ЛЕКЦИЯ №2 Общие сведения о зданиях и сооружениях План лекции. 1. Классификация зданий. 2. Основные элементы зданий. 3.Нагрузки и воздействия на здание и его конструктивные элементы. 4. Основные требования, предъявляемые к зданиям и их элементам. 1. Классификация зданий 1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Зданиями называются наземные строения с помещениями для жилья и общественных нужд. Сооружения отличаются от зданий тем, что обычно не имеют помещений и предназначены для какихлибо целей (мосты, тоннели, доменные печи и т.п.). 1.2. Классификация. 1. По назначению - здания подразделяются на основные типы: Жилые здания предназначены для постоянного или временного пребывания людей – жилые дома, общежития, гостиницы. Общественные здания предназначены для временного пребывания людей в связи с осуществлением в них различных функциональных процессов (занятия умственным трудом, питание, зрелище, спорт и пр.) Промышленные здания служат для осуществления в них производственных процессов различных отраслей промышленности. Они подразделяются на производственные, подсобные, энергетические, складские. Сельскохозяйственные здания, в которых осуществляются процессы, связанные с сельским хозяйством. 2. По этажности здания – разделяют на одноэтажные, малоэтажные (1-3 этажа), многоэтажные (4-9 этажей), повышенной этажности (10-20 этажей), высотные (20 и более). 3. По степени распространенности различают здания массового строительства уникальные. 4. По народнохозяйственному значению и градостроительным положениям здания разделяют на четыре класса. Класс здания определяется строительными нормами и правилами (СНиП). К зданиям: 1 класса принадлежат большие общественные здания, жилые здания повышенной этажности, уникальные промышленные здания; 1 2 класса – многоэтажные жилые здания, основные корпуса промышленных предприятий, общественные здания массового строительства; 3 класса – жилые здания до 5 этажей, общественные здания небольшой вместимости, вспомогательные здания промышленных предприятий; 4 класса – временные здания. К зданиям первого класса предъявляют повышенные требования долговечности, огнестойкости и комфортности, а к зданиям 4 класса – наименьшие требования. Разделение зданий по классу необходимо, чтобы выявить для них планировочные и конструктивные решения 5. По материалам основных конструкций здания разделяют на: деревянные, каменные, железобетонные, из легких металлических конструкций и пластмасс. 6. По видам и размерам используемых изделий разделяют здания из: мелкоразмерных элементов (кирпич, тесанный камень, мелкие блоки), большеразмерных элементов (панели, укрупненные объемные блоки и др.). 7. По способам возведения разделяют здания сборные, монолитные, сборно-монолитные. 2. Основные элементы зданий Здание складывается из отдельных взаимосвязанных между собой частей. Части эти разделяются на три основные группы: объемно-планировочные элементы – этаж, лестницы, терраса, чердак, мансарда и т.д.; конструктивные элементы – фундамент, стены, отдельные опоры, перекрытия и покрытия и т. д.; строительные изделия , из которых складываются конструктивные элементы (стены кладут из кирпичей, лестницы – из ступеней и косоуров, перекрытия из отдельных плит, балок и т. д. Рассмотрим подробнее каждую из групп. Объемно-планировочные элементы. Внутреннее пространство зданий складывается из отдельных функционально связанных помещений. Совокупность таких помещений, полы которых расположены на одном уровне, создают этаж. В зависимости от расположения в здании этажи бывают: мансардный – этаж, в котором помещения расположены в объеме чердака, при этом площадь горизонтальной части потолка помещений 2 должна быть не менее половины площади пола, а высота стен до низа наклонной части потолка – не менее 1,6м; надземный – этаж, отметка пола помещений которого не ниже планировочной отметки земли; подвальный – этаж, отметка пола помещений которого ниже планировочной отметки земли более чем на половину высоты помещений; подземный – этаж, отметка потока которого ниже уровня планировочной отметки земли; технический – этаж для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций; может быть расположен в нижней (в том числе техническое подполье), верхней (в том числе технический чердак) или в средней части здания; цокольный – этаж, отметка пола помещений которого ниже планировочной отметки земли на высоту не более половины высоты помещений, расположенных в нем; чердак – пространство между конструкциями кровли (наружных стен) и перекрытием верхнего этажа. Конструктивные элементы. Каждое здание состоит из отдельных взаимосвязанных конструктивных элементов или частей, имеющих определенное назначение (стены, фундаменты, крыши и т.