Архитектура зданий

Разработаны карты сейсмического районирования, где указаны все районы, подверженные землетрясениям в 6 баллов и выше. Сейсмическими районами на территории России считаются регионы Прибайкалья, Чукотки, Сахалина, Дальнего Востока, Алтая, Камчатки и Северного Кавказа. Эти регионы составляют около 15 % площади России и расположены в различных климатических условиях. Сейсмическими считают районы, в которых имеют место землетрясения силой в 6 баллов и выше. При проектировании сейсмичность конкретной строительной площадки должна быть уточнена по табл. 1 СНиПа II-7-81* по данным геологических и гидрогеологических изысканий.

Уточнив сейсмичность площадки, определяют по указанных норм расчетную сейсмичность проектированного объекта, которая в зависимости от его назначения, значимости, количества людей и т.д. может равняться сейсмичности площадки, быть ниже ее на 1 балл или выше.

Способность здания или сооружения противостоять сейсмическим воздействиям называют сейсмостойкостью. Для достижения необходимой сейсмостойкости зданий, строящихся в сейсмических районах, необходимо учитывать, что на конструкции действуют не только обычные, но и горизонтальные пульсирующие нагрузки, возникающие во время землетрясения. Эти нагрузки носят циклический характер и могут действовать в циклических направлениях.

Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений достигается осуществлением градостроительных, объемно-планировочных и конструктивных мероприятий. При решении вопросов планировки населенных мест в сейсмических районах рекомендуется территорию зонировать с расчленением незастраиваемыми пространствами (площади, каналы). Кроме того, нормы предусматривают возможное увеличение (на 15-20%) ширины улиц и разрывами между зданиями. Объемно-планировочное и конструктивное решения должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения масс и жесткостей. Если по функциональным и архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложной и асимметричной формы здания в плане, то его следует разделить антисейсмическими швами на отсеки простой формы без входящих улов. Эти швы применяются также при размерах здания в плане, превышающих нормативные. Антисейсмические швы устраивают в зданиях с несущими стенами постановкой двойных стен, а в каркасных зданиях – двойных рам. Ширина швов должна обеспечивать свободное горизонтальное смещение элементов. В фундаментах, если они только не являются одновременно осадочными, швы можно не делать. Фундаменты здания или его отсеков, как правило, необходимо закладывать на одном уровне. Под несущие каменные стены надо применять ленточные фундаменты. При устройстве свайных фундаментов следует отдавать предпочтение сваям-стойкам. В зданиях каркасного типа фундаменты под колонны делают железобетонными, монолитными и сборными, связывая их между собой фундаментными блоками. Устойчивость и пространственная жесткость здания с несущими каменными стенами обеспечиваются их соответствующим расположением и усилением антисейсмическими поясами, которые устраивают по всей протяженности наружных и внутренних стен на уровне перекрытий всех этажей, включая перекрытия над подвалом. Такие пояса выполняют из монолитного или сборного железобетона или металла (для каменных стен). Монолитные пояса должны иметь непрерывное армирование, а сборные пояса должны быть соединены в жесткую горизонтальную раму сваркой закладных деталей или замоноличиванием выпусков арматуры. Антисейсмические пояса должны иметь ширину, как правило, равную толщине стены. При толщине стены более 500 мм пояса могут быть на 120 мм меньше ширины. Высота пояса чаще всего принимается более 150 мм. В каменных зданиях в пределах отсека конструктивные решения элементов и материалы для них необходим принимать одинаковыми, а простенки и проемы – одной ширины. В местах примыкания стен укладывают арматурные сетки. Узлы железобетонных каркасов необходимо усиливать путем установки арматурных сеток или замкнутой поперечной арматуры. В качестве ограждающих конструкций каркасных зданий рекомендуется применять легкие навесные панели. Для крупнопанельных зданий преимущественно имеют схемы с продольными и поперечными несущими стенами. При этом должна быть обеспечена совместная их работа с конструкциями перекрытий. Расстояние между поперечными стенами не должно превышать 6,5 м. Перекрытия и покрытия должны представлять собой жесткий горизонтальный диск, который получают путем анкеровки плит и заливки швов между ними цементно-песчаным раствором, устройства монолитных обвязок с соединением плит перекрытий, а также устройств связей в виде шпонок, выпусков петель и анкеров между плитами и элементами каркаса. Необходимо предусматривать также мероприятия по упрочнению лестниц, перегородок и других конструктивных элементов. Кладка печей и дымовых труб должна быть укреплена металлическим каркасом и заключаться в кожух из кровельной стали. Для деревянных зданий (бревенчатых и брусчатых) жесткость углов обычно обеспечивают постановкой связей или рубкой стен с остатком. В каркасных деревянных зданиях предусматривают устройство дополнительных элементов жесткости в плоскости стен (раскосы, косая обшивка) и перекрытий (диагональный настил черного пола). Стены должны быть надежно заанкерены с фундаментом. Осуществление перечисленных мероприятий  по обеспечению сейсмостойкости зданий и сооружений приводит к увеличению их сметной стоимости на 4-12%.

