Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
С. И. К О Р З У Н
А Р Х И Т Е К Т У Р А
(основы архитектурно-конструктивного проектирования)
Т О М II
Крупноэлементное и монолитное домостроение
Общественные здания
Специальные вопросы архитектурно-конструктивного проектирования зданий
Основы планировки, застройки и благоустройства населённых мест
Минск 2012
Ч а с т ь IV
Общественные здания
7. Объемно-планировочные решения общественных зданий
7.1. Общие положения
К общественным относятся здания для временного пребывания в них людей в связи с выполнением определенных функциональных процессов, связанных с обслуживанием или управлением населения (обучение, питание, медицинское обслуживание, умственный труд, управление, зрелище, спорт, отдых и др.). Это здания детских учреждений, школ-гимназий, средних и высших учебных заведений, административных и лечебных заведений, санаториев и домов отдыха, учреждений хозяйственно-бытового обслуживания населения, предприятий торговли и общественного питания. К общественным зданиям также относятся здания с залами больших размеров: театры, клубы, кинотеатры, концертные залы, дворцы культуры и спорта, выставочные залы, цирки, вокзалы, крытые рынки и др.
В отличие от жилых зданий, где основной планировочной ячейкой является комната, в общественных зданиях могут сочетаться сравнительно небольшие помещения с большими помещениями для большого количества людей. Эти помещения должны отвечать повышенным архитектурно-художественным и функциональным требованиям и для их устройства требуются более сложные конструкции и конструктивные решения.
Общественные здания отличаются от жилых домов также и по внешнему виду. Они могут иметь большие оконные проемы или остекленные плоскости, значительную ширину, высокие и часто неодинаковые по высоте этажи (рис. 7.1.). Для многих общественных зданий характерно наличие выступающего объема главного помещения и его покрытия.
Общественные здания, как правило, располагают в общественных центрах городов, жилых районов, микрорайонов, сельских населенных пунктов. Номенклатура общественных учреждений и их количество нормируются в зависимости от количества проживающих жителей в городе, жилом районе, микрорайоне или сельском населенном пункте, а также в зависимости от административной подчиненности (значимости) населенного пункта.
7.2. Классификация общественных зданий
Общественные здания в зависимости от их функционального назначения и особенностей эксплуатации делятся на специализированные и универсальные. Специализированные общественные здания имеют определенное функциональное назначение, не изменяющееся в течение всего периода их эксплуатации. К ним, например, относятся здания детских учреждений, школ-гимназий, средних специальных и высших учебных заведений, больниц и поликлиник, театров и др.
К универсальным общественным зданиям относятся здания многоцелевого назначения и здания, основные помещения которых за короткий срок могут быть трансформированы для использования по другому назначению (например, киноконцертные комплексы, дворцы спорта и др.).
Рис. 7.1. Здание Гидропроекта в г. Москва (Россия)
По функциональному назначению общественные здания делят на следующие группы:
В зависимости от назначения и района (территории) обслуживания населения общественные здания делятся на:
- здания обслуживания общественных центров местного значения;
- здания обслуживания населения жилого района и города;
- общественные здания городских центров,
а также их делят на общественные здания массового и не массового строительства. Общественные здания массового строительства (детские учреждения, школы, магазины и др.) обычно строят по типовым проектам в комплексе с жилыми домами и их конструктивные решения незначительно отличаются от решений жилых домов. Общественные здания не массового строительства (театры, цирки, универмаги, крытые рынки и др.), как правило, строят по индивидуально разработанным проектам.
7.3. Физико-технические основы проектирования общественных зданий
Исходя из того, что общественные здания предназначены для выполнения функциональных процессов по обслуживанию людей, т.е. в них продолжительное время в течение суток может находиться большое количество людей, то помещения этих зданий должны отвечать соответствующим санитарно-гигиеническим требованиям. Для выполнения этих требований условия в помещениях общественных зданий должны соответствовать определенным параметрам по размерам и форме, состоянию воздушной среды (микроклимату), звуковому и световому режимам и условиям видимости и зрительного восприятия.
Размер и форма общественного здания и его помещений зависят от особенностей функционального процесса, для которого предназначены здание и помещения, и от количества людей, которые будут там находиться (с учетом норм по площади и объему на одного человека).
Требования к состоянию воздушной среды, т.е. температуре, влажности, степени чистоты воздуха и скорости его движения, в помещениях общественных зданий зависят от функционального назначения помещений и, как правило, обеспечиваются наружными ограждающими конструкциями и центральными системами отопления и искусственной приточно-вытяжной вентиляцией или системами кондиционирования воздуха. Кроме искусственной приточно-вытяжной вентиляции воздухообмен в некоторых помещениях общественных зданий может выполняться только за счет естественного проветривания через окна.
Усиленную приточно-вытяжную вентиляцию устраивают в помещениях с выделением избыточной влаги, вредностей или тепла, а в зальных помещениях, где может находиться большое количество людей, применяют самостоятельные системы приточно-вытяжной вентиляции или системы кондиционирования воздуха, не связанные с системами других помещений.
Требуемый звуковой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями слышимости в помещении, отвечающими его функциональному назначению и характеру деятельности людей, т.е. помещения должны быть надежно защищены как от внешних так и от внутренних звуков (шумов), мешающих выполнению функционального процесса.
Звуковой режим в общественных зданиях и их помещениях обеспечивается наружными ограждающими конструкциями, имеющими требуемую звукоизоляцию от внешних шумов, снижением уровня внутренних шумов, т.е. с использованием звукопоглощающих, звукоотражающих и звукоизолирующих материалов и конструкций, а также применением специальных акустических устройств и приемов.
Кроме конструктивных приемов обеспечения в общественных зданиях и их помещениях требуемого звукового режима применяют и приемы объемно-планировочных решений для обеспечения звукового режима. Так, например, в учебных заведениях классные комнаты, аудитории размещают изолированно или в отдельных блоках от шумных помещений (столовых, актовых залов, мастерских, спортивных залов и др.), а для звукоизоляции от внешних шумов здания можно удалять, например, от автомагистралей или отделять зелеными насаждениями.
Требуемый световой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями работы органов зрения, соответствующими функциональному назначению помещения. Помещения общественных зданий, предназначенные для длительного пребывания людей, должны обеспечиваться естественным освещением. Требуемый уровень естественного освещения помещений зависит от их назначения, особенностей выполняемого в них функционального процесса, а также характера и точности проводимых в помещении работ и обеспечивается размерами оконных проемов и световых фонарей и их ориентацией по сторонам горизонта, а в темное время суток – искусственным освещением. Только освещение искусственным светом допустимо в помещениях, где естественный свет не нужен, а пребывание людей кратковременно (кинотеатры, театры, цирки, концертные залы и др.).
Требования по инсоляции помещений общественных зданий зависят от их функционального назначения, контингента людей, находящихся в помещении, и климатических условий. Ориентация окон по сторонам горизонта, их размеры и солнцезащитные устройства должны обеспечивать требуемое или допустимое время инсоляции помещений. Например, для основных помещений детских и лечебно-профилактических учреждений выполнение инсоляционного режима обязательно в полном объеме, т.е. их окна желательно ориентировать на юг, а для школьных классов, аудиторий, кабинетов черчения и рисования и других аналогичных помещений на инсоляцию вводятся определенные ограничения.
В районах с длительным жарким периодом необходима защита помещений общественных зданий от перегрева и слепящего действия прямых солнечных лучей, для чего применяют специальные солнцезащитные устройства.
Видимость и зрительное восприятие в помещениях общественных зданий обусловлены необходимостью видеть плоские или объемные предметы и обеспечиваются за счет светового режима и взаимного расположения зрителя и воспринимаемого им объекта.
7.4. Основы объемно-планировочных решений общественных зданий
Для современных общественных зданий характерно разнообразие объемно-планировочной структуры, зависящей от определенного функционального назначения здания и его архитектурного решения. Но несмотря на большое разнообразие объемно-планировочных решений общественные здания имеют или коридорную, или зальную, или смешанную, или анфиладную схемы планировки.
Общественные здания с коридорной схемой планировки имеют многократно повторяющиеся на этажах основные помещения, равнозначные по функциональному назначению и примыкающие к коридорам с одной или двух сторон (школы, поликлиники, больницы и др.). Связь между помещениями в таких зданиях обеспечивается через коридоры, а между этажами – с помощью лестниц и лифтов (рис. 7.2.).
Здания с зальной схемой планировки имеют главные помещения, предназначенные для выполнения основного функционального процесса и состоящие из одного или нескольких залов, к которым примыкают вспомогательные помещения меньших размеров, функционально связанные с главным помещением или с главными помещениями здания (театры, кинотеатры, спортивные дворцы, цирки и др.) (рис. 7.3.).
В зданиях со смешанной схемой планировки имеется много основных сравнительно небольших помещений, а также имеются и основные помещения в виде залов (высшие учебные заведения, научные и проектные институты, административные здания и др.).
В зданиях, имеющих анфиладную схему планировки, основными помещениями являются залы, функционально связанные между собой
Рис. 7.2. Коридорная схема планировки общественных зданий:
а – с односторонним расположением помещений по отношению к коридору; б – то же, с двусторонним; 1, 3, 5, 7 – основные помещения (например, кабинеты, рабочие комнаты); 2 – вспомогательные помещения (например, лаборатория); 4, 6 – коридоры
Рис. 7.3. Зальная схема планировки:
1 – вестибюль; 2 – фойе; 3 – зрительный зал; 4 – эстрада (сцена); 5 – кулуары
Рис. 7.4. Анфиладная схема планировки:
1 – вестибюль; 2 – основные помещения (выставочные залы); 3 – служебные помещения
(музеи, картинные галереи, выставочные павильоны и др.). В таких зданиях залы соединяются один с другим дверными проемами без коридоров (рис. 7.4.).
Все виды общественных зданий независимо от их функционального назначения состоят из следующих основных планировочных элементов:
- помещений основного функционального назначения и вспомогательных помещений;
- входного узла;
- вертикальных коммуникаций (лестниц, лифтов, эскалаторов, пандусов);
- горизонтальных коммуникаций (коридоров, фойе, кулуаров);
- санитарно-технических узлов.
а) Помещения основного функционального назначения и вспомогательные помещения
Главнейшими структурными элементами общественных зданий являются помещения основного функционального назначения, т.е. помещения в которых выполняются функциональные процессы, для которых запроектированы и построены здания. Размеры, форма, характер планировки, микроклимат, а также условия слышимости, видимости и зрительного восприятия в этих помещениях должны соответствовать предъявляемым к ним функциональным требованиям.
Основными помещениями в детских учреждениях являются групповые и игральные комнаты, в школах-гимназиях - классы и кабинеты, в средних специальных и высших учебных заведениях - аудитории, лаборатории, кабинеты, кафедры, в лечебных учреждениях - палаты и кабинеты, в научно-исследовательских и проектных институтах - рабочие кабинеты и проектные залы, в административных учреждениях - рабочие кабинеты, залы и другие помещения. Основными помещениями театров, кинотеатров, цирков, музеев, библиотек, дворцов спорта, плавательных бассейнов, торговых учреждений и других аналогичных объектов являются залы.
Площадь основных помещений зависит от функционального назначения этих помещений, требуемой их вместимости и размеров устанавливаемого оборудования. Например, площадь классных комнат в школе должна быть не менее 1,25 м² на одного учащегося, площадь конторских комнат в учреждениях проектируют из расчета 3 – 3,25 м², а чертежных кабинетов из расчета 5 – 6 м² на одно рабочее место.
Основные помещения, где требуется более равномерное естественнное освещение рабочих мест, проектируют вытянутыми вдоль наружных стен, имеющих оконные проемы.
К основным помещениям в виде зала в зависимости от функционального назначения предъявляются требования как к форме так и к конструктивному решению. Залы зрелищных учреждений (театров, кинотеатров, концертных залов, цирков, дворцов спорта и др.) должны иметь свободное от опор внутреннее пространство, а в залах библиотек, торговых учреждений, столовых, ресторанов и др. опоры могут устраиваться.
При проектировании общественных зданий необходимо ориентацию основных помещений по сторонам горизонта выполнять с учетом допустимости инсоляции этих помещений. Например, для некоторых основных помещений общественных зданий (операционных помещений больниц, рисовальных залов, книгохранилищ и др.) инсоляция недопустима в течение всего времени их эксплуатации, т.е. ориентация их оконных проемов в условиях Республики Беларусь должна быть на север, северо-восток или северо-запад, а в учебных аудиториях, лабораториях, классах и чертежных кабинетах инсоляция нежелательна в течение рабочего времени. В зальных помещениях для массового пребывания людей (зрительные и лекционные залы, залы собраний и др.) необходимо создавать оптимальные условия слышимости, видимости и зрительного восприятия и обеспечивать безопасные пути при вынужденной эвакуации.
Если помещения основного функционального назначения необходимы для выполнения определенного функционального процесса, то вспомогательные помещения способствуют выполнению этого процесса. К таким помещениям в зависимости от функционального назначения здания могут, например, относится административно-хозяйственные кабинеты, буфеты и др.
б) Входной узел
Входы в общественные здания бывают главными с вестибюлями и гардеробами, служебными и вспомогательными (для связи с примыкающей территорией). С наружной стороны входы оборудуют специальными небольшими помещениями – тамбурами, которые служат для защиты от значительного проникания в здание через входные двери наружного холодного воздуха (рис. 7.5.А., 7.5.Б. и 7.6.). Желательно направление движения людей в тамбурах устраивать прямолинейным, что более удобно при эвакуации, но для повышения сопротивления движению холодного воздуха направление движения людей в тамбурах может выполняться по ломаной линии. Ширина тамбуров должна превышать ширину дверных проемов не менее чем на 15 см с каждой стороны, а глубина тамбуров должна превышать ширину дверных полотен не менее чем на 20 см и быть не менее 1,2 м.
Вестибюль главного входного узла служит при входе людей для распределения людских потоков к коридорам, лестницам, лифтам, эскалаторам, и для сбора людских потоков при выходе (рис. 7.6.).
В вестибюле или рядом с ним в отгороженном помещении размещают гардероб для хранения уличной одежды. Расположение гардероба в вестибюле может быть боковым односторонним, центральным или односторонним односторонним (рис. 7.5.А.). Гардероб может также
Рис. 7.5.А. Варианты планировочных схем входных узлов общественных зданий:
а – расположение входных узлов в здании; б – типы тамбуров и входов; в – схемы планировки вестибюля; 1 – одностороннее боковое расположение гардероба; 2 – то же, центральное двустороннее; 3 – то же, центральное одностороннее
Рис. 7.5.Б. Варианты планировок входных тамбуров общественных зданий:
а – с прямолинейным направлением движения людей; б, в – с движением людей по кривой линии; 1 – 4 – приборы центрального отопления
Рис. 7.6. Вариант планировки входного узла и вестибюля:
1 – вестибюль; 2 – гардероб; 3 – киоск; 4 – коридор; 5 – тамбуры; 6 – лифты
устраиваться в подвальном этаже под вестибюлем. Площадь вестибюля и гардероба назначают в зависимости от количества людей, которые могут ими пользоваться в часы «пик» и должна составлять не менее 0,25 м² на человека.
в) Санитарно-технические узлы
К санитарно-техническим узлам относятся помещения, имеющие санитарно-техническое оборудование, водоснабжение и канализацию. Санитарно-технические узлы располагают в местах, доступных для посетителей, но не на видном месте, (т.е. рядом с вестибюлями, возле лестничных клеток, на основных путях движения людей и др.). Состав санитарно-технических узлов общественного здания зависит от его (здания) функционального назначения и может включать туалеты (уборные), умывальники и душевые (для лечебных, спортивных и других видов зданий). Вход в туалет (уборную) устраивают через тамбур-шлюз (рис. 7.7.). Туалеты в общественных зданиях размещают на расстоянии не более 75 м от наиболее удаленных мест нахождения людей и поэтажно их располагают в одном месте по вертикали.
Рис. 7 .7.А. Примеры планировочных решений элементов санитарно-технических узлов:
а – туалетов; б – душевых; 1 – душевая кабина; 2 – раздевалка; 3 – тамбур-шлюз; 4 – кабины туалета; 5 – писсуары
Рис. 7.7.Б. Вариант планировки санитарно-технических узлов
зданий зрелищных учреждений:
1 – курительная; 2 – умывальная; 3 – туалетная
Количество устанавливаемых в санитарно-технических узлах приборов зависит от количества находящихся в здании людей. Планировка санитарно-технических узлов может быть различной, но во всех случаях необходимо обеспечивать их естественное освещение и экономное использование стояков водоснабжения и канализации.
г) Горизонтальные коммуникации
Горизонтальными коммуникациями в коридорных общественных зданиях служат коридоры, а в зальных зданиях – фойе и кулуары.
Коридоры в общественных зданиях являются основными горизонтальными коммуникациями, обеспечивающими связь между помещениями в пределах этажа и пути движения людей к лестницам и лифтам. В зависимости от планировочного решения коридоры бывают четырех типов:
- средние – с расположением поэтажных помещений с двух сторон коридора (рис. 7.2.б.);
- боковые – с расположением помещений с одной стороны коридора (рис. 7.2.а.);
- смешанного типа – частично средние, частично боковые;
- двойные средние – с расположением между коридорами помещений вертикальных коммуникаций (лестниц и лифтов) и помещений, не требующих естественного освещения (рис. 7.8.).
Рис. 7.8. Пример планировки этажей зданий с двойными средними коридорами
Выбор типа коридора зависит от функционального назначения здания, физико-технических условий эксплуатации коридора и других факторов. Длину коридоров назначают в зависимости от степени огнестойкости зданий, их назначения и возможности обеспечения требуемого естественного освещения.
Так, например, при одностороннем освещении коридора через окно в торце длина коридора не должна превышать 24 м, при двустороннем освещении – не более 48 м. Для зданий I и II степеней огнестойкости длина коридоров между выходами из здания или лестничными клетками не должна превышать: в детских учреждениях – 20 м, в больницах – 30 м и в других общественных зданиях – 40 м. Дополнительное освещение средних коридоров при их большой длине обеспечивается устройством уширений коридоров, т.е. световых разрывов-холлов через 20 – 25 м один от другого.
Ширину коридоров принимают в зависимости от назначения здания и вида коридора. В административных зданиях ширина коридоров принимается следующей: боковые – 2,0 м, средние – 2,4 м, служебные – 1,4 м, а в лечебных учреждениях, где коридоры используют для ожидания приема, их ширину принимают: боковых – 2,4 м, средних – 3,5 м, припалатных – 2.4 м, служебных – 1,6 м. В зданиях учебных заведений коридоры могут использоваться в качестве рекреационных помещений и их ширину принимают не менее 2,6 м, а площадь – 0,5 – 0,6 м² на одного учащегося.
Помещения перед входами в залы называются фойе, а продолжение фойе вдоль зрительного зала называется кулуарами (рис. 7.3.). Залы и кулуары соединяются дверями. Площадь фойе и кулуаров устанавливается в зависимости от вместимости примыкающих залов.
д) Вертикальные коммуникации
Вертикальными коммуникациями в общественных зданиях служат лестницы, лифты, эскалаторы и пандусы. Лестницы используют для связи между этажами и для эвакуации людей при аварийных ситуациях. Они бывают главными, связанными с входным узлом, и вспомогательными для дополнительной связи между этажами и эвакуации людей. По планировочному решению (в том числе и в зависимости от высоты этажа) и конструктивному исполнению главные лестницы могут быть одно-, двух-, трех- и четырехмаршевыми (рис. 7.9.А.), а вспомогательные лестницы устраивают, как правило, одно- или двухмаршевыми. В главных двухмаршевых лестницах часто один (нижний) марш выполняют широким, а второй (верхний) делят на два, располагая слева и справа от первого.
Ширина лестничных маршей общественных зданий должна быть не менее 1,2 м, а в клубах, кинотеатрах, больницах – не менее 1,35 м, а суммарная ширина лестничных маршей устанавливается в зависимости от количества людей, находящихся на этаже, из расчета не менее 0,6 м на 100 человек. Допускается суммарную ширину маршей на вышележащих этажах уменьшать с учетом наибольшего количества людей, которые могут находиться на этих этажах.
Рис. 7.9.А. Варианты местоположения лестниц в плане зданий (а) и типы лестниц (б):
1 – двухмаршевая; 2 – двухмаршевая с уширенным центральным маршем; 3 – трехмаршевая; 4 – четырехмаршевая
Общественные здания высотой 4 - 5 и более этажей оборудуются лифтами, при этом количество лифтов принимают в зависимости от количества людей, которые могут пользоваться лифтами, скорости подъема-спуска лифтов и их грузоподъемности. Эскалаторы устанавливают в общественных зданиях с постоянными интенсивными потоками людей - универмаги, станции метро и др. (рис. 7.9.Б.). Пандус – это гладкий наклонный проход-проезд, обеспечивающий сообщение между помещениями, находящимися на разных уровнях (рис. 7.9.В.). Уклон пандусов от 5 до 12º. Пандусы состоят из наклонных гладких элементов и горизонтальных площадок и могут быть одно- и двухмаршевыми, иметь прямолинейную или криволинейную форму в плане. Прямолинейные наклонные элементы одномаршевых пандусов опирают на горизонтальные площадки или перекрытия, двухмаршевые пандусы имеют косоурные и подплощадочные балки, на которые опирают наклонные железобетонные плиты, а криволинейные в плане пандусы, как правило, выполняют из монолитного железобетона. Покрытие пола пандусов должно быть нескользким.
7.5. Эвакуация людей из общественных зданий
Эвакуация людей из помещений общественных зданий производится в аварийных ситуациях, когда необходимо срочно удалить людей из здания. Такая аварийная ситуация чаще всего возникает при пожаре. В этом случае срок эвакуации зависит от огнестойкости конструкций здания и защиты помещений от задымленности. Для общественных зданий рассматриваются два этапа эвакуации:
- I этап – эвакуация людей из основных помещений (зрительного или торгового, или выставочного залов, из классных комнат, аудиторий, помещений детских учреждений и др.).
- II этап – полная эвакуация людей из всех помещений здания.
Продолжительность I этапа эвакуации для зданий I и II степеней огнестойкости составляет 2 мин, при огнестойкости III, IV и V степеней – 1 мин. Продолжительность II этапа эвакуации для зданий I и II степеней огнестойкости – 6 мин, III степени – 2 мин, IV и V степеней – 1 мин. Скорость движения людских потоков при эвакуации (с плотностью 6 -8 человек на 1 м² площади пола) принимается: 16 м/мин - при движении по горизонтальной плоскости , 10 м/мин – при движении по лестнице вниз и 8 м/мин – при движении по лестнице вверх. Пропускная способность дверей шириной 120 – 150 см при скорости движения людей 16 м/мин равна 50 – 60 человек в минуту
.
Рис. 7.9.Б. Эскалаторы и схемы расположения их маршей:
а – с параллельными маршами и подъёмом людей только вверх; б – то же, но с последовательным расположением маршей; в - с перекрестным расположением маршей
Рис. 7.9.В. Схемы устройства и составные элементы пандусов:
а – одномаршевый; б – двухмаршевый прямолинейный; в – план криволинейного пандуса; 1 – наклонный элемент пандуса; 2 – ограждение; 3 – горизонтальная площадка
7.6. Основные архитектурно-планировочные решения и компоновка общественных зданий
Применяются три основные объемно-планировочные и конструктивные структуры общественных зданий в зависимости от их функционального назначения: ячейковая, зальная и смешанная (рис. 7.10.а.). По ячейковой структуре проектируют и строят все типы коридорных и анфиладных зданий.
Рис. 7.10. Объемно-пространственные и конструктивные композиции общественных зданий:
а – композиционные объемно-планировочные структуры; б – схемы группировки зданий; в – схемы построения плана зданий; 1 – ячейковая структура; 2 – то же, зальная; 3 – то же, смешанная; 4 – центрически компактная схема; 5 – линейная схема; 6 – блочная схема; 7 – павильонная схема; 8 – симметричная схема плана; 9 – то же, асимметричная; 10 – то же, живописная
При зальной структуре в зависимости от назначения основного зала здания, его размеров и формы проектируют входы, выходы, вестибюли, фойе, кулуары, вспомогательные помещения и др. При смешанной структуре зальная часть здания проектируется по принципу зальных помещений, а остальные помещения – по ячейковому принципу. По смешанной структуре проектируют клубы, дворцы и дома культуры и др.
Применяемые в практике проектирования приемы компоновки общественных зданий следующие (рис. 7.10.б.):
- центрический (театры, кинотеатры, цирки, выставочные павильоны, крытые рынки и др.);
- линейный (коридорные и анфиладные здания);
- блочный (школы, лечебные заведения и др.);
- павильонный (учебные заведения, санатории, дома отдыха и др.).
