Конструктивное решение здания

Проектирование здания необходимо вести на базе единой модульной системы (ЕМС), которая предусматривает согласование размеров здания с размерами выпускаемых строительных конструкций и изделий.Основой ЕМС является принцип кратности номинальных размеров конструкций модулю М равному 100 мм. Для гражданских зданий при назначении размеров обычно применяется укрупнённый модуль 3М (300 мм).

При проектировании малоэтажных жилых зданий используют стеновую, каркасную, смешанную конструктивную систему. В данном расчётном задании разрабатывается малоэтажное здание стеновой конструктивной системы с несущими стенами из кирпича.

Пространственная жёсткость здания обеспечивается посредством взаимодействия наружных стен с внутренними несущими конструкциями – стенами и перекрытиями.

 

Фундаменты

Фундаменты для малоэтажных зданий стеновой конструктивной системы проектируют, как правило, ленточнымисборными или монолитными.

Форма ленточного фундамента в плане повторяет очертание капитальных стен здания – несущих и самонесущих.

Ширина подошвы фундамента зависит от нагрузок от здания и расчётных сопротивлений грунтов основания и в данной курсовой работе не определяется.

Поперечное сечение фундамента при прочных грунтах и небольших нагрузках на подошву имеет прямоугольную форму. Уширение фундамента к подошве для уменьшения давления на грунт осуществляется уступами.

В данной проектной работе условно принимают грунты средней прочности.

Глубину заложения фундаментов определяют на основе исходных данных для проектирования. В случаях, когда основание сложено пучинистыми грунтами, глубину заложения фундаментов наружных стен назначают ниже глубины промерзания грунтов. Нормативное значение глубины промерзания следует определять по карте изотерм нормативных значений глубин промерзания грунтов.

Глубина заложения фундаментов под наружные стены может назначаться не менее 0,7 м от уровня проектной планировочной отметки поверхности земли. Фундаменты под внутренние стены заглубляют не менее чем на 0,5 м от уровня проектной планировочной отметки поверхности земли.

В зданиях с подвалом глубина заложения фундаментов зависит от глубины подвала.

 

Бутовые фундаменты обычно применяют в районах, где бутовый камень является местным материалом, и выполняют из такого природного камня как известняк или песчаник. Камень укладывают на растворе, вручную. Бутовый фундамент обычно выполняют толщиной не менее 500 мм, с уступами по высоте в два ряда кладки и шириной уступа не более 150–200 мм. Обрез фундамента ввиду неточности плоскости обреза следует увеличить на 80–100 мм по отношению к толщине надземной стены.

Бутобетонные фундаменты устраивают по щебёночной подготовке толщиной 50 – 100 мм, втрамбованной в грунт. Возводят в траншеях или в щитовой опалубке, включая в бетон по мере возведения бутовый камень до 30% − 40% объёма. Наибольший размер втапливаемых в бутобетон камней не должен превышать 1/3 толщины стен фундамента. Минимальная толщина фундамента 350 мм, увеличение его ширины устраивают уступами высотой 300 мм и шириной 150 – 250 мм.

На бетонные монолитныефундаменты расходуется значительно больше цемента, чем на бутобетонные. Бетонную смесь укладывают в опалубку слоями толщиной не более 0,2 м с послойным вибрированием.

Сборные ленточные фундаменты из бетонных стеновых блоков и железобетонных плит – подушек являются наиболее рациональным решением при наличии индустриальной базы. Железобетонные трапециевидного сечения плиты – подушки укладывают на выровненное основание. Плиты укладывают вплотную или с разрывами с последующей засыпкой песком; по ним – бетонные стеновые блоки рядами на цементном растворе толщиной 20 мм с перевязкой вертикальных швов. В местах пересечения стен и в угловых соединениях горизонтальные ряды кладок армируют стальными сварными сетками.

Фундаментные стены выполняют в соответствии с размерами бетонных стеновых блоков и могут быть по обрезу фундамента немного тоньше стен здания.

Фундаментные плиты имеют следующие размеры:

– длина 1200, 2400 мм;

– ширина 800; 1000; 1200; 1400; 1600 (высотой 300 мм).

Стеновые блоки сплошные и пустотелые выпускают следующих модульных размеров:

– длиной 900, 1200 и 2400 мм;

– шириной 300, 400; 500 и 600 мм;

– высотой 300 и 600 мм.

 

Для защиты фундаментов от проникновения дождевых и талых вод по периметру наружных стен устраивают отмостку из бетона, асфальта или плоских камней на слое песка шириной от 0,7 до 1,2 м с уклоном от здания не менее 3%.

Для предохранения стен подвала и первого этажа от проникновения капиллярной грунтовой влаги, подымающейся по порам строительных материалов и просачивающейся сквозь фундамент, устраивают горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию.

При отсутствии в здании подвалов горизонтальную гидроизоляцию размещают в кладке цоколя наружных стен на высоте не менее 150 − 200 мм от уровня отмостки, но ниже отметки пола первого этажа. В фундаментах внутренних стен – в уровне обреза фундамента. При полах на грунте делают и вертикальную гидроизоляцию, отделяя поверхность стены от прилегающего грунта.

