Валов В.М. Введение в специальность. Проектирование зданий

Подождите немного. Документ загружается.

190

климат и уменьшающих агрессивное воздействие факторов природной

среды на организм человека;

○ повышение уровня обслуживания населения путем увеличения или

перераспределения норм по сравнению с нормами в средней полосе;

○ один из основных способов освоения полезных ископаемых в неос-

военных районах Севера – вахтенно-экспедиционный и принципы их про-

ектирования;

○ строительство жилых и общественных зданий из расчета численно-

сти сменного персонала предприятия (с учетом этапов и сроков развития);

○ соответствие функциональной структуры зданий половозрастному и

профессиональному составу промышленного персонала, характеру и ре-

жиму труда работников основного производства, взаимодействию вахтен-

ного поселка и базового населенного пункта;

○ увязка объемно-пространственных и конструктивных решений от-

дельных зданий и всего поселка с существующей материально-

технической базой строительства и природно-климатическими условиями;

○ соответствие инженерно-технического оборудования зданий их кон-

структивной основе, местным источникам водо-, тепло-, газо-, энерго-

снабжения и др.;

○ строительство на территории вахтенных поселков только тех зданий

и сооружений, которые необходимы для производственных нужд, прожи-

вания и обслуживания сменного вахтенного персонала.

Вечномерзлые грунты, обладающие достаточной несущей способно-

стью в мерзлом состоянии, утрачивают ее при оттаивании и в таком виде,

как правило, становятся не пригодным в качестве оснований. И, как прави-

ло, становятся просадочными и даже текущими. С учетом инженерно-

геологических условий, конструктивных особенностей здания, характера

технологического процесса и экономической целесообразности принимают

следующие принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве

оснований: принцип I – грунты основания сохраняют в мерзлом состоянии

как в процессе строительства, так и на весь период эксплуатации здания

(сооруженная); принцип II – грунты основания находятся в оттаявшем со-

стоянии, причем оттаивание их допускается в процессе эксплуатации зда-

ния или до начала возведения.

Тепловой режим основания, т. е. сохранения его в мёрзлом или талом

состоянии, осуществляется за счёт регулирования теплообмена между зда-

нием и массивом грунта основания (рис. 6.15). Для сохранения грунтов ос-

нования в мерзлом состоянии с целью обеспечения их расчетного теплово-

го режима предусматривают холодные подполья или холодные первые

этажи зданий, охлаждающие трубы или каналы в основании пола, а также

теплоизолирующие слои под ними.

Элементы проектирования для условий просадочных грунтов.

191

Гражданские и промышленные здания и сооружения нередко приходится

возводить на широко распространённых просадочных грунтах. В отличие

от обычных просадочные грунты, находящиеся в напряженном состоянии

от внешней нагрузки и собственной массы, при замачивании дают допол-

нительную деформацию, называемую просадкой. К просадочным грунтам

относят лёссы, лёссовидные суглинки, супеси, покровные суглинки и не-

которые другие.

Просадочные грунты имеют повышенную пористость, иногда пре-

вышающую 50% общего объема грунта. Помимо пор, которые обусловле-

ны формой и размерами частиц, в

присадочных грунтах имеются ви-

димые невооруженным глазом мак-

ропоры, представляющие собой ци-

линдрические трубочки диаметром

0,5 – 2 мм, и, как правило, в верти-

кальном направлении. Макропоры

разрушаются при воздействии про-

никающей воды в толщу грунта,

приводя к просадкам, иногда во

много раз превышающим величины

осадок фундаментов от действия на

них нагрузки. В зависимости от

возможности проявления просадки

грунта от его собственной массы

при замачивании грунтовые условия

строительных площадок подразде-

ляют на два типа: I тип – для которых просадка не превышает 5 см; II тип –

когда возможна просадка более 5 см.

Просадочные грунты с их большими и обычно неравномерными де-

формациями могут повредить или разрушить конструкции здания, если не

предусмотрены специальные мероприятия. Идеализированные схемы де-

формаций здания при увлажнении грунтов оснований, обладающих проса-

дочными свойствами (рис. 6.16), представляют большой интерес по опре-

делению ряда мероприятий повышения эксплуатационной надёжности

зданий. Эти деформации выявляют целесообразность разрезки здания на

блоки осадочными швами и необходимости устройства армированных же-

лезобетонных поясов в уровне подошвы фундаментов и перекрытий по не-

сущим стенам каждого блока, также предусматриваются мероприятия по

восстановлению деформированных зданий.