Форма общественных зданий в плане может быть симметричной, асимметричной и живописной (рис. 7.10.в.). В первом случае здание в плане имеет форму с одной или двумя осями симметрии, во втором случае при асимметричной форме здание не имеет общей оси симметрии, а при живописной форме – здание в плане имеет криволинейное или ломаное очертание
Общественные здания в зависимости от их назначения и региона обслуживания (сельский поселок, микрорайон, жилой район, город, район, область, республика) делятся на:
- здания обслуживания общественных центров местного значения;
- общественные здания обслуживания населения жилого района и города;
- общественные здания городских центров.
7.7. Здания обслуживания общественных центров местного значения
К зданиям по обслуживанию общественных центров местного значения относятся детские учреждения (детские ясли и сады), общественные центры сельских поселков, общественные центры микрорайонов и общеобразовательные школы.
а) Детские учреждения
Детские учреждения служат для досмотра, оздоровления и воспитания детей дошкольного возраста. Исходя из такого функционального назначения, детские учреждения следует размещать в населенных пунктах в таких местах, чтобы обеспечивалась безопасность следования детей от места проживания до яслей-сада, а их участки должны иметь сквозное проветривание и изоляцию от внешнего шума. Кроме этого детские учреждения желательно строить на повышенных участках рельефа местности и с пониженным уровнем грунтовых вод. На участках детских учреждений должны предусматриваться открытые игровые площадки, а изоляция от шума из ближайших улиц должна обеспечиваться зелеными насаждениями. Вместимость детских яслей-садов, построенных по типовым проектам, может быть на 50 мест (2 группы), 95 мест (4 группы), 140 мест (6 групп), 190 мест (8групп), 280 мест (12 групп) и др.
Основными помещениями детских учреждений являются групповые комнаты, игрально-столовые помещения, спальни, залы для физкультурных и музыкальных занятий, а вспомогательными – раздевальни, кухня, кладовая, кроватные, постирочная, комната администратора, медпункт и др. Площадь групповых комнат и игрально-столовых помещений составляет 50 – 60 м² и к этим помещениям непосредственно примыкают туалетные комнаты. К групповым и игрально-столовым помещениям снаружи могут примыкать крытые сверху и остекленные или открытые по бокам прогулочные веранды. Окна групповых и игрально-столовых помещений желательно ориентировать на южную (солнечную) сторону. На рис. 7.11.А. и 7.11.Б. показаны варианты планировочных решений детских яслей-садов на 50 и 140 мест со спецификацией входящих в них помещений, а на рис. 7.12.А. и 7.12.Б. – на 280 мест.
Здания детских учреждений имеют объемно-планировочную ячейковую структуру и их проектируют высотой в 1 или 2 этажа по бескаркасной или
Рис. 7.11.А. Детские ясли-сад на 50 мест (размеры в см):
1 – раздевалка; 2 – групповая; 3 – игральная-столовая; 4 – веранда; 5 – кроватная; 6 – кухня; 7 и 12 – кладовые; 8 – кабинет заведующего; 9 – медпункт; 10 – постирочная; 11 – туалетная
каркасной конструктивным схемам. Поскольку детские ясли-сады строят одновременно с жилыми зданиями, то целесообразно при их проектировании и строительстве использовать по возможности те же конструкции, что и в жилых зданиях.
Рис. 7.11.Б. Детские ясли-сад на 140 мест (размеры в метрах):
1 – игральная-столовая; 2 – групповая; 3 – веранда; 4 – раздевалка; 5 – туалетная; 6 – зал для физкультуры и музыкальных занятий; 7 – кухня; 8 – прачечная; 9 – административные помещения
Рис. 7.12.А. Детский сад-ясли на 280 мест (вариант центрической компазиции)
Рис. 7.12.Б. Детский сад-ясли на 280 мест (вариант блочной композиции)
б) Общественные центры сельских поселков
Для обеспечения жителей сельских населенных пунктов нормальными условиями бытового и культурного обслуживания в них кроме детских учреждений строят сельские общественные центры. Основными помещениями таких общественных центров являются:
т.е. предусматриваются помещения первостепенного общественного бытового и культурного обслуживания населения сельского поселка.
Рис. 7.13.А. Вариант здания общественного центра сельского поселка на 1000 жителей:
1 – фойе-вестибюль; 2 – гардероб; 3 – зал универсального назначения; 4 – артистические комнаты; 5 – обеденный зал столовой; 6 – кухня; 7 – мойка; 8 – заготовочная; 9 – загрузочная; 10 – комната-холодильник; 11 – кладовая; 12 – комната обслуживающего персонала; 13 – торговый зал; 14 – комната хранения товаров; 15 – почтовое отделение; 16 – комната бригадира; 17 – кабинет заведующего клубом; 18 – медпункт; 19 – туалетная
Здания общественных центров сельских поселков проектируют бескаркасными или каркасными по смешанной ячейково-зальной объемно-планировочной структуре с асимметричной компоновкой в плане. На рис. 7.13.А. представлен вариант объемно-планировочного решения общественного центра сельского поселка на 1000 жителей.
в) Общественные центры микрорайонов
Микрорайон – это часть селитебной (жилой) территории города, ограниченной магистральными и жилыми улицами, с численностью проживающих от 5 до 20 тысяч. Для создания удобных условий по обслуживанию населения в микрорайонах строят общественные центры, в которых предусматриваются следующие помещения культурно-бытового обслуживания:
- универсальный зал (зал собраний и лекций);
- столовая с кухней и обеденным залом;
- продовольственный магазин с торговым залом;
- помещения бытового обслуживания;
- помещения жилищно-экслуатационных служб;
- клубные помещения и др.
Здания общественных центров микрорайонов проектируют каркасными по смешанной ячейково-зальной объемно-планировочной структуре высотой в 1- 3 этажа, а в плане они могут иметь прямоугольную, угловую, и более сложную, в том числе и павильонную компоновку. На рис. 7.13.Б. представлен вариант объемно-планировочного решения общественного центра микрорайона на 6 тысяч жителей.
Рис. 7.13.Б. Вариант общественного центра микрорайона на 6000 жителей (размеры в см):
а – план второго этажа; б – план первого этажа; 1 – универсальный зал; 2 – магазин; 3 – приемный пункт прачечной; 4 – комбинат бытового обслуживания; 5 – столовая; 6 – помещение ЖЭК с клубными комнатами; 7 – парикмахерская; 8 – туалетная
г) Общеобразовательные школы
Общеобразовательные школы в зависимости от величины населенных мест, в которых они строятся, бывают начальными, неполными средними и средними. Здания начальных школ вместимостью на 80 учащихся строят в сравнительно небольших сельских поселках, здания неполных средних школ вместимостью на 360 учащихся – в средних сельских поселках, а здания средних школ вместимостью от 500 до 2600 учащихся – в больших сельских и городских поселках, в малых городах, а также в микрорайонах средних, больших, крупных и крупнейших городов.
Школьные здания размещают на хорошо инсолируемых и проветриваемых участках с отступом от красной линии не менее 15 м, и пути подхода учащихся к школам не должны пересекать транспортных магистралей. Пришкольные земельные участки служат для учебно-вспомогательных занятий на открытом воздухе, отдыха учащихся во время перемен, спортивно-массовых занятий и др. и их площади зависят от вместимости школ и составляют от 0,5 га (школа вместимостью 80 учащихся) до 4,0 га (школа вместимостью 2600 учащихся).
До недавнего времени здания средних школ в городах нашей страны строились 4-х этажными с двумя раздельными вестибюлями (для младших и старших классов) с коридорной планировочной схемой и с 22-мя классными комнатами на 880 учащихся. Но со временем в школьных зданиях начали предусматривать спортивный и актовый залы, столовые, мастерские и другие помещения, т.е. школьные здания начали проектировать по смешанной коридорно-зальной схеме, и в связи с этим появилась необходимость изоляции классных комнат от шумных помещений (актового и спортивного залов, мастерских и др.). В проектах школьных зданий начали обособленно размещать классные комнаты и учебные кабинеты от шумных спортивного и актового залов, столовых, мастерских и других аналогичных помещений путем перехода от линейной коридорно-ячейковой компоновки к блочной и даже павильонной с одновременным снижением высоты зданий до 2 – 3 этажей. На рис. 7.14.А. представлен вариант периметрального решения средней школы на 30 классов (1176 ученических мест)., а на рис.7.14.Б. – вариант центрического объемно-планировочного решения средней общеобразовательной школы на 32 класса (1300 ученических мест). Основными помещениями общеобразовательных школ являются классные комнаты, учебные кабинеты, лаборатории. Классные комнаты проектируют на 30 – 40 учащихся из расчета не менее 1,25 м² на одно место, а учебные кабинеты – не менее 1,5 м² на место. При проектировании школьных зданий и размещении в них классных комнат и учебных кабинетов необходимо предусматривать естественное освещение ученических парт с левой стороны и, по возможности, не допускать прямого солнечного облучения классов и кабинетов в часы занятий.
В школьных зданиях необходимо обеспечивать необходимые санитарно-гигиенические условия для учащихся, т.е. необходимо обеспечивать требуемые инсоляцию помещений, их воздухообмен, освещенность, качество отделки помещений и др. Для этого все основные помещения школ должны иметь сквозное или угловое проветривание и достаточное по всей площади учебных помещений прямое естественное освещение.
Рис. 7.14.А. Вариант периметрального объёмно-планировочного решения общеобразовательной школы на 30 классных комнат
Рис. 7.14.Б. Вариант объёмно-планировочного решения общеобразовательной школы на 32 классные комнаты:
а – первый этаж; б – второй этаж; 1 – классные комнаты; 2 – рекреационные залы; 3 – учебные мастерские; 4 – вестибюль с гардеробом; 5 – кабинет директора; 6 – спортзал; 7 – обеденный зал; 8 – кухня; 9 – кабинет ручного труда; 10 – актовый зал; 11 – эстрада – класс пения; 12 – учительская; 13 – лаборатория химии; 14 – кабинет домоводства; 15 – туалетная
В общеобразовательных школах-интернатах и в школах, где вместе с местными учениками обучаются и дети из удаленных населенных мест, необходимо предусматривать общежития для проживания учеников из школ-интернатов и из удаленных населенных мест.
7.8. Общественные здания обслуживания населения жилого района и города
Жилой район является укрупненным планировочным элементом селитебной (жилой) зоны города и включает в себя несколько микрорайонов. В жилых районах размещают общественные здания учреждений районного уровня обслуживания населения, которые образуют общественные центры жилого района: учреждения торговли и бытового обслуживания населения, общественно-культурные учреждения и учреждения здравоохранения, а именно: магазины и торговые центры, предприятия общественного питания и бытового обслуживания, крытые рынки, больницы и поликлиники, здания культурных центров, кинотеатры.
а) Магазины и торговые центры жилого района и города
В жилом районе торговые услуги населению могут оказываться в продовольственных магазинах микрорайонов с товарами повседневного спроса и в специализированных магазинах и универмагах, размещающихся в отдельных зданиях, а также и в торговых центрах, при этом в магазинах районного уровня (например, в универмагах) торгуют товарами периодического и эпизодического спроса, а в торговых центрах – торгуют как товарами повседневного так и периодического и эпизодического спроса. Размещение торговых зданий может быть как в селитебной (жилой) зоне, так и в зонах приложения труда, отдыха, а также в системе общественных центров жилых районов.
Рис. 7.15. Пример планировочного решения магазина в отдельно стоящем здании:
а – план второго этажа; б – план первого этажа; 1 – торговый зал; 2 – склад; 3 – помещения для персонала
В состав помещений магазинов входят: основные помещения – торговые залы, залы приемки и выдачи заказов, демонстрационные залы; помещения приемки, хранения и подготовки товаров к продаже; административно-бытовые помещения; подсобные помещения для хранения тары, инвентаря, упаковочных материалов; технические помещения – вентиляционные камеры, машинные отделения лифтов и холодильных установок, камеры кондиционирования воздуха и др. На рис. 7.15. показан вариант планировочного решения магазина, расположенного в отдельном здании.
В торговых центрах кроме проведения торговых операций посетителям могут быть предложены и другие услуги: почтовые и банковские операции, рестораны и др. (рис. 7.16.).
Рис. 7.16. Вариант планировочного решения здания торгового центра жилого района на 45 тыс. жителей:
а – план первого этажа; б – план второго этажа; 1 – продовольственный магазин; 2 – ресторан; 3 – помещение для персонала; 4 – отделение связи; 5 – аптека; 6 – промтоварный магазин; 7 – парикмахерская; 8 – предприятия хозяйственно-бытового обслуживания
Торговые центры могут иметь самые разнообразные объемно-планировочные решения: или в одном здании или в группе отдельно стоящих зданий, располагаемых в один или два ряда или по периметру торговой площади.
Здания специализированных магазинов, универмагов и торговых центров проектируют по смешанной зально-ячейковой планировочной схеме высотой в один или несколько этажей каркасными с сеткой колонн 6 х 6 или 6 х 12 м. Высота торговых залов при их площади до 300 м² должна быть не менее 3,3 м, а залов большей площади - 4,2 м. Многоэтажные здания магазинов и универмагов при постоянном интенсивном потоке посетителей оборудуют эскалаторами, а также грузовыми лифтами.
При проектировании торговых центров необходимо обеспечить доступ к торговым местам, подъезды и стоянки транспортных средств, места разгрузки и хранения товаров.
б) Предприятия общественного питания и бытового обслуживания
Предприятия общественного питания в зависимости от характера обслуживания делятся на две группы:
- предназначенные на массовое и быстрое обслуживание посетителей;
- предназначенные на длительное пребывание и отдых посетителей.
К первой группе относятся столовые, кафе, закусочные, для которых характерна высокая пропускная способность. Ко второй группе относятся рестораны, специализированные кафе, бары и другие подобные заведения, рассчитанные на длительное пребывание посетителей, в которых можно не только пообедать или поужинать, но и послушать музыку, увидеть эстрадное представление, потанцевать или просто отдохнуть. Помещения столовых, кафе, закусочных могут размещаться или в отдельных зданиях, или быть встроенными или встроено-пристроенными к жилым или другим зданиям (что чаще всего и бывает) и размещаться на первых или цокольных этажах и они относятся, как правило, к объектам микрорайонного уровня обслуживания населения.
Рестораны, специализированные кафе, бары размещают или в отдельно стоящих зданиях или они могут быть встроенными в другие здания (например, в гостиницы). На рис. 7.17. и 7.18. представлены соответственно варианты композиционно-планировочных схем предприятий общественного питания и вариант плана ресторана на 400 посадочных мест.
Рис. 7.17. Варианты композиционно-планировочных схем предприятий общественного питания:
I – торговые помещения; II – неторговые помещения; 1 – 3 – центрическая схема; 4 – фронтальная схема; 5 – Т-образная схема; 6 – разобщенная схема; 7 – глубинная схема; 8 – угловая схема; 9 – смешанная схема
Рис. 7.18. План ресторана на 400 посадочных мест:
1 – обеденный зал; 2 – горячий цех; 3 – холодный цех; 4 – мясорыбный цех; 5 – овощной цех; 6 и 16 – моечныя посуды; 7 – хлеборезка; 8 – охлаждаемые камеры; 9 – камера отходов; 10 – помещения фреона; 11 – кладовая сухих продуктов; 12 – кладовая белья; 13 – загрузочная; 14 – кладовая тары; 15 – гардероб и туалетная персонала
Рис. 7.19. Варианты схем планировочных решений домов быта:
а – компактная схема планировки (план первого и типового этажей); б – то же, свободная (план первого этажа); 1 – главный вестибюль; 2 – салон проката; 3 – салон ремонта бытовой техники; 4 – салон проката музыкальных инструментов; 5 – кладовые; 6 – медпункт; 7 – вестибюль для персонала; 10 – туалеты, бытовые и технические помещения
Предприятия бытового обслуживания предназначены для ремонта и изготовления (пошива) одежды, текстильных и трикотажных изделий, головных уборов, ремонта обуви, кожгалантереи, металлоизделий, электробытовых приборов, радиоаппаратуры и телевизоров, химчистки, а также проката предметов домашнего обихода и др.
Эти предприятия, как и предприятия общественного питания, размещают или в отдельных зданиях или встраивают в жилые или общественные здания. Как правило, в отдельно стоящих зданиях размещают дома быта, крупные мастерские, комбинаты бытового обслуживания и др. Некоторые варианты схем планировочных решений домов быта приведены на рис. 7.19.
Здания предприятий общественного питания и бытового обслуживания проектируют каркасными с сеткой колонн 6 х 6 м по смешанной зально-ячейковой планировочной схеме высотой в один или несколько этажей.
в) Крытые рынки
Крытые рынки являются объектами повседневного функционирования для государственно-кооперативной торговли в районных и городских центрах. Здания крытых рынков по форме и размерам выделяются в городской
застройке, и вследствие этого следует стремиться к созданию вместе с ней (застройкой) архитектурного ансамбля. По композиционным решениям крытые рынки могут быть центрическими (компактными), павильонными и комбинированными, т.е. состоящими из нескольких павильонов, соединенных переходами (рис. 7.20.).
Рис. 7.20. Варианты объемно-планировочных решений крытых рынков:
а – центрический: 1 – план, 2 – фасад, 3 – разрез; б – павильонный (план); в – комбинированный (перспектива);
Наиболее удачна как по сметной стоимости так и по текущим затратам центрическая композиция, к тому же при центрической композиции требуется значительно меньшая площадь под застройку. На объемно-планировочные решения крытых рынков оказывают влияние их этажность, конструктивные решения, внутренний микроклимат, обеспечение естественного освещения и др.
Основными помещениями крытых рынков являются торговые залы, где размещаются торговые места. В крытых рынках с безопорными пространственными конструкциями покрытий над торговыми залами обеспечивается более экономное использование торговых площадей. Для покрытий большепролетных зальных помещений крытых рынков применяют пространственные конструкции в виде оболочек или куполов или вантовые конструкции.
Вспомогательными помещениями крытых рынков служат помещения санитарного обслуживания и контроля, административные помещения, буфеты-столовые, туалеты и др. Во вспомогательных помещениях, в том числе и в размещенных в подвалах, могут устраиваться складские помещения, которые при необходимости оборудуют холодильными установками.
К крытым рынкам должны быть предусмотрены подъезды и подходы с разделением грузовых потоков от людских, а перед крытыми рынками могут предусматриваться открытые площадки для торговли в теплое время года.
г) Больницы и поликлиники
Больницы и поликлиники относятся к лечебным учреждениям и они обслуживают население нескольких микрорайонов жилого района или города, а также население административных территорий: района, области и республики. Кроме этого больницы и поликлиники могут быть при больших производственных предприятиях, а также предназначаться для обслуживания определенных категорий людей (например, лечебные комиссии, лечебные учреждения вооруженных сил, МВД, тюремных заведений и др.).
Больницы и поликлиники проектируют по коридорной схеме. Основными помещениями в больницах являются палаты, процедурные и операционные помещения, а в поликлиниках – кабинеты врачей, лаборатории, процедурные, регистратура.
Планировочно-композиционная структура больниц может быть центрической, павильонной, блочной и смешанной. При центрической структуре все отделения больницы размещают в одном здании, а при павильонной – в нескольких отдельно стоящих корпусах, что обеспечивает хорошую изоляцию отделений, условия естественного освещения, инсоляцию и аэрацию. В блочной композиции отдельные корпуса соединяют крытыми переходами, при смешанной – все основные отделения размещают в одном главном корпусе, а инфекционные и акушерско-гинекологические отделения – в отдельно стоящих зданиях (рис. 7.21.).
Поликлиники размещают в отдельно стоящих зданиях или они могут примыкать к больницам в местах размещения общих для больниц и поликлиник лечебно-диагностических служб, т.е. они могут располагаться в одном комплексе, но с четким зонированным размещением этих отделений.
Рис. 7.21. Городская больница на 1000 коек с поликлиникой на 1200 посещений в день:
а – фасад главного корпуса больницы; б – генеральный план, где: 1 – главный корпус; 2 – поликлиника; 3 – психоневрологический корпус; 4 – инфекционный корпус; 5 – радиологический корпус; 6 – пищеблок; 7 – хозяйственный корпус; 8 – корпус патологоанатомический; 9 – трансформаторная подстанция; 10 – спортплощадка; в – план первого этажа главного корпуса, где: А – вестибюль, администрация; Б – приемное отделение; В – центральная стерилизационная, аптека; Г – школа медицинских сестер; 1 – вестибюль; 2 – гардероб; 3 – справочная; 4 – выписная; 5 – бухгалтерия-канцелярия; 6 - медстатистика; 7 – главный врач; 8 – заместитель главного врача; 9 – АТС; 10 – парковый вестибюль; 11 – вестибюль; 12 – регистратура; 13 – смотровая; 14 – ванная; 15 – камера временного хранения вещей больных; 16 – палата двухкоечная; 17 – кабинет врача; 18 – лаборатория; 19 – манипуляционная; 20 – предоперационная; 21 – операционная; 22 – перевязочная; 23 – рентгеновский кабинет; 24 – автоклавная; 25 – моечная; 26 – ассистентская; 27 – кабинет заведующего аптекой; 28 – склад лечебных средств; 29 – асептическая; 30 – кубовая-стерилизационная; 31 – рецептурная; 32 – ожидальная; 33 – комната общественных организаций; 34 – библиотека; 35 – буфет; 36 – столовая; 37 – конференц-зал на 500 мест; 38 - аудитория
Здания больниц и поликлиник проектируют каркасными высотой, как правило, не более 9-ти этажей, при этом высота основных помещений надземных этажей равна 3,3 м, а в операционных блоках больниц – не менее 3,5 м. Сообщение между этажами в лечебных учреждениях обеспечивается лестницами, а так же пассажирскими и грузовыми лифтами.
Глубина основных помещений в больницах и поликлиниках должна быть не более 6 м, а ширина от 2,4 м (кабинеты врачей) до 5 м (операционные). Ширина коридоров в зависимости от их расположения и использования назначается от 2 до 3,5 м. Все помещения лечебных учреждений хорошо вписываются в конструктивную сетку колонн каркаса (6 + 3 + 6) х 6 м.
Лечебные комплексы необходимо располагать на участках, изолированных от других объектов, и с отступом от красной линии не менее чем на 15 м, а отступ блоков палат от красной линии должен быть не менее 30 м. Разрывы между зданиями лечебного комплекса должны быть не менее 2,5 высот противостоящих зданий, но не менее 25 м, а плотность застройки должна быть в пределах 12 – 15%. По периметру участков лечебных комплексов необходимо устраивать полосы зеленых насаждений, а площадь под газонами и зелеными насаждениями должна быть не менее 60%.
д) Здания культурного центра жилого района и города
В зданиях культурных центров (клубов) жилых районов и городов предусматриваются два вида основных помещений: помещения зрелищного комплекса, включающего киноконцертный, танцевальный и спортивный залы; и помещения клубного комплекса, включающего библиотеку с читальным залом, помещения для кружковых и творческих занятий, отдыха и др. Кроме основных помещений в зданиях культурных центров имеются помещения обслуживающего и административно-хозяйственного назначения (вестибюль с гардеробом, фойе, кассовый вестибюль и др.). Помещения зрелищного и клубного комплексов необходимо размещать так, чтобы эксплуатация помещений одной части не зависела и не мешала эксплуатации помещений другой части.
Здания культурных центров жилых районов и городов конструктивно проектируют бескаркасными или каркасными по смешанной зально-ячейковой структуре, при этом в ячейковой (клубной) части применяют модульную сетку вертикальных несущих конструкций 6 х 6 или 6 х 9 м, а в зальной части – 6 х 12; 6 х 18 или 6 х 24 м. Зальный комплекс, как правило, проектируют высотой в один высокий этаж, а клубный комплекс – в 2 – 3 этажа (рис. 7.22.А. и 7.22.Б.).
Здания культурных центров жилых районов и городов размещают на открытых участках с зелеными насаждениями, где можно также разместить летние сооружения для клубной работы на открытом воздухе, площадки для спортивных игр и др. Внешние объемы зданий культурного центра могут
Рис. 7.22.А. Вариант типового проекта городского дома культуры с залом на 700 мест:
а – фасад; б – план второго этажа; 1 – читальный зал; 2 – библиотека; 3 – аванзал и абонемент; 4 – холл с гардеробом; 5 – служебные помещения; 6 – гостиная; 7 – аудитория с киноаппаратной; 8 – биллиардная; 9 - класс хореографического искусства; 10 – класс музыкального искусства; 11 – кабинет художественного руководства; 12 – игровая; 13 – комнаты для кружков; 14 – хозяйственная кладовая; 15 – осветительские ложи зрительного зала; 16 – звукоаппаратная; 17 – киноаппаратная; 18 – светопроекционная; 19 – коридор с холлом
иметь или глубинно-пространственную, или фронтальную, или центрическую композиции.