д.), рис. 1.1. Конструктивные элементы либо собираются из более мелких заранее изготовленных элементов – строительных изделий, которые поставляют на строительную площадку в готовом виде (панели стен и перекрытий, лестничные площадки и марши и т.п.), либо возводится на месте из строительных материалов (кирпича, бетона и т.п.). Рис. 1.1. Основные конструктивные элементы гражданских зданий. 1 – фундаменты; 2 – отмостка; 3 – наружные стены; 4 – надподвальное перекрытие; 5 – внутренние стены; 6 – междуэтажные перекрытия; 7 – 3 перегородка; 8 – чердачное перекрытие; 9 – чердак; 10 – крыша; 11 – двери; 12 – лестница; 13 – окна; 14 – крыльцо. 4 Конструктивные элементы подразделяются на несущие и ограждающие. Такое подразделение связано с назначением этих элементов, с “условиями их работы” в структуре здания при восприятии тех или иных нагрузок и воздействий, которым подвержено здание и его элементы как в ходе строительства, так и в процессе эксплуатации. Назначение несущих конструктивных элементов зданий (или, как принято говорить, несущих конструкций) – воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, которые могут возникать в здании и передавать их через фундаменты на грунт. Назначение ограждающих конструктивных элементов здания (или ограждающих конструкций) – изолировать пространство здания от внешней среды, разделять это пространство на отдельные помещения и защищать (“ограждать”) эти помещения и пространство здания в целом от всех видов воздействий не силового характера. Примеры несущих конструкций: фундаменты, колонны, балки и т.п.; ограждающих: перегородки, кровли, окна, двери и т.п. Многие конструктивные элементы являются одновременно и несущими и ограждающими – в них несущие и ограждающие функции совмещаются. Рис.1.2. Виды наружных стен. а – несущие; б,в – несущие – самонесущие (б) и навесные (в); 1 – плита перекрытия; 2 – ленточный фундамент; 3 – колонна; 4 – ригель; 5 – фундаментная балка; 6 – столбчатый фундамент. 5 Наиболее характерным примером такого совмещения функций являются наружные и внутренние несущие стены, которые одновременно могут являться и ограждающими конструкциями и вертикальными опорами для размещаемых на них горизонтальных конструктивных элементов. Если стены выполняют только ограждающие функции, их называют несущими. При этом различают самонесущие стены и навесные. К первым относятся стены высотой в один или несколько этажей, опирающиеся на фундамент и передающие ему вертикальные нагрузки только от их собственной массы. Навесными называют стены, расчлененные на отдельные элементы и навешиваемые на несущие вертикальные или горизонтальные конструкции зданий (рис.1.2.). Другой тип вертикальных несущих конструкций – отдельно стоящие вертикальные опоры. Так называю вертикальные опоры, один размер которых (высота) значительно превышает два других – толщину и ширину: колонны или стойки, столбы. Основанием называется грунт, непосредственно воспринимающий нагрузки. Оно может быть естественным (грунты в природном состоянии) и искусственным (грунты с искусственно измененными свойствами за счет уплотнения, укрепления и т.п.). Фундаменты – подземные конструктивные элементы зданий, воспринимающие все нагрузки от выше расположенных вертикальных элементов несущего остова и передающие эти нагрузки на основание. Они могут выполняться в виде сплошных стен (лент) – ленточные фундаменты, отдельных столбов –столбчатые фундаменты. В домах с подвалами ленточные фундаменты являются одновременно и стенами этих подземных помещений, испытывая дополнительно к другим нагрузкам горизонтальное давление грунта. Каркас – остов, элемент здания или сооружения; стержневая несущая система, которая воспринимает нагрузки и воздействия и обеспечивает прочность и устойчивость здания или сооружения. Перекрытия – горизонтальные конструкции, разделяющие здание на этажи; одновременно выполняют несущие и ограждающие функции, так как предназначены для размещения людей, оборудования, мебели, нагрузку от которых перекрытия воспринимают и передают на вертикальные опоры. Различают перекрытия: междуэтажные (разделяют смежные этажи), чердачные (разделяют последний этаж и чердак), над подвальные, над проездами и т.д. Изолирующие слои и другие элементы, входящие в состав этих перекрытий различны. Нижняя поверхность перекрытий называется потолком; тот же термин относится к самостоятельным элементам, при необходимости входящим в состав перекрытий или применяемым автономно: акустический потолок, подвесной, декоративный и т.