Если возможные просадки основания не превышают допускаемых, то

при отсутствии вблизи здания внешних водоводов здания могут возво-

диться как на просадочных грунтах, так и на обычных непросадочных при

Рис. 6.16. Схема деформации здания при

замачивании в центральной его зоне (а)

и торцевых зонах (б): 1 – зона замачива-

ния; 2 – деформации в нижнем объеме; 3

– деформации в верхнем объеме

.з.

а)

б)

192

наличии организованного стока атмосферных вод. Если возможная вели-

чина просадок превышает допустимые величины, то применяют строи-

тельные, водозащитные или конструктивные мероприятия.

К строительным мероприятиям относят устранение просадочных

свойств грунтов: методом трамбования; устройством грунтовых подушек;

уплотнением грунтовыми слоями; предварительным замачиванием; закре-

плением силикатными растворами и глинизацией под давлением; термиче-

ской обработкой

– обжигом.

Водозащитные мероприятия предусматривают поверхностный водоотвод

при разработке генеральных планов инженерной подготовки территории, уст-

ройстве гидроизолирующего основания (глиняного) под полами и герметиза-

ции трубопроводов с обеспечением контроля за утечкой воды.

Основными конструктивными мероприятиями являются следующие:

применение конструктивной системы, малочувствительной к неравномер-

ным осадкам; разрезка здания на блоки осадочными швами; устройство

стыков, сопряжений, равнопрочных с соединяемыми элементами, на воз-

действие неравномерной просадки основания; усиление отдельных конст-

рукций дополнительным армированием; устройство армированных поясов

по капитальным стенам, непрерывных в пределах каждого осадочного бло-

ка; увеличение площадей опирания в местах сопряжения конструктивных

элементов; приспособление конструкций к быстрому восстановлению; вы-

бор конструкций, соответствующих строительству на просадочных грун-

тах.

Малочувствительные к неравномерным осадкам конструкции раз-

деляют на жесткие и нежесткие. Жесткие конструкции обладают большой

прочностью, исключают взаимные перемещения отдельных элементов и

оседают как одно пространственное целое. В нежестких конструкциях

элементы связаны между собой шарнирно, поэтому их взаимное переме-

щение вследствие неравномерной просадки основания практически не от-

ражается на устойчивости здания или сооружения в целом.

Элементы проектирования для условий жаркого климата. В жар-

ких и пустынных районах основные конструктивно-строительные и архи-

тектурно-композиционные приёмы проектирования и строительства пре-

дусматривают: размещение и ориентацию населеных мест и зданий в соот-

Рис. 6.17. Зависимость внутренней

температуры воздуха от массивно-

сти ограждающей конструкции: а– в

условиях жаркого сухого климата;

б– то же жаркого влажного; 1– сна-

ружи в тени; 2 – внутри здания с

массивными ограждениями; 3 – то

же с легкими ограждениями

193

ветствии с природно-климатическими факторами; блокировку различных

зданий в единые объемы, повышение плотности застройки; создание в го-

родах и населенных пунктах замкнутых объемно-пространственных ком-

позиций с внутренними дворами, узких улиц и небольших площадей, озе-

лененных и обводненных дворов, крыш-садов; возведение зданий с мас-

сивными ограждающими конструкциями из земли, кирпича, кирпича-

сырца, камня и т.п. (рис. 6.17); устройство в стенах небольших светопро-

ёмов; широкое применение плоских, купольных, сводчатых крыш с окра-

ской наружных поверхностей зданий в белые и светлые тона; применение

высоких и глубоких (на всю ширину здания) помещений с коротким фрон-

том по фасаду, анфиладное расположение помещений, зонирование зданий

на помещения с легкими ограждениями (для использования вечером и но-

чью) и с массивными ограждениями (для использования днем); использо-

вание различных приспособлений и устройств для защиты от солнечных

лучей и знойных ветров, а также для улавливания благоприятных потоков

воздуха и его охлаждения; применение простейших трансформируемых

солнцезащитных экранов и устройств.