Рис. 7.22.Б. Вариант типового проекта городского клуба со зрительным залом на 500 мест:
План первого этажа: 1 – эстрада; 2 – зрительный зал; 3 – фойе; 4 – вестибюль с гардеробом; 5 – аудитория; 6 – комната для занятий с детьми; 7 – артистические; 8 – склады; План второго этажа: 9 – кружковые помещения; 10 – читальный зал; 11- буфет с подсобными помещениями; 12 – выставочный зал; 13 – гостиная; 14 – киносветопроекционная; 15 – звукоаппаратная
е) Кинотеатры
Кинотеатры относятся к объектам обслуживания населения микрорайона, жилого района и города. В зависимости от условий эксплуатации кинотеатры бывают круглогодичного или сезонного действия, а в зависимости от количества мест в зрительном зале – на 200, 300, 400, 600, 800, 1200, 1600 и до 2600 мест. Помещения кинотеатров подразделяют на основные (зрительский и киноаппаратный комплексы) и служебно-хозяйственные (кассовые помещения, фойе, буфеты, туалеты и др.). По количеству зрительных залов кинотеатры бывают однозальными (рис. 7.23),
Рис. 7.23. Однозальный кинотеатр на 800 мест в г. Зеленограде (Россия):
а – план первого этажа; б – то же, второго этажа; 1 – кассовый вестибюль; 2 – вестибюль и буфет; 3 – помещение администратора; 4 – кассы; 5 – курительная; 6 – туалет; 7 – гардероб персонала; 8 – подсобная буфета; 9 – помещение конторы; 10 – помещение директора; 11- тепловой пункт; 12 – столярная мастерская; 13 – кладовая; 14 – камера глушения; 15 – вентиляционная камера; 16 – электрощитовая; 17 – слесарная мастерская; 18 – плакатная; 19 – эстрада; 20 – зрительный зал; 21 – проходы; 22 – кинопроекционная; 23 – фойе; 24 – перемоточная; 25 – радиоузел
двухзальными (рис. 7.24.А.) и трехзальными (рис. 7.24.Б), а по системе кинопроекции – с обычным, широкоэкранным или широкоформатным экраном, а также панорамными или для стереокино.
В прошлом кинотеатры проектировались с развитой площадью обслуживающих помещений, т.е. в них предусматривались вестибюль с гардеробом, фойе с буфетами и эстрадами для выступлений, санузлы, курительные комнаты и др. В таких кинотеатрах объем здания, приходящийся на одно зрительское место, составляет 40 – 45 м³. Однако оказалось, что большинство зрителей, посещающих кинотеатр, меньше заинтересовано в эстрадном выступлении, а больше – в экономии времени на посещение кинотеатра, и вследствие этого в настоящее время
Рис. 7.24.А. План типового двухзального кинотеатра на 800 мест (кинотеатр «Мир» г. Минск):
1 – вестибюль; 2 – кассы; 3 – летние кассы; 4 – комната для музыкантов; 5 – комната для администрации; 6 – фойе; 7 – зрительные залы на 400 мест; 8 - эстрада
кинотеатры проектируют часто многозальными без развитых обслуживающих помещений.
В многозальных кинотеатрах имеется возможность более экономного использования обслуживающих помещений (кассового вестибюля, фойе, туалетных и курительных комнат) из-за сдвига по времени начала сеансов. Объем зданий в новых кинотеатрах на одно зрительское место снизился до 10 – 11 м³.
Длина зрительных залов в кинотеатрах круглогодичного действия - не более 45 м, а сезонного действия - не более 60 м. Зрительские места в кинотеатрах устраивают с небольшим уклоном к экрану или в виде амфитеатра.
Ширина обычного экрана составляет 0,25 , широкоэкранного – 0,43 и широкоформатного – 0,6 длины зала, а ширина зала у экрана назначается равной 1,2 ширины экрана. Высота обычного экрана – 0,73, широких экранов – 0,45 ширины экрана, а высота зрительного зала – не менее 6 м. Расстояние от экрана до спинки сидения первого ряда должна быть не менее: при обычном экране – 1,44, при широком экране – 0,84 и при широкоформатном – 0,6 ширины экрана.
Кинотеатры проектируют по бескаркасной или каркасной конструктивным схемам центрической композиции.
Рис. 7.24.Б. Трехзальный кинотеатр «Москва» в Санкт-Петербурге (Россия):
1 – кассовый вестибюль; 2 – кассы; 3 – зрительные залы на 400 мест каждый; 4 – санитарно-технические узлы; 5 – фойе; 6 – курительная комната; 7 – буфет
7.9. Общественные здания городских центров
В городских центрах размещают общественные здания по обслуживанию населения города и примыкающей к городу соответствующей по административному делению территории (района, области, республики). К таким относятся здания театров, цирков, выставочных залов, музеев, а также здания высших и средних специальных учебных заведений и научных учреждений, спортивные здания и сооружения, административные здания, транспортные сооружения и др.
а) Театры
Театры по специфике зрелищных представлений бывают оперно-балетными, драматическими, музыкально-драматическими, музыкально-комедийными, эстрадными, юного зрителя и др. с вместимостью зрительных залов до 1500 человек. Здания театров размещают в центральной части города, желательно на площадях, с хорошей транспортной связью со всеми районами города. Здание театра должно отстоять от прилегающих зданий по главному фасаду не менее чем на 40 м, а по остальным фасадом - не менее 20 м. У зданий театров желательно устройство скверов, зеленых насаждений, фонтанов, монументов. Возле театров необходимо выделять площадки для личного автотранспорта из расчета 20 машин на 50 зрительских мест (площадь на одну машину 18 м²).
Здания театров относятся к зданиям зального типа. В плане театра четко выделяются два самостоятельных комплекса (рис. 7.25.):
Рис. 7.25.Здание театра в г. Смоленске (Россия):
1 – вестибюль; 2 – кассы; 3 – гардероб; 4 – зрительный зал: 5 – оркестр; 6 – ложа: 7 – санитарно-технические узлы; 8 – буфет; 9 – подсобные помещения буфета; 10 – фойе; 11 – сцена; 12 – артистические помещения
- зрительский зал с сопутствующими помещениями (вестибюль, фойе, кулуары, буфеты, туалеты);
- сцена с прилегающими помещениями (бутафорские, артистические, склады, буфеты, туалеты, административные помещения и др.).
Для обеспечения нормального функционирования театра необходимо предусматривать два раздельные входы-выходы, один из них для пропуска (входа-выхода) зрителей, а второй - для артистов и обслуживающего персонала.
Зрительные залы театров в зависимости от расположения мест в плане и по вертикали бывают партерными, партерными с торцевым балконом, партерными с торцевым и боковыми балконами, амфитеатральными, амфитеатральными с ломаным профилем, амфитеатральными с партером, партерными с амфитеатром в виде полукольца, партерными с амфитеатром и галереями по периметру и партерными с амфитеатром и ярусами балконов (рис 7.26.). В партерных залах зрительские места располагают в партере, в амфитеатральных – партерные места продолжаются с подъемом к задней стенке, в балконно-ярусных – зрительские места располагаются на торцевом и боковых балконах высотой в один или несколько ярусов-этажей.
Рис. 7.26. Схемы расположения мест в зрительных залах театров:
а – схематические разрезы зрительных залов; б – планы расположения мест в зрительных залах; 1 – партерный зал; 2 – партерный зал с торцевым балконом; 3 – партерный зал с торцевым и боковыми балконами; 4 – амфитеатральный зал; 5 – амфитеатральный зал с ломаным профилем; 6 – амфитеатральный зал с партером; 7 – партерный зал с амфитеатром в виде полукольца; 8 – партерный зал с амфитеатром и галереями по периметру; 9 – партерный зал с амфитеатром и ярусами балконов
Видимость в театральных залах считается удовлетворительной, если зрительские места располагаются в объеме, ограниченном в горизонтальной проекции сектором с углом 30 градусов, а в вертикальной – 26 градусов. Ширина зрительского места в ряду в осях подлокотника равна 50 см, а расстояние между спинками зрительских мест – от 90 до 100 см.
Вспомогательные помещения зрительского комплекса располагаются по линии движения зрителей, приходящих в театр, а линии движения людских потоков при загрузке зала и его освобождении должны быть удобными для движения и без взаимных пересечений. Сценический комплекс, включающий сцену, а также свои вспомогательные помещения и комнаты артистов, размещается изолированно от зрительского комплекса.
б) Цирки
Главное здание циркового комплекса, т.е. зрительный зал, имеет в плане, как правило, круглую форму и купольное или в виде пространственной оболочки покрытие. Зрительный зал цирка включает следующие функциональные элементы: манеж (арену), зрительские места, расположенные амфитеатром, купол, эстраду, помещение для оркестра, осветительные ложи и мостки (рис. 7.27.).
Рис. 7.27. Схематичный план зрительного зала цирка и схематичный поперечный разрез:
1 – манеж (арена); 2 – амфитеатральные зрительские места; 3 – главный артистический проход; 4 – главный осевой проход; 5 – поперечный осевой проход; 6 – кольцевое фойе; 7 – купол; 8 – колосниковая решетка; 9 – надколосниковое пространство; 10 – осветительский мостик; 11 – помещение опускающегося манежа (бассейна)
Манеж (арена) имеет круглую форму в плане диаметром 13 м и окружен по периметру барьером высотой и шириной 0,5 м. Зрительские места окружают манеж кольцом и в них устраивают проходы. Диаметр амфитеатра зрительских мест, располагаемых с крутым уклоном, зависит от вместимости зала. Эстрада располагается над главным артистическим проходом, а аркестровое помещение – с противоположной стороны над главным осевым проходом.
Осветительные мостки в виде кольца предназначены для размещения в них прожекторов и их устраивают над последним рядом амфитеатра или в чердачном объёме. В амфитеатре устраивают несколько небольших осветительных лож для одиночных прожекторов.
К зрительному залу примыкают помещения по обслуживанию зрителей и рабочие помещения. К обслуживающим помещения относятся вестибюль с кассовым залом и гардеробом, фойе в виде кольцевых коридоров-кулуаров и лестницы. Для гардероба используют пространство под амфитеатром, а кольцевые коридоры-кулуары размещают в нескольких уровнях, при этом по нижнему коридору артисты цирка могут выходить на арену с разных сторон, а с выше расположенных коридоров-кулуаров зрители заполняют ряды амфитеатра и на них могут устраивать буфеты, туалеты, курительные комнаты и др. (рис. 7.28.)
.
Рис. 7.28. Здание цирка на 2000 зрительских мест в г. Краснодаре (Россия):
а – разрез; б – план первого этажа; 1 – вестибюль с гардеробом и фойе; 2 – буфет; 3 – манеж; 4 – артистический проход; 5 – дирекция; 6 – склад циркового инвентаря; 7 – помещения для цирковых животных; 8 – конюшня; 9 – склад фуража; 10 – подсобные и административные помещения; 11 – хозяйственный двор; 12 - гараж
Лестницы служат для быстрого заполнения рядов амфитеатра и эвакуации людей при чрезвычайных ситуациях и их количество зависит от вместимости зала. Они примыкают к коридорам-кулуарам и равномерно располагаются по кольцу: если две лестницы – на поперечной оси здания, если четыре – по диагональным осям относительно основных осей зала, если восемь и более лестниц - равномерно по кольцу кулуаров (рис. 7.29.).
К рабочим помещениям относятся артистические уборные, располагаемые на первом и вышележащих этажах подсобного корпуса цирка, а также конюшни и помещения для других животных, располагаемые в подсобном корпусе на уровне пола манежа и как можно ближе к артистическому проходу. Все рабочие помещения должны иметь естественное освещение, а конюшни и помещения для других животных – также и отдельный выход наружу.
Рис. 7.29. Возможные варианты расположения лестниц в здании цирка:
а – две лестницы (на поперечной оси зала); б – четыре лестницы (на диагональных осях); в – восемь и более лестниц (равномерно по кольцу)
в) Выставочные залы и музеи
Выставки бывают периодические и постоянные. Периодические выставки чаще всего рассчитываются на кратковременную экспозицию и большой поток посетителей. Здания таких выставок проектируют без развитых вестибюлей с гардеробами и вспомогательных помещений, а сама выставка обычно размещается в одном большом зале. При организации периодических выставок необходимо обеспечить движение посетителей единым не пересекаемым потоком от экспоната к экспонату и от входа до выхода.
Конструктивные решения зданий периодических выставок могут выполняться как для каркасных или бескаркасных капитальных сооружений с длительным сроком службы, но чаще их строят из легких конструкций, как временные здания, которые после завершения выставки могут подлежать разборке (демонтажу).
Постоянные выставки и музеи размещают в каркасных или бескаркасных капитальных зданиях. Основными помещениями таких выставок являются вестибюль с гардеробом, вводной зал, зал тематической демонстрации, аудитории для чтения лекций и демонстраций научных фильмов, а вспомогательными помещениями – отделы информации и подготовки материалов, научные отделы, помещения экскурсоводов, мастерские, буфеты, комнаты отдыха, туалеты и др.
Состав помещений постоянных выставок и их площади зависят от размера экспозиционной площади, в состав которой входят вводной зал и залы тематической демонстрации.
Здания музеев и картинных галерей проектируют бескаркасными или каркасными по анфиладной схеме (рис.7.4.) и основными помещениями таких объектов являются выставочные комнаты-залы. К основным помещениям музеев и картинных галерей примыкают вестибюль с кассами, гардеробом, буфетами, санитарными узлами. Вспомогательными помещениями в музеях и картинных галереях являются помещения научных отделов, отделов подготовки экспозиции, реставрации и хранения экспонатов.
В помещениях музеев и картинных галерей необходимо обеспечивать требуемый условиями хранения экспонатов внутренний световой, температурный и влажностный режим (микроклимат), в связи с чем эти помещения часто оборудуются средствами кондиционирования воздуха. Искусственное освещение основных помещений музеев и картинных галерей чаще всего устраивают люминесцентным или обычными лампами накаливания.
г) Спортивные здания и сооружения
Спортивные здания и сооружения многообразны по функциональному назначению и могут проектироваться в виде отдельных объектов (дворцы спорта) или в виде спортивных комплексов. Дворцы спорта являются универсальными общественными зданиями, так как они используются как
Рис. 7.30. Здание Дворца спорта в г. Минске:
а – план; б – разрез; 1 – вестибюль со входным узлом; 2 – гардеробы; 3 – технические помещения; 4 – ледовая площадка (хоккейная арена); 5 – гаражи; 6 – вестибюль для спортсменов, судей, прессы; 7 – инвентарные помещения; 8 – радиоузел; 9 – раздевалки; 10 – душевые; 11 – медпункты; 12 - администрация
по прямому назначению, т.е. для спортивных тренировок и соревнований, так и для концертно-театрализованных представлений и других общественных мероприятий.
Основными помещениями в дворцах спорта являются залы для тренировок и соревнований, фойе, раздевалки, душевые, туалеты, а вспомогательными помещениями – буфеты, административные помещения и др. Залы в дворцах спорта для тренировок и соревнований, как правило, проектируют без внутренних опор, при этом дворцы спорта могут быть с одним основным залом или многозальными. На рис. 7.30. представлен план и разрез Дворца спорта в г. Минске, который используется не только как ледовая арена, но и для соревнований по другим видам спорта, а также для общественных и культурных мероприятий.
Среди спортивных зданий и сооружений специфичны открытые или крытые водные бассейны или водноспортивные комплексы, где вместо спортивно-тренировочных площадок или помещений устраивают ванны для плавания. Открытые бассейны бывают летними, с подогревом воды и перекрываемые на зимнее время, а крытые бассейны располагают в отапливаемых помещениях, имеющих стационарные несущие и ограждающие конструкции.
Основными сооружениями спортивных комплексов являются стадионы с футбольным полем, беговой дорожкой и трибунами для зрителей, при этом вместимость трибун стадионов может быть до 100 000 мест и более. Трибуны для зрителей располагают или вокруг спортивных арен или по их продольным сторонам в один или два яруса. Трибуны стадионов строят или непосредственно на грунте с использованием естественного рельефа местности или с применением для устройства трибун сложных инженерных сооружений из железобетона или металла.
Рис. 7.31. Варианты конструктивных решений закрытых навесом (а) и открытых (б) трибун для зрителей
В зависимости от возможности защиты спортсменов и зрителей от внешних атмосферных воздействий трибуны и стадионы бывают открытыми и крытыми. При устройстве закрытых трибун над ними устраивают козырьки из железобетонных или металлических элементов, уложенных на надтрибунные консоли (рис. 7.31.), а крытые стадионы сверху покрывают пространственными (оболочками или куполами), висячими, арочными или
Рис. 7.32. Центральная спортивная арена стадиона в Лужниках в г. Москве (Россия):
а – трибуна на уровне второго этажа; б – трибуна ниже уровня третьего этажа; 1 – большая спортивная арена; трибуны на 103 тыс. зрителей; 3 – выходы для зрителей; 4 – въезды на центральную арену
Рис. 7.33. Крытый стадион в г. Детройте (США)
другими конструктивными системами. На рис. 7.32. показан план стадиона в Лужниках в г. Москве (Россия), а на рис. 7.33. – крытый стадион в г. Детройте (США) с покрытием в виде решетчатого купола, имеющего высоту над игровым полем 78 м.
В пространстве под трибунами стадионов размещают вспомогательные и обслуживающие помещения для спортсменов и зрителей: раздевалки, душевые, массажные, буфеты, кассы, туалеты, а также тренерские, судейские, хозяйственные, административные и другие помещения.
д) Здания высших и средних специальных учебных заведений
Основными объемно-планировочными элементами зданий и комплексов высших учебных заведений являются учебно-лабораторные, научно-исследовательские, библиотечные, спортивные и административно-хозяйственные помещения. Здания высших учебных заведений строят многоэтажными, при этом высота этажей в зависимости от функционального назначения их помещений принимается от 3,3 м до 3,6 м, а в лекционных залах с амфитеатром, в лабораториях с крупным оборудованием, в книгохранилищах высота этажей может быть 4,2 м и более.
Основными помещениями высших учебных заведений являются аудитории, кабинеты и лаборатории, площади которых устанавливают в зависимости от планируемого количества учебных мест и вида аудиторий и лабораторий. Здания высотой более 5 этажей оборудуют пассажирскими лифтами, а возможно – и эскалаторами. Здания высших учебных заведений проектируют по каркасной, бескаркасной или смешанной конструктивной схемам с коридорно-зальной планировочной структурой.
Основными помещениями средних специальных учебных заведений являются групповые и поточные лекционные аудитории, учебные кабинеты и лаборатории. Площади аудиторий, кабинетов и лабораторий устанавливают в зависимости от количества учащихся и вида и количества кабинетного и лабораторного оборудования. Схемы планировки зданий и помещений средних специальных учебных заведений аналогичны планировке зданий и помещений средних школ.
Высшие и средние специальные учебные заведения размещают в селитебной зоне городских центров или в пригородах, а специализированные учебные заведения могут располагаться в промышленных районах. Для защиты от городского шума здания учебных заведений размещают с отступом от красной линии не менее 15 м. Плотность застройки участков учебных заведений от 15 до 25%.
е) Административные здания и здания научно-исследовательских и проектных институтов
Как правило, административные здания, здания научно-исследовательских и проектных институтов проектируют по коридорной схеме с чаще всего применяемым двухсторонним расположением помещений вдоль коридора. При необходимости увеличения ширины зданий их проектируют с двумя продольными коридорами (рис. 7.8.), между которыми располагают вспомогательные помещения, не требующие естественного освещения: кладовые, архивы, фотолаборатории, светокопировальные и др.
Основными помещениями административных зданий, зданий научно-исследовательских и проектных институтов в соответствии с их функциональным назначением являются рабочие комнаты и кабинеты, конструкторские залы, приемные, залы собраний, лабораторные помещения и др. Для этих зданий чаще всего применяют каркасную конструктивную схему с сеткой колонн (6 + 2 + 6) х 6; (9 + 3 + 9) х 6 и (12 + 3 + 12) х 6 м при одном среднем коридоре, и (6 + 3 + 6 + 3 + 6) х 6 и (9 + 3 + 6 + 3 + 9) х 6 м – при двух продольных коридорах. Такие сетки колонн позволяют удобно размещать на этажах этих зданий как небольшие комнаты площадью 18, 36 и 54 м2 так и большие рабочие помещения площадью 72, 90, 108, 126 и 144 м², а так же конструкторские залы шириной до 24 – 30 м.
Для обеспечения требуемой естественной освещенности рабочих помещений площади оконных проемов в проектных залах должны составлять от 1/5 до 1/6 площади пола, а в кабинетах и вспомогательных помещениях – 1/7 – 1/8 площади пола.
8. Конструктивные решения общественных зданий
8.1. Конструктивные схемы и системы общественных зданий
В зависимости от функционально обусловленной объемно-планировочной структуры общественных зданий – ячейковой, зальной или смешанной (зально-ячейковой) – различают и конструктивные решения этих зданий. При ячейковой планировочной структуре применяют или бескаркасные конструктивные схемы с продольными или поперечными или продольными и поперечными несущими стенами, т.е., коробчатые конструктивные системы, или каркасные конструктивные схемы с неполными или полными каркасами, т.е. со стоечно-балочными или смешанными конструктивными системами.
При зальной планировочной структуре могут применяться как бескаркасные, так и каркасные конструктивные схемы в сочетании с конструктивными системами, перекрывающими большие пролеты.
При смешанной планировочной структуре здания ячейковая часть решается по бескаркасной или каркасной конструктивным схемам, а зальная часть – по конструктивным схемам (бескаркасным или каркасным) с перекрытием больших пролетов. Помещения здания, сопутствующие зальной планировочной структуре (вестибюли, гардеробы, фойе, кулуары), могут проектироваться по каркасной или бескаркасной конструктивным схемам.
8.2. Конструктивные решения малоэтажных и средней этажности общественных зданий массового строительства
Многие общественные здания массового строительства (детские учреждения, школы, общественные центры сельских поселков и микрорайонов, торговые центры, комбинаты бытового обслуживания и др.), имеющие ячейковую структуру, строят в сельских населенных пунктах и микрорайонах и жилых районах городов одновременно с жилыми домами. Вследствие этого целесообразно проектировать эти здания с использованием тех же конструктивных элементов и конструктивных решений, что и для жилых домов. Эти здания, как правило, проектируют или по бескаркасной конструктивной схеме коробчатой конструктивной системы или с полным или неполным каркасом с небольшими пролетами (смешанная стоечно-балочная и коробчатая конструктивная система).
Фундаменты таких зданий в зависимости от физико-механических характеристик грунта оснований, величины передаваемой на основание нагрузки, конструктивной схемы здания и других факторов могут быть ленточными, столбчатыми, сплошными или свайными, устраиваемыми под несущими и самонесущими стенами и колоннами каркасов.
Стены общественных зданий небольшой этажности и с небольшими пролетами несущих конструкций экономически целесообразно выполнять несущими или из кирпича, или слоистыми кирпичными с легкобетонными или другими утепляющими элементами, или из мелких или крупных блоков, или из крупных железобетонных панелей. В таких же зданиях с полной или неполной каркасной конструктивной схемой самонесущие и ненесущие наружные стены выполняют из тех же материалов, что и в жилых домах.
Перекрытия, покрытия, перегородки, лестницы и другие конструктивные элементы в таких зданиях выполняют из тех же конструкций, что и в жилых домах малой и средней этажности.
8.3. Конструктивные решения многоэтажных общественных зданий
Многоэтажные общественные здания строят для обслуживания населения жилых районов и городов, а также в городских центрах. Их проектируют, как правило, по каркасной конструктивной схеме со стоечно-балочной конструктивной системой. Каркасы многоэтажных общественных зданий высотой до 30 этажей можно выполнять железобетонными сборными или монолитными, а большей высоты – стальными.