п. Крыша – верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от внешней среды и защищающая их от атмосферных осадков и других внешних воздействий. Состоит из несущей части (стропил) и изолирующих 6 (ограждающих) частей, в том числе – наружной водонепроницаемой оболочки – кровли. Крыши устраивают чердачные и бесчердачные. Чердачные (над чердаком) бывают холодными (теплозащитные функции выполняет чердачное перекрытие) и утепленными. Утепленная или, как говорят, “теплая” крыша устраивается при наличии и при отсутствии чердака, когда функции чердачного перекрытия и кровли совмещаются (в последнем случае применяются названия: совмещенная крыша, совмещенное покрытие, бесчердачное перекрытие). Эти термины присущи в основном жилищно – гражданскому строительству. В промышленном строительстве в том же смысле употребляется термин покрытие. В производственных зданиях чердаки обычно не приняты, а термин “крыша” чаще всего ассоциируется с наклонными поверхностями (скатами) крыш жилых зданий, которые правильнее называть скатные крыши. Перегородки – вертикальные ограждающие конструкции, отделяющие одно помещение от другого. Они опираются на междуэтажные перекрытия или на пол первых этажей. Лестницы – наклонные ступенчатые конструктивные элементы, предназначенные для вертикальных коммуникаций в зданиях и сооружениях. Часто в целях их защиты от огня и задымления лестницы отгораживают от остальных помещений несгораемыми вертикальными стенами. Эти стены, пространство, выгороженное ими и расположенные в нем лестницы и площадки называют лестничной клеткой. Объемно- планировочный элемент здания, включающий лестничную клетку, примыкающие к ней шахты лифтов (стены, в которых расположен лифт) и обслуживающие их площадки, называют лестнично-лифтовым узлом. Элементы стен и перегородок – оконные и дверные проемы – заполняют оконными и дверными блоками. Оконные блоки состоят из коробок и оконных переплетов; дверные – из коробок и дверных полотен. Значительные по площади проемы в стенах, заполненные ограждающей светопрозрачной конструкцией, называют витражами. Все виды ограждающих светопрозрачных поверхностей называют светопрозрачными ограждениями. К конструктивным элементам зданий относятся также ряд дополнительных, многие из которых будут рассмотрены, а именно: эркеры, лоджии, балконы, веранды, трибуны, фонари и т.п.; к ним относятся также санитарно- технические устройства и инженерное оборудование зданий. Основные конструктивные элементы здания – горизонтальные (перекрытия, покрытия), вертикальные (стены, колонны) и фундаменты, взятые вместе, составляют единую пространственную систему – несущий остов здания, - надежно обеспечивающую восприятие и передачу на основание всех видов нагрузок и механических (силовых) воздействий, возникающих в процессе эксплуатации здания. 7 3. Нагрузки и воздействия на здание и его конструктивные элементы В процессе строительства и эксплуатации здание испытывает на себе действие различных нагрузок. Внешние воздействия можно разделить на два вида: силовые и несиловые или воздействия среды. К силовым воздействиям относятся различные виды нагрузок: постоянные – от собственного веса (массы) элементов здания, давления грунта на его подземные элементы; временные (длительные) – от веса стационарного оборудования, длительно хранящихся грузов, собственного веса постоянных элементов здания (например, перегородок); кратковременные – от веса (массы) подвижного оборудования (например, кранов в промышленных зданиях), людей, мебели, снега, от действия ветра; особые – от сейсмических воздействий, воздействий в результате аварий оборудования и т.п. К несиловым относятся: температурные воздействия, вызывающие изменения линейных размеров материалов и конструкций, которое приводит в свою очередь к возникновению силовых воздействий, а также влияющие на тепловой режим помещения; воздействия атмосферной и грунтовой влаги, а также парообразной влаги, содержащейся в атмосфере и в воздухе помещений, вызывающие изменение свойств материалов из которых выполнены конструкции здания; движения воздуха вызывающее не только нагрузки (при ветре), но и его проникновение внутрь конструкции и помещений, изменение их влажностного и теплового режима; воздействие лучистой энергии солнца (солнечная радиация) вызывающие в результате местного нагрева изменение физико-технических свойств поверхностных слоев материала, конструкций, изменение светового и теплового режима помещений; воздействие агрессивных химических примесей, содержащихся в воздухе, которые в присутствии влаги могут привести к разрушению материала конструкций здания (явлении коррозии); биологические воздействия, вызываемые микроорганизмами или насекомыми, приводящие к разрушению конструкций из органических строительных материалов; воздействие звуковой энергии (шума) и вибрации от источников внутри или вне здания. По месту приложения усилий нагрузки разделяются на сосредоточенные (например, вес оборудования) и равномернораспределенные (собственный вес, снег). По характеру действия нагрузки могут быть статическими, т.