Типы зданий и сооружений

Для обеспечения разнообразных потребностей каждого человека и общества в целом возводится множество зданий и сооружений, отличающихся друг от друга назначением, материалами и конструкциями, этажностью и заглублением в землю, внешним обликом, иными признаками и качествами.

Каждое здание должно отвечать сумме определенных требований: по назначению — функциональных или технологических-, по внешнему виду — архитектурных-, по прочности — конструктивных-, по з? а тратам — экономических, а в совокупности — эксплуатационных, так как каждое здание строится для использования— эксплуатации его по определенному назначению, причем оно должно быть долговечным и красивым, экономичным при постройке и в процессе технического обслуживания и ремонта.

Чтобы упорядочить проектирование, возведение и техническую эксплуатацию всех многообразных зданий, имеется много их классификаций. Например, по назначению здания делятся на жилые, общественные, производственные, коммунально-бытовые, спортивные, лечебные, учебные и т. п.; по этажности— на одно- и малоэтажные, многоэтажные, повышенной этажности и высотные. Кроме того, есть этажи, заглубленные в землю: подвалы и отдельные заглубленные одно- и многоэтажные сооружения.

По материалам и конструкциям здания и сооружения делятся на деревянные (рубленые, брусчатые, щитовые, каркасные), каменные и кирпичные, а также бетонные и железобетонные (крупноблочные, крупнопанельные, из объемных блоков).

В Строительных нормах и правилах (СНиП) [3] установлены три степени долговечности зданий:

I — с повышенным сроком службы (не менее 100 лет);

II — со средним сроком службы (не менее 50 лет);

Ill — с пониженным сроком службы (не менее 20 лет).

По огнестойкости все здания и сооружения подразделяются на пять степеней, при этом первые три группы каменных зданий считаются огнестойкими, отличаясь только разным пределом огнестойкости в часах, определяемым характером материалов и сечением конструкций: I степень — 3 ч, II     — 2,5 ч, III — 2 ч; деревянные оштукатуренные здания относятся к IV степени огнестойкости с пределом огнестойкости 0,5 ч и называются трудносгораемыми, а открытые деревянные здания составляют V степень огнестойкости и называются сгораемыми.

По благоустройству и инженерному оборудованию здания подразделяются на четыре степени: I — повышенное, И— среднее, III — пониженное, IV — минимальное.

По совокупности всех требований к благоустройству, а также к долговечности и огнестойкости основных конструкций жилые и общественные здания делятся на четыре класса:

  1.   — крупные жилые и общественные здания высотой более девяти этажей с повышенным благоустройством, I степени долговечности и огнестойкости;
  2.   — общественные здания массового строительства и жилые дома высотой до девяти этажей со средним благоустройством, II степени долговечности и огнестойкости;
  3.   — общественные здания небольшой вместимости в сельской местности и жилые дома высотой до пяти этажей с пониженным благоустройством, не ниже II степени долговечности и
    III     степени огнестойкости;
  4.   — временные общественные здания и малоэтажные жилые дома с минимальным благоустройством, III степени долговечности и ненормированной огнестойкости.

Классификация зданий помогает проектировщикам принимать экономически целесообразные решения в проектах жилых и общественных зданий.

Производственные здания классифицируются особо по назначению, этажности, капитальности и конструктивной схеме.
По назначению они делятся на основные, подсобные, энергетические, складские и вспомогательные.
По этажности они могут быть одно- и многоэтажными, что определяется прежде всего технологическим процессом и размещением оборудования.

По степени пожароопасности самих производств они делятся на пять категорий в зависимости от используемых материалов: А — с применением взрывоопасных и летучих веществ; Б — горючих жидкостей; В — сгораемых твердых веществ; Г — несгораемых веществ, но с горячей обработкой (сварочные и кузнечные цеха), а также применением топлива (например, котельные); Д — несгораемых материалов (цеха холодной обработки металлов).

По конструктивной схеме производственные здания чаще всего бывают каркасными, с неполным каркасом или с несущими стенами. Сама же застройка может быть павильонной (в виде отдельных зданий) или сплошной, из сблокированных воедино корпусов по длине и ширине.