а. Железобетонные каркасы
Сборные железобетонные каркасы в общественных зданиях устраивают с пролетами между колоннами в 3, 6, 9 и 12 м при шаге колонн 6 м. При функциональной необходимости и экономическом обосновании можно применять сетку колонн с увеличенными пролетом и шагом. Сборные каркасы состоят из фундаментов, колонн, балок, стенок-диафрагм жесткости и плит-настилов или плит-панелей перекрытий. Фундаменты под колонны выполняют стаканного типа, а под стенки-диафрагмы – ленточные. Колонны в зданиях высотой до 4 этажей и с планировочной сеткой не крупнее 6 х 6 м имеют поперечное сечение не более 300 х 300 мм, а в зданиях высотой 5 – 12 этажей – 400 х 400 мм. В зданиях с укрупненной планировочной сеткой (9 х 9 или 12 х 12 м) применяют колонны сечением 500 х 500 или 600 х 600 мм. Для верхних менее нагруженных этажей
колонны каркасов могут иметь меньшие размеры
поперечных сечений.
Рис. 8.1. Варианты стальных сердечников колонн с сечением 400х400 мм:
1 – сердечники из уголковых профилей; 2 – то же, из стальных полос
В наиболее нагруженных сборных колоннах нижних этажей высотных зданий устраивают продольное армирование жесткими элементами из стальных уголков, двутавров, швеллеров или других профилей, а также могут использоваться стальные сердечники из профилированных или полосовых элементов. Жесткие элементы продольного армирования снаружи имеют защитный бетонный слой толщиной не менее 60 мм, обеспечивающий защиту жесткой арматуры от высокой температуры при возможном пожаре (рис. 8.1.). Такое армирование позволяет сохранить те же размеры сечений нижних колонн, что и колонн для верхних этажей, где выполняется обычное армирование продольными стержнями.
Кроме сборных колонн со сравнительно небольшим поперечным сечением, армированных жесткими стальными элементами, в сборных каркасах нижних этажей высотных зданий могут применяться колонны с увеличенным поперечным сечением, например, до 600 х 600 мм с обычным продольным армированием. При этом размеры поперечного сечения колонн и их армирование могут изменяться по высоте здания.
Сборные диафрагмы жесткости представляют собой железобетонные стенки толщиной 120, 140 или 180 мм, имеющие в верхней части уширения-полки для повышения их жесткости и опирания элементов перекрытий. Стенки-диафрагмы жестко соединяют с колоннами путем сварки закладных деталей.
Балки сборных каркасов имеют прямоугольное или тавровое с полками в нижней части сечение высотой в зависимости от величины перекрываемого пролета и воспринимаемых нагрузок от 450 до 900 мм и шириной от 400 до 600 мм. Балки по концам имеют подрезки для устройства скрытых поэтажных консольных стыков с колоннами (рис. 8.2.).
Рис. 8.2. Вариант узла сопряжения балок и колонн каркаса:
1 – железобетонная балка высотой 600 мм; 2 – то же, высотой 900 мм; 3 – монтажная сварка; 4 – верхняя стальная накладка
Сборные перекрытия и покрытия каркасных общественных зданий выполняют из многопустотных или ребристых плит-настилов длиной от 6 до 12 м, при этом высота многопустотных плит-настилов 220 мм при длине от 6 до 9 м, и 300 мм при длине 9 – 12 м, а ребристых настилов – 400 мм. При укрупненной сетке колонн (9 или 12 м) могут применяться ребристые плиты-панели типа «2Т». На рис. 8.3.А. приведены виды ребристых плит-настилов и плит-панелей, а на рис. 8.3.Б. показана схема раскладки плит в перекрытии.
В случае безбалочных каркасов в качестве несущих элементов перекрытий и покрытий применяют ребристые плиты-панели размером на перекрываемую ячейку, имеющие по углам уширения и усиления ребер с целью образования площадок для платформенного стыка опирания примыкающих колонн (рис. 4.3.А.б.). Крепление сборных элементов перекрытий к колоннам и балкам выполняют путем сварки закладных деталей.
Рис . 8.3.А. Виды ребристых плит-настилов и плит-панелей:
а – ребристый настил; б – ребристая плита-панель типа 2Т; 1 – продольные ребра; 2 – поперечные ребра
Рис. 8.3.Б. Схема раскладки плит-настилов в перекрытии:
1 колонна; 2 – балка; 3 – плита-настил; 4 – плита-настил (распорка) в створе колонн
Кроме сборных каркасов из линейных несущих элементов (колонн и балок) в многоэтажных общественных зданиях в последнее время широко применяют монолитные каркасно-этажерочные системы. Эти системы состоят из монолитно отформованных как одно целое на месте строительства фундаментов, колонн, стен лестнично-лифтовых узлов, стен-диафрагм жесткости и поэтажных плит перекрытий. Такие монолитные системы формуют в универсальной сборно-разборной многократно оборачиваемой опалубке и они выгодно отличаются от сборных систем по расходу материалов, особенно стали. Обусловлено это неразрезностью поэтажных плит перекрытий и их жестким сопряжением с вертикальными несущими конструкциями (колоннами, стенами лестнично-лифтовых узлов и диафрагм жесткости), а также отсутствием стыков и, соответственно, стальных закладных деталей.
Колонны в монолитных каркасно-этажерочных системах можно устанавливать с пролетом и шагом до 7 м при гладких монолитных поэтажных плитах перекрытий толщиной 160 – 220 мм, а также с пролетом до 9 и шагом до 6 м при ребристых монолитных перекрытиях, имеющих главные и второстепенные ребра-балки и плиты. Для снижения массы и повышения звуко- и теплоизоляции монолитные плиты перекрытий и покрытий могут выполняться слоистыми, т.е. в их тело могут включаться легкобетонные или газосиликатные плитные элементы.
б. Стальные каркасы
В общественных зданиях высотой более 30 этажей применяют стальные каркасы. Колонны в таких каркасах могут, например, устраиваться из стальных широкополочных прокатных или сварных двутавров, или же быть составными из прокатных швеллеров, уголков, полосовой стали и других элементов. Балки стальных каркасов, как правило, выполняют из прокатных или сварных двутавров. Стыки элементов стальных каркасов (элементов колонн по высоте и колонн с балками) устраивают или с помощью болтовых соединений или стальных накладок на сварке (рис. 8.4.). Для защиты стальных каркасов от высокой температуры целесообразно проводить их обетонирование, т.е превращать их в железобетонные каркасы с жесткой арматурой.
Рис. 8.4. Вариант узла опирания стальной балки на стальную колонну каркаса:
1 – колонна; 2 – балка; 3 – опорный столик из прокатного уголка; 4 – болт; 5 – накладка
Как показывают результаты исследований, а также опыт проектирования и строительства высотных зданий стальные каркасы в таких зданиях воспринимают значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки, причем с увеличением высоты зданий все большее значение приобретают горизонтальные воздействия. Так, например, в зданиях высотой 100 этажей расход стали на устройство связей (диафрагм жесткости) для обеспечения восприятия ветровых нагрузок составляет 50% общего расхода стали на каркас здания.
в. Наружные стены
Наружные стены каркасных общественных зданий могут проектироваться самонесущими и ненесущими. Самонесущие стены непосредственно опирают на фундаменты и их выполняют однослойными или многослойными из мелкоразмерных стеновых материалов (кирпича, мелких керамических или легкобетонных блоков и др.), крупных стеновых блоков или панелей. В качестве утепляющих материалов в многослойных стенах могут применяться легкобетонные элементы или эффективный утеплитель (пенополистирол, минеральная вата и др.).
Ненесущие стены то же выполняют из панелей или мелкоразмерных легкобетонных элементов ( ячеистобетонных или газосиликатных блоков). Панели крепят закладными деталями к колоннам или опирают на балки каркаса (рис. 8.5.) или на панели перекрытий, а стены из мелкоразмерных элементов поэтажно опирают на сборные или монолитные элементы перекрытий. Раскладка наружных стеновых панелей по фасаду бывает ленточной с простенками (такие стены могут быть и самонесущими), ленточной без простенков (рис. 8.6.) или из панелей на комнату.
Рис. 8.5. Варианты крепления ненесущих панельных стен к элементам каркаса:
а – крепление навесной панели; б – крепление опирающейся панели; 1 – ненесущая стеновая панель; 2 – верхнее навесное навесное крепление к колонне каркаса; 3 – колонна каркаса; 4 – балка каркаса; 5 – крепление опирающейся стеновой панели к балке каркаса; 6 – то же, к колонне каркаса
Рис. 8.6. Раскладка стеновых панелей по фасаду:
а – с простенками (для самонесущих и ненесущих стен); б – без простенков (для ненесущих стен)
8.4. Покрытия зальных помещений общественных зданий
Для покрытия зальных помещений больших пролетов применяют: а) плоские рамные и арочные несущие конструкции; б) сетчатые (перекрестные) конструкции; в) пространственные конструкции в виде сводов, оболочек и куполов; г) складчатые конструкции; д) висячие (вантовые) конструкции.
а) Плоские несущие конструкции покрытий зальных помещений
Такими горизонтальными несущими конструкциями в рамных системах являются деревянные, железобетонные и металлические балки и фермы, располагаемые с шагом от 6 до 12 м и опираемые на колонны каркаса или на несущие стены, усиленные при необходимости, например, пилястрами. Залы пролетом до 18 м можно перекрывать деревянными или железобетонными балками или фермами или стальными балками, а залы с пролетами от 24 до 36 м перекрывают железобетонными или металлическими фермами.
Плоские рамные системы с жестким соединением их элементов в узлах могут применяться для перекрытия значительно больших пролетов: деревянные рамы можно применять для залов с пролетом до 40 м и более, железобетонные – до 50 м и более, стальные решетчатые – до 70 м и более (рис. 8.7.). Рамные конструкции бывают бесшарнирными, одно-, двух- и трехшарнирными (рис. 8.8.А.), при этом бесшарнирные рамы имеют повышенную жесткость, что обеспечивает более экономное использование материала конструкции.
По верху рамных балок и ферм, а так же балок, опертых на несущие стены, укладывают несущие элементы покрытий (прогоны или плиты), а на них – остальные элементы покрытия, в том числе пароизоляцию, утеплитель, растворную стяжку и кровельный ковер (рис. 8.8.Б.).
Арочные несущие конструкции покрытий целесообразно применять для зальных помещений больших пролетов. Арки бывают круговыми, параболическими, эллиптическими или стрельчатыми и их очертание выбирают таким, чтобы поперечное сечение работало преимущественно на
Рис. 8.7. Вариант конструктивного решения покрытия по плоской несущей конструкции в виде железобетонной рамы:
1 – элемент железобетонной рамы; 2 – плита покрытия; 3 – шарнир; 4 – прогоны
Рис. 8.8.А. Схемы рамных конструкций для большепролетных покрытий зданий:
а – железобетонная рама бесшарнирная; б – то же, одношарнирная; в – то же, двухшарнирная; г – то же, трехшарнирная с балкой ломаного очертания и наклонными стойками; д – то же, трехшарнирная с консолями и оттяжками; е – стальная рама двухшарнирная; 1 – балка 9ферма) рамы; 2 – стойка рамы; 3 – шарниры; 4 – оттяжки; 5 – анкерный фундамент; 6 – консоль; 7 – затяжка
Рис. 8.8.Б. Схема устройства покрытия по большепролетным рамным конструкциям
сжатие (рис. 8.9.А.). Распорные усилия от арочных систем воспринимают или фундаменты, или затяжки, располагаемые ниже уровня пола. Если же арки опирают на колонны или стены, то их распор может быть воспринят или
Рис. 8.9.А. Схемы очертания арок и их опорных реакций:
а – кругового очертания пологая; б – циркульного очертания; в – стрельчатого очертания; г – параболического очертания; 1 – равнодействующая опорной реакции; 2 – горизонтальная составляющая; 3 – вертикальная составляющая
Рис. 8.9.Б. Схемы восприятия распорных арочных усилий:
а – затяжкой (с подвеской или без подвески); б – наклонными стойками или контрфорсами (стенами треугольного очертания); в – рамами; 1 – затяжка; 2 – подвеска; 3 – наклонная стойка или контрфорсная стенка; 4 - рама
затяжками, или наклонными стойками, или контрфорсами, или рамами, примыкающими к несущим арки колоннам или стенам (рис. 8.9.Б.).
Арки сплошного сечения из дерева, железобетона или стали применяют для пролетов до 30 м, а для больших пролетов применяют стальные решетчатые арки. Примером такого конструктивного решения является покрытие зала Дворца спорта в Лужниках (г. Москва), где применены решетчатые арки пролетом 78 м с затяжками при шаге 6 м (рис. 8.10.). Как правило, покрытия по арочным системам устраивают по прогонам.
Рис. 8.10. Конструктивное решение арочного покрытия Дворца спорта в Лужниках (г. Москва) стальными решетчатыми арками с затяжкой:
а – поперечный разрез здания; б – элемент полуарки; 1 – неподвижная опора арки; 2 – аэрационный фонарь; 3 – решетчатая арка; 4 – подвижная опора арки; 5 - затяжка
б) Сетчатые (перекрестные) конструкции покрытий
Сетчатые пространственные перекрестные конструкции представляют собой системы взаимно пересекающихся балок или ферм. В местах пересечения балки и фермы жестко скрепляются между собой, что обеспечивает их совместную работу как единого целого пространственного элемента, опертого по контуру на колонны или несущие стены. Такие конструкции целесообразно применять для перекрытия помещений, близких в плане к квадрату или правильному многоугольнику. Для снижения усилий в межопорных частях сетчатых конструкций целесообразно за опорами устраивать консольные свесы до 1/4 основного пролета.
Сетчатыми конструкциями из балок и железобетонных ферм можно перекрывать пролеты до 40 м, а из стальных ферм, т.е. «структурами» - до 100 м. Примером конструктивного решения покрытия пересекающимися железобетонными балками является покрытие магазина «Дом мебели» в г. Минске, а на рис. 8.11.А. представлен вариант конструктивного решения фрагмента сетчатой конструктивной системы из железобетонных ферм для такого же объекта.
Сетчатые конструктивные системы из линейных металлических элементов, называемые «структурами», образуются из взаимно пересекающихся вертикальных или наклонных ферм. На рис. 8.11.Б., представлены варианты схем покрытий («структур») из пересекающихся вертикальных металлических ферм , а на рис. 8.11.В. - варианты покрытий (структур) из взаимно пересекающихся наклонных металлических ферм.
Рис. 8.11.А. Вариант сетчатого конструктивного решения покрытия, примененного над залом магазина «Дом мебели» в г. Москве (Россия), из железобетонных взаимно-перекрестных сборных ферм (размеры в метрах):
а – план расположения перекрестных ферм; б – фрагмент А покрытия; 1 – башенный кран для монтажа сетчатого покрытия; 2 – контур подвального помещения и его перекрытия; 3 – временные монтажные стойки
Наклонные фермы при взаимном пересечении образуют на плоскостях верхних и нижних поясов сетки с квадратной, треугольной и шестиугольной ячейками. Но ячейки этих поясов в плане оказываются смещенными одна относительно другой и вследствие этого такие «структуры» представляют собой конструкции, собранные как бы из многократно повторяющихся стержневых пирамид с квадратным, треугольным или шестиугольным основанием (рис. 8.11.В.). В таких конструкциях с целью их облегчения и достижения равнонапряженности в элементах систем можно убирать отдельные стержни и группы стержней (рис. 8.11.Г.)
Рис. 8.11.Б. Варианты схем несущих сетчатых конструкций («структур») перекрытий и покрытий из вертикальных пересекающихся ферм:
а, б – при расположении ферм в двух направлениях; в, г – при расположении ферм в трех направлениях
Рис. 8.11.В. Варианты схем перекрестно-стержневых конструкций («структур») из решетчатых пирамид:
а, б – из пирамид с квадратным основанием (пентаэдров); в – из пирамид с треугольным основанием (тетраэдров); г – из пирамид с шестиугольным основанием (гептаэдров)
Рис. 8.11.Г. Варианты схем возможного удаления отдельных стержневых элементов или их групп из «структур», образуемых из пирамид (опирание «структур») по контуру:
а, б, в – при пирамидах с квадратным основанием (при петраэдрах); г – при пирамидах с треугольным основанием (при тэтраэдрах); толстые сплошные линии – верхние пояса; тонкие сплошные линии- раскосы; пунктирные линии – нижние пояса
Сетчатые конструкции с треугольными поясными ячейками имеют геометрически неизменяемую пространственную структуру и наибольшую жесткость по сравнению с квадратными и шестиугольными и они удобны для сложных в плане покрытий (рис. 8.11.Д.).
Рис. 8.11.Д. Пример использования стержневой «структурной» системы с треугольными поясными ячейками для покрытия сложного в плане помещения (павильон на Всемирной выставке 1964 – 1965 гг. в г. Нью-Йорке, США)
Рис. 8.11.Е. Варианты схем симметричного размещения колонн для покрытий из перекрестных стержневых систем с квадратным или треугольным размещением в плане:
а – в углах зданий; б, г – при угловых консолях; в, д – по периметру здания; е, ж – с консольными свесами; з – многопролетные системы (наличие внутренних опор)
Размещение опор под сетчатыми системами покрытий определяется архитектурно-планировочным решением помещений, но при этом целесообразно устройство консольных свесов до 1/4 основного пролета, что существенно разгружает межопорные части системы. На рис. 8.11.Е. приведены некоторые варианты схем размещения опор под квадратными и треугольными сетчатыми системами. Опоры могут быть или в виде обычных колонн, или в виде колонн с решетчатыми или жесткими капителями, или в виде пространственных конструкций (рис. 8.11.Ж.). На рис. 8.11.З. и 8.11.И. показаны примеры решения капительных опор колонн и схематичный поперечный разрез покрытия из пространственных стержневых перекрестных систем.
По верху сетчатых конструкций устраивают или беспрогонное покрытие из несущих железобетонных или армоцементных плит или прогонное из металлических панелей, плит или листов, и по этим элементам укладывают пароизоляцию, утеплитель, растворную стяжку и кровельный ковер.
Рис. 7.11.Ж. Варианты схем конструктивных решений опор для перекрестных стержневых систем:
а – обычные колонны; б – колонны с решетчатыми капителями; в – колонны с жесткими капителями; г – пространственные опоры
Рис. 7.11.З. Варианты примеров решений опорных капителей колонн:
а – решетчатая капитель; б – жесткая капитель крестового типа
Рис. 7.11.И. Вариант схематичного поперечного разреза здания с покрытием из перекрестных стержневых систем
в) Пространственные конструкции покрытий в виде сводов
Для покрытий большепролетных залов общественных зданий широко применяют пространственные конструкции в виде сводов, оболочек, куполов и складок. Сводчатые конструкции в зависимости от формы и конструктивного исполнения бывают цилиндрическими гладкими, ребристыми, волнистыми и с распалубками, а так же сомкнутыми или крестовыми. Распорные усилия от сводчатых конструкций передаются на фундаменты или усиленные стены, или же опорные элементы сводчатых конструкций, например, крестовых сводов, могут соединяться затяжками.
Материал сводов работает преимущественно на сжатие и их чаще всего выполняют бетонными или железобетонными монолитными, сборными или сборно-монолитными и ими можно перекрывать пролеты до 100 м и более.
На рис. 8.12. представлен вариант конструктивного решения сборно-монолитного волнистого свода, перекрывающего выставочный зал пролетом 95 м в г. Турине (Италия). Каждая волна свода собрана из сборных армоцементных элементов длиной 4,5 м, шириной 2,5 м и высотой 1,45 м, имеющих по наклонным граням световые проемы и по концам - диафрагмы жесткости. Каждые три собранные волны свода по обоим концам опираются на монолитные железобетонные консольные (наклонные) опоры, расположенные с шагом 7,5 м и способные воспринимать распорные усилия. После полного монтажа волнистых элементов по впадинам и гребням волн укладывалась замоноличиваемая арматура.
Рис 8.12. Сборно-монолитный волнистый свод над выставочным залом в г. Турине (Италия) – размеры в метрах:
а – поперечный разрез; б – поперечное сечение волнистого свода; 1 – сборные армоцементные элементы волнистого свода; 2 – наклонные опоры; 3 – замоноличенный стык между диафрагмами; 4 – укладываемые по впадинам и гребням арматура и бетон; 5 – диафрагма; 6 – железобетонное ребро; 7 – обрамление светового проема
На рис. 8.13.А. показана аксонометрия аэровокзала в г. Сан-Луи (США), имеющего в плане размер 125 х 37 м и покрытого тремя крестовыми сводами размером 37 х 37 м каждый. Своды имеют стрелу подъема в 10 м и опираются по углам на высоте 7,2 м на колонны . Каждый свод имеет по наружным краям консольные напуски в 3,5 м, образующие козырьки над витражами и промежутки между колоннами. Промежутки между сводами и колоннами остеклены. Своды имеют толщину 11,5 см и усилены в местах диагональных пересечений и по контуру ребрами. Распорные усилия от сводов воспринимаются затяжками, расположенными на уровне опирания сводов на колонны.
Рис. 8.13.А. Покрытие крестовыми сводами аэровокзала в г. Сан-Луи (США)
Волнистой сводчатой конструкцией, опирающейся на несущие стены, усиленные подпорными элементами, в Минске покрыты крытые теннисные корты (рис. 8.13.Б.).
г) Пространственные конструкции покрытий в виде оболочек
Оболочки, применяемые для покрытий зальных помещений общественных зданий, бывают одинарной или двоякой кривизны. Они представляют собой жесткие криволинейные пространственные системы, распор которых воспринимает сама конструкция оболочки. Их выполняют монолитными или сборными из железобетона или армоцемента, работающих в этих системах преимущественно на сжатие, что обеспечивает существенное снижение расхода металла и бетона по сравнению с плоскостными конструктивными системами. К тому же оболочки можно легко приспособить к различным объемно-планировочным решениям зальных помещений.
Оболочки одинарной кривизны бывают гладкими, ребристыми или складчатыми цилиндрического или параболического очертания в поперечном сечении, по длине – однопролетными или многопролетными, а по ширине - одноволновыми или многоволновыми (рис. 8.14.). По торцам эти оболочки имеют вертикальные или наклонные диафрагмы, жестко скрепленные с ними и воспринимающие распорные усилия, а так же придающие пространственную устойчивость и жесткость всей конструкции. В продольном направлении оболочки одинарной кривизны работают как балки криволинейного сечения, в связи с чем они имеют по нижним продольным краям усиленные армированием бортовые элементы, способные воспринимать растягивающие усилия.
Рис. 8.14. Виды цилиндрических оболочек и их элементы:
а – однопролетная; б – многопролетная; в – многоволновая; 1 – плита-оболочка; 2 – диафрагма; 3 – бортовой элемент; l1 – длина оболочки; l2 – пролет оболочки
Оболочки двоякой положительной кривизны, расположенные на квадратном плане, называются парусными. При этом, если отношение стрелы подъема оболочки к её пролету составляет от 1/6 до 1/5, то она называется пологой, а если от 1/4 до l/1 – то вспарушенной. Оболочками двоякой положительной кривизны можно перекрывать значительно большие пролеты, чем оболочками одинарной кривизны. Так, например, Комаровский крытый рынок в г. Минске покрыт сборной железобетонной оболочкой двоякой положительной кривизны, имеюшей в плане размер 103 х 103 м (рис. 8.15.).
Распорные усилия в оболочках двоякой положительной кривизны воспринимают расположенные по контуру бортовые элементы или в виде диафрагм, или балок арочного очертания, или ферм, или других элементов, опирающихся на стойки (рис. 8.16.А. и 8.16.Б.).
Рис. 8.16.А. Сборные оболочки двоякой положительной кривизны с бортовыми элементами в виде арочных безраскосных (а) и раскосных (б) ферм:
а - сборная оболочка из криволинейных элементов; б – то же, из плоских плит
Рис. 8.16.Б. Сборная оболочка двоякой положительной кривизны с криволинейной
многопролетной контурной балкой
Достижению разнообразия в решении конструктивных и художественных задач при проектировании общественных зданий позволяет применение в их покрытиях разных сочетаний оболочек двоякой кривизны. На рис. 8.17. показан вид сверху и фасад Дворца спорта в г. Гренобле (Франция), покрытого двумя парными железобетонными монолитными оболочками-скорлупами двоякой кривизны с пролетами 95 и 65 м и имеющими консольные выносы по 20 и 35 м в каждую сторону. Общая площадь покрытия 135 х 135 м. Парные противоположные оболочки-скорлупы соединены ребрами и расположены на разных уровнях, что позволило устроить па покрытии фонари верхнего света. Оболочки опирают на монолитные рамы, связанные затяжками, расположенными ниже уровня пола.