Тема 4.2 Строительство зданий в районах вечной мерзлоты.

Вечномерзлыми – называют грунты, сохраняющие постоянно в природных условиях отрицательную или нулевую температуру. Такие грунты занимают 48% территории России.

Верхний, покровный слой грунта, расположенный над вечномерзлыми пластами и подвергающийся сезонному замораживанию и оттаиванию, называют деятельным слоем. Его мощность обычно колеблется в пределах от 0,5 до 4м и более. В зависимости от глубины залегания вечномерзлого грунта сезонный мерзлый слой может отделяться от него слоем талого грунта или эти слои будут сливаться. Значительная часть вечномерзлых грунтов находится в льдонасыщенном состоянии или же содержит в себе отдельные включения льда в виде линз, прожилок и прослоек. Нередко встречаются вечномерзлые просадочные грунты, которые, обладая высокой несущей способностью в мерзлом льдонасыщенном состоянии, при оттаивании резко ее теряют, что может привести к деформации или даже к разрушению зданий. В районах вечной мерзлоты встречаются также пучинистые грунты, располагаемые в толще деятельного слоя, а также наледи, которые могут оказывать разрушающее действие на здание. Эти грунты при сезонном замерзании деятельного слоя могут подвергнуть фундаменты выпучиванию. Наледи представляют собой вспучивание почвы в виде бугорков значительных размеров.

При строительстве на территориях с вечномерзлыми грунтами особое значение имеет правильный выбор площадок для строительства с такими грунтами, чтобы они небыли пучинистыми, не подвергались образованию наледей и провалов. Кроме того, необходимо выбрать такие объемно-планировочные и конструктивные решения, а также методы осуществления строительства, чтобы обеспечить нормальные эксплуатационные качества зданий.

В зависимости от геологических, гидрогеологических и климатических условий строительство зданий осуществляется следующими приемами:

      Возведение зданий обычными зданиями. Этот метод применяют в случае, когда основанием являются скальные и полускальные породы, не имеющие значительных трещин, заполненных льдом или мерзлым грунтом. Здесь вечная мерзлота не имеет практического значения.

Если глубина залегания таких оснований до 3м, то фундаменты устраивают обычные; если глубина 3-4 м – железобетонные столбчатые или свайные, а при глубине более 4м – свайные с заглублением свай в толщину ненарушенной структуры путем устройства буровых скважин.

      Сохранение грунтов основания в вечномерзлом состоянии. Этот метод применяют для посадочных и других слабых льдонасыщенных грунтов мощностью не менее 15м с устойчивым температурным режимом. Если здание отапливаемое, то основание надежно защищают от подтаивания путем устройства холодного подполья высотой в зависимости от ширины здания в приделах от 0,5 до 1м и более.

      Оттаивание грунта в основании. Этот метод используют при строительстве на грунтах, не имеющих большой осадки при оттаивании. Для того чтобы обеспечить медленное и равномерное оттаивание грунта, рекомендуется глубину заложения применять минимальной в случае, если деятельный слой не состоит из пучинистых грунтов, а также заменять деятельный слой грунта, если он включает пучинистые породы.

      Предварительно оттаивание грунта и его уплотнение основании. Этот метод применим для отапливаемых зданий, когда исключается восстановление мерзлого состояния оттаявших грунтов.

Выбор любого из перечисленных методов осуществляется в результате всестороннего технико-экономического анализа. При проектировании производственных зданий предпочтение следует отдавать их блокировки в единые корпуса. Наиболее целесообразно возводить больше пролетные здания с размещение оборудования на этажерках, которые не связаны с каркасом здания. Для ограждающих конструкций применяют слоистые элементы из легких эффективных материалов.

Раздел 5. проектирование и строительство зданий в условиях реконструкции.

Тема 5.1. реконструкция гражданских зданий.

Цель конструкции жилого фонда заключается в его переустройстве для улучшения планировочного решения, повышения степени благоустройства инженерного оборудования зданий, создания квартир для посемейного поселения, отвечающих современным социологическим и демографическим требованиям.

При реконструкции жилой застройки всесторонне учитывается:

      Социальные и градостроительные задачи;

      Экономическая и техническая эффективность ее осуществления.

Социальные задачи реконструкции заключаются в коренном обновлении застройки и планировочной структуры жилого фонда. Эти задачи предусматривают улучшение и постепенное выравнивание условий жизни населения в старых и новых городских районов, которые должны удовлетворять современным и перспективным требованиям.

Срок службы – это календарное время, течение которого под воздействием различных факторов они приходят в состояние, когда дальнейшая эксплуатация становится невозможной, а восстановление экономически нецелесообразно. В срок службы включается время, затраченное на ремонт.