е. постоянными по величине во времени и динамическими (ударными). По направлению – горизонтальные (ветровой напор) и вертикальные (собственный вес). 8 Т.о. на здание действует самые различные нагрузки по величине, направлению, характеру действия и месту приложения. Рис. 2.3. Нагрузки и воздействия на здание. Может получится такое сочетание нагрузок, при котором все они будут действовать в одном направлении, усиливая друг друга. Именно на такие неблагоприятные сочетания нагрузок рассчитывают конструкции здания. Нормативные значения всех усилий, действующих на здание, приведены в СНиПе. Следует помнить, что воздействия на конструкции начинаются с момента их изготовления, продолжаются при транспортировке, в процессе возведения здания и его эксплуатации. (Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность) 9 4. Основные требования предъявляемые к зданиям и их элементам Здания образуют материально-пространственную среду для осуществления людьми различных социальных процессов быта, труда и отдыха. Поэтому они должны отвечать ряду требований, основные из них: функциональная (или технологичная) целесообразность, т.е. здание должно быть удобно для труда, отдыха или другого процесса, для которого оно предназначено; техническая целесообразность, т.е. здания должны быть прочными, устойчивыми, долговечными, надежно защищать людей и оборудование от вредных атмосферных воздействий, удовлетворять противопожарным требованиям; архитектурно-художественной выразительности, т.е. оно должно быть привлекательным по своему внешнему виду, благоприятно воздействовать на психологическое состояние и сознание людей; экономическая целесообразность, предусматривающая при минимальных затратах на постройку и эксплуатацию здания получения максимума полезной площади. природоохранные. Основным в здании или помещении является его функциональное назначение. Осуществление той или иной функции всегда сопровождается осуществлением какой-либо другой функции, имеющей подсобный характер. Например, учебные занятия в аудитории представляют главную функцию этого помещения, движение же людей при заполнении аудитории и после окончания занятий – подсобную. Следовательно, можно различить главные и подсобные функции. Главная функция для конкретного помещения в другом помещении может быть подсобной, и наоборот. Помещение – основной структурный элемент или часть здания. Соответствие помещения той или другой функции достигается только тогда, когда в нем создаются оптимальные условия для человека, т.е. среда, отвечающая выполняемой им в помещениифункции. Качество среды зависит от ряда факторов. К ним можно отнести: пространство, необходимое для деятельности человека, размещения оборудования и перемещения людей; состояние воздушной среды (микроклимат) – запас воздуха для дыхания с оптимальными параметрами температуры, влажности и скорости его движения. Состояние воздушной среды характеризуется также степенью чистоты воздуха, т.е. количеством содержания вредных для человека примесей (газов, пыли); звуковой режим – условия слышимости в помещении (речи, музыки, сигналов), соответствующие его функциональному назначению, и 10 защита от мешающих звуков (шума), возникающих как в самом помещении, так и проникающие извне, и оказывающих вредное влияние на организм и психику человека; световой режим – условия работы органов зрения, соответствующие функциональному назначению помещения, определяемые степенью освещенности помещения; видимость и зрительное восприятие – условия для работы людей, связанные с необходимостью видеть плоские или объемные объекты в помещении. Техническая целесообразность здания определяется решением его конструкций, которое должно находиться в полном соответствии с законами механики, физики, химии. В соответствии с воздействием среды к зданию и его конструкциям предъявляется комплекс технических требований. Прочность – способность здания в целом и отдельных его конструкций воспринимать внешние нагрузки и воздействия без разрушения и существенных остаточных деформаций. Устойчивость (жесткость) – способность здания сохранять статическое и динамическое равновесие при внешних воздействиях здания зависящая от целесообразного размещения конструкций в соответствии с величиной и направлением нагрузок и от прочности их сопряжений. Долговечность, означающая прочность, устойчивость и сохранность здания и его элементов во времени. Она зависит от: ползучести материалов, т.