При наличии подвала горизонтальную гидроизоляцию стен подвала выполняют в двух уровнях – выше уровня отмостки и в уровне подготовки пола подвала.

Конструктивно горизонтальная гидроизоляция чаще всего представляет собой два слоя рулонного материала (рубероида на мастике, гидроизола, гидростеклоизола, изопласта и др.) или слой жирного цементно − песчаного раствора толщиной от 20 до 30 мм с отношением цемент:песок = 1:3 (возможно с добавлением жидкого стекла в количестве 3,5 % от веса цемента).

Вертикальную гидроизоляцию устраивают для защиты вертикальных поверхностей фундаментов и стен подвалов. Её конструкция зависит от влажности грунтов. При сухих грунтах ограничиваются двухразовой обмазкой водостойкими материалами наружной поверхности подвальных стен, соприкасающихся с грунтом. При влажных грунтах устраивают оклеечную гидроизоляцию − на вертикальные поверхности фундаментов наносят влагоустойчивую цементную штукатурку по сетке Рабитц, после просушки которой производят обмазку водостойкими материалами или оклейку рулонными материалами.

Потери тепла через фундамент для малоэтажных зданий составляет от 10% до 15% от общего объёма теплопотерь. Чтобы сократить теплопотери, необходимо обеспечить внешнюю теплоизоляцию конструкции, для этого стены подвала и цокольного этажа по всему периметру здания утепляют жёсткими теплоизоляционными плитами из экструдированного полистирола толщиной не менее 20 мм. Утеплитель клеится непосредственно на гидроизоляцию фундамента, соединяется с ним при помощи стальных оцинкованных анкеров, оштукатуривается, а затем присыпается грунтом.

Стены

Наружные стены

При проектировании кирпичных стен здания вертикальные и горизонтальные размеры элементов стен должны назначаться в соответствии с требованиями единой модульной системы с обязательным учётом размеров кирпича.

Каменные стены возводят из глиняного и силикатного кирпича, керамических блоков, искусственных и естественных камней правильной формы укладкой строго горизонтальных рядов по слою цементно – песчаного раствора с взаимной перевязкой вертикальных швов.

Прочность конструкции стены обеспечивают прочность камня и раствора и укладка камней с взаимной перевязкой вертикальных швов. При этом перевязка швов кладки предусмотрена не только в плоскости стены, но и в плоскости примыкающих к ней поперечных стен. Дополнительное повышение несущей способности каменной кладки сильно нагруженных узких простенков в нижних этажах зданий даёт их армирование горизонтальными сварными сетками, укладываемыми через 2 – 5 рядов.

Устойчивость каменных наружных стен обеспечивается их пространственным взаимодействием с внутренними несущими конструкциями – стенами и перекрытиями. Для обеспечения пространственного взаимодействия наружные стены жёстко связывают с внутренними стенами перевязкой кладки, а с перекрытиями из железобетонных настилов – заведением последних в стену не менее чем на 90 мм, опиранием на стену через слой прочного раствора и соединением стен с перекрытиями стальными анкерами. Шаг поперечных внутренних стен – диафрагм жёсткости, зависит от конструкции перекрытия. В малоэтажных домах с деревянными перекрытиями он составляет 12 м, а в домах со сборными железобетонными перекрытиями достигает от 30 до 40 м.

Наружные стены по конструктивному решению выполняют однослойными сплошной кладкой (условно не учитывается наличие отделочных слоёв) и слоистыми. Одним из средств улучшения теплозащитной способности наружных стен является применение эффективных утеплителей.

1. Трёхслойная каменная стена с внутренним теплоизоляционным слоем и гибкими связями между наружным и внутренним слоями.

ü Толщина внутреннего несущего слоя (версты) определяется прочностными требованиями и назначается не менее 250 мм.

ü Средний слой выполняют из эффективного утеплителя, толщина которого определяется теплотехническим расчётом. В качестве утеплителя рекомендуется применять теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород базальтовой группы, а также пенополистирол или экструдированный пенополистирол.

ü Наружный слой выполняют из лицевого кирпича толщиной 120 мм поэтажно навесным и соединяют с внутренним слоем кладки гибкими связями. Поэтажное опирание наружного слоя может выполняться с использованием перекрытия, продлённого до наружного слоя со шпонками для пропуска утеплителя или рамок из керамзитобетона, заделанных в несущий слой.

Для предотвращения отсыревания утеплителя может быть предусмотрен вентилируемый зазор между наружной поверхностью утеплителя и наружной верстой.

В качестве гибких связей, как правило, используют нержавеющую низколегированную сталь, либо стержни горячекатаной стали с противокоррозийным покрытием, либо стеклопластиковые связи. Гибкие связи укладываются в швы кладки на глубину от 60 до 80 мм на расстоянии 600 мм друг от друга по высоте стены и от 500 до 1000 мм вдоль стены.