По сумме требований капитальности, долговечности и огнестойкости производственные здания сведены в четыре класса капитальности:

  1.   класс—I степени долговечности, II степени огнестойкости, со сроком службы 100 лет;
  2.   класс—II степени долговечности, III степени огнестойкости (каменные), со сроком службы 50—100 лет;
  3.   класс-—III степени долговечности, не нормированы по огнестойкости, со сроком службы 20—50 лет;
  4.   класс — IV степени долговечности, не нормированы по огнестойкости, со сроком службы до 20 лет.

Задача комплексного учета всех перечисленных требований при проектировании зданий, достижение таких решений, при которых они будут красивыми, удобными и экономичными при строительстве их индустриальными методами и в процессе эксплуатации, а также долговечными,— весьма сложна, так как многие из них противоречивы, например комфортность и экономичность.

В данной книге принято условное деление всех зданий и сооружений в зависимости от их конструкций на три типа: килые и общественные (гражданские), производственные и специальные заглубленные (рис. 1.1). Такая классификация позволяет, учитывая небольшой объем книги, охватить практически все здания и сооружения по конструктивному признаку, выявить влияние их конструктивных особенностей на эксплуатацию. При этом не учитывалось влияние технологических процессов на эксплуатацию зданий, ибо таких процессов много и их влияние отражено в инструкциях по эксплуатации зданий конкретного назначения.

Жилые и общественные здания. Они характеризуются конструкциями с малыми пролетами и нагрузками, а производственные,— наоборот, большепролетными конструкциями, главным образом каркасными, со значительными крановыми нагрузками, обширными помещениями и остекленными стенами. Заглубленные сооружения отличаются массивными железобетонными равнопрочными конструкциями и круговой гидроизоляцией.

Выделенные для дальнейшего рассмотрения три типа сооружений охватывают в конструктивном отношении весь существующий строительный фонд. Конструкциям гражданских, производственных зданий и специальных сооружений посвящены
 

img-192

Рис 1.1. Типы зданий
а — гражданские; б — производственные; в — заглубленные сооружения

многие учебники, издано много пособий, по которым их можно досконально изучить. Поэтому мы не повторяем их. Здесь дается краткая характеристика отдельных конструкций и на этой основе формулируются эксплуатационные требования к ним, излагается методика оценки эксплуатационных качеств конструкций с целью выработки мер по их поддержанию на заданном уровне в процессе эксплуатации.

Среди деревянных зданий, в прошлом традиционных рубленых и брусчатых, в последние десятилетия наибольшее распространение получили щитовые и каркасно-щитовые заводского изготовления. В них широко применяются эффективные теплоизоляционные материалы, что позволяет экономить древесину, удешевить и ускорить строительство зданий. Деревянные дома гражданского назначения возводятся в один-два этажа с пролетами 4—6 м; реже строятся деревянные здания производственного назначения; древесина почти не применяется как конструкционный материал в заглубленных сооружениях из-за недостаточной ее гнилостойкости.

Кирпичные здания гражданского назначения — самые распространенные. В стране их насчитывается около 15 млн., причем они отличаются друг от друга этажностью, конструкциями стен, крыш и перекрытий, вследствие чего их эксплуатация во многом разнится. В кирпичных зданиях стены возводятся разной толщины в зависимости от климатической зоны строительства и их конструкции; так, они могут быть сплошными или с пустотами.

Внутри кирпичных зданий часто устраивается железобетонный каркас, а перекрытия обычно выполняются из железобетонных панелей, но они могут быть устроены и по деревянным балкам и пр. По конструктивным схемам и пролетам кирпичные здания тоже весьма разнообразны — они могут быть одно-, двух- и трехпролетными, с пролетами размером 5,5—7,5 м, что зависит от назначения, планировки, применяемых строительных материалов и др.

Полносборные здания индустриального возведения вытесняют кирпичные: в городах их строится более 50%; это обусловлено существенными преимуществами заводского домостроения, при котором строительная площадка превратилась в монтажную, где из укрупненных строительных конструкций — панелей, колонн, балок, целых лестничных маршей — возводятся здания различного назначения, размеров в плане, этажности.