е. от процесса малых непрерывных деформаций, протекающих в материалах в условиях длительного воздействия нагрузок. морозостойкости материалов, т.е. от способности влажного материала противостоять многократному попеременному замораживанию и оттаиванию; влагостойкости материалов, т.е. их способности противостоять разрушающему действию влаги (размягчению, набуханию, короблению, расслоению, растрескиванию и т.д.); коррозиестойкости, т.е. от способности материала сопротивляться разрушению, вызываемому химическими и электрическими процессами; биостойкости, т.е. от способности органических строительных материалов противостоять действию насекомых и микроорганизмов. Долговечность определяется предельным сроком службы зданий. Практических инженерных методов расчета долговечности зданий пока не создано, поэтому в строительных нормах и правилах здания по долговечности условно разделяются на три степени: 1-я степень – срок службы более 100 лет; 2-я степень – срок службы от 50 до 100 лет ; 3-я степень – срок службы от 20 до 50 лет. 11 Что такое классы ответственности или категория сложности объекта? Согласно ДБН В.1.2-14-2009 «Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений, строительных конструкций и оснований» и ДБН A.2.2-3:2012 «Состав и содержание проектной документации на строительство», который распространяются на: - строительные объекты (здания и сооружения) различного назначения. - составные части объектов, их основы и конструкции из различных материалов. 12 КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ Классы последствий (ответственности) зданий и сооружений определяются уровнем возможных материальных убытков и (или) социальных потерь, связанных с прекращением эксплуатации или с потерей целостности объекта. Возможные социальные потери от отказа должны оцениваться в зависимости от таких факторов риска, как: - опасность для здоровья и жизни людей; - резкое ухудшение экологической обстановки в прилегающей к объекту местности (например, при разрушении хранилищ токсичных жидкостей или газов, отказе очистных сооружений канализации и т.п.); потеря памятников истории и культуры или других духовных ценностей общества; - прекращение функционирования систем и сетей связи, энергоснабжения, транспорта или других элементов жизнеобеспечения населения или безопасности общества; - невозможность организовать предоставление помощи пострадавшим при авариях и стихийных бедствиях; - угроза обороноспособности страны. КАТЕГОРИЯ СЛОЖНОСТИ ОБЪЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА Категория сложности объекта строительства определяют на основании класса последствий (ответственности) в соответствии с таблицей Возможные экономические убытки должны оцениваться расходами, связанными как с необходимостью восстановления объекта, который отказал, так и косвенный ущерб (убытки от остановки производства, упущенная выгода и т.д.). 13 Классы ответственности или категория сложности объекта Характеристики возможных последствий отказа здания или сооружения Возможная опасность Категории сложности объектов строительства для здоровья и жизни людей, которые периодически находятся на объекте для жизнедеятельности людей, которые находятся снаружи Объем возможных экономических утрат Потеря объектов культурного наследия Прекращение функционирования объектов коммуникаций транспорта, связи, энергетики, других инженерных сетей Количество человек Количество человек Количество человек Минимальных зарплат Категории объектов Уровень для здоровья и Класс жизни людей, последствий которые (ответственпостоянно ности) зданий находятся на или сооружений объекте V СС-3 свыше 400 свыше 1000 свыше 50000 свыше 150000 Национального значения Общегосударственный IV СС-2 300-400 500-1000 10000-50000 15000-150000 Местного значения Региональный 50-300 100-500 100-10000 2000-15000 - Местный 0-50 50-100 до 100 до 2000 - - 0 до 50 до 100 до 2000 - - III II I СС-1 14 Категория сложности объекта строительства определяется независимо по каждой из приведенных в колонках таблицы характеристикой возможных последствий отказа от объекта. Объектам строительства присваивают высшую категорию сложности из определенных категорий с учетом приведенных ниже положений. 