят из отдельных взаимосвязанных между собой частей и элементов, которые представляют собой три большие группы:
1) объемно-планировочные элементы, т.е. крупные части, на которые можно разделить весь объем здания (этаж, отдельные помещения, часть здания между основными расчленяющими его стенами);
2) конструктивные элементы, определяющие структуру здания (фундамент, стены, перекрытия, крыша);
3) строительные изделия — сравнительно мелкие детали, из которых состоят конструктивные элементы (отделочные камни, панели,
плиты, ступени).

Здания в зависимости от назначения принято подразделять:
• на гражданские — жилые и общественные, предназначенные для обслуживания бытовых и общественных потребностей человека;
• промышленные — сооруженния для размещения орудий производства и выполнения трудовых процессов, в результате которых создается промышленная продукция;
• сельскохозяйственные — обслуживающие потребности сельского хозяйства (предназначенные для содержания животных).
Форма здания в плане, его габариты, а также размеры отдельных помещений, этажность и другие характерные признаки определяются в ходе его проектирования с учетом назначения.
Здания любого типа должны удовлетворять: 1)функциональным, 2) техническим, 3)художественным и 4)экономическим требованиям.
1)Требования функциональной (технологической) целесообразности подразумевает соответствие здания тому процессу, для которого оно предназначено (удобство проживания, отдыха, труда).
Функционально каждое здание должно обеспечивать технологические, санитарно-гигиенические и др. условия эксплуатации в течение всего срока службы. Такие условия создают выбором помещений и оборудования, соответствующего состава, размеров, формы и расположения. Существуют также специальные технологические требования; такие как: акустические, по взрыво- и пожаробезопасности, стойкости к вибрациям оборудования, газо- и паронепроницаемость и т.д. Для обеспечения эксплуатационных качеств здания необходим правильный учёт природно-климатических условий района строительства; правильная ориентация здания по сторонам света, которая позволяет создать в помещениях здания комфортный температурно-влажностный и инсоляционный режим.

Необходимо различать главные и подсобные функции. Так, в здании школы главной функцией являются учебные занятия, поэтому школьное здание в основном состоит из учебных помещений. Наряду с этим в школьном здании осуществляются и подсобные функции: питание, общественные мероприятия, руководство. для них предусматриваются специальные помещения: столовые, буфеты, актовый зал. Перечисленные функции для этих помещений будут главными. Им же соответствуют свои подсобные функции.
Все помещения в здании, отвечающие главным и подсобным функциям, связываются между собой коммуникационными помещениями, основное назначение которых обеспечивать движение людей (коридоры, лестницы).
Чтобы правильно запроектировать помещение, создать в нем оптимальную среду для человека, необходимо учитывать все требования, определяющие качество среды.
Качество среды зависит от таких факторов, как:
• пространство для деятельности человека;
• размещение оборудования;
• состояние воздушной среды (температура, влажность, воздухообмен);
•звуковой режим (обеспечение слышимости и защита от шумов); •световой режим:
• видимость и зрительное восприятие;
•обеспечение удобств передвижения и безопасной эвакуации людей.

2) Требования технической целесообразности здания определяются решением его конструкций, должно учитывать все внешние воздействия, воспринимаемые зданием в целом и его отдельными элементами (рис. 1.1).
Силы, действующие на здание непрерывно называются постоянными нагрузками, действующие в отдельные отрезки времени, называются временными. К постоянным нагрузкам относится собственный вес здания, который состоит из веса конструктивных элементов, составляющих его несущий остов. Собственный вес действует постоянно во времени и по направлению сверху вниз. Напряжения в материале несущих конструкций в нижней части здания будут больше, чем в верхней. Все воздействие собственного веса передается на фундамент, а через него — на грунт основания.
К временным нагрузкам относится ветровая нагрузка. Ветер меняет как направление, так и скорость. Сильные порывы ветра создают ударное, динамическое воздействие на здание, что усложняет условия для работы конструкции. Снеговая нагрузка также относится к временным нагрузкам. Снеговой покров из-за ветра ложится неравномерно на кровлях, создавая асимметрическую нагрузку, которая вызывает дополнительные напряжения в конструкциях. К временным относится полезная нагрузка (от людей, технологического оборудования, складируемых материалов).
К несиловым нагрузкам относят:
• температурные воздействия (приводят к изменению линейных размеров конструкций);
• воздействия атмосферной и грунтовой влаги (вызывают изменение свойств материалов конструкций);
• движение воздуха (влияет на микроклимат в помещении);
• воздействие энергии солнца (вызывает изменение физико-технических свойств материалов конструкций);
• действие шума, нарушающее нормальный акустический режим помещения.
Кроме постоянных и временных существуют особые воздействия на здания. К ним относят: сейсмические нагрузки от землетрясения, взрывные воздействия, воздействия от неравномерных деформаций основания при замачивании просадочных грунтов и др.
По месту приложения усилий нагрузки разделяются на сосредоточенные (вес оборудования), и равномерно распределенные (собственный вес, снег).
По характеру действия нагрузки могут быть статическими, т.е. постоянными по величине во времени, например собственный вес конструкций, и динамическими (ударными), например порывы ветра.
Таким образом, на здание действуют различные по величине, направлению, характеру действия, месту приложения нагрузки. Может возникнуть такое сочетание нагрузок, при котором они все будут действовать водном направлении, усиливая друг друга. Именно на такие неблагоприятные сочетания нагрузок рассчитывают конструкции зданий.
С учетом восприятия указанных нагрузок и воздействий здание должно обладать прочностью, устойчивостью и долговечностью.
Прочность здания - способность воспринимать воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций.
Устойчивость здания - способность сохранять равновесие при внешних воздействиях сопротивляться опрокидывающим и сдвигающим усилиям.
Долговечность - прочность, устойчивость и сохранность нормальных эксплуатационных качеств здания и его элементов во времени.