Наибольшее распространение получили две схемы, полносборных зданий: панельные и каркасно-панельные. Последние более сложны, дороги и применяются главным образом в зданиях повышенной этажности, где концентрируются большие вертикальные нагрузки, которые целесообразно передать на каркас. В зданиях до девяти этажей осуществляется в основном панельная схема: наружные и внутренние стены из панелей, перекрытия размером на комнату обеспечивают высокую заводскую готовность, минимальный расход металла и простоту монтажа.

К. полносборным зданиям относятся и крупноблочные. Наружные стены таких зданий выполняются однослойными из кирпичных или легкобетонных блоков двухрядной разрезки по высоте этажа, а перекрытия — из железобетонных многопустотных настилов.
Производственные здания. В последнее время они возводятся главным образом из железобетона, но в них применяют также деревянные и металлические конструкции; это определяется категорией пожароопасности производства, для которого строится здание, размерами его в плане и по высоте, наличием строительных материалов и иными факторами.

Интенсификация промышленного производства, его механизация, автоматизация, повышение производительности труда на действующих предприятиях осуществляются главным образом путем их модернизации.

В новом строительстве производственных зданий главное внимание уделяется блокированию различных предприятий, в частности производственных, складских и подсобных помещений, унификации габаритных схем зданий, применению типовых конструкций из сборного железобетона.

Блокирование производственных зданий — объединение ряда цехов или производств под одной крышей — целесообразно в отношении многовариантной расстановки технологического оборудования; кроме того, оно позволяет уменьшить примерно на треть площадь заводской территории, почти наполовину— периметр наружных стен и, следовательно, теплопо- тери, существенно сократить длину транспортных путей и инженерных сетей; в итоге стоимость строительства снижается на 15—20%.
Ведущая роль в сроительстве производственных зданий, как и в жилищном строительстве, принадлежит железобетону как высокопрочному, огнестойкому и долговечному материалу.

По конструктивной схеме производственные здания бывают одно-, двух-, трех- и многопролетными, одно- и многоэтажными, с одно- и многоэтажными пристройками, с освещением через остекленные стены или через фонари на покрытиях, с пролетами покрытий от 6 до 100 м и более. Существенные отличия в производственные здания вносят краны, усложняющие конструкции стен и каркаса, требующие специальных подкрановых балок. В некоторых производствах применяют напольный транспорт, что намного облегчает и упрощает конструкцию несущего остова здания.

Поскольку здания жилого или производственного назначения сооружаются из разных по прочности и долговечности материалов, то равнопрочность и ремонтопригодность конструктивных элементов весьма важны для их эксплуатации, а потому желательно, чтобы возможно больше конструкций имели одинаковый межремонтный период, после которого они должны
заменяться.

По этому признаку конструктивные элементы делятся на три группы:

конструкции, не заменяемые в течение всего срока службы (фундаменты, стены, железобетонный каркас, железобетонные перекрытия);

конструции, заменяемые при комплексном капитальном ремонте с одновременной модернизацией через 30—50 лет (перегородки, полы, окна, двери, инженерное оборудование, деревянные перекрытия и крыши и др.);

конструкции, заменяемые при выборочном и планово-предупредительном ремонтах с интервалом 6—9 лет (кровля, внутренняя и наружная покраска, стыки панелей и др.).

Для современных сложных многослойных конструкций очень важна их ремонтопригодность, т. е. возможность замены наиболее слабых элементов без повреждения всей конструкции. К сожалению, в эксплуатации находится еще много конструкций, не отвечающих данному требованию; так, утеплитель наружных слоистых панелей стен, потерявший свои теплозащитные качества, не может быть заменен без разрушения самих панелей; утеплитель в совмещенных крышах, находящийся во влажном или уплотненном состоянии и утративший свои теплозащитные качества, также не может быть заменен без разрушения кровли; металлические трубы элементов центрального отопления или других санитарно-технических систем, имеющие малый срок службы, заделанные в железобетонные панели, не могут быть заменены без повреждения панелей.

Ремонтопригодность конструкции тем хуже, чем больше затраты на ее ремонт. Если стоимость ремонта конструкции выше, чем стоимость ее возведения, то такая конструкция неремонтопригодна; оптимальное значение этого соотношения 0,5—0,8.
Примером недолговечных элементов являются стыки панелей крупнопанельных зданий, нуждающиеся в трудоемких и частых ремонтах, что требует вслед за ними и ремонта всего фасада. В большинстве построенных зданий нет приспособлений для ведения работ при их эксплуатации и ремонте фасадов, крыш и лестничных клеток, что также усложняет и удорожает эксплуатацию.

Техническая эксплуатация зданий и сооружений была бы более эффективной и простой, если бы в проектах предусматривались конструкции с обоснованным сроком службы, оценивалась технологичность их обслуживания и ремонта, затраты сил и средств, рекомендовалась инструкция по их эксплуатации. Именно с этой целью ведется опытное строительство, обобщенные выводы из практики которого должны быть положены в основу типового массового строительства зданий и сооружений. Теперь в проектах разрабатываются инструкции по эксплуатации зданий.

Заглубленные сооружения (см. рис. 1.1, б). Они строятся открытым способом в котлованах и составляют все больший удельный вес в городском строительстве; это многоэтажные подвалы, гаражи, различные хранилища, кинозалы, сберкассы и другие объекты с кратковременным пребыванием людей.

Рациональное использование земель и подземного пространства в виде заглубленных в землю этажей и строительства заглубленных сооружений стало особенно актуальным в связи с укрупнением городов, ростом их этажности, концентрацией населения, а также укрупнением и блокированием производственных комплексов.

В производственных комплексах также имеется много (до 15% площади основного производства) мелких подсобных помещений: инструментально-раздаточные кладовые, помещения для заточки инструмента, вентиляционных установок и трансформаторных подстанций, небольшие кладовые, бытовые помещения и др., которые не нуждаются в естественном свете, а потому их целесообразно размещать в полуподвальных и подвальных этажах или в заглубленных сооружениях. Такие помещения могут быть использованы и для целей гражданской обороны.

Не касаясь всех особенностей таких сооружений, связанных с технологическими процессами в них, рассмотрим общие строительные вопросы их устройства, чтобы в третьем разделе показать особенности эксплуатации заглубленных сооружений. Они могут быть как гражданского, так и производственного назначения. Здесь они названы обобщенно специальными заглубленными-, ниже будут рассмотрены их конструктивные особенности, специфика технического обслуживания и ремонта.
Заглубленные сооружения представляют собой особый тип построек, резко отличающихся от рассмотренных выше наземных жилых и производственных зданий. Главная их особенность состоит в том, что они всегда выполняются из каменных материалов (чаще железобетонных), имеют сплошной фундамент и круговую гидроизоляцию; все их конструкции обычно равнопрочны и равнодолговечны, исключая гидроизоляцию, которая нередко имеет меньший срок службы, чем железобетон. Специфическим элементом таких сооружений является дренаж, если грунты слабо дренируют воду.

Главная особенность технического обслуживания и ремонта заглубленных сооружений заключается в постоянном сохранении их герметичности, устранении течей воды через ограждающие конструкции и поддержании в них постоянного температурно-влажностного режима. Выполнение этих функций затрудняется тем, что все конструкции скрыты под землей и доступ к ним для осмотра и ремонта возможен только изнутри, а это усложняет и затрудняет диагностику их состояния, выявление мест повреждения скрытой гидроизоляции и технологию ремонтно-восстановительных работ. Из этого следует, что техническая эксплуатация заглубленных сооружений более сложна, чем надземных, требует специальной подготовки и опыта, наличия особой диагностической техники (подробнее см. третий раздел).

Выделенные три типа зданий — гражданские (жилые, общественные), производственные и специальные заглубленные — позволяют рассмотреть специфичность их технического обслуживания и ремонта применительно к их конструктивным особенностям. Что касается влияния на техническое обслуживание и ремонт происходящих в сооружениях технологических или функциональных процессов, то, учитывая их многообразие, они изложены в инструкциях по эксплуатации конкретных сооружений.