Рис. 8.17. Ледовый дворец в г. Гренобле (Франция), покрытый двумя парными оболочками-скорлупами двоякой положительной кривизны:
а – аксонометрический вид сверху; б – фасад
К оболочкам двоякой отрицательной кривизны относятся оболочки типа гиперболических параболоидов (гипары), образующие поверхности в форме седла (рис. 8.18.). Такие оболочки эффективны для устройства покрытий больших пролетов, они имеют меньшую толщину по сравнению с другими оболочками того же пролета. К тому же их можно использовать для покрытий помещений, имеющих разные формы в плане (прямоугольную, овальную и др.), а также применять при их устройстве прямолинейные
элементы для опалубки, арматуру и др. Оболочки в виде гипаров выполняют монолитными или сборными из железобетона, армоцемента, а также из металла или дерева. Распорные усилия, возникающие в оболочках-гипарах, воспринимают затяжки или контурные ребра или их сочетания.
Рис. 8.18. Схема гиперболического параболоида (гипара) седловидной формы:
1 – парабола с вершиной вверх; 2 – парабола с вершиной вниз; 3 – гипербола; 4 – прямые, образующие линейчатую поверхность
Возможны разнообразные конструктивные решения покрытий при устройстве их из комбинации из нескольких оболочек-гипаров. На рис. 8.19. приведены схемы покрытий из четырех гипаров, имеющих форму «скрученных квадратов», при опирании их на одну, две или четыре опоры. Линии пересечения гипаров образуют ребра, повышающие пространственную жесткость покрытия. При выпуклых схемах распорные усилия воспринимают затяжки, устраиваемые на уровне опор оболочек, а при вогнутых – контурные ребра.
Рис. 8.19. Схемы покрытий из четырех гипаров, имеющих форму «скрученных квадратов»:
а – типа «зонт»; б – щипцовое; в – шатровое
На рис. 8.20. представлен общий вид и фасад здания ресторана в г. Лонг-Бич (США), покрытого шестиугольной в плане оболочкой пролетом в 65 м., опирающейся на три опоры и состоящей из трех гиперболических параболоидов.
Рис. 8.20. Общий вид здания ресторана в г. Лонг-Бич (США), имеющего покрытие в виде
оболочки из трех гиперболических параболоидов
д) Пространственные конструкции покрытий в виде складок
Складчатые конструкции покрытий представляют собой пространственные системы, состоящие из плоских расположенных под некоторым углом один к другому или криволинейных в поперечном сечении элементов, жестко соединенных между собой (рис. 8.21). Как и цилиндрические оболочки складки опираются на поперечные диафрагмы, воспринимающие распорные усилия, имеют продольные бортовые элементы и бывают однопролетными и многопролетными, одноволновыми и многоволновыми.
Рис. 8.21. Виды складчатых конструкций покрытий и их элементы:
а – схема складки; б – типы одноволновых складок; в – типы многоволновых складок; 1 – плоские грани складок; 2 – бортовой элемент; 3 – диафрагма
Разновидностью складчатых покрытий являются шатровые, имеющие формы усеченных пирамид и состоящие из плоских тонкостенных монолитно соединенных между собой или сборных элементов трапециевидной, треугольной или прямоугольной формы (рис. 8.22.).
Рис. 8.22. Схемы сборных железобетонных складчатых шатровых покрытий
е) Пространственные конструкции покрытий в виде куполов
По форме купольное покрытие представляет собой поверхность, полученную вращением кривой линии в виде окружности, параболы, эллипса или другой фигуры вокруг вертикальной оси, т.е. купол может иметь сферическую, параболическую, эллиптическую и другую, например, стрельчатую форму.
Купольные покрытия устраивают из железобетона или армоцемента монолитными или сборными, а также из металла или дерева, и они могут быть сплошными или стержневыми. Распорные усилия в купольной системе воспринимает опорное кольцо, работающее на растяжение, или наклонные стойки, передающие распор на фундаменты. В верхней части куполов могут устраиваться отверстия, обрамляемые сжимаемыми опорными кольцами и служащие для световых или аэрационных фонарей.
В зависимости от конструктивного решения купола бывают гладкими, ребристыми, ребристо-кольцевыми, сетчатыми, геодезическими, волнистыми и складчатыми (рис. 8.23. и 8.24.) и ими можно перекрывать пролеты до 100 м и более.
Гладкий купол имеет гладкие наружную и внутреннюю поверхности и его в большинстве случаев выполняют монолитным (рис. 8.23.а).
Рис. 8.23. Виды конструкций куполов и их элементы:
а – гладкий; б – ребристый; в – ребристо-кольцевой; г – волнистый; д – складчатый; 1 – нижнее опорное противораспорное кольцо; 2 – верхнее опорное кольцо
Ребристый купол (рис. 8.23.б.) собирают из полуарок или сегментных ферм, образующих ребра, на которые укладывают прогоны, связевые элементы и межреберное заполнение. Ребра внизу опирают на противораспорное кольцо, а вверху – на верхнее сжатое кольцо, на котором могут размещаться световой или аэрационный фонари.
Ребристо-кольцевой купол состоит из меридиональных и горизонтальных ребер, соединенных между собой, что придает конструкции купола пространственную жесткость, и к тому же горизонтальные ребра-кольца воспринимают распорные усилия (рис. 8.23.в.). Между ребрами укладывают элементы ограждающего заполнения, в том числе и светопрозрачного. На рис. 8.24. приведен разрез, фасад и плита сборного ребристо-кольцевого купола здания цирка в г. Киеве (Украина), имеющего пролет 42,8 м, стрелу подъема – 7,72 м. Сферическая поверхность купола разделена 32
Рис. 8. 24. Сборный ребристый кольцевой купол покрытия здания цирка в г. Киеве (Украина):
а – разрез и фасад купольного покрытия; б – сборная железобетонная панель купольного покрытия
меридиональными ребрами и пятью горизонтальными кольцами, которые образованы контурными ребрами 160 сборных ребристых плит-панелей трапециевидной формы. Плиты-панели имеют толщину 40 мм, контурные ребра 100 х 240 мм и промежуточные ребра 60 х 240 мм. Между собой плиты-панели в куполе соединяются сваркой закладных деталей, расположенных по контуру плит-панелей в местах пересечения ребер, с последующим замоноличиванием швов.
Сетчатый купол (рис. 8.25.) собирают из стержней с жесткими узловыми соединениями, вписанными в сферическую поверхность. Стержневая сетка в таком куполе должна быть максимально приближенной к сферической криволинейной поверхности, что обеспечивается изменением типоразмеров линейных элементов сетки, начиная от опорного кольца, воспринимающего распор, и до верха купола. Стержни купола устраивают из металлических (стальных или алюминиевых) труб и они могут быть прямыми или изогнутыми соответственно очертанию купола.
Рис. 8.25. Схема сетчатого купола
Рис. 8.26. Покрытие сетчатым куполом выставочного павильона в г. Брно (Чехия):
а – разрез здания выставочного павильона; б – детали узлов купола; 1 – трубчатые элементы купола; 2 – опорное кольцо трубчатого сечения Ø 330 мм; 3 – узловая стяжка трубчатых элементов; 4 – крепление трубчатых элементов к опорному кольцу
На рис. 8.26. показана схема сетчатого купольного покрытия пролетом 93,5 м над выставочным павильоном в г. Брно (Чехия), имеющего стрелу подъема 20 м и отверстие в верхней части купола диаметром 18 м для аэрационного фонаря. Нижнее опорное кольцо, воспринимающее также и распорные усилия, выполнено из стальных труб диаметром 330 мм и уложено на железобетонное кольцо, которое в свою очередь опирается на железобетонные колонны. Трубчатые элементы, образующие сетку, имеют диаметр от 120 мм внизу до 38 мм вверху купола.
Рис. 8.27.А. Схема геодезического купола:
а – разрез; б – план
Рис. 8.27.Б. Элементы геодезического купола и детали для соединения этих элементов в углах (геодезический купол Дворца спорта в г. Париже (Франция)
Геодезический купол – это многогранник, близкий по форме к сферической поверхности (рис. 8.27.А.). Грани такого купола могут быть в виде равносторонних треугольных, ромбических или многоугольных элементов. При построении поверхности геодезического купола сферу членят на правильные сферические треугольники. В отличие от сетчатых куполов все элементы геодезических куполов однотипны и они могут быть в виде плоских или изогнутых элементов и выполнять несущие и ограждающие функции или же представлять собой пространственный стержневой каркас, на который крепят ограждающие элементы. Элементы геодезических куполов выполняют из алюминиевых или других легких конструкций и их соединяют в узлах с помощью специальных устройств (рис. 8.27.Б.). Из-за легкости, транспортабельности и простоты монтажа и демонтажа эти конструкции широко применяют для покрытий выставочных павильонов и других, в том числе и временных, большепролетных зданий.
Волнистый и складчатый купола имеют поверхности соответственно состоящие или из оболочек двоякой кривизны или из складок, сходящимся к верху купола. Пространственная жесткость таких куполов обеспечивается ребрами, образующимися по линиям пересечения оболочек или складок от нижних опор до верха купола.
На рис. 8.28. показан фасад и разрез волнистого купола над крытым рынком в г. Руане (Франция) пролетом 52,4 м, состоящий из тринадцати железобетонных монолитных оболочек двоякой кривизны, связанных внизу
под полом стальным кольцом, воспринимающим распор купола.
Рис. 8.28. Волнистый купол над крытым рынком в г. Руане (Франция):
а – общий вид; б – разрез
в
Рис.8.29. Здание цирка на 3000 мест в г. Москве:
а – план; б – разрез; в - общий вид фасада; 1 – арена (манеж); 2 – эстрада; 3 – сцена с карманами; 4 – оркестр; 5 – ложа дирекции; 6 – фойе; 7 – 8 – вестибюль и кассы; 9 – кинопроекционная; 10 – механизм арены (манежа); 11 – боковые карманы арены; 12 – колосники; 13 – артистический обход
План, разрез и общий вид здания цирка в г. Москва (Россия) показаны на рис. 8.29. Это здание имеет покрытие в виде стального складчатого купола с нижним опорным кольцом диаметром 65 м и верхним – 8,5 м. Нижнее опорное кольцо, воспринимающее распор, опирается на колонны, а складки, образованные наклонными криволинейными стальными фермами, имеют консоли с выносом 17 м, образующие покрытие над фойе и входами.
ж) Висячие (вантовые) конструкции покрытий
Для покрытий зальных помещений общественных зданий, например, спортивных залов, выставочных павильонов, цирков, торговых залов крытых рынков и др., имеющих большие пролеты, в последнее время широко применяют висячие (вантовые) конструктивные системы. В таких системах основными несущими элементами, закрепленными в опорных конструкциях и перекрывающими большие пролеты, служат или гибкие растянутые нити-ванты в виде стальных арматурных стержней или канатов (тросов) или тонколистовые металлические (стальные или алюминиевые) полосы.
Висячие конструктивные системы выгодно отличаются от традиционных металлических конструкций по расходу материала несущих элементов, так
как ванты и полосы этих систем работают на растяжение всем сечением и в связи с этим при использзовании высокопрочных сталей или алюминиевых сплавов обеспечивается меньшая масса несущих конструкций.
В зависимости от конструктивных особенностей и условий статической работы висячие конструктивные системы делят на следующие виды: однопоясные висячие системы с параллельными вантами, однопоясные висячие системы с радиальными вантами, двухпоясные висячие системы с параллельными вантами, двухпоясные висячие системы с радиальными вантами, висячие покрытия с вантовыми сетями, висячие струнные системы, системы с висячими фермами и балками ( с жесткими вантами), мембранные висячие системы, комбинированные висячие системы и подвесные системы, а в зависимости от положения несущих элементов системы в плане – на плоские и пространственные.
К плоским относятся системы, состоящие из параллельных рядов вант, закрепленных в опорных конструкциях, при этом совместно работающие ванты и опорные конструкции находятся в одной плоскости, как например, однопоясные и двухпоясные висячие системы с параллельными вантами. К пространственным относятся системы, состоящие из опорного контура, имеющего, как правило, криволинейное замкнутое очертание, и системы прикрепленных к нему тросов или лент, образующих криволинейную в двух направлениях поверхность. Опорный контур укладывают на колонны или другие вертикальные несущие конструкции.
Рис. 8.30. Схема однопоясного висячего (вантового) покрытия с плоскими несущими элементами
Плоские одно- и двухпоясные висячие системы с параллельными вантами (рис. 8.30.) применяют, как правило, для прямоугольных в плане зданий. Горизонтальные усилия в таких системах от растянутых вант воспринимают или стойки-пилоны в сочетании с заанкеренными в грунт оттяжками и другие конструкции (рис. 8.31.). Пространственная устойчивость однопоясных систем обеспечивается применением для выполнения ограждающих функций покрытия железобетонных плит, после укладки которых на тросы выполняют дополнительную монтажную пригрузку, что вызывает дополнительное натяжение тросов. В таком состоянии производится замоноличивание швов между железобетонными плитами и между плитами и тросами. После затвердения раствора замоноличивания пригруз удаляется и в результате получается предварительно-напряженная жесткая конструкция покрытия.
Пространственная устойчивость покрытий с легкой кровлей обеспечивается при применении двухпоясных висячих систем с
Рис. 8.31. Варианты схем конструктивных решений восприятия горизонтальных усилий в плоских висячих системах:
а – перевернутыми жесткими рамами с наклонными стойками и подпольными балками-распорками; б, в – наклонными рамами-трибунами; г – распорными арками; 1 – несущие элементы висячего покрытия; 2 – опорные контурные балки; 3 – наклонные рамы трибун; 4 – торцевые рамы; 5 – стойки; 6 – распорка; 7 – затяжка
параллельными вдоль пролета вантами. В таких системах одни ванты выполняются вогнутыми (вниз), а другие – выпуклыми вверх (рис. 8.32.), при этом вогнутые ванты выполняют несущие функции, а выпуклые – стабилизирующие функции, т.е. они обеспечивают дополнительное предварительное напряжение несущим вогнутым вантам. Несущие и стабилизирующие ванты в зависимости от их взаимного расположения соединяют один с другим или распорками, или подвесками, или раскосами, или оттяжками. На рис. 8.33. показаны примеры применения плоских двухпоясных висячих систем с параллельными вантами. Нагрузка от элементов кровли на несущие вогнутые ванты передается или через распорки или непосредственно на несущие ванты.
Рис. 8.32. Варианты систем двухпоясных висячих систем с параллельными вантами:
а – с распорками между вантами; б – с гибкими подвесками; в – с растянутыми раскосами;
г – со сжатыми и растянутыми стойками; д – с продольными оттяжками; е – многопролетная двухпоясная система с параллельными вантами; 1 – распорки; 2 –
стабилизирующая (напрягающая) ванта; 3 – несущая ванта; 4 – бортовой элемент; 5 – подвеска; 6 – раскосы; 7 – продольные оттяжки
Рис. 8.33. Примеры применения двухпоясных покрытий с параллельными вантами:
а – хоккейный стадион в г. Стокгольме (Швеция); б – автобусный парк в г. Берлине (ФРГ); в – гимнастический зал г. Сокото (Нигерия)
Пространственные одно- и двухпоясные висячие системы с радиальными вантами применяют для покрытий зданий с круглой или эллиптической формой в плане. При таких системах применяют замкнутые опорные контуры, воспринимающие горизонтальные усилия. В связи с этим наиболее целесообразна круглая форма наружного опорного контура, обеспечивающая в нем только сжимающие усилия. В покрытиях с круглым опорным контуром радиальные тросы закрепляют в наружном опорном и центральном кольцах. Наружное опорное кольцо, работающее на сжатие, выполняют железобетонным, а внутреннее, работающее на растяжение – стальным.
Однопоясные висячие системы с радиальными вантами применяют в тех же случаях, что и с однопоясными параллельными вантами, т.е., когда ограждающими конструкциями покрытий служат тяжелые элементы, например, железобетонные плиты, которые после замоноличивания придают всей системе жесткость и пространственную устойчивость (рис. 8.34.А. и 8.34.Б.).
Рис. 8.34.А. Схема однопоясного висячего покрытия с радиальными вантами:
а – разрез; б – аксонометрия; 1 – стальные тросы-ванты; 2 – железобетонный опорный кольцевой контур; 3 – центральное растянутое стальное опорное кольцо; 4 – световой или аэрационный фонарь; 5 – колонны; 6 – ограждающая конструкция покрытия; 7 – внутренний водосток
Рис. 8.34.Б. Вариант однопоясной радиальной системы покрытий крытых рынков:
а – схема разреза покрытия; б – схема фрагмента плана покрытия; в – деталь опирания железобетонных плит на тросы-ванты; 1 – внешнее сжатое кольцо опорного контура; 2 – тросы-ванты; 3 - внутреннее растянутое стальное кольцо; 4 – колонна; 5 – ограждающая конструкция покрытия; 6 – железобетонные плиты покрытия, укладываемые между тросами-вантами; 7 – выпуски арматуры из железобетонных плит покрытия в бетон омоноличивания; 8 – утеплитель; 9 – битум
В двухпоясных висячих системах с радиальными вантами-тросами, как и в двухпоясных с параллельными вантами, вогнутые тросы выполняют несущие функции, а выпуклые вверх – стабилизирующие функции, при этом ванты соединяют распорками или растяжками и легкую кровлю укладывают или на распорки или непосредственно на несущие ванты (рис. 8.35. и 8.36.).
Рис. 8.35. Схемы конструктивных систем двухпоясных покрытий с радиальными вантами:
а – с распорками; б – с взаимно перекрещивающимися вантами; в – типа «велосипедное колесо»; г – шатровое покрытие с растяжками; д – вариант шатрового покрытия; е – вогнутое покрытие; ж – с центральной опорой; з – варианты покрытий с центральной опорой; 1 – распорки; 2 – внутренний стальной цилиндр-барабан, работающий на растяжение; 3 – стабилизирующие ванты; 4 – несущие ванты; 5 – внешнее сжатое кольцо опорного контура; 6 – колонны; 7 – растяжки; 8 – центральное растянутое кольцо
Рис. 8.36. Схемы радиальных двухпоясных висячих покрытий:
а – выпукло-вогнутое; б – выпукло-вогнутое с пересекающимися тросами-вантами; в – аксонометрия
В Минске при строительстве многопрофильного культурно-спортивного комплекса «Минск-Арена» применена для покрытия круглого в плане зального помещения вместимостью не менее 15000 зрителей двухпоясная висячая система с радиальными вантами-тросами, перекрывающая пролет в 116 м (рис. 8.37.). Эта система состоит из 48 двухпоясных радиальных вант-тросов номинальной длиной по 52 м, при этом каждый несущий вант состоит из 27 пучков из высокопрочных прядей-проволок, а стабилизирующий вант – из 7 таких же пучков. Каждая прядь пучка состоит из 7 высокопрочных оцинкованных стальных арматурных проволок диаметром 5 мм, покрытых специальной антикоррозионной оболочкой.
Ванты прикреплены концами к наружному опорному контуру, имеющему высоту 3,3 м и состоящему из двух железобетонных монолитных колец с внутренним диаметром 116 м. Эти кольца опираются на колонны и объединены по высоте по внутреннему периметру вертикальной монолитной железобетонной стеной и в местах крепления вант – вертикальными радиально расположенными монолитными диафрагмами жесткости. Снаружи несущие ванты крепятся к верхнему кольцу опорного контура, а стабилизирующие – к нижнему. Наружный опорный контур опирается на многоэтажную железобетонную монолитную рамно-коробчатую систему, на которой внутри зала закреплены трибуны для зрителей.
Внутри ванты крепятся к металлическому опорному барабану с наружным диаметром 12 м и высотой 7,7 м, состоящему из двух стальных колец и стоек-распорок между ними. Распорки необходимой длины также установлены и закреплены специальными хомутами между несущими и стабилизирующими вантами, и они изготовлены из стальных труб диаметром 159 мм и толщиной стенки 5 мм. Ограждающие конструкции покрытия выполнены в виде стальных трапециевидных утепленных панелей из профилированного настила, укладываемых на опорные столики вертикальных стоек-распорок на уровне верхних вант.
Кроме висячих систем с параллельными или радиальными вантами в мировой практике широко применяют висячие системы с вантовыми сетями, в которых ванты в плане покрытия пересекаются между собой. Чаще всего вантовые сети образуются ортогональным пересечением двух семейств нитей-тросов, при этом одна из них – провисающие несущие тросы, а вторая – вспарушенные стабилизирующие тросы, и покрытие в этом случае имеет седловидную форму. Возможны и более сложные системы с вантовыми сетями, например, на основе треугольных или шестиугольных ячеек.
После натяжения стабилизирующих тросов и соответственно несущих вантовая сетевая система превращается в жесткую систему двоякой кривизны. Натяжение стабилизирующих тросов-вант должно быть таким, чтобы после загружения системы, т.е. укладки ограждающих элементов покрытия, оно полностью не погашалось. По завершении монтажа сборных элементов покрытия на вантовых сетях желательно проводить замоноличивание стыков между сборными элементами совместно с вантами, что существенно увеличивает жесткость покрытия.
Рис. 8.38. Вантовая сеть покрытия с поверхностью гиперболического параболоида:
1 – несущие ванты; 2 – стабилизирующие ванты
На рис. 8.38. приведена висячая система с вантовой сетью в покрытии с поверхностью гиперболического параболоида. Такая система с прямолинейными элементами опорного контура является простой по форме поверхности покрытия с вантовой сетью, однако в прямолинейных элементах опорного контура возникают изгибающие моменты, что приводит к перерасходу материалов и удорожанию строительства.
Для снижения изгибающих моментов в элементах опорного контура висячих систем с вантовыми сетями их, т.е. элементы опорного контура, выполняют криволинейными, т.е. они могут быть в плане в виде замкнутого кольца круглой, эллиптической или иной формы, но изогнутыми по высоте относительно одной из горизонтальных осей (рис. 8.39.).
Рис. 8.39. Системы вантовых покрытий с изогнутым кольцом опорного контура:
Элементы опорного контура могут быть выполнены и в виде двух взаимно пересекающихся наклонных арок, опирающихся на колонны (рис. 8.40.А.), и в виде раздвинутых арок (рис. 8.40.Б.). Такие решения опорного контура позволяют получать различные решения покрытий, изменяя размеры и очертания арок, а так же углы наклона их к горизонту. На рис. 8.41.А. представлен разрез и план киноконцертного зала на 2000 мест в г. Харькове (Украина). Размер зала в плане 45 х 48 м. Покрытие зала состоит из двух железобетонных монолитных арок параболического очертания и сети с
Рис. 8.40.А. Несущие элементы вантовых покрытий с опорным контуром из двух наклонных взаимно пересекающихся арок:
а – симметричные арки; б – арки с разными наклонами к горизонту; в – различные по размерам и очертанию арки; г – возможные формы плана здания; 1 – несущие ванты; 2 – стабилизирующие ванты; 3 – колонны или оттяжки
Рис. 8.40.Б. Несущие элементы вантовых покрытий с опорными контурами в виде раздвинутых арок:
а – наклонные арки опорного контура пятами внизу; б – то же, с пятами вверху; в – вертикальные арки опорного контура; г – многопролетная вантовая система с вертикальными арками опорного контура; 1 – несущие ванты; 2 – стабилизирующие ванты; 3 – трос-подбор или жесткий сопрягающий элемент в виде изогнутой балки или ряда анкерных фундаментов; 4 – оттяжки
несущими и стабилизирующими вантами с ячейкой 1 х 1 м, на которую уложены сборные армоцементные плиты. На рис. 8.41.Б. показан вариант плана вантового сетевого покрытия с опорным контуром в виде трех пар взаимно пересекающихся арок.
При плоском кольце опорного контура вантовая сеть имеет провисающую (вогнутую) поверхность эллиптического параболоида (рис. 8.42.). В этом случае все ванты сети являются несущими и гибкими и для обеспечения её (сети) пространственной устойчивости необходимо устройство тяжелого кровельного покрытия с замоноличиванием стыков между его элементами.
Висячие струнные системы являются разновидностью вантовых и их применяют для перекрытия сравнительно небольших пролетов (18 – 36 м) (рис. 8.43.). При устройстве таких покрытий струнам придают предварительное натяжение для повышения жесткости пролетной части. Из-за деформативности струн покрытие таких систем должно быть эластичным. Кроме параллельного расположения струны могут располагаться радиально или иметь лучевую ориентацию в нескольких направлениях (рис. 8.44.).