3) В соответствии с архитектурно-художественными и эстетическими требованиями здание должно обладать архитектурной выразительностью определяемой его назначением и природными условиями, а также отражать национальные архитектурные формы и традиции, отвечать принципу единства формы и содержания. Здание должно быть органически связано с соседней застройкой, т.е. составлять с ней архитектурно-пространственную композицию.

4)Экономичность здания определяетсякапитальными затратами при строительстве и расходами при эксплуатации (отопление, ремонт и т.д.). Экономичность зависит от целесообразной организации функционального процесса, протекающего в здании, рационального использования площадей, объёмов, выбора материала и конструкций, правильной организации строительных работ.

1.2 Основные сведения о Модульной координации размеров в строительстве

Основным направлением развития строительства является его индустриализация, означающая превращение строительного производства в механизированный поточный процесс сборки и монтажа зданий из крупноразмерных конструкций, их элементов и блоков, имеющих максимальную готовность. Такие элементы (конструкции) называются сборными.
Типизация - отбор лучших с технической и экономической стороны решений отдельных конструкций и целых зданий, предназначенных для многократного применения в массовом строительстве.
Количество типов и размеров сборных деталей и конструкций для здания должно быть ограничено. Поэтому типизация сопровождается унификацией, которая предполагает приведение многообразных видов типовых деталей к ограниченному числу определенных типов, единообразных по форме и размерам. При этом в массовом строительстве унифицируют не только размеры деталей и конструкций, но и основные их свойства (несущую способность для плит, тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения). Унификация деталей должна обеспечивать взаимозаменяемость и универсальность.
Взаимозаменяемость — возможность замены изделия другим без изменения параметров здания (например, плиту покрытия шириной 3000 мм можно заменить двумя плитами шириной 1500 мм).
Универсальность — позволяет применять один и тот же типоразмер деталей для различных видов зданий.
Поскольку основные размеры строительных конструкций и деталей определяются объемно-планировочными решениями зданий, унификация их базируется на унификации объемно-планировочных параметров зданий, которыми являются шаг, пролет, высота этажа.
Шаг — это расстояние между координационными осями поперечных стен или поперечных рядов колонн.
Пролет - расстояние между координационными осями продольных стен или продольных рядов колонн.
Высота этажа - расстояние по вертикали от уровня пола нижерасположенного этажа до уровня пола вышележащего этажа, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях — до верха отметки чердачного перекрытия.
Использование в проектах единого или ограниченного числа размеров шагов, пролетов и высот этажей дает возможность применять и ограниченное число типоразмеров деталей.
Унификация объемно-планировочных параметров зданий и размеров конструкций и строительных изделий осуществляется на основе модульной координации размеров в строительстве (МКРС).
МКРС — это совокупность правил координации размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и сооружений, строительных изделий и оборудования на базе модуля. Модуль — основная единица измерения для координации размеров. За основной модуль(М) принят размер 100 мм. Производным (укрупненным или дробным) называется модуль, кратный основному или составляющий его часть.

Для назначения размеров объемно-планировочных элементов здания и крупных конструкций применяют укрупненные производные модули:
200, 300, 600, ‚200, ‚500, 3000, 6000 мм, обозначаемые соответственно
2М, 3М, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М.
Дробные модУли служат для назначения размеров мелких элементов, толщины ПЛИТ:
50, 20, 10, 5, 2, 1 мм, обозначаемые соответственно
1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М, ‚1/100М.
МКРС предусматривает три вида размеров для объемно-планировочных элементов здания
• номинальный;
• конструктивный;
• натурный (фактический)(рис. 1.2).
Номинальный (L _H ) — размер между координационными осями здания, а также размер конструктивных элементов и строительных изделий между их условными гранями (с включением примыкающих частей швов или зазоров). Этот размер всегда назначается кратным модулю.
Конструктивный (L _K ) — проектный размер изделия, отличающийся от номинального на величину конструктивного зазора.
Натурный (L _Ф) — фактический размер изделия, отличающийся от конструктивного на величину, определяемую допуском.

Рис. 1.2. Размеры конструктивных элементов:
а — номинальный иконструктивный:
б— натурный 1 — конструктивные элементы; 2 - зазор

Пример. Длина плиты 6 м:: номинальная длина 6000; конструктивная длина 5980; натурная (фактическая) 5980 + 5.

МКРС устанавливает правила расположения координационных осей и привязки к ним конструктивных элементов зданий. Расположение конструктивного элемента относительно координационных осей называют его привязкой.