2. Конструктивные решения малоэтажного жилого дома
2.1. Конструктивные схемы домов
В проектировании конструкций зданий основной задачей является выбор конструктивной и строительной системы здания.
Конструктивной системой называют взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые, воспринимая все приходящиеся на него нагрузки и взаимодействия, совместно обеспечивают прочность, пространственную жесткость и устойчивость сооружения.
Строительной системой называют характеристику конструктивного решения здания по материалу и технологии возведения его несущих и ограждающих конструкций в соответствии с избранной конструктивной схемой.
Выделяют следующие основные конструктивные схемы малоэтажных зданий: каркасные, бескаркасные с несущими наружными и внутренними стенами, с неполным каркасом и объемно-блочные.
У бескаркасных домов продольные или поперечные наружные стены выполняют одновременно несущие и ограждающие функции (рис. 2.1.). Несущие конструкции перекрытия укладывают на несущие стены. По расположению несущих стен различают бескаркасные здания с поперечными (рис. 2.1. а, б) и продольными (рис. 2.1. в) несущими стенами. Бескаркасные дома возводят из бревен, кирпича и шлакоблоков.
Несущая система каркасных домов состоит из стоек, балок, настилов перекрытий и связей жесткости, воспринимающих горизонтальные и вертикальные нагрузки. Известны каркасные конструктивные схемы с продольным (рис. 2.2. а), поперечным (рис. 2.2. б), перекрестным (рис. 2.2. в) расположением ригелей и безригельные (рис. 2.2. г). Стены домов такой конструкции выполняют из деревянных стоек, которые обшивают досками изнутри и снаружи, а внутреннее пространство заполняют местными строительными материалами, обладающими высокими теплоизоляционными свойствами (гранулированный щлак, шлаковата, минеральная вата, торфоплиты и т.п.). В каркасных домах можно применять легкие навесные стены с большими плоскостями остекления. Трудоемкость возведения каркасных домов меньше, а огнестойкость и долговечность ниже, чем у домов с несущими стенами.
Рис. 2.1. Бескаркасные конструктивные схемы: а, б, – с поперечным расположением несущих стен; в – с продольным расположением стен, 1 – несущая стена; 2 – плита перекрытия; 3 – самонесущая стена
Неполный каркас – сочетание наружных несущих стен и внутреннего каркаса (рис. 2.3.). В неполном каркасе выделяют здания с продольным (рис. 2.3. а), поперечным расположением ригелей (рис. 2.3. б) и безригельные (рис. 2.3. в).
Дома из пространственных объемных блоков возводят, используя коробчатые блоки-комнаты или их группы, изготовленные с полной отделкой и санитарно-техническим оборудованием (рис. 2.4., 2.5.). Наиболее распространены следующие типы блоков:
– объемные цельноформованные блоки массой 9…10 т из бетонного колпака с навесными панелями из асбестоцемента, арболита или дерева, изготовленные в заводских или построечных условиях на основе универсальной складывающейся формовочной установки ЦНИИЭПГражданстроя;
– объемные блоки «колибри» массой 3 т из металлокаркаса с заполнением панелями на основе местных материалов (Тверская область);
– трансформируемые объемные блоки с шарнирными соединениями, позволяющими складываться во время транспортирования (Предположение арх. В.В. Горяева);
– блоки – контейнеры;
Конструктивную схему дома выбирают в зависимости от архитектурных требований, местных условий строительства, наличия строительных материалов, необходимой долговечности и огнестойкости.
Рис. 2.2. Каркасные конструктивные схемы: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – с перекрестным расположением ригелей; г – безригельное решение; 1- колонны каркаса; 2 – ригели перекрытия; 3- плиты перекрытия
Рис. 2.3. здания с неполным каркасом: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – безригельное решение; 1 – несущие и наружные стены; 2 – Колонны внутреннего каркаса; 3 – 3 плиты перекрытия; 4 – ригели
Рис. 2.4. Типы объемных блоков малоэтажных жилых домов: а – эталонный; б – колибри; – цельноформованный угловой из железобетона; г – блок-модель керамзитобетонный с облицовкой асбестоцементными панелями; д – деревобетонный; е- трансформируемый; 1 – колпак; 2 – панель пола; 3 – перегородка; 4 – наружная стеновая панель; 5 – цоколь; 6 – опорный угол; 7 – фундамент; 8 – деревянный каркас; 9 – закладная деталь; 10 – панель потолка; 11 – шарнирное устройство.
2.2. Конструкции домов
2.2.1. Стены
Различают следующие типы стен.
По назначению наружные и внутренние.
По восприятию нагрузок несущие и ненесущие (самонесущие).
В зависимости от материалов:
– деревянные – брусчатые, бревенчатые, каркасные;
– кирпичные – из полнотелых или пустотелых, керамических или силикатных кирпичей;
– каменные – из булыжного камня, известняка, ракушечника, туфа;
– легкобетонные – газосиликатные, керамзитобетонные, шлакобетонные, арболитные, опилкобетонные;
– грунтобетонные – из самана, уплотненного грунта.
По конструктивному решению:
– рубленые – из бревен, из брусьев;
– мелкоблочные – из кирпича, мелких блоков массой менее 50 кг;
– панельные или щитовые – из готовых стеновых элементов высотой на этаж;
– Каркасные из стоек и обвязок с обшивкой листовыми или погонажными материалами;
– монолитные – из бетона и грунта;
– композитные или многослойные – с использованием различных материалов и конструкций.
Наибольшей прочностью и долговечностью обладают природные камни и полнотелый кирпич. Но они уступают по теплотехническим качествам легким бетонам и дереву.
Их применяют в «чистом виде» в южных регионах страны. При этом применяют облегченную кладку из эффективного кирпича или устраивают пустоты.