Здесь следует отметить положительные и отрицательные эффекты

солнечной инсоляции. Известно биологическое и гигиеническое значение

солнечного света за счёт ультрафиолетового излучения, обладающего оз-

доровительным бактерицидным свойством. Однако следует иметь в виду,

что обычное оконное стекло хорошо пропускает видимую и инфракрасную

(тепловую) части солнечного спектра и в очень малой степени пропускает

коротковолновые ультрафиолетовые лучи. Солнечные лучи в коротковол-

новом спектре, успешно проникая в помещения, нагревают тела, пол, сте-

ны и оборудование и превращают их в источники тепловой энергии с из-

лучением её в пространство в длинноволновом спектре, которые не про-

пускают обычные оконные стёкла. Поэтому использованные помещения

превращаются в ло-

вушку тепла с про-

явлением так назы-

ваемого тепличного

эффекта. Перегрев

помещений в соче-

тании с повышен-

ной влажностью

воздуха вызывает

заметные ухудшения

среды жизнедея-

тельности людей.

Оптимальный

инсоляционный режим достигается путем обеспечения заданного процесса

а)

б)

Рис. 6.18. Предельные инсоляционные углы окна: а – гори-

зонтальные; б – вертикальные; 1 – вертикальные и 2 – гори-

зонтальные эк

аны СЗУ

194

солнечного облучения за счёт: оптимизации объёмно-планировочных ре-

шений зданий и их ориентации; использования специального, в частности

увиолевого, стекла; регулирования во времени величины вертикального и

горизонтального углов раскрытия окна (рис. 6.18,а,б) устройством верти-

кальных и горизонтальных солнцерезов-экранов, солнцезащитных уст-

ройств с использованием для них строительных материалов с минималь-

ной теплоемкостью. Таким образом, основой проектирования зданий для

условий с жарким климатом является принцип «борьба с перегревом».

Элементы проектирования зданий для условий сейсмических зон.

Землетрясения бывают тектонические, вулканические, провальные или об-

вальные и глубокофокусные. Наиболее многочисленными являются земле-

трясения тектонического происхождения. Их сущность состоит в следую-

щем. Предполагается, что земная кора состоит из большого количества

блоков, разделенных между стыками и участками из менее прочного веще-

ства, чем блоки. Между блоками и промежуточными участками, называе-

мыми сейсмическими швами, происходят медленные относительные сме-

щения. Такие смещения в вертикальном и горизонтальном направлениях

происходят с различными скоростями и приводят к постепенному на-

коплению деформаций, различных в тех пли иных участках земной коры.

В ряде случаев при достижении предельного состояния деформирования

вещества земной коры происходит внезапный ее разрыв, т.е. мгновенный

переход из потенциальной энергии в кинетическую.

Место, в котором происходит

разрыв или сдвиг земной коры по

сейсмическому шву, называется

очагом, областью землетрясения.

Проекция гипоцентра на земную

поверхность образует эпицентр

или эпицентральную область. В

эпицентре преобладает верти-

кальная составляющая сейсмиче-

ского воздействия (рис. 6.19), а по

мере удаления от эпицентра всё

больше увеличивается горизон-

тальная составляющая, которая и

является наиболее опасной для

зданий. Сейсмические воздейст-

вия «прикладываются» в уровне

подошвы фундаментов зданий и

определяется по формуле

CCз

кQS

⋅

, где

Q – масса

здания, вызывающая инерци-

Рис. 6. 20. Симметричность планов зданий

Рис. 6.19. Составляющие сейсмических волн и

воз

ействи

195

онную силу;

к – коэффициент сейсмичности;

– коэффициент динамич-

ности;

– коэффициент деформации, зависящий от уровня расположения

масс.

Некоторые принципы проектирования зданий и сооружений для усло-

вий сейсмических воздействий можно представить в следующем виде:

- силы сейсмических воздействий должны равномерно распределяться

по конструкциям и объему здания, что наиболее эффективно обеспечива-

ется в симметричных объёмах (рис. 6.20);

- симметричное размещение в плане здания его масс и жесткостей, ко-

торое может обеспечиваться за счёт разрезки объёмов здания антисейсми-

ческими швами на симметричные блоки (рис. 6.21) с исключением крутя-

щих моментов в плоскости земли;

- максимальное снижения центра масс здания к уровню приложения

сейсмических сил, т. е. использование модели «ванька-встанька» с макси-

мальным снижением негативных проявлений опрокидывающих моментов

(рис. 6.22);

- обеспечение равнопрочности структурных элементов конструкций с

равнопрочностью их узловых сопряжений и их совместной работы.

Рис. 6.21. Схема сейс-

мических воздействий

на здания, реакций на

воздействия и разрезка

зданий на симметрич-

ные блоки: S – сейсми-

ческое воздействие; Е –

условная жесткость

Фронт воздействий

Рис. 6.22. Снижение центра масс здания к уровню положения сейсмических воздействий

196

7. ОСНОВЫ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА, РЕКОНСТРУКЦИИ

И РЕСТАВРАЦИИ

7.1. Особенности содержания дисциплин

Градостроительство – это теория и практика благоустройства, рекон-

струкция и модернизация старых городов, реставрация памятников архи-

тектуры, создание новых зданий и городов, т.е. освоение и преобразование

естественного пространства природы с созданием специфической формы

«второй природы» – социального пространства, законы которого задаются

природными условиями и общественными требованиями.

ГОС предусматривает обязательный минимум знаний по дисциплинам:

Основы градостроительства: история градостроительства и современная урба-

нистика; планировочная структура населенных мест (общие понятия, выбор тер-

ритории, её функциональная организация, инфраструктура, архитектурная подго-

товка территории, т.э.о. проекта); экологические проблемы современной урбани-

зации; санация, реконструкция, благоустройство, строительство на свободных

территориях города; реабилитация сложившейся исторической застройки; специ-

альные программы организации городской среды; жилая среда для инвалидов;

разработка градостроительного проекта (группа жилых домов, поселковый центр,

рекреационный комплекс и т.п.); архитектурно-планировочное решение; инже-

нерная подготовка и благоустройство территории; разработка малой архитектур-

ной формы; т.э.о. проекта, его экологические параметры.

Инженерная подготовка территорий: геоподоснова, инженерные изыскания,

построение геодезических планов и геологических разрезов, определение уровня

грунтовых вод, определение положения и привязка объектов, планировка пло-

щадки под застройку.

Основы реконструкции и реставрации: градостроительные, функциональные,

социологические, экономические, экологические и эстетические задачи реконст-

рукции зданий и застройки; методы реконструкции исторической застройки горо-

дов и реставрации памятников архитектуры; методы реконструкции массовой жи-

лой застройки и санирования отчуждаемых территорий промышленной застрой-

ки; методы и средства повышения прочности, долговечности и эксплутационных

качеств конструкций санируемых зданий.

7.2. Элементы градостроительства

Процесс проектирования города включает: разработку перспективно-

го плана развития производительных сил данного экономического района

и его планировки; освоение территории, форму расселения, использование

энергетических и водных ресурсов, дорожной сети и др.; определение раз-

меров города на основе данных по градообразующим факторам, непосред-

ственно вызывающих возникновение нового города или его развитие; про-

ектирование общего «пятна» генерального плана города; создание струк-

туры города и функциональное зонирование; разработку проекта деталь-

197

ной планировки города и оформление рабочей документации.

При этом должны быть решены следующие задачи:

- функциональные – удобство размещения основных мест приложе-

ния труда, средств транспорта, объектов энергетики и связи, удобство рас-

положения и жизнедеятельности селитебных территорий (жилых и обще-

ственных зданий) и оптимальные связи жилья с производством;

- технические – инженерная подготовка территории для населенных

мест и промышленных предприятий;

- экономические – целесообразное и планомерное освоение террито-

рии, экономичные формы расселения, эффективное использование водных,

энергетических транспортных и других ресурсов;

- санитарно-гигиенические – создание наиболее благоприятных и

здоровых условий для населения;

- архитектурно-художественные – создание красивых целостных

композиций при застройке улиц, площадей кварталов, города в целом, вы-

деление общественных центров, достижение выразительности и гармонич-

ности застройки в сочетании с природными условиями.

Основными природными факторами, влияющими на выбор террито-

рии для населенного пункта, являются: климатические условия, рельеф,

гидрология прилегающих рек и водоемов, инженерно-топографические ус-

ловия. Для создания удобных и благоприятных в санитарно-гигиеническом

отношении условий жизни населения территория города подразделяется на

функциональные зоны. Это позволяет определить рациональное взаимное

размещение отдельных элементов города. По функциональному использо-

ванию территория города разделяется на следующие зоны (рис. 7.1):

- селитебную, где размещаются жилые микрорайоны и кварталы,

участки административно-общественных учреждений и учреждений куль-

турно-бытового обслуживания населения, внеквартальные зеленые насаж-

Рис. 7.1. Зонирование в планиров-

ке: 1 – селитебная территория; 2 –

участок больницы; 3 – участок

высшего учебного заведения; 4 –

промышленная территория; 5 – по-

лоса отвода железной дороги; 6 –

территория речного порта; 7 – тер-

ритория аэропорта; 8 – территория

городского парка; 9 – территория

лесопарка; 10 – защитная зеленая

зона; 11 – территория складов; 12 –

источник водоснабжения; 13 – очи-

стные сооружения канализации; 14

– поля компостирования; 15 – пи-

томник; 16 – кладбище

198

дения и спортивные сооружения общего пользования, улицы и площади,

отдельные промышленные предприятия невредного производства, склады,

устройства внешнего транспорта;

