Строительными конструкциями называют отдельные функциональные элементы в составе зданий или сооружений, в совокупности образующие целостную структуру, например - фундаменты, стены, перекрытия, лестницы, кровля, окна, ворота. Классифицируются строительные конструкции по назначениям и видам материалов, из которых они изготовлены.
По назначению их принято подразделять на две большие группы: несущие и ограждающие конструкции, хотя не во всех строительных системах эти функции полностью разделены.
Содержание
Что такое несущие конструкции?
Что такое ограждающие конструкции?
Классификация строительных конструкций по видам материалов
Основные требования к строительным конструкциям
Видео по теме: Производство стальных строительных конструкций
Что такое несущие конструкции?
Несущие конструкции – это элементы, которые воспринимают все силовые нагрузки и несиловые воздействия и передают их на грунт.
Они обеспечивают прочность, пространственную устойчивость и геометрическую неизменяемость зданий и сооружений и отвечают за безопасную эксплуатацию строений.
К несущим относят такие конструкции, как: фундаменты, стены, перекрытия, покрытия, колонны, фермы, балки, ригели, лестнично-лифтовые узлы и ряд других. Будучи связанными между собой жесткими или шарнирными соединениями, отдельные элементы несущих конструкций образуют единую конструктивную систему и работают совместно, распределяя вертикальные и горизонтальные статические и динамические нагрузки. При проектировании несущих конструкций учет разных видов нагрузок осуществляется согласно правилам, установленным в СП 20 «Нагрузки и воздействия».
При расчетах несущих конструкций их описывают различными геометрическими моделями в зависимости от их формы. С этой точки их подразделяют на стержневые, плоскостные и пространственные.
Стержневые модели применяют для расчета несущих конструкций линейной формы: колонны, балки, ригели, прогоны, связевые элементы, пояса и раскосы ферм. В частности, при проектировании зданий на ЛСТК каркасах их элементы описысают моделью тонкостенных стержней.
Плоскостные несущие конструкции – это двумерные физически однородные элементы, такие как: сплошные плиты перекрытий, несущие стены, настилы.
К пространственным относят такие виды несущих конструкций, как большепролетные покрытия (оболочки, складки), своды, стенки резервуаров и силосов, вантовые конструкции мостов и большепролетных перекрытий. Эти конструкции - самые сложные с точки зрения моделирования и расчетов. Наряду с перечисленными, существуют также гибридные системы, используемые, как правило, для перекрытия больших свободных пролетов – пространственно-стержневые конструкции.
Что такое ограждающие конструкции?
Ограждающие конструкции – это элементы, которые ограничивают внешний контур здания или сооружения и разделяют его внутреннее пространство на изолированные объемы - помещения. Ограждающие конструкции, в свою очередь, подразделяют на наружные и внутренние. Основная функция наружных ограждающих конструкций – защищать строение от различных внешних воздействий: температурных, атмосферных (осадки, излучения), химических, акустических и др. Внутренние ограждающие конструкции предназначены для организации пространства внутри здания или сооружения и обеспечения звукоизоляции отдельных помещений. К ограждающим конструкциям относят: перегородки, не несущие и самонесущие стены, элементы заполнения проемов (окна, ворота, двери), витражное остекление, зенитные фонари и другие.
Как уже отмечалось выше, в большинстве конструктивных схем зданий и сооружений одни и те же конструкции могут одновременно работать и как несущие, и как ограждающие.
Наиболее четко эти две задачи разделены в каркасных зданиях, но и там функции несущих и ограждающих конструкций могут совмещаться. Например, кровельное покрытие, выполняя функцию защиты от атмосферных осадков, одновременно воспринимает горизонтальные нагрузки (снеговые, а в случае эксплуатируемой кровли – также от веса людей и технологические) и передает их на вертикальные несущие конструкции здания. Конструкции наружных стен также, наряду с ограждающей функцией, могут выполнять и несущую, участвуя в восприятии ветровых нагрузок (например, сэндвич панели и профлист, используемые для обшивки зданий из металлоконструкций).
Классификация строительных конструкций по видам материалов
По материалу строительные конструкции подразделяют на следующие основные виды:
бетонные (неармированные) и железобетонные (армированные);
-
металлоконструкции (в массовом строительстве в основном применяют стальные и алюминиевые конструкции);
-
деревянные: цельный и клееный брус, доска, бревна, сайдинг;
-
каменные и армокаменные: кирпич, природный камень;
-
полимерные: пластики, поликарбонат, каучуки (используются в основном как ограждающие конструкции);
-
комбинированные (изготовлены из нескольких видов материалов, например – цементно-стружечная плита, утеплители на основе каменной ваты с полимерным связующим).
Каждый из конструкционных материалов имеет свои достоинства и недостатки и, соответственно, оптимальную область применения. В таблице представлены сравнительные характеристики материалов несущих конструкций.
Конструкционный материал |
Преимущества | Недостатки | |||||
Бетонные конструкции |
Прочность |
Большой вес, и как следствие, затраты на фундаменты, доставку, тяжелую строительную технику при монтаже (особенно проблематично в удаленных районах с неразвитой транспортной инфраструктурой) |
|||||
Кирпичная кладка |
Прочность |
Высокая стоимость материала |
|||||
Деревянные конструкции |
Экологичность материала |
Пожароопасность (горючесть) |
|||||
Металлоконструкции |
Легкость |
Низкий предел огнестойкости (нуждаются в огнезащите) Нуждаются в коррозионной защите |
Один из важных технико-экономических показателей строительных материалов, влияющий на себестоимость строительства зданий и сооружений – их легкость. Чем меньше собственный вес конструкций жилого дома или промышленного сооружения, тем ниже сумма затрат по целому ряду статей: стоимость фундамента (материалы и работа), логистические затраты (грузоперевозки и погрузочные работы), расходы на подъемную технику в процессе возведения объекта.
Легкость несущих строительных конструкций – это отношение их расчетного сопротивления R к удельному весу Р материала. В таблице приведено сравнение основных материалов несущих конструкций по этому критерию.
Материал |
Расчетное сопротивление на сжатие R, МПа | Удельный вес Р, Н/м3 | Показатель легкости R/P, м | |||||
Сталь обычной прочности С245 |
230,0 |
78,5 |
2,930 |
|||||
Сталь повышенной прочности С375 |
325,0 |
78,5 |
4,140 |
|||||
Бетон (класс прочности ВЗ0) |
17,0 |
24,0 | 0,710 | |||||
Дерево (сосна 2-го сорта) |
13,0 |
6,0 |
2,160 |
|||||
Кирпичная кладка (М100 на растворе М25) |
1,3 |
18,0 |
0,072 |
Как видно из таблицы, абсолютным лидером среди массово применяемых конструкционных материалов по показателю легкости являются стальные несущие конструкции. А среди них, в свою очередь, наилучшее соотношени несущей способности и веса у такого материала, как оцинкованные ЛСТК профили.
Основные требования к строительным конструкциям
1. Надежность. Это понятие включает в себя три составляющие: прочность, жесткость и устойчивость:
- прочность – это способность конструкции воспринимать все нагрузки без разрушений;
- жесткость – свойство, которое позволяет строительной конструкции под действием нагрузок деформироваться в допустимых пределах;
- устойчивость – способность конструкции сохранять неизменное положение в пространстве под действием нагрузок.
2. Удобство эксплуатации – это возможность использовать здания и сооружения по своему назначению. Нужно, чтобы конструкции были запроектированы таким образом, чтобы имелась возможность легко их осматривать, ремонтировать, реконструировать и усиливать.
3. Экономичность. При проектировании необходимо сделать так, чтобы не было перерасхода строительных материалов и стараться обеспечить минимальные трудовые затраты при монтаже конструкции.
Производство стальных строительных конструкций на заводе "Андромета"
Рассчитать стоимость моего здания |