Срок службы здания определяется сроком службы несменяемых конструкций:

      Фундаментов

      Стен

      Каркасов

Физический износ жилых зданий и их элементов состоит в утрате ими первоначальных физико-технических качеств под воздействием различных нагрузок. Признаком физического износа является возникающие неисправности элементов зданий. Степень физического износа жилого здания определяется сложением степеней износа отдельных его элементов, взвешенных по удельному весу их стоимости в общей восстановительной стоимости здания.

Моральный износ жилых и общественных зданий состоит в несоответствии их эксплуатационных характеристик современным требованиям. Эти требования отражены в нормах строительного проектирования.

Отклонения от норм могут рассматриваться как признаки морального износа, подразделяющиеся на 3 группы:

      Недостатки планировки

      Несоответствие конструкций действующим нормативам по теплозащите, звукоизоляции, гидроизоляции и т.п.

      Отсутствие отдельных видов инженерного благоустройства.

Проектирование капитального ремонта жилых и общественных зданий осуществляется с учетом схем и проектов районный планировки, генеральных планов городов и других населенных пунктов, проектов детальной планировки, схем развития инженерных сетей, проектных предложений по реконструкции кварталов, групп, домов и т.д.

При проектировании капитального ремонта жилых и общественных зданий должны обеспечиваться:

а)   Реализация достижения науки, техники, передового отечественного и зарубежного опыта при ремонте и последующей эксплуатации здания.

б)   Высокая эффективность использования средств на капитальный ремонт за счет:

                                           Наиболее эффективного использования и сохранения существующих конструкций и оборудования зданий

                                           Комплексного устранения при капитальном ремонте не исправности всех элементов дома

                                           Механизации и автоматизации производственных процессов

                                           Применение индустриальных методов ремонта и эффективных форм его организации, обеспечивающих повышение производительности труда

                                           Совершенствование объемно-планировочных и конструктивных решений ремонта зданий; повторное использование материалов, изделий, полученных от разработки конструкций и демонтажа инженерного оборудования

в)   Высокий уровень архитектурно-планировочных решений ремонтируемого здания

г)   Снижение удельных показателей трудоемкости и материалоемкости ремонта

д)   Снижение эксплуатационных затрат.

Наличие уже существующего остова заставляет принимать при реконструкции обратную новому строительству последовательность планировочных решений включающих следующие этапы:

      Разделение стенового остова на отдельные секции с существующими или вновь устраиваемыми лестничными клетками

      Распределение секций на квартирные ячейки, расположенных в одном или двух уровнях

      Выделение в каждой квартирной ячейке жилой или вспомогательной зоны

В проектировании капитального ремонта должна быть широко использована типизация на базе унификации объемно-планировочных, конструктивных и технологических решений, узлов, конструкций и изделий.

Работа по восстановлению и усилению фундаментов начинается вскрытие участками тела фундамента. Если необходим замена участка фундамента, то на время проведения работ обязательно выполняется усиление вышележащих элементов здания.Выбор метода ремонта определяется состоянием фундамента, его конструкцией, материалом и пр. Для восстановления прочностных характеристик каменной кладки фундаментов используют метод цементации- нагнетания в пустоты фундаментного массива под давлением цементного раствора. При поверхностном разрушении в кладку фундаменты заделывают в шахматном порядке анкерные штыри, к которым крепится арматурная сетка. Затем по арматурной сетке устраивают рубашку из раствора на крупнозернистом песке.

Усиление существующих фундаментов сваями предполагает пересадку фундамента на выносные сваи или подведение свай под подошву фундамента. Для передачи нагрузки от усиливаемых фундаментов на свои используют систему монолитных ж/б поперечных балок.

Ремонт и усиление каменных стен, простенков, перемычек и столбов заключается в укреплении или перекладке поврежденных конструкций для обеспечения надежности кладки, а так же в укреплении стен в случае отклонения их от вертикального положения. Отдельные трещины в стене, если они не носят опасного для целостности кладки характера, ремонтируют заделкой их раствором после тщательной расчистки и промывки. Одновременно с ремонтом кладки необходимо устранять причины вызвавшие появления дефектов. В местах повреждения стен сетью мелких трещин или одиночными трещинами на большую глубину восстановление несущей способности стен, а также их усилия достигаются перекладкой стен местами с применением нового раствора, более прочного, чем раствор старой кладки.

Усилие простенков может быть достигнуто:

      Увеличением площади сечения простенков с помощью дополнительной кладки на цементном растворе с уменьшением ширины проема

      Полной или частичной перекладкой простенков

      Устройством ж/б объемы или металлического корсета

      Устройством ж/б колонн вместо кирпичной

Усиление кирпичных перемычек в зданиях может быть достигнуто:

      Частичной или полной перекладкой перемычек, когда их несущая способность нарушена большим количеством сквозных трещин