1) для объекта строительства, в состав которого входит несколько отдельных домов, зданий или сооружений (комплекс), категория сложности определяется отдельно для каждого дома, здания, сооружения. В случае, если в состав комплекса входят здания и сооружения IV-V категорий сложности, на экспертизу проектная документация предоставляется в полном составе на весь комплекс сооружений; 2) объект повышенной опасности, идентифицирован согласно законодательству, относят к V категории сложности; 3) к объектам культурного наследия национального или местного значения относятся здания или сооружения, которые занесены в соответствующий Государственный реестр недвижимых памятников Украины. Примечание 1. Здания или сооружения присваивается наивысший класс последствий (ответственности) по одной из всех характеристик возможного ущерба от отказа. Примечание 2. Считается, что на объекте постоянно есть люди, если он заполнен не менее чем восемь часов в сутки и не менее 150 дней на год. Людьми, которые периодически посещают объект, считаются те, которые заполняют его не больше трех часов в сутки. Возможной опасностью для жизнедеятельности людей является вероятное нарушение нормальных условий жизнедеятельности более чем на трое суток. Примечание 3. Объем возможного экономического ущерба определяется в соответствии с Методикой. Примечание 4. Минимальный размер заработной платы ежегодно устанавливается Законом Украины. Примечание 5. Категории объектов культурного наследия устанавливаются в соответствии с действующим законодательством. Примечание 6. Уровень значение коммуникаций и других инженерных сетей устанавливается в соответствии с действующим законодательством. Независимо от классификации по признакам следует устанавливать класс последствий (ответственности) не менее: СС1 - для объектов (зданий и сооружений) повышенной опасности, определенных в соответствии с законодательством; СС2 - для высотных жилых и общественных зданий высотой от 73,5 м до 100 м; СС3 - для высотных жилых и общественных зданий высотой более 100 м; Различают три категории ответственности конструкций и их элементов в зависимости от последствий, которые могут быть вызваны их отказом: А - конструкции и элементы, отказ которых может привести к полной непригодности к эксплуатации здания (сооружения) в целом или значительной ее части. Б - конструкции и элементы, отказ которых может привести к осложнению нормальной эксплуатации здания (сооружения) или к отказу других конструкций, которые не относятся к категории А. В - конструкции, отказы которых не приводят к нарушению функционирования других конструкций или их элементов.ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ОБЪЕКТОВ ПО 15 КЛАССАМ ПОСЛЕДСТВИЙ (ОТВЕТСТВЕННОСТИ) До зданий и сооружений класса СС3, как правило, следует относить: - объекты нефте - и газодобывающей, газоперерабатывающей, металлургической, химической и других отраслей промышленности, оборудованы пожарно - и взрывоопасными емкостями и хранилищами жидкого топлива, газа и газопродуктов, особенно при их хранении под давлением (технологические трубопроводы, аппараты, котлы, газгольдеры, изотермические резервуары емкостью свыше 10 тыс. кубометров, резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов емкостью 30 тыс. кубометров и более, сосуды высокого давления и т.п.); объекты химической, нефтехимической, биотехнологической, оборонной и других отраслей, связанных с использованием, переработкой, производством и хранением химически токсичных, взрыво - и пожароопасных веществ и промышленных взрывчатых материалов, биологически опасных веществ и т.п.; - объекты угольной и горнорудной промышленности, с опасностью пожара, взрыва и газа согласно классификации Госнадзорохранытруда; - здания главных вентиляционных систем на приисках и рудниках; - объекты атомной энергетики (АЭС, AETC, ACT), включая хранилища и заводы по переработке ядерного топлива и радиоактивных отходов, а также другие радиационное опасные объекты по классификации Госатомнадзора; - объекты гидро - и теплоэнергетики (ГЭС, ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ, ГАЭС) мощностью свыше 1,0 млн. кВт; - мосты и тоннели на дорогах высшей категории, или протяженностью свыше 1000 м или пролетом свыше 300 м; - стационарные сооружения знаков навигационной обстановки; - шлюзы и основные портовые сооружения на водных путях 1-го и 2-го классов ДСТУ Б В.2.3-1; - здания и сооружения крупных железнодорожных вокзалