Основные современные тенденции совершенствования конструктивных решений зданий

Основные современные тенденции  совершенствования конструктивных решений зданий

Оглавление

Введение 2

1.  Краткая история развития совершенствования строительных технологий 3

2.  Общие сведения о типовых ограждающих конструкциях и путях их совершенствования 4

4.  Совершенствование конструкций стен подземной части зданий 11

5.  Городская архитектура 13

6.  Пути реализации национальной программы «Доступное жилье»: ЛЭЭЭНДТ-материалы и наукоемкие конструктивные решения зданий 14

7.  Строительство с помощью наукоёмких технологий национальной библиотека Беларуси 18

8.  Роль современных технологий в строительстве из дерева 20

9.  Строительство коттеджей и коттеджных поселков 21

Список литературы 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Работы научно-исследовательских  и проектно-конструкторских организаций  в области совершенствования  объемно-планировочных и конструктивных решений многоэтажных промышленных зданий не могут ограничиваться текущими задачами сегодняшнего дня в отрыве от вопросов поискового и перспективного проектирования.

В условиях исключительно  быстрого технического прогресса все  больше сокращаются периоды создания и внедрения новых видов изделий  и новых направлений техники. Углубляется специализация производства, автоматизируются технические процессы и их управление, во все области  производства проникает вычислительная техника. На базе этих прогрессивных  изменений закладываются основы промышленного будущего.

Проект современного промышленного  предприятия охватывает комплекс сложнейших вопросов, среди которых, кроме технологических  и архитектурно-строительных разделов, должны одновременно решаться вопросы  санитарно-технического, энергетического  и другого оборудования в увязке со всеми инженерными коммуникациями и устройствами как по отдельным  зданиям, так и по предприятию  в целом.

Оценивая новые повышенные требования в отношении упрощения  и ускорения приспособления промышленных зданий к различным быстро меняющимся условиям эксплуатации, мы убеждаемся в необходимости применения принципиально  новых типов зданий, отвечающих требованиям  технического прогресса, экономики  и организации производственной среды.

Особое значение приобретает  дальнейшее развитие теоретических  и общетехнических научных исследований, которые должны быть направлены на создание новых методов оптимального проектирования предприятий, зданий и  сооружений, на разработку принципиально  новых конструктивных решений.

Необходимость жесткой экономии территории, пригодной для промышленного  строительства, неизбежно приведет к широкому применению многоэтажных зданий и зданий повышенной этажности.

Одним из важнейших направлений  технического прогресса в промышленном строительстве и, в частности, в  проектировании многоэтажных зданий будет  дальнейшее совершенствование типового проектирования. Речь идет о разработке новых унифицированных объемно-планировочных  и конструктивных параметров зданий и сооружений, типовых проектных  решений, унифицированных габаритных схем, типовых конструкций изделий  и деталей, типовых секций и блок-секций. При проектировании промышленных объектов с использованием типовых решений  открываются широкие возможности  внедрения новой усовершенствованной  технологии, кооперирования производств, укрупнения зданий, компактного размещения их на территории действующих предприятий  ив промышленных узлах с учетом очередности  строительства или поэтажного ввода  очередями. В то же время это позволит обеспечить необходимые условия  для дальнейшей широкой индустриализации строительства и сокращения сроков проектирования.

Здания, которые мы сегодня  проектируем и строим, эксплуатируются  и в XXI в., и мы несем высокую  ответственность за то, как они  будут удовлетворять социальным, производственным, градостроительным  и другим требованиям общества будущего.

1.  Краткая история развития совершенствования  строительных технологий

 

В XIX — начале XX вв. конструктивные решения зданий и сооружений также  изменяются по мере повышения уровня технического развития в стране, более  глубокого изучения свойств традиционных материалов, расширения производства и применения новых.

Как уже говорилось, с начала XIX в. в строительстве довольно широкое  применение находит чугун, получает развитие сварочное железо. Однако основными строительными материалами  еще длительное время остаются камень и дерево. Изучение их свойств и  совершенствование конструктивных решений на их основе имело решающее значение для строительства.

В области вяжущих материалов в первой четверти XIX в. был сделан крупный шаг — гидравлическая известь уступила место портландцементу. Русскому военному технику Е. Г. Челиеву  удалось в 1817—1821 гг. провести серию  опытов по совместному обжигу смеси  гашеной извести и глины при  температуре 1100—1200 °С. Так Е. Г. Челиев получил клинкер.

В 1825 г. им была написана и  издана книга «Полное наставление  как приготовить дешевый и  лучший мергель или цемент». За рубежом  в этом же направлении работали и  получили определенные результаты англичане  Э. Доббс (1810 г.), Д. Фрост (1822 г.) и Д. Аспдин ( 1824 г.). Первым получил привилегию на изготовление портландцемента Д. Аспдин.

Проектирование и строительство  грандиозных сооружений диктовало  необходимость подготовки инженерных кадров в общей системе управления государственным строительством.

В петровские времена на смену  зодчим, перенимавшим опыт строительного  и архитектурного мастерства от поколения  к поколению, приходят специалисты, прошедшие определенный теоретический  курс обучения. В 1709 г. образуется «Канцелярия  от строений», ведающая застройкой Петербурга; при ней открывается школа, где  преподаются начальные знания теории и практики архитектуры.

Обучение в школе проводилось  в «командах» крупных архитекторов. В процессе овладения знаниями учащиеся постепенно переводились в «архитектурии  гезели», «архитекторские помощники» и «за архитекторы». Звание архитектора  оканчивающие школу получали после  сдачи экзаменов и прохождения  практики. Ряд учеников проходил курс обучения за границей.

Одновременно получает развитие система подготовки инженерных кадров. Так, в 1712 г. Петр I издал указ об учреждении в Москве инженерной школы, а в 1719 г. последовал указ об учреждении такой  школы в Петербурге.

С появлением русских инженеров  в 1712 г. была учреждена особая Инженерная контора под управлением генерал-майора де Кулона и образован инженерный корпус с генералом Минихом во главе.

2.  Общие сведения о типовых ограждающих  конструкциях и путях их совершенствования

 

Современный взгляд на экономику  России предполагает снижение энергозатрат во всех областях жизнедеятельности, в  том числе и при строительстве  жилых и общественных зданий. Этот взгляд нашел свое отражение в  современных строительных нормах (СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий").

В результате, Типовые ограждающие  конструкции, а, соответственно, и вообще Типовые серии жилых домов, а  также существующая база стройиндустрии стали невостребованными. В то же время опыт строительства крупнопанельных  зданий, накопленный в 90-е гг. прошлого века, показал их эффективность, возможность  быстрого и качественного возведения зданий в зимнее время года, что  особенно важно для условий Урала  и Сибири. Для сохранения отработанных на практике серий жилых домов  и общественных зданий стройиндустрии требовалось разработать стеновые конструкции, сохраняющие опалубочные  размеры, систему соединения с другими  конструктивными элементами, основы технологии, при значительном увеличении теплосопротивления.

Новые теплотехнические требования при традиционно использующемся на предприятиях стройиндустрии наборе материалов, как правило, исключают  использование однослойных конструкций. Проблема решается, если конструкция  стены становится многослойной, обычно трехслойной. Внутренний и наружный слои стены - пластины из прочного материала, и средний слой - утеплитель. Важным элементом конструкции является способ соединения внутреннего и  наружного слоев стеновой панели, который в значительной степени  определяет напряженно-деформированное  состояние стеновой панели, способ ее расчета, методику испытания. По способу  соединения наружных слоев стеновые панели можно разделить на три  конструктивных типа: 1) панели с жесткими контурными ребрами; 2) панели с дискретными  жесткими шпонками; 3) панели с использованием гибких связей.

Работа многослойных конструкций  существенно отличается от работы однослойных, особенности работы многослойных конструкций  в достаточной мере не исследованы. Несмотря на то, что разработка таких  конструкций в связи с необходимостью решения задачи энергосбережения актуальна, необходимые для этого исследования не обеспечиваются ни на федеральном, ни на региональном уровне.

До последнего времени  исследования работы многослойных стеновых панелей, разработка конструкций стен, рабочих чертежей в ОАО институт "УралНИИАС" выполнялись, в основном, за счет средств заказчиков, а иногда и с его участием. Ограниченные возможности заставляли проводить  исследования, особенно экспериментальные, как проверочные. При этом глубина  и широта исследований были ограничены. В ОАО "УралНИИАС" накоплен значительный опыт проектирования крупноразмерных  стеновых конструкций. Разработаны (при  разной степени участия заказчика) стеновые панели серии 97 (г. Первоуральск), серии 141КУ (г. Каменск- Уральский), стеновые блоки для серии 81 (г. Полевской), стеновые панели серии 137 (по заказу и  при участии АО "КПД" г. Екатеринбург) и блоки домов серии 439 (УКС  Уралмаша, г. Серов), стеновые панели серии 121 (Верхне-Тагильский комбинат строительных конструкций), стеновые панели серии 1.030.1-1 (ООО "Бетам" г. Новоуральск, Березовский  завод строительных конструкций), стеновые панели серии 111-137 (г. Артемовский). Почти  все упомянутые разработанные конструкции в настоящее время изготавливаются на предприятиях стройиндустрии, используются в строительстве. Наблюдения за конструкциями показывают удовлетворительные результаты.

Широкий спектр сборных стеновых конструкций, проработанных в ОАО "Урал НИИАС", дал множество  конструктивных решений, примеры использования  при производстве конструкций из тяжелого бетона, керамзитобетона, вермикулитобетона, полистиролбетона. Одновременно был  определен круг задач, решение которых  необходимо для дальнейшего совершенствования  конструкций. Отдельные результаты, полученные нами при исследовании напряженно-деформированного состояния стеновых панелей, представляются интересными и могут быть предложены для обсуждения.

Ниже, в качестве примера, рассматриваются конструкции стеновых элементов, обеспечение их прочности  и долговечности, особенности изготовления, оценка теплотехнических характеристик.

При проектировании конструкция  может быть условно разделена  на две части: внутренний слой, который  обеспечивает восприятие нагрузок, общую  устойчивость здания, через который  обеспечивается связь стеновых конструкций  с остальными элементами здания, и  наружный слой, который навешивается на внутренний, не участвует в обеспечении  общей устойчивости и прочности  здания, который может быть отремонтирован, даже полностью снят без ущерба для  прочности здания.

Внутренний слой работает практически в обычных условиях, его проектирование обеспечивается имеющимися нормативными материалами. Особенностью работы наружного слоя является его малая тепловая инерция, температура соответствует температуре  наружного воздуха со всеми колебаниями, периодически конденсируется влага. В  этих условиях требования морозостойкости  к наружному слою должны быть повышены, при проектировании необходимо учитывать  усилия от температурных воздействий. Для наружного слоя в опытных  панелях применялись железобетон, керамзитожелезобетон, армированный полистиролбетон. Толщина наружного слоя должна обеспечить огнестойкость и сохранность  арматуры, в силу этого она составляет 60-75 мм при величине защитного слоя >30 мм. Подобранные составы бетона наружного слоя обеспечивают его  морозостойкость F 150-200.

Связь внутренней и наружной пластин может быть осуществлена через жесткие ребра, точечные шпонки или посредством гибких связей. Как  показывает эксперимент, в передаче усилий от наружной пластины к внутренней участвуют как связи, так и  утеплитель, однако работа утеплителя как несущего элемента, с учетом пластических деформаций и деформаций ползучести, должным образом не исследована, поэтому в расчетах она не учитывалась.

В большинстве упомянутых случаев в качестве связующего элемента использовались жесткие бетонные связи, работающие без участия утеплителя и защищающие арматуру слоем бетона. Для конструкций толщиной 400-600 мм связь слоев осуществлялась протяженными вертикальными ребрами. Для конструкций  толщиной 350 мм предусмотрены бетонные шпонки. Для конструкций меньшей  толщины приходится использовать гибкие связи. К материалу связей, работающему  в условиях переменной температуры, периодического увлажнения, на границе  щелочной (бетон) и слабокислой (утеплитель) сред, должны предъявляться очень  жесткие требования. По заданию Бийского завода стеклопластиков были проведены  исследования стеклопластиковых связей.

Работа многослойной конструкции  на температурные воздействия существенно  отличается от такой же работы однослойной: если преобладающей формой деформации однослойной конструкции является изгиб, то для многослойной со слабым средним слоем - сдвиг по слою утеплителя. Жесткие связи при температурных  воздействиях работают в условиях сдвига и возникающего при этом отрыва, соответственно они должны быть и  законструированы. Протяженные ребра  армируются плоскими каркасами с  поперечными стержнями, препятствующими  отслоению ребра от внутреннего  и наружного слоев. Шпонки размещаются  так, чтобы в направлении действия гравитационной нагрузки усилия от температурных  деформаций не возникали (по одной горизонтальной линии посередине высоты панели), они  армируются каркасом, воспринимающим поперечную силу и момент в рабочем (вертикальном) направлении.