- промышленную, в которой размещаются промышленные предпри-

ятия с обслуживающими культурно-бытовыми учреждениями, улицами,

площадями и дорогами, зелеными насаждениями;

- транспортную, где размещаются сооружения внешнего транспорта;

- коммунально-складскую, в которой размещаются склады и здания и

сооружения коммунального хозяйства, санитарно-защитные, отделяющие

промышленные предприятия и транспортные сооружения от жилья.

При зонировании территории города необходимо обеспечить надеж-

ные и экономичные транспортные связи между отдельными зонами, а так-

же учитывать уклон рельефа местности и направление господствующих

ветров в соответствии с розой ветров. Роза ветров – это векторная диа-

грамма, характеризующая повторяемость в течение года (в процентах) на-

правления и скорости ветров по восьми румбам.

Промышленная зона размещается на участках спокойного рельефа с

подветренной стороны от населенного места. Селитебная зона подразделя-

ется на несколько планировочных районов, состоящих из жилых районов,

которые включают в себя микрорайоны (рис. 7.2). Селитебные зоны реко-

мендуется располагать выше по течению рек, чем промышленные.

Для нормальной инсоля-

ции помещений и самих зданий

предусматриваются санитарные

разрывы между зданиями, ко-

торые определяются по сани-

тарным нормам в зависимости

от высоты зданий. Так, разрыв

между длинными сторонами

двух зданий должен быть не

менее удвоенной высоты здания

и не менее 20 м. При располо-

жении зданий перпендикулярно

друг к другу расстояние между

длинной стороной одного зда-

ния и торцом другого равно вы-

соте здания и составляет не ме-

нее 12 м. Кроме того, разрывы

между зданиями регламенти-

руются противопожарными

нормами и зависят от огне-

стойкости зданий.

Рис. 7.2. Схема элементов селитебной

зоны

- Микрорайоны

- Зеленые насаждения в жилых районах

- Го

одские зеленые насаждения

- Городской центр

- Центры жил. районов

- Центры микрорайонов

199

Жилые районы должны быть связаны магистральными улицами, про-

мышленными районами и всеми другими частями города. Микрорайоны с

достаточно емкой системой учреждений культурно-бытового обслужива-

ния являются основной структурной единицей жилого района (рис. 7.3).

Учреждения культурно-бытового обслуживания ввиду их периодич-

ности пользования подразделяются на четыре ступени:

первая ступень состоит из учреждений и устройств, которыми насе-

ление пользуется повседневно: – детские ясли и сады, школы, продоволь-

ственные и промтоварные магазины, кафе, аптеки, ремонтные мастерские,

приемные пункты и др. с радиусом обслуживания 350–500 м;

вторая ступень включает учреждения, которые население посещает

периодически: дома культуры, клубы, кинотеатры, библиотеки, торговые

центры, почта и телеграф, поликлиники, больницы, спортивные залы и др.

с радиусом обслуживания 1000–1200 м;

третья ступень – это учреждения и устройства, которые посещаются

населением значительно реже, чем учреждения первых двух ступеней: ад-

министративные и хозяйственные учреждения, музеи, театры, цирки, спор-

тивные и торговые центры, научные и учебные заведения и др.;

четвертая ступень – это учреждения и устройства массового кратко-

временного и длительного отдыха, расположенные в пригородных зонах

(водные станции и пляжи, рестораны, гостиницы, дома отдыха, лыжные и

туристские базы и др.).

Основными технико-экономическими показателями, харак-

теризующими планировку и застройку микрорайона, являются:

○ плотность жилой застройки (% застройки), определяемая про-

центным отношением площади застройки к жилой территории микрорай-

она и характеризующая санитарно-гигиенические качества микрорайона;

○ плотность жилого фонда на жилой территории (плотность нетто),

которая определяется количеством жилой или общей площади в м

, прихо-

Рис. 7.3. Планировоч-

ная схема микрорай-

она (два микрорайона

разделены проездом):

1 – общественный

торговый центр; 2 –

школа; 3 – детские са-

ды- ясли; 4 – блок пер-

вичного обслужива-

ния; 5 – гаражи; 6 –

сад микрорайона