Системы с висячими фермами или балками относятся к жестким вантам и их применяют для обеспечения пространственной устойчивости (стабилизации) покрытий с легкими ограждающими конструкциями. Такие конструкции более металлоемки по сравнению с тросовыми, но их
Рис. 8.41.А. Здание киноконцертного зала «Украина» с вантовым покрытием в г. Харькове (Украина):
а – разрез; б – план; 1 – опорный контур из наклонных железобетонных арок с поперечным сечением 2 х 1,5 м; 2 – кровля из армоцементных плит, утеплителя и кровельного ковра, уложенная по вантовой сети; 3 – водосборные бассейны; 4 – монолитные контрфорсы с лотком для атмосферной воды; 5 – вантовая сеть из несущих и стабилизирующих тросов с ячейкой 1 х 1 м
Рис. 8.41.Б. Вантовое покрытие здания с опорным контуром из трех пар взаимно пересекающихся арок:
а – план; б – фасад; в – возможные формы плана здания
Рис. 8.42. Несущие элементы покрытий с перекрестными несущими вантами (провисающие вантовые сети):
а – артогональная сеть на круглом плане; в – косоугольная сеть на эллиптическом плане
Рис. 8.43. Вариант схемы решения многопролетного струнного покрытия с параллельными вантами:
1 – струны; 2 – торцевой блок жесткости; 3 – промежуточные опоры
Рис. 8.44. Примеры схем конструктивных решений вантовых (струнных, кроме последнего) покрытий с квадратным в плане безызгибным опорным контуром:
а – схемы расположения вант (струн) в плане; б – варианты форм вантовых (струнных) покрытий с одним диагональным формообразующим элементом; 1 – квадратный в плане безызгибный опорный контур; 2 – диагональная ванта или арка; 3 – промежуточная арка; 4 – трос-подбор
изготавливают из более дешевого металла и они проще при монтаже. Висячие фермы и балки могут располагаться параллельно или радиально, и вследствие этого покрытия с их использованием могут иметь разнообразные формы в плане (рис. 8.45.). Высоту провисающей конструкции назначают от 1/40 до 1/60 перекрываемого пролета. Опорные усилия от провисающих конструкций передаются на опорные элементы в виде горизонтальных балок, наклонных арок или плоских или изогнутых в вертикальном направлении колец. Несущим элементом кровли в таких покрытиях обычно является стальной профилированный настил, укладываемый или по прогонам или непосредственно по верхнему поясу висячих конструкций.
Рис. 8.45. Несущие конструкции покрытий из жестких вант в виде висячих ферм:
а – примеры конструктивных схем несущих элементов покрытий из висячих ферм; б – усилия в опорном узле висячей фермы; в – вариант шарнирного узла примыкания висячей фермы к опорному контуру; 1- бортовой элемент опорного контура; 2 – промежуточная опора-арка; 3 – закладной элемент-ребро в опорном контуре для крепления висячей фермы; 4 – фасонка фермы; 5 – валик-штырь шарнирного узла
а
Рис. 8.46. Здание крытого плавательного бассейна в Олимпийском комплексе в г. Москве (Россия):
а – общий вид; б – схематичный поперечный разрез; 1 – колонны; 2 – опорный контур из наклонных железобетонных арок; 3 – кровельное покрытие из стального профилированного настила, утеплителя и гидроизоляционного ковра; 4 – висячие фермы параболического очертания
На рис. 8.46. приведен общий вид и разрез плавательного бассейна в г. Москве (Россия), покрытого висячими фермами пролетом от 40 до 104 м и с шагом 4,5 м. Здание бассейна имеет в плане овальную форму размером 104 х 126 м, а его покрытие форму гиперболического параболоида. Опорный контур выполнен из двух железобетонных арок пролетом по 110 м, расположенных под углом 30º к горизонту и поддерживаемых колоннами.
Мембранные системы являются разновидностью висячих, но конструктивно они отличаются от вантовых (тросовых) систем тем, что несущими элементами в них являются металлические (стальные или алюминиевые) полосы. Толщина стальных мембранных полос из условия прочности составляет 1 – 1,5 мм, но для обеспечения коррозионной стойкости их выполняют толщиной не менее 3 – 4 мм, а толщина алюминиевых полос назначается из условия прочности, так как алюминиевые сплавы не подвергаются коррозии. Мембранные полосы являются одновременно и ограждающими элементами, на которые укладывают паро-, тепло- и гидроизоляцию.
По форме мембранные системы не отличаются от висячих систем с параллельными и радиальными вантами и с вантовыми сетями. При круглой форме в плане провисающая мембранная система чаще всего устраивается со сферической поверхностью, так как усилия в элементах мембраны при такой форме минимальны. Стрелу провисания мембранных оболочек принимают от 1/15 до 1/25 перекрываемого пролета, а для восприятия опорных усилий опорные контурные конструкции выполняются так же, как и в вантовых системах.
Так как несущими элементами мембранных систем служат тонкие стальные или алюминиевые полосы, практически не сопротивляющиеся изгибу, то основной проблемой при применении мембранных систем является обеспечение стабилизации их формы, что достигается многими приемами, большинство из которых основано на предварительном растяжении элементов мембранной системы.
Самым простым приемом предварительного натяжения элементов мембранной системы является её пригруз элементами покрытия, для чего используют массу составных частей ограждающей части покрытия, в том числе от технологического и инженерного оборудования, прикрепленного к покрытию, при этом нагрузка от покрытия должна превышать ветровой отсос. Эффективность пригрузочного приема повышается при замоноличивании стыков между элементами покрытия.
Стабилизацию провисающих мембранных систем можно обеспечить системой стабилизирующих вант, которые могут быть параллельными и радиальными. На рис. 8.47. представлена конструктивная схема мембранного покрытия ледового катка, построенного в г. Минске и имеющего размеры в плане 58 х 72 м. Мембрана имеет форму гипеболического параболоида и выполнена из 63 стальных оцинкованных лент толщиной 1,5 мм. Полосы-ленты мембраны получили предварительное натяжение от системы параллельных стабилизирующих вант из стальных оцинкованных канатов диаметром 22 мм и размещенных с шагом 2 м.
Рис. 8.47. Конструктивная схема мембранного покрытия крытого катка в г. Минске:
1 – мембрана из стальных оцинкованных лент; 2 – стабилизирующие ванты из стальных оцинкованных канатов диаметром 22 мм; 3 – опорный контур из двух наклонных железобетонных арок; 4 – арки, соединяющие элементы опорного контура
Примером использования радиальных стабилизирующих вантовых систем для стабилизации мембранного покрытия является конструкция покрытия спортивного зала на 25000 зрителей в г. Санкт-Петербурге (рис. 8.48.). В этом случае стабилизирующие вантовые системы представляют собой вантовые фермы, состоящие из верхнего и нижнего растянутых поясов, соединенных растяжками.
Рис. 8.48. Конструкция мембранногопокрытия спортзала на 25 тыс. зрителей в г. Санкт-Петербурге (Россия):
а – поперечный разрез зала; б – план мембранного покрытия; 1 –стабилизирующие радиальные вантовые фермы; 2 – внутреннее опорное кольцо диаметром 72 м системы стабилизации покрытия; 3 – сферическая мембрана из стальных лепестков-листов толщиной 6 мм ; 4 – сборно-монолитное железобетонное кольцо опорного контура сечением 5 х 1,05 м; 5 – эллитические вырезы в стальных лепестках-листах в приконтурной зоне
Предварительное натяжение стабилизирующих вантовых систем должно быть не меньше разности нагрузок от ветрового отсоса и массы всех cлоев мембранного покрытия.
Стабилизация мембранных систем прямоугольной или криволинейной формы в плане может также обеспечиваться параллельными или радиальными ребрами в виде балок или ферм, способных воспринимать изгибающие усилия. Для исключения волнообразного прогиба мембраны между продольными ребрами предусматривают поперечные или круговые ребра с шагом до 3 м (рис 8.49.).
Рис. 8.49. Схемы стабилизации формы мембранных систем жесткими элементами в виде балок или ферм:
а – мембранное покрытие с цилиндрической формой поверхности (поперечный разрез); б – мембранное покрытие шатровой формы; 1 – мембранная оболочка; 2 – пролетные (поперечные) жесткие стабилизирующие ребра; 3 – шаговые (продольные) жесткие стабилизирующие ребра; 4 – шарнирная опора поперечного ребра; 5 – опорный бортовой элемент (опорный контур); 6 – жесткие меридиональные стабилизирующие ребра (например, в виде ферм)
Возможны и другие способы стабилизации мембранных систем. Так, например, определенный стабилизирующий эффект достигается при устройстве двухслойных мембран или мембран с переплетающимися лентами, когда верхним лентам двухслойных мембран или лентам одного из направлений в переплетающихся системах придается натяжение.
В комбинированных системах покрытий гибкие и жесткие элементы работают совместно, вследствие чего такие системы получаются более легкими. Жесткими элементами в таких системах могут быть балки или фермы, укладываемые перпендикулярно к вантам, что стабилизирует форму покрытия и обеспечивает распределение нагрузки на несколько вант (рис. 8.50.).
Рис. 8.50. Примеры комбинированных вантово-жестких систем:
а – вантово-жесткая система с цилиндрической формой поверхности; б – то же. двухскатная; в – на плане криволинейного очертание
К подвесным относятся системы, состоящие из жестких конструкций и поддерживающих их вант-растяжек, закрепленных на стойках или пилонах. Подвесные системы позволяют выполнять разные варианты конструктивных решений покрытий (рис. 8.51.).
Рис. 8.51. Схемы подвесных покрытий и примеры их применения:
а – г – варианты конструктивных решений подвесных систем; д – схема подвесных конструкций покрытия зимнего Олимпийского стадиона в Скво-Вэлли (США); е – схема подвесных конструкций покрытий выставочного павильона СССР на Всемирной выставке в Брюсселе (1958 г.)
9. Специальные конструктивные элементы общественных зданий
9.1. Конструкции внутренних балконов, амфитеатров и трибун
Для размещения зрительских мест и обеспечения нормального зрительского восприятия в общественных зрелищных зданиях и спортивных дворцах и сооружениях устраивают внутренние балконы, амфитеатры и трибуны с последовательным подъемом рядов с местами для зрителей.
Внутренние балконы располагают в торцах зрительных залов напротив сцен или экранов и вдоль боковых стен. Торцевые балконы имеют вынос до 6 м, реже до 9 м и их несущими конструкциями могут быть консольно-балочные, консольно-ферменные или консольно-рамные системы (рис. 9.1.А.).
Рис. 9.1.А. Варианты конструктивных схем балконов консольного типа:
а – с несущими металлическими фермами; б – с несущими железобетонными рамами; 1 - несущие консольные металлические фермы; 2 – «гребенка» сидений; 3 – барьер; 4 – акустический подвесной потолок; 5 - торцевая стена; 6 – обвязочные балки; 7 – наклонная балка железобетонной рамы; 8 – железобетонная стойка рамы
Рис. 9.1.Б. Вариант сочетания конструктивных решений балконов консольного типа и над помещениями
Возможны и другие варианты конструктивных решений торцевых балконов, как, например, размещение балконов над фойе или другими помещениями, примыкающими к залу (рис. 9.1.Б.). При больших выносах и пролетах возможно опирание несущих элементов балконов на железобетонные балки-стенки или на стальные фермы с параллельными поясами, которые в свою очередь опирают на боковые стены зальных помещений или на элементы каркаса.
Внутренние боковые балконы по условиям обеспечения зрительного восприятия не могут иметь больших выносов (глубины) и их устраивают на консольных балках или плитах, защемленных в боковых стенах зального помещения или в несущем каркасе.
В зданиях театров, кинотеатров, учебных заведений устраивают залы или учебные аудитории с амфитеатром. Амфитеатры, как и балконы, выполняют с подъемом рядов для обеспечения видимости, но их в отличие от балконов располагают или на грунте, или над вспомогательными помещениями нижних этажей, или над такими же помещениями с амфитеатрами (например, этажные учебные поточные аудитории), что существенно упрощает их конструктивное решение. Как правило, несущие конструкции амфитеатров выполняют монолитными или сборными железобетонными в виде балок или рам (рис. 9.2.).
Рис. 9.2. Схемы конструктивных решений амфитеатров:
а – вариант устройства малоуклонного амфитеатра по поверхности грунта; б – вариант устройства амфитеатра с большим уклоном на перекрытии над ниже расположенными помещениями
Трибуны в спортивных сооружениях устраивают также как и амфитеатры в зрелищных зданиях, но их выполняют с более крутыми уклонами. Трибуны могут располагаться или на земляных уклонах, или на стоечно-балочных (рамных) системах, или быть смешанного типа – в нижней части на земляном уклоне, а в верхней части – на стоечно-балочной конструкции (рис. 9.3.). При стоечно-балочной системе подтрибунное пространство используют для размещения помещений по обслуживанию спортсменов и зрителей, а сами трибуны также служат покрытием для подтрибунных помещений, т.е. они должны иметь соответствующие тепло- и гидроизоляцию.
Рис. 9.3. Схемы конструктивных решений трибун спортивных сооружений:
а – на земляных уклонах; б – в виде рамной конструктивной системы; в – смешанного типа
Для устройства ступеней поднимающихся рядов внутренних балконов, амфитеатров и трибун по верху их наклонных несущих элементов укладывают железобетонные Г-образные элементы (рис. 9.4.) или монолитную железобетонную плиту, на которой устраивают деревянные ступени, и на этих элементах, в том числе и на деревянных ступенях, крепят сидения для зрителей.
Рис. 9.4. Вариант устройства сидений для зрителей на балконах, амфитеатрах и трибунах:
1 – железобетонная балка; 2 – железобетонная плита; 3 – теплоизоляция; 4 – гидроизоляция; 5 – железобетонный Г-образный элемент; 6 – стяжка из цементного раствора; 7 – полимерный настил; 8 – гидроизоляция; 9 – металлическое опорное устройство для сидения; 10 – опорный столик; 11 – закладная деталь (швеллер)
9.2. Конструкции витражей и витрин
Во многих общественных зданиях в качестве части наружных вертикальных ограждений применяют большие остекленные поверхности – витражи, которые служат для освещения примыкающих помещений и для зрительной связи внутреннего пространства с внешней средой. Витражи также являются важными элементами внешней архитектуры зданий и их интерьеров (рис. 9.5.).
Рис. 9.5. Схемы конструктивных решений витражей
Конструкции витражей должны быть способными воспринимать силовые воздействия от ветра, собственной массы, осадок здания и температурных деформаций. Витражи изготавливают из алюминиевых сплавов или стали в виде плоских или пространственных каркасов, состоящих из вертикальных стоек (импостов) и горизонтальных элементов (средников), и заполненных остекленными переплетами.
Для теплого климата витражи выполняют одинарными из плоских каркасов, а для умеренного и холодного климата – двойными из пространственных каркасов. В двойных витражах между переплетами устраивают воздушную прослойку для прохода и чистки стекол и в связи с этим они бывают открывающимися или разборными.
Силовые воздействия на витражи воспринимаются стойками-импостами и средниками витражных каркасов, которые обычно выполняются полыми прямоугольного или иной формы сечения из алюминиевых сплавов или стальными из прокатных или гнутых профилей. Эти воздействия передаются на элементы несущего остова здания, т.е. вертикальные стойки-импосты или поэтажно крепят к перекрытиям или крепят к цоколю и к покрытию. Горизонтальные элементы-средники крепят к вертикальным стойкам-импостам (рис. 9.6.).
Рис. 9.6. Вариант конструктивного решения крепления каркаса витража к конструкциям несущего остова здания:
а – верхнее подвижное крепление каркаса витража к покрытию здания; б – крепление каркаса витража к междуэтажному перекрытию; в – крепление средников каркаса к импостам; 1 – вертикальный элемент каркаса – импост; 2 – горизонтальный элемент каркаса – средник; 3 – анкерный вкладыш; 4 – закладная деталь в несущем элементе остова здания; 5 – накладка; 6 – анкерный элемент крепления каркаса к междуэтажному перекрытию
Конструкции креплений элементов витражных каркасов к элементам несущего остова здания выполняют таким образом, чтобы обеспечивалась возможность перемещений импостов и средников в вертикальном и горизонтальном направлениях вследствие температурных деформаций из-за линейного расширения металла. Для этого одна из опор (нижняя или верхняя) выполняются способными к подвижному в вертикальном направлении креплению импостов витражного каркаса, а крепление средников к импостам выполняется с возможностью необходимого их горизонтального перемещения.
Крепление стекол в металлических переплетах витражей выполняют с помощью специальных штапиков и с упругими уплотнителями из резины или пластмассы, обеспечивающими упругость креплений, их водо- и воздухонепроницаемость (рис. 9.7.А. 9.7.Б.).
Витрины устраивают в магазинах для экспозиции продаваемых товаров и они являются существенными элементами фасада зданий и интерьера торговых залов. Ими оборудуют первые этажи магазинов, реже первые и вторые и расположенные выше, и их высота увязывается с высотой этажей. По форме в плане витрины бывают плоскими, ломаными и угловыми, и они
Рис. 9.7.А. Вариант заделки стекол в алюминиевые переплеты:
1 – стекло; 2 – упругая резиновая прокладка; 3 – алюминиевый профиль; 4 – зазор; 5 – замазка
Рис. 9.7.Б. Варианты крепления стекол в металлических переплетах:
а – со штапиками на пружинах; б – со штапиками с защелкой; в – в стальных переплетах; 1 – стекло; 2 – герметик; 3 – резиновое уплотнение; 4 – штапик с защелкой; 5 – прокладка; 6 – штапик с пружиной; 7 – импост или средник; 8 – резиновая прокладка; 9 - стальной уголок обвязки; 10 – прижимной уголок
могут располагаться в плоскости наружной стены или выступать из неё частично или полностью (рис. 9.8.). При выступающей витрине необходимо внизу устройство уширенной опоры, а вверху – покрытия над ней. В зависимости от климатических условий витрины могут иметь одинарное (при расчетной наружной температуре до -20ºС) или двойное остекление (наружная расчетная температура ниже -20º).
Несущие конструкции витрин выполняют как и для витражей или из прокатных или гнутых стальных профилей (рис. 9.9.), или из полых прямоугольных или специальной формы алюминиевых профилей (рис. 9.10.). Стекла в таких витринах крепят к импостам. Возможно также крепление стекол в витринах и без импостов. Так, например, непосредственно стыкуемые витринные полированные стекла крепят к расположенным за ними стойкам с помощью муфт-упоров, штырей и накладок с упругими прокладками (рис. 9.11.).
Рис. 9.8. Варианты схем поперечных разрезов витрин:
а, б – выступающие с раздельными переплетами; в – выступающая со спаренными переплетами; г – не выступающая со спаренными переплетами
Рис. 9.9. Вариант конструктивного решения спаренного стального переплета витрины:
а – разрез; б – план узла; 1 – обвязка внутреннего переплета из неравнобокого уголка 63 х 40 х 5; 2 – прижимной элемент из равнобокого уголка 20 х 4; 3 – обвязка наружного переплета из неравнобокого уголка 56 х 36 х 5; 4 – вертикальная стойка-импост наружной витрины; 5 – прижимной элемент наружной витрины из равнобокого уголка 40 х 4; 6 – стойка-импост внутренней витрины; 7 – резиновый уплотнитель; 8 – стекло витрины толщиной 6 – 8 мм
Рис. 9.10. Вариант узлов витрины из алюминиевых элементов:
а – примыкающих к боковой стене; б – примыкающих к цоколю и к перекрытию или покрытию; 1 – конопатка; 2 – гернит на клею; 3 – профиль алюминиевый; 4 – вкладыш; 5 – винт
Рис. 9.11. Пример крепления стекол непосредственно к трубчатой опоре (без импостов):
1 – трубчатая стойка; 2 – наружная муфта; 3 – прижимы; 4 – накладка; 5 – штырь; 6 – внутренняя муфта с резьбой; 7 – полированное стекло толщиной 8 мм; 8 – резиновая прокладка
9.3. Подвесные потолки
Подвесные потолки в общественных зданиях проектируют или из архитектурных соображений, или при необходимости устройства светящихся потолков, или для скрытия проводки различных коммуникаций, или из условий акустики. Из сказанного выше следует, что подвесные потолки устраивают как декоративные элементы интерьеров помещений, закрывающих несущие конструкции перекрытий и покрытий и разводки надпотолочных коммуникаций (рис. 9.12), а также для обеспечения необходимого акустического режима в помещениях и для размещения осветительных и светорассеивающих устройств.
Рис. 9.12. Вариант подвесного потолка по сборным железобетонным фермам
Основными составными частями подвесных потолков являются их несущие конструкции и закрепляемые на этих конструкциях лицевые
Рис. 9.13. Варианты схем конструктивных решений подвесных потолков:
Схема 1 – а, б, в – не проходные; г – подшивные; схема 2 – д, е – проходные (обслуживание с ходовых мостиков, е – допускается хождение по ним обслуживающего персонала); решения потолков: ж – глухой плоскостью со встроенными светильниками; и – потолочной плоскостью с узкими щелями-разрывами для размещения люминисцентных светильников; к – потолочной плоскостью с проемами, заполненными светорассеивающими решетками или светопропускающими плитами; л – в виде люминисцентных ламп, обеспечивающим освещение отраженным светом – «карнизное освещение); м – р – светящиеся подвесные потолки; 1 – главный (несущий) элемент каркаса подвесного потолка; 2 – подвеска; 3 – устройство для регулирования подвески по длине; 4 – крепление подвески к несущим конструкциям перекрытия или покрытия; 5 – крепление каркаса подвесного потолка к подвеске; 6 – лицевой элемент; 7 – хомут с отгибом-пружиной; 8 – второстепенный (направляющий) элемент каркаса; 9 – гипсокартонные листы; 10 – подшивка по месту (ДВП, картон или пластик); 11 – винты с шагом 200 мм; 12 – шпаклевка по бумажной или тканевой ленте; 13 – ферма; 14 – плита покрытия; 15 – пальцы; 16 – плита подвесного потолка; 17 – ходовой мостик; 18 – металлическая или железобетонная балка; 19 – люминисцентная лампа; 20 – звукопоглащающие лицевые элементы; 21 – светорассеивающая решетка; 22 – листовой пластмассовый рассеиватель
(видимые) элементы. Несущие конструкции подвесных потолков крепят к несущим конструкциям перекрытий или покрытий и они включают каркас (несущие конструкции) потолка, подвески и детали крепления и регулирования элементов потолка (рис. 9.13.). Лицевые (видимые) элементы подвесных потолков выполняют из деревянных щитов, древесностружечных или железобетонных плит, фибролита, армированного, закаленного или волокнистого стекла и плит или листов из других материалов, предназначенных для выполнения декоративных, акустических, осветительных и светорассеивающих функций (рис. 9.14.).
В подвесных потолках применяют разнообразные осветительные приборы, располагаемые ниже уровня потолка, на уровне потолка или выше потолка за светопрозрачными или светорассеивающими экранами. При устройстве акустических подвесных потолков их лицевые элементы покрывают снизу перфорированными листами фанеры, гипса, алюминия и др. При
проектировании подвесных потолков необходимо использовать в их конструкциях легкие прочные материалы.
Рис. 9.14. Детали подвесных потолков:
а – деревянный подвесной потолок по деревянным фермам; б – железобетонный подвесной потолок по железобетонным фермам; в – железобетонный потолок по стальным фермам; г – легкие декоративные или акустические подвесные потолки; д – детали подвесных потолков; 1 – стойка фермы; 2 – нижний пояс фермы; 3 – хомут подвески затяжки (нижнего пояса); 4 – хомут подвески балки подвесного потолка; 5 – балка подвесного потолка; 6 – черепные бруски; 7 – брусковый накат; 8 – болт хомута; 9 – выпуски; 10 – опорные элементы из уголков или тавриков для опирания железобетонных плит подвесного потолка; 11 – железобетонные плиты; 12 – стойка стальной фермы из уголков; 13 – нижний пояс фермы из уголков; 14 – подвеска; 15 – уголки или таврики для опирания железобетонных плит потолка; 16 – арматура легкого подвесного потолка; 17 – сережка; 18 – скоба; 19 – алюминиевый двутаврик; 20 – декоративные или акустические перфорированные плитки
В большепролетных зальных помещениях общественных зданий кроме бокового освещения через оконные проемы часто необходимо устраивать верхнее освещение через сплошные светопрозрачные покрытия или отдельные вставки, или через световые фонари, в том числе и зенитные, устанавливаемые на покрытиях. К таким объектам относятся здания музеев, выставок, вокзалов, почтамтов, спортзалов и др. На рис. 9.15. представлены некоторые схемы устройства верхнего света в общественных зданиях.
При устройстве в общественных зданиях верхнего света необходимо обеспечивать соблюдение требуемого светового, теплового и влажностного режимов. Например, в музеях, картинных галереях, выставочных залах и др. фонари верхнего света и светопрозрачные покрытия должны защищать помещения от атмосферных осадков, иметь достаточное сопротивление теплопередаче и воздухопроницанию, обеспечивать требуемые светопропускание, светорассеивание и исключать проникание прямых солнечных лучей.
Рис. 9.15. Схемы устройства верхнего света в общественных зданиях:
а – зенитный треугольный фонарь; б – светопрозрачное покрытие; в – стекложелезобетонное покрытие; г – светопрозрачное покрытие со светорассеивающим подвесным потолком; д – верхнее боковое освещение; е – зенитные фонари-колпаки; 1 – несущие конструкции фонарей; 2 и 3 – первое и второе остекление; 4 – светорассеивающее остекление; 5 – светоотражающий экран; 6 – несущая рама фонаря; 7 – ограждающая конструкция покрытия; 8 – ходовой мостик; 9 – ферма покрытия; 10 – остекление из волнистого армированного стекла;11 – стекложелезобетон; 12 – пластмассовые жалюзи; 13 – экран «велариум»; 14 – окна; 15 – светопрозрачные пластмассовые сферические колпаки; 16 – пакетное стекло
Рис. 9.16. Треугольный зенитный фонарь:
а – конструкция фонаря; б – верхний узел; 1 – холодный чердак; 2 – продуха для холодного воздуха; 3 – отражательный экран; 4 – ходовой мостик; 5 – перекатываемая лестница; 6 – совмещенное покрытие; 7 – ферма покрытия
Как пример выполнения некоторых из вышеперечисленных требований на рис. 9.16. приведено конструктивное решение треугольного зенитного фонаря с тройным остеклением и двумя воздушными промежутками, что обеспечивает примыкающие помещения требуемыми температурными и влажностными параметрами. Кроме треугольных зенитных фонарей применяют точечные зенитные фонари (рис. 9.17.) или зенитные светопроницаемые заполнения межплитных проемов (рис. 9.18.).
Рис. 9.17. Вариант конструктивного решения зенитного фонаря в виде купола-плафона из органического стекла для освещения верхним светом помещений общественных зданий:
1 – плафон из органического стекла; 2 – прокладка из пористой резины; 3 – деревянная рама; 4 – фартук из оцинкованной стали; 5 – керамзитобетонный опорный элемент; 6 – несущая плита покрытия; 7 – клямера из нержавеющей стали
Рис. 9.18. Варианты конструктивных решений зенитных фонарей в межплитных проемах покрытий:
1 – железобетонная ребристая плита покрытия; 2 – светопрозрачный колпак из органического стекла, нижний; 3 – то же, верхний; 4 – бортовой элемент; 5 – герметизирующая прокладка; 6 – фартук из оцинкованной стали; 7 – резиновая шайба- прокладка; 8 – анкерный болт с прокладкой и гайкой; 9 – несущий элемент покрытия
При изготовлении элементов светопрозрачных стекложелезобетонных покрытий общественных зданий используют стеклянные пустотелые блоки квадратной формы со сторонами 194, 294 и 394 мм и толщиной 60 и 98 мм, в зазоры между которыми укладывают арматуру и затем заполняют цементным раствором (рис. 9.19.). Такие покрытия имеют высокую прочность, долговечность, огнестойкость и др., однако они имеют сравнительно небольшое светопропускание, и их чаще всего применяют для покрытий высоких зальных помещений, где требуется равномерное диффузное освещение (крытые рынки, торговые залы и др.).
Рис. 9.19. Пример конструктивного решения стекложелезобетонного покрытия:
1 – стеклоблоки; 2 – ребра сборных стекложелезобетонных ребристых плит; 3 – раствор, укладываемый в зазоры между стеклоблоками; 4 – арматура; 5 – мастика; 6 – компенсатор из оцинкованной стальной жести; 7 – утеплитель; 8 – фартук из оцинкованной стальной жести; 9 – пробка для крепления компенсатора; 10 – утеплитель совмещенного покрытия; 11 – верхние части несущих конструкций покрытия
Ч а с т ь V
Специальные вопросы архитектурно-конструктивного проектирования зданий
Конструктивные решения зданий для строительства в особых природно-климатических условиях
10. Особенности конструктивных решений зданий для строительства в сейсмоопасных районах
При проектировании зданий и сооружений для строительства в сейсмоопасных районах кроме обычных нагрузок учитывают также возможные воздействия сейсмических сил. От сейсмических воздействий возникают вертикальные и горизонтальные силовые составляющие, при этом в эпицентральной зоне вертикальные силовые составляющие преобладают над горизонтальными, а в удаленных от эпицентра зонах возрастают горизонтальные силовые составляющие, и зачастую они являются наиболее опасными для зданий и сооружений (рис. 10.1.А.).
Сила землетрясений измеряется по 12-ти балльной системе МSК-64. Расчет и конструирование элементов зданий и зданий в целом для строительства в сейсмоопасных районах производят в соответствии с требованиями специальных норм. Для современных зданий и сооружений сейсмические воздействия с силой до 6 баллов не опасны и их при проектировании не учитывают. В районах с сейсмичностью в 6, 7, 8 и 9 баллов принимаются определенные меры, исключающие или смягчающие последствия воздействий сейсмических сил на здания и сооружения, а в районах с сейсмичностью в 10 и более баллов строительство капитальных зданий не целесообразно.
Меры, позволяющие в определенной степени повысить сейсмостойкость зданий и сооружений следующие:
- выбор участка для строительства с меньшей сейсмичностью;
- выбор соответствующих конструктивных схем и материалов для зданий;
- выбор соответствующих объемно-планировочных решений зданий;
- выбор конструктивных решений зданий, которые повышают прочность и соответственно сейсмостойкость зданий, и другие меры.
Сейсмостойким считается здание, у которого обеспечена сохранность основных несущих конструкций, разрушение которых из-за действия сейсмических сил угрожало бы обрушением всего здания или его частей. При этом возможны (допустимы) повреждения второстепенных элементов, выход из строя которых не угрожал бы безопасности людей или сохранности оборудования.
Для зданий и сооружений, строящихся в сейсмоопасных районах, целесообразно применять облегченные несущие и ограждающие конструкции. Конструктивные схемы зданий и их объемно-планировочные решения следует выбирать с учетом возможного их противодействия сейсмическим силам. Форма зданий в плане должна быть простой, компактной, без выступов, впадин, резких изломов стен в плане, а внутренние стены и другие конструкции следует располагать в плане равномерно и симметрично относительно центра тяжести здания (рис. 10.1.Б.).
Рис. 10.1.Б. Варианты расположения стен в плане:
а – рекомендуемая симметричная; б – нерекомендуемая асимметричная; в – нерекомендуемая с изломом внутренних стен в плане
Здания сложной формы в плане и протяженные здания необходимо разделять на отсеки простой формы антисейсмическими швами, при этом в каждом отсеке необходимо соблюдать симметричность расположения
Рис. 10.2. Вариант схемы разделения здания со сложной конфигурацией в плане на отдельные отсеки:
а – нерекомендуемое решение; б – рекомендуемое решение
вертикальных и горизонтальных несущих конструкций, диафрагм жесткости, связей и перегородок относительно центра тяжести отсека (рис. 10.2.). В каждом отсеке конструктивная схема, этажность и материал конструкций должны быть одинаковыми, а всё здание не должно иметь перепадов высот.
Фундаменты зданий в сейсмических районах желательно выполнять железобетонными монолитными и они должны заглубляться до одного уровня (отметки), а подвалы следует устраивать или под всем зданием или под отдельными отсеками. В многоэтажных зданиях глубину заложения фундаментов увеличивают путем устройства коробчатых фундаментов, а в свайных фундаментах применяют только забивные сваи с монолитными ростверками. В каркасных многоэтажных зданиях под колонны применяют фундаменты в виде перекрестно-ребристой или сплошной монолитной железобетонной плиты, а отдельно стоящие столбчатые фундаменты необходимо соединять между собой фундаментными балками (рис. 10.3.).
Рис. 10.3. Схема конструктивного решения столбчатых фундаментов с антисейсмическими связями:
1 – столбчатые фундаменты под колонны; 2 – железобетонные фундаментные балки
Несущий остов зданий в сейсмоопасных районах целесообразно тоже выполнять монолитным железобетонным в виде несущих стен или каркасным из линейных элементов или в виде каркасно-этажерочных систем, а при сборном варианте необходимо усиливать элементы остова и их стыки введением дополнительной арматуры.
В зданиях со стенами из мелких каменных элементов, в том числе и кирпичной кладки, необходимо соблюдать установленные нормами марки стеновых материалов и раствора, вид кладки, размеры простенков и проемов.
Рис. 10.4. Детали антисейсмических поэтажных поясов в кладке кирпичных стен:
а – в несущей кирпичной стене; б – в ненесущей кирпичной стене; 1 – хомуты из проволоки 6 мм; 2 – кладка кирпичной стены; 3 – анкерные связи; 4 – продольные арматурные стержни диаметром 10…12 мм; 5 – закладные детали; 6 – железобетонная многопустотная плита-настил перекрытия; 7 – антисейсмический поэтажный железобетонный пояс
Устойчивость и пространственная жесткость зданий с несущими каменными стенами повышается соответствующим размещением стен в плане, прочным сопряжением в местах примыкания одной стены к другой и устройством антисейсмических поясов на уровне всех междуэтажных, чердачных и надподвальных перекрытий по всей протяженности наружных и внутренних стен (рис. 10.4.).
Антисейсмические пояса, как правило, выполняют железобетонными, чаще монолитными с непрерывным армированием, а при сборном варианте элементы поясов соединяют сваркой закладных деталей или арматурных выпусков с последующим замоноличиванием стыков. Ширину антисейсмических поясов принимают равной толщине стен, но при толщине стены более 500 мм ширину пояса можно принимать на 120 мм (т.е. на 1/2 кирпича) меньше. Высота пояса принимается не менее 150 мм.
При сейсмичности в 7, 8 и 9 баллов высота этажей каменных зданий должна быть соответственно не более 6, 5 и 4 м, а отношение толщины стены к высоте этажа должно быть не менее 1 : 12. В местах примыкания стен одна к другой в горизонтальные швы кладки укладывают арматурные сетки (рис. 10.5.), а кладка стен под и над антисейсмическими поясами должна быть связана с ними (поясами) вертикальными арматурными выпусками.
В крупноблочных зданиях необходимо соблюдать перевязку вертикальных швов блочных стен. В качестве антисейсмических поясов в таких зданиях используют перемычечные и поясные стеновые блоки со сваркой арматурных выпусков или укладкой в горизонтальные швы на уровне
а
Рис. 10.5. Варианты усиления кирпичных стен при строительстве в сейсмоопасных районах:
а – устройство деревянного и железобетонного карнизов (размеры в мм); б – усиление кладки стен в углах (А) и (Б) – в местах пересечений (размеры в см)
перекрытий дополнительной арматуры по принципу непрерывного армирования с последующим замоноличиванием этих швов.
Для крупнопанельных зданий в сейсмоопасных районах следует применять смешанные конструктивные схемы с продольными и поперечными несущими стенами, при этом необходимо обеспечивать совместную работу стен между собой и с элементами перекрытий, а шаг поперечных стен не должен превышать 6 м. Усиление горизонтальных стыков панельных стен от сдвиговых воздействий достигается или сваркой арматурных выпусков, или дополнительным армированием, или устройством специальных шпоночных связей (рис. 10.6.). Панели перекрытий выполняют размером на перекрываемую ячейку с рифлеными гранями для лучшего сцепления с раствором или бетоном замоноличивания.
Несущие элементы перекрытий и покрытий зданий, строящихся в сейсмоопасных районах, необходимо проектировать жесткими, надежно связанными с вертикальными несущими конструкциями. Эти элементы должны по возможности объединяться поэтажно в жесткие горизонтальные диски, получаемые путем анкеровки элементов между собой и заполнения швов между ними цементно-песчаным раствором, а также устройством поэтажных монолитных обвязок, соединяющих сборные элементы
Рис. 10.6. Варианты усиления стыков стен крупнопанельных зданий (размеры в см):
а – усиление панелей наружных стен и их стыков арматурой и устройством шпоночных соединений; б – то же, панелей внутренних стен; 1 – выпуски арматуры; 2 – стальные накладки
перекрытий и покрытий в одно целое. При замоноличивании дисков перекрытий и покрытий целесообразно использовать монтажные петли, анкера, армированные шпоночные соединения. Длину опорных участков сборных элементов перекрытий и покрытий необходимо увеличивать и их опорные участки, как уже указывалось, выполнять рифлеными для лучшего сцепления с раствором или бетоном в опорных швах.
Лестницы устраивают крупноэлементными или крупнопанельными с опиранием их несущих элементов на стены не менее чем на 250 мм и с надежным заакериванием или сваркой закладных деталей. Все элементы лестниц соединяют между собой с помощью сварки. Перегородки внутри зданий выполняют из крупных панелей или армированными из штучных
элементов и надежно крепят к элементам несущего остова зданий.
При устройстве лоджий их боковые стенки выполняют как продолжение поперечных несущих стен зданий, а плиты балконов выполняют как консольные выпуски элементов перекрытий или надежно с ними (перекрытиями) соединяют. Вынос балконов не более 1 м. Оконные и дверные проемы, а также проемы балконов и лоджий должны иметь монолитное железобетонное обрамление.
В деревянных домах бревенчатые или брусчатые стены усиливают шипами или нагелями, угловые соединения выполняют в виде врубки с остатком и в углах устанавливают дополнительные связи-сжимы, а в каркасных, щитовых и каркасно-щитовых домах жесткость стен повышают установкой подкосов или косой обшивкой, перекрытий – настилом диагонального черного пола.
11. Особенности конструктивных решений зданий при строительстве на просадочных грунтах и на подрабатываемых территориях
К просадочным относят глинистые и некоторые виды песчаных грунтов, содержащих водорастворимые соли и имеющих высокую пористость. В сухом состоянии эти грунты имеют достаточно высокую прочность и устойчивость, но при увлажнении из-за растворения солей они теряют связность и под нагрузкой дают просадки, которые могут приводить к повреждениям и даже разрушению зданий.
Надежность оснований из просадочных грунтов, т.е. прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий, строящихся в районах с просадочными грунтами, обеспечивается или устранением просадочности (закреплением, предварительным замачиванием, уплотнением, в том числе и устройством грунтовых свай и др.), или исключением возможности проникания воды в грунты основания.
Кроме технологических операций с грунтами оснований, повышающих их несущую способность, применяют и конструктивные приемы, обеспечивающие прочность и устойчивость зданий, строящихся на просадочных грунтах. К таким приемам относится, например, выбор соответствующего конструктивного решения – или исключающего возможность неравномерных осадок частей зданий (применение железобетонных перекрестных ленточных, сплошных или комбинированных фундаментов), или дающего возможность независимой осадки частей зданий одна относительно другой.
Для этого протяженные здания разрезают на отдельные отсеки осадочными швами, которые совмещают по возможности с температурными и располагают у поперечных стен. Повышение прочности и жесткости отсеков обеспечивается устройством железобетонных поясов на уровнях междуэтажных перекрытий по всему периметру наружных и внутренних стен отсеков. Принимаются и другие конструктивные меры, аналогичные применяемым при строительстве в сейсмоопасных районах.
К подрабатываемым относятся территории, где под землей велась или ведется добыча полезных ископаемых. При проектировании зданий и сооружений для строительства на этих территориях следует учитывать, что под этими объектами могут находиться разного вида шахты, и что вследствие этого возможны оседания грунтов, ведущие к деформациям в фундаментах и стенах зданий и сооружений.
Для снижения уровня воздействий от возможных осадок грунта на деформативность зданий и сооружений и их конструктивных элементов используют архитектурно-планировочные и конструктивные приемы, повышающие пространственную жесткость и прочность зданий и сооружений, а также прочность и устойчивость их конструктивных элементов, и обеспечивающие их (конструктивных элементов) надежную взаимосвязь между собой.
Так длинные и сложные по конфигурации в плане здания разделяют на простые отсеки осадочными швами, на уровнях перекрытий в стенах устраивают монолитные железобетонные пояса, надежно закрепляют в стенах анкерами элементы перекрытий и замоноличивают стыки между ними, т.е. используют те же приемы, что и при строительстве на просадочных грунтах и в сейсмоопасных районах.
12. Особенности конструктивных решений зданий для строительства в холодной строительно-климатической зоне
Для холодной строительно-климатической зоны характерны низкая температура наружного воздуха, сильные ветры, снеговые заносы, вечномерзлые грунты оснований, отсутствие транспортных коммуникаций и строительной базы, а так же квалифицированных рабочих. Вследствие этого строительство в холодной климатической зоне целесообразно выполнять из легких сборных конструкций, изготовленных на предприятиях в освоенных районах, транспортировка которых была бы наименее дорогой. Конструкции зданий и сооружений должны быть транспортабельными, а их соединения должны быть простыми и надежными.
Самой сложной проблемой при проектировании зданий на вечной мерзлоте является выбор конструкции фундамента, что обусловлено следующими причинами:
- снижение несущей способности вечномерзлого грунта, вплоть до полной её потери, из-за изменения температурного режима под построенным зданием;
- пучение грунта при сезонном промерзании;
- снижение несущей способности вечномерзлого грунта вследствие его ползучести под нагрузкой.
Оттаивание грунта под построенным зданием может достигать глубины до 10 – 15 м и вследствие этого исключается возможность заглубления фундамента до сохраняющейся вечной мерзлоты. В связи с этим в районах вечной мерзлоты целесообразно здания строить на скальных, крупнообломочных, гравелистых, песчаных и других непучинистых грунтах, несущая способность которых не зависит от промерзания, но названные грунты оснований в этих условиях редко встречаются.
Наиболее часто применяемый способ устройства фундаментов в районах вечной мерзлоты – это сохранение под фундаментом вечной мерзлоты, что достигается следующими приемами:
- устройство между зданием и находящимся под ним вечномерзлым грунтом проветриваемых подполий с продухами или холодных (сквозных) первых этажей, что защищает нижележащий вечномерзлый грунт от температурного воздействия построенного здания, так как между зданием и грунтом имеется продуваемое пространство (рис. 12.1.а-г.), при этом высота подполий от поверхности грунта до низа перекрытий должна быть не менее 0,5 м, а перекрытия над подпольями и холодными этажами необходимо надежно утеплять;
- устройство под фундаментами зданий теплоизоляционных подсыпок соответствующей толщины из песка, гравия, шлака и других непучинистых материалов, что защищает вечномерзлый грунт основания от температурного воздействия находящегося над ним здания (рис. 12.1.д.);
- искусственное охлаждение грунта под фундаментами, для чего в грунт под фундаменты укладывают трубы, по которым прогоняют холодоноситель, т.е. охлажденные воздух или жидкость, что значительно снижает стоимость устройства фундаментов, но существенно повышает эксплуатационные расходы (рис. 12.1.е.).
Наиболее целесообразно в районах вечной мерзлоты устраивать свайные фундаменты, позволяющие приподнять здание над грунтом с устройством продуваемого подполья. Сваи устанавливают в заранее устроенные в вечномерзлом грунте скважины с последующей заливкой зазоров между сваями и стенками скважин грунтовым раствором. Сваи могут также забиваться в грунт после предварительного его местного оттаивания электронагревателями.
Рис. 12.1. Способы сохранения вечной мерзлоты под фундаментом зданий:
а – открытое нерегулируемое подполье; б, в – открытое регулируемое подполье с продухами в нижней и верхней части; г – открытое нерегулируемое подполье с техническим этажом над ним; д – теплоизоляционная подсыпка грунта; е – искусственное охлаждение грунта под фундаментом
При устройстве свайных фундаментов не требуется отрывка глубоких котлованов и траншей под фундаменты, что экологически более целесообразно, так как в меньшей мере разрушает окружающую среду.
Пучение грунта при сезонном промерзании вызывает нормальные и касательные силы, действующие на фундамент (рис. 12.2.). При этом нормальные силы в несколько раз могут превышать нагрузку на подошву фундамента от здания, вследствие чего эти силы могут поднять любое здание, а касательные силы из-за смерзания пучащегося грунта с боковыми шероховатыми поверхностями фундамента могут приподнять одно-двухэтажное здание.
Рис. 12.2. Силы пучения, действующие на фундамент при промерзании грунта:
1 – нормальные силы; 2 – касательные силы
Для снижения нежелательного воздействия сил пучения на фундамент здания при сезонном промерзании грунта применяют как активные меры (осушение грунтов, их закрепление, замена на непучинистые грунты и др.), так и пассивные меры, т.е. закладку подошвы фундамента ниже уровня сезонного оттаивания грунта, обмазку боковых поверхностей фундаментов битумными мастиками или гидрофобными материалами и др., однако эти меры лишь частично смягчают воздействие сил пучения.
При строительстве зданий на вечномерзлом грунте необходимо иметь в виду, что мерзлым грунтам присуще свойство ползучести под нагрузкой, и вследствие этого для предупреждения нежелательных деформаций нагрузка на грунт не должна превышать предел длительной прочности мерзлого грунта, величина которого в 5 – 10 раз меньше мгновенной прочности.
Несущий остов зданий для районов с холодным климатом целесообразно выполнять каркасным или с внутренними поперечными несущими стенами, а наружные стены устраивать панельными ненесущими с эффективным утеплителем, что защитит основные несущие конструкции, находящиеся внутри здания, от воздействия низких внешних температур. Применение традиционных материалов для наружных ограждающих конструкций не целесообразно из-за недостаточной их морозостойкости в таком климате и дорогой транспортировки.
Поверхности наружных ограждений не должны иметь выступающих или западающих частей, способствующих задержанию или накоплению снега. Покрытия желательно устраивать чердачные вентилируемые, но могут применяться и невентилируемые, так как в этих районах невысокая влажность наружного воздуха из-за небольшого количества осадков, выпадающих в теплое время года.
Оконные проемы необходимо выполнять с тройным или четверным остеклением, а стыки в оконном заполнении должны быть тщательно загерметизированы, чтобы избежать образования наледей в пространстве между переплетами и на внутренней поверхности стекол.
13. Особенности конструктивных решений зданий для строительства в районах с жарким климатом
Жаркий климат в зависимости от влажности наружного воздуха может быть сухим или влажным, и соответственно этому наружные ограждающие конструкции зданий должны обеспечивать надежную защиту помещений от неблагоприятных воздействий, при этом в первом случае – от перегрева, сухости и пыли, а во втором случае – от перегрева и высокой влажности. Для защиты от сухого жаркого воздуха требуется обеспечение закрытого режима помещений, а защита от жаркого влажного воздуха требует открытого режима помещений, т.е. обеспечения условий для проветривания, воздухообмена и движения воздуха в помещениях.
Ниже рассматриваются некоторые варианты возможных решений конструктивных элементов зданий для обоих случаев.
Фундаменты зданий при строительстве в сухом жарком климате целесообразно применять ленточные, а здания строить с развитыми подвальными и полуподвальными помещениями, так как в заглубленные части зданий из грунта поступает некоторое количество влаги и прохлады, что способствует защите помещений от сухости и перегрева.
Во влажном жарком климате целесообразны отдельно стоящие фундаменты (столбчатые или свайные), позволяющие приподнять здание над поверхностью влажного грунта. При этом обеспечивается обтекание здания воздухом снизу и защита его от грунтовой влаги, грызунов и насекомых.
Наружные стены зданий, строящихся в сухом жарком климате, следует выполнять массивными, имеющими высокие теплозащитные характеристиками и требуемую теплоустойчивость, т.е. способность сохранять на внутренней поверхности стен примерно постоянную температуру в течение суток, что обеспечивает смягчение воздействия на внутренний микроклимат помещений резких суточных температурных перепадов наружного воздуха. Для наружной поверхности стен желательна окраска светлых тонов, смягчающих тепловое воздействие солнечных лучей.
Во влажном климате наружные стены зданий целесообразно устраивать легкими перфорированными, свободно трансформирующимися и раскрывающими помещения во внешнюю среду, что способствует свободному движению воздуха и сквозному проветриванию помещений. Однако такие стены необходимо оборудовать средствами защиты от проникания насекомых в примыкающие помещения.
Окна зданий в сухом жарком климате должны иметь минимально допустимые размеры, удовлетворяющие требованиям освещенности и защиты от проникания пыли, и их расположение и конструкции должны снижать поступление тепла в помещения зданий. Во влажном жарком климате окна и их размещение должны обеспечивать максимальный воздухообмен в примыкающих помещениях.
Полы в помещениях зданий, строящихся в районах с жарким климатом, должны иметь высокое теплоусвоение (мраморные, керамические, террацевые, мозаичные и др.), а в сухом жарком климате полы первых этажей можно устраивать непосредственно на грунте.
Покрытия зданий в районах с жарким климатом воспринимают сильное тепловое воздействие от солнечного облучения и вследствие этого в сухом климате целесообразны плоские эксплуатируемые покрытия, используемые для отдыха и сна, а так же тяжелые покрытия с уложенным грунтом, покрытия-ванны и др. Кроме плоских покрытий в этих условиях для зальных помещений могут применяться купольные или сводчатые покрытия, повышающие теплоотдачу и теплозащиту примыкающих помещений из-за большого объема воздуха, находящегося под куполом или сводом.
Во влажном жарком климате покрытия кроме защиты от солнечного воздействия служат для водоотвода и их выполняют вентилируемыми двускатными или зонтичными с далеко выступающими свесами крыш.
Лестницы зданий в районах жаркого климата, как правило, устраивают открытые, вынесенные за пределы зданий, что исключает аккумуляцию тепла и передачу его в помещения. От дождя и солнца лестницы защищают специальными решетками типа жалюзи.
Ч а с т ь VI
Основы планировки, застройки и благоустройства
населенных мест
14.Планировка, застройка и благоустройство населенных мест
На характер и форму расселения людей основное воздействие оказывает состояние экономического развития общества, но при этом определенное влияние оказывают географические условия, жизненный уклад общества, уровень развития науки и техники. При выборе места для строительства населенного пункта учитывается рельеф местности, уровень залегания грунтовых вод, несущая способность грунтов оснований, наличие водных ресурсов, направление господствующих ветров и их сила и др.
14.1 Классификация населенных мест
Населенные места в Республике Беларусь подразделяются на города, поселки городского типа и сельские населенные пункты.
Города в зависимости от количества проживающего в них населения делятся на следующие типы:
Крупнейшие - свыше 1 000 000 чел.;
Крупные:
I - от 500 000 до 1 000 000 чел.;
II - от 250 000 до 500 000 чел.
Большие - от 100 000 до 250 000 чел.
Средние:
I - от 50 000 до 100 000 чел.;
II - от 20 000 до 50 000 чел.
Малые города и поселки
городского типа:
I - от 10 000 до 20 000 чел.;
II - от 5 000 до 10 000 чел.;
III - от 2 000 до 5 000 чел.
Сельские населенные пункты в зависимости от численности проживающего в них населения делятся на следующие типы:
Крупные - свыше 1 000 чел.
Большие - от 500 до 1 000 чел.
Средние:
I - от 200 до 500 чел.;
II - от 100 до 200 чел.
Малые:
I - от 50 до 100 чел.;
II - до 50 чел.
Перспективная численность населения в населенных пунктах определяется на основе демографического прогноза, в том числе с учетом естественного прироста и миграционных процессов.
14.2. Функциональное зонирование территории населенных мест
Гражданские здания (жилые и общественные), промышленные и сельскохозяйственные предприятия, улицы, площади, мосты, транспортные магистрали, парки, бульвары, инженерные сооружения и коммуникации, размещенные в определенном порядке, образуют планировочную структуру населенных мест (поселений). Территория населенных мест (поселений) в зависимости от преимущественного её функционального использования делится на селитебную, промышленную, санитарно-защитную, коммунально-складскую и транспортную зоны, а также на территории инженерной инфраструктуры, сельскохозяйственного использования и специального назначения.
Селитебная зона включает жилую, общественную и частично ландшафтно-рекреационную территории. На жилой территории размещают жилую застройку, а также приближенные к жилью объекты обслуживания населения. Кроме этого на жилой территории могут размещаться мелкие производственные объекты, не оказывающие вредного воздействия на окружающую среду и не требующие больших территорий, и стоянки для легкового автомобильного транспорта. К жилым относятся также территории дачных и садоводческих участков, расположенных в пределах границ населенных мест.
Жилые территории подразделяют на территории жилой застройки (если жилыми зданиями занято не менее 60% общей площади существующих или вновь строящихся зданий) и территории смешанной застройки (если под жилье занято от 30 до 60% общей площади зданий).
Смешанная застройка может быть на сложившихся территориях крупнейших, крупных и больших городов и она состоит из жилой и производственной застройки. На этой территории размещают жилые и общественные здания, в том числе учебные заведения, учреждения науки, объекты бизнеса, а также промышленные предприятия и другие производственные объекты (площадь промышленного участка не более 5 га). Эти предприятия должны быть с пожаро- и взрывобезопасными производствами, не создающими шума, вибрации, электромагнитных и ионизирующих излучений, превышающих установленные нормы, не загрязняющими воздух, поверхностные и грунтовые воды, а также не требующими подъездных железнодорожных путей и большого потока грузовых автомобилей.
На общественной территории селитебной зоны размещают объекты социально активных видов деятельности людей, в том числе административные здания, здания высших и средних специальных и профессиональных учебных заведений, научно-исследовательских и проектных учреждений, учреждений культуры и искусства и иные общественно значимые объекты по обслуживанию населения. Здесь же организуют пешеходные пространства, озелененные участки (скверы и бульвары) и стоянки для временной парковки автомобильного транспорта.
Общественные территории подразделяются на общественные центры и территории общественного назначения в зонах жилой и смешанной застройки. При этом территории общественного назначения выделяются, если общественные объекты занимают не менее 50% общей площади селитебной зоны.
Ландшафтно-рекреационная территория селитебной зоны предназначена для рекреационной деятельности (отдыха), выполнения природоохранных функций и улучшения состояния окружающей среды и она также включает внутригородские озелененные территории общего пользования.
Система озелененных территорий формируется с учетом величины и значения населенных пунктов, их планировочной структуры и архитектурно-пространственной композиции застройки. Доступность этих территорий для населения устанавливается в зависимости от их назначения и типа населенного пункта. Озелененные территории в зоне жилой застройки, предназначенные для повседневного отдыха населения, размещают с пешеходной доступностью до 5 мин. Такие же территории, но расположенные вблизи мест проживания и предназначенные для повседневного отдыха, физкультурно-оздоровительных занятий, игр детей дошкольного возраста и других аналогичных целей – с пешеходной доступностью не более 15 мин. Парки, пригородные зоны, лесопарки в зависимости от величины населенных пунктов должны иметь пешеходную доступность не более 30 мин (для малых городов) и транспортную доступность от 40 до 60 мин – для средних, больших, крупных и крупнейших городов.
Обеспеченность населения озелененными участками в жилой застройке и озелененными территориями общего пользования в м²/чел устанавливается в зависимости от типа населенных пунктов и их величины.
К ландшафтно-рекреационным территориям вне селитебной зоны также относятся природные территории (лесные массивы, естественные долины рек и ручьев, озера, агроландшафты) и особо охраняемые природные территории (территории заповедников, национальных парков, заказников, памятников природы и др.).
Промышленная зона – это производственная территория, предназначенная для размещения промышленной и производственно-деловой застройки со вспомогательными инженерно-техническими объектами и обслуживающими учреждениями и при необходимости с организацией санитарно-защитных зон производственных объектов. При проектировании промышленной зоны необходимо обеспечить защиту примыкающей селитебной зоны от загрязнения промышленными газами, пылеобразными отходами, а также производственными сточными водами, сопутствующими производственным процессам. Для этого, например, промышленную зону располагают с учетом преобладающего направления ветров, т.е. с подветренной стороны по отношению к селитебной зоне.
Такие же требования предъявляются к размещению животноводческих, птицеводческих и звероводческих предприятий и складов для хранения ядохимикатов, удобрений, взрывоопасных и пожароопасных веществ, а также ветеринарных учреждений, объектов и предприятий по утилизации отходов, котельных, очистных сооружений, навозохранилищ открытого типа и других аналогичных объектов.
Санитарно-защитные зоны являются составными частями производственных территорий и их предусматривают для предприятий, загрязняющих атмосферный воздух вредными и неприятно пахнущими веществами, а также являющихся источниками шума, вибрации, электромагнитных волн и других физико-химических воздействий, превышающих предельно допустимые нормами уровни. Ширина санитарно-защитных зон устанавливается в зависимости от степени вредности производства в промышленной зоне и может составлять от 50 до 1000 м и более.
Размещение зданий и сооружений в санитарно-защитных зонах регламентируется санитарными нормами, а размещение жилых зданий, дошкольных учреждений, общеобразовательных школ и других учебных заведений, учреждений здравоохранения и отдыха, спортивных сооружений и других подобных общественных объектов, а также садов, парков, садово-дачной застройки и огородов не допускается.
Защитное озеленение в санитарно-защитных зонах, препятствующее вредным воздействиям на другие зоны территории населенных пунктов, должно составлять при ширине зоны в м, в %:
более 1000 - 40;
300 – 1000 - 50;
100 – 300 - 60;
50 – 100 - 70.
Ширина защитного озеленения из древесно-кустарниковых насаждений в санитарно-защитных зонах со стороны жилой, смешанной и общественной застройки должна составлять не менее 50 м, а при ширине санитарно-защитной зоны до 100 м – не менее 20 м.
Составными частями производственных территорий в крупных и больших городах являются территории производственно-деловой застройки, на которых могут размещаться промышленные предприятия с экологически безопасным производством, научно-исследовательские и опытно-конструкторские учреждения, информационные центры, торговые и обслуживающие предприятия и складские помещения, не требующие больших объемов транспортных перевозок.
Коммунально-складская зона (застройка) также является составной частью производственной территории. На территории коммунально-складской застройки размещают предприятия пищевой (мясной и молочной) промышленности, продовольственные и непродовольственные склады, холодильники, картофеле- ,овоще- и фруктохранилища, предприятия коммунального, транспортного и бытового обслуживания населения, а также гаражи, в том числе открытые и закрытые стоянки для автомобилей, предприятия оптовой и мелкооптовой торговли.
Складские объекты, не связанные непосредственно с повседневным обслуживанием населения, размещают за пределами крупнейших, крупных и больших городов вблизи узлов внешнего транспорта. Склады государственных резервов, нефти и нефтепродуктов, сжиженного газа, взрывчатых материалов, базисные склады продовольствия, фуража и промышленного сырья и другие аналогичные склады размещают в обособленных зонах за пределами городов и их зеленых зон с соблюдением санитарных, противопожарных и других специальных норм.
Территория коммунально-складской зоны (застройки) должна иметь хорошую транспортную связь как с селитебной, так и с промышленной зонами.
Транспортная зона (транспортная инфраструктура) – это территория населенного пункта, занятая автомобильными дорогами, железнодорожными путями и станциями, аэропортами, водными портами, гаражами и автостоянками и другими аналогичными объектами. Транспортная инфраструктура формируется как единая система путей сообщения и объектов внутреннего, внешнего и пригородного транспорта, обеспечивающих потребность в удобных и безопасных пассажирских и грузовых связях как внутри населенных пунктов, так и между ними и примыкающими территориями.
Размещение железнодорожных и автобусных вокзалов и станций в населенных пунктах увязывается в комплексе с общественно-торговыми центрами. В крупнейших городах эти объекты размещают в срединной зоне или на стыке срединной и периферийных зон, а также в периферийных зонах у станций метрополитена или остановочных транспортных пунктов; в крупных и больших городах – в центральной или срединной зоне; в средних и малых городах – в центральной зоне.
Территории инженерной инфраструктуры предназначены для размещения и функционирования коммуникаций, объектов и сооружений различных инженерно-технических систем: энергоснабжения ( нефте- и газопроводы, электро-, тепло- и газоснабжение), водоснабжения и водоотведения (канализации); систем инженерной защиты территории и систем связи.
Территории сельскохозяйственного использования предназначены для сельскохозяйственной деятельности и включают пашни, сады, огороды, сенокосы, пастбища, а также специализированные сельскохозяйственные здания, строения и сооружения.
Территории специального назначения предназначены для размещения объектов, функционирование которых не совместимо с другими видами территорий, а также режимных территорий с особым режимом использования (военные объекты и полигоны, исправительно- трудовые учреждения и др.).
14.3. Структура жилой территории селитебной зоны
Структурно-планировочные элементы жилой территории селитебной зоны следующие:
- квартал или группа кварталов – территория, не расчлененная улицами или дорогами, в структуре которой кроме жилой застройки размещаются объекты общественного социально-гарантированного обслуживания населения (границами являются проезды, жилые улицы, пешеходные пути);
- группа кварталов или микрорайон – территория, не расчлененная магистральными улицами или дорогами, в пределах которой размещаются жилая застройка, учреждения и предприятия социально-бытового обслуживания населения, учебно-воспитательные учреждения и другие объекты, не противоречащие жилой функции (границами являются жилые улицы и улицы районного значения);
- группа микрорайонов или жилой район – территория, не расчлененная магистральными улицами или дорогами, в пределах которой размещаются жилая застройка, общественно-деловые, производственные объекты, объекты коммунального значения (границами являются магистральные улицы и дороги и труднопреодолимые естественные преграды).
Микрорайон – это жилой массив с численностью населения 5 – 20 тыс. человек, обеспеченный основными видами учреждений повседневного культурно-бытового обслуживания населения. В больших, крупных и крупнейших городах с повышенной этажностью жилой застройки и массовым скоростным пассажирским транспортом наряду с микрорайонами рассматривается более крупное градостроительное образование – жилой район, включающий также учреждения по обслуживанию населения, образующие районный общественный центр: общественно-культурные учреждения, учреждения торговли, предприятия бытового обслуживания.
Планировка и застройка жилых микрорайонов и жилых районов должны отвечать основным градостроительным требованиям: социальным, функциональным, санитарным, архитектурно-художественным, противопожарным и экономическим.
К социальным относятся требования по обеспечению каждого микрорайона и жилого района учреждениями и предприятиями культурно- бытового обслуживания населения. При этом в микрорайонах располагают учреждения и предприятия повседневного обслуживания населения: детские ясли-сады, школы, продовольственные магазины повседневного спроса, прачечные и химчистки или их приемные пункты, бытовые мастерские, аптеки, сберегательные кассы, парикмахерские и т.п.
В жилых районах наряду с микрорайонными учреждениями и предприятиями по удовлетворению повседневного спроса и обслуживания населения располагают предприятия и учреждения периодического спроса – больницы и поликлиники, кинотеатры, библиотеки, магазины непродовольственных товаров, ателье, спортивные комплексы и др.
Крупные универмаги и предприятия общественного питания, учреждения культуры, спортивные сооружения и другие подобные учреждения относятся к объектам периодического и эпизодического обслуживания. Их располагают в центральной части населенных пунктов или жилых районов, имеющей хорошую транспортную связь с жилой территорией этих пунктов.
В городских населенных пунктах учреждения и предприятия повседневного спроса населения имеют следующие радиусы обслуживания: дошкольные детские учреждения и начальные школы или классы – не более 500 м; базовые школы (исключая начальные школы и классы) – до 750 м; межшкольные учебные комбинаты – не более 30 мин транспортной доступности; продовольственные магазины и другие подобные учреждения и предприятия – не более 500 м. Радиусы обслуживания населения учреждениями здравоохранения, размещаемыми в жилой застройке, принимают: для поликлиник – до 1000 м, для аптек – до 300 м.
Учреждения и предприятия периодического и эпизодического обслуживания населения размещают на общественных территориях населенных пунктов, приближая их к местам проживания и работы и увязывая с маршрутами и остановками общественного транспорта. Радиусы обслуживания учреждений и предприятий периодического спроса не должны превышать 1 часа транспортной доступности и их целесообразно размещать в виде общественно-торговых центров, обслуживающих несколько микрорайонов. Радиусы обслуживания учреждений и предприятий эпизодического спроса – не более 2 часов транспортной доступности.
В сельских населенных пунктах размещение учреждений воспитания и образования должно обеспечивать 30-ти минутную транспортную доступность, а при соответствующих условиях подвоза учащихся в школу и педагогических и санитарно-гигиенических обоснованиях допускается увеличение радиуса обслуживания сельских начальных школ.
Количество учреждений и предприятий культурно-бытового обслуживания и здравоохранения и их вместимость определяется по нормам в зависимости от количества проживающих в городских и сельских населенных пунктах и с учетом радиусов обслуживания соответствующих учреждений и предприятий.
14.4. Системы застройки городских микрорайонов и жилых районов
Существуют следующие системы застройки городских микрорайонов и жилых районов:
- периметральная – при такой системе застройки микрорайонов и жилых районов здания строятся по периметрам кварталов, ограниченных улицами. Внутри кварталов размещаются зеленая зона, детские учреждения, спортивные площадки и площадки для отдыха; при периметральной системе застройки не все квартиры в жилых домах, примыкающих к взаимно пересекающимся улицам, могут иметь необходимые условия для обеспечения требуемой нормами инсоляции их помещений;
- строчная – при такой системе застройки здания в микрорайонах и жилых районах размещаются вдоль жилых и магистральных улиц и дорог с интенсивным движением и могут располагаться независимо от направления улиц. При строчной системе застройки имеются возможности обеспечения хороших санитарно-гигиенических условий для помещений квартир и зданий в целом (хорошая инсоляция);
- групповая – при этой системе застройки здания размещают отдельными группами, обеспечивая оптимальные условия инсоляции квартир;
- свободная – эта система включает элементы всех ранее перечисленных видов застройки с различной группировкой и сочетанием зданий и открытых площадок; при такой системе застройки обеспечиваются хорошие санитарно-гигиенические условия для квартир и микрорайонов, а также появляется возможность широкого использования рельефа местности и зеленых насаждений.
Наиболее экономичными по затратам на строительство типами жилых домов для массовой застройки являются жилые дома без лифтов высотой в 5 этажей, а с лифтами – в 9 (10) этажей. При этом 9 (10) – этажные жилые дома целесообразно строить в крупнейших, крупных и больших городах, а также в городах с ограниченными возможностями расширения территории. Жилые дома высотой более 9 (10) этажей имеют более высокую стоимость полезной (общей) площади, при этом её стоимость с увеличением этажности существенно возрастает, и вследствие этого такие дома целесообразно строить при соответствующем экономическом обосновании, т.е. с учетом стоимости застраиваемого земельного участка и устройства инженерных коммуникаций.
Жилые дома высотой более 16 этажей не экономичны по затратам на строительство и эксплуатацию и не совсем и не для всех (высотофобия) удобны для проживания. Такие дома допускается строить в крупнейших и крупных городах на наиболее ответственных участках застройки.
Удаление жилых зданий от остановок общественного транспорта не должно превышать 600 м. Разрывы между жилыми зданиями, устраиваемые из условия обеспечения естественного освещения и инсоляции жилых помещений и обеспечения пожарной безопасности, должны быть не менее:
- между длинными сторонами зданий при их этажности: 2 – 4 этажа – 20 м; 5 этажей – 30 м; 9 этажей – 48 м; 12 – 16 этажей – 80 м;
- между торцами зданий, имеющих в торцах окна из жилых помещений, при их этажности: 2 – 4 этажа – 12 м; 5 этажей – 15 м; 9 этажей – 24 м; 12 – 16 этажей – 45 м;
- между торцами зданий, не имеющих в торцах окон из жилых помещений и их огнестойкости: I – II степени – 6 м; III степени – 8 м; IV и V степени – 10;
- между зданиями башенного типа при их расположении по одной оси и высоте: 9 этажей – 36 м; 12 - 16 этажей – 60 м.
Детские учреждения (ясли-сады) и школы для обеспечения их полноценным естественным освещением должны отстоять от затеняющих их зданий на расстоянии не менее 2,5 высоты этих зданий.
Жилые дома необходимо размещать на удалении от красных линий жилых улиц не менее чем на 3 м, от красных линий магистральных улиц – не менее 6 м и от красных линий скоростных и грузовых дорог – не менее 50 м. Ширина пешеходных тротуаров в зависимости от этажности застройки и категорий примыкающих улиц и дорог составляет от 1,2 до 4,5 м.
Ко всем жилым и общественным зданиям необходимо устраивать подъезды для машин в виде проездов или вдоль одной продольной стороны здания (при высоте до 9 (10) этажей) или с двух продольных сторон – при высоте 9 (10) и более этажей. Минимальная ширина проезда – 3,5 м, проезды к крупным жилым комплексам должны иметь ширину не менее 5,5 м, а площадки для разворота машин – не менее 12 х 12 м. Радиусы закруглений проездов на поворотах должны быть не менее 10 м по оси проезда. Проезды размещают от зданий высотой до 16 этажей на удалении 5 – 8 м, а при этажности более 16 этажей – 8 – 10 м.
Показатель экономичности застройки – это плотность жилого фонда в м² на 1га застройки, и может составлять, например, при 2-х этажной застройке 3000 м², а при 12-ти этажной – 6700 м².
14.5. Дорожно-уличная сеть населенных пунктов
Планировочная структура населенных пунктов зависит от характера дорожно-уличной сети, являющейся основным связующим элементом между функциональными зонами и территориями населенных пунктов, а также между объектами внутри этих зон. Улицы и дороги являются транспортными коммуникациями и путями движения людей. Вдоль них укладывают также коммунальные сети: водоснабжения, канализации, электро-, тепло- и газоснабжения, телефонизации и др.
Из сказанного выше следует, что дорожно-уличная сеть представляет часть территории населенного пункта, ограниченную красными линиями и предназначенную для движения транспорта и пешеходов, прокладки сетей инженерных коммуникаций, размещения зеленых насаждений.
Красные линии – это условные границы, отделяющие дороги, городские улицы, проезды, площади, предназначенные для транспортных коммуникаций, от зон и территорий, предназначенных под иное функциональное использование (жилье, ландшафтно-рекреационные, производственные территории).
Различают следующие схемы дорожно-уличной сети (рис. 14.1.):
- прямоугольная – применяется чаще всего при застройке населенных пунктов по заранее разработанным планам;
Рис. 14.1. Схемы дорожно-уличной сети городов:
а – прямоугольная; б – прямоугольно-диагональная; в – радиально-кольцевая
- прямоугольно-диагональная – усовершенствованная прямоугольная, где наложенные на прямоугольную сетку диагонали сокращают расстояния между угловыми пунктами;
- радиальная – характерна для небольших старых городов;
- радиально-кольцевая – представляет усовершенствованную радиальную схему и чаще всего применяемая в крупных городах.
Могут применяться и другие схемы дорожно-уличной сети населенных пунктов, как, например, свободная, не имеющая четкой геометрической характеристики и представляющая собой функционально связанные зоны населенных пунктов (городов), соединенные между собой дорогами.
Улицы и дороги населенных пунктов бывают магистральными и местного значения. В городах магистральные улицы и дороги являются основными трассами для общегородского пассажирского и грузового движения, а улицы и дороги местного значения делятся на жилые, промышленные, коммунально-складские, пешеходные и проезды, и они служат для местных транспортных и пешеходных сообщений.
Ширину улиц и дорог населенных пунктов устанавливают с учетом их категории и расчетной интенсивности движения транспорта и пешеходов, типа застройки, рельефа местности, требований защиты населения от шума, пыли, выхлопных газов, а также ширины зеленых насаждений и других факторов. Сеть улиц и дорог населенных пунктов должна быть увязана с внешними автомобильными дорогами и автомагистралями.
14.6. Благоустройство городских микрорайонов и жилых районов
Жизненную среду городских микрорайонов и жилых районов определяют не только жилища, но и окружающее их пространство дворовых территорий, площадок, зеленых насаждений, что обеспечивает дополнительные места для отдыха проживающего населения, его занятий физкультурой и спортом, игр детей, а также и для хозяйственных нужд.
При планировании застройки микрорайонов и жилых районов необходимо предусматривать возле всех домов озелененные дворы с детскими площадками площадью 300 – 600 м², хозяйственные площадки для чистки мебели, одежды, ковров (из расчета 0,1 м² на 1 жителя), площадки для сушки белья ( из расчета 0,15 м² на 1 жителя), площадки для мусоросборников (из расчета 0,04 м² на 1 жителя).
Расстояние от придомовых площадок до окон жилых и общественных зданий должно быть не менее: для игр детей дошкольного и младшего школьного возраста – 12 м; для отдыха взрослого населения – 10 м; для хозяйственных целей – 20 м; для выгула собак -40 м, для мусоросборников – 20 м.
Спортивные площадки в жилых районах целесообразно размещать в виде укрупненных спортивных комплексов (желательно со спортивными залами) на территории общественно-торговых центров площадью 0,18 – 0,3 га, при школах (0,12 – 0,2 га) с удалением от окон жилых домов не менее чем на 25 м и от хозяйственных площадок не менее 20 м.
Площадь зеленых насаждений в жилых микрорайонах зависит от этажности застройки и должна составлять: от 8,6 до 3,4 м² на человека при этажности застройки от 2 до 5 этажей, и от 3 до 1,3 м² на человека при этажности застройки от 6 до 16 этажей.
Вокруг зданий устраивается отмостка шириной от 0,5 до 1 м, но на 10 см
шире выноса карниза и с уклоном от стены здания в 2 – 3%. Придомовые тротуары устраивают шириной 1,25 -1,5 м.
Л И Т Е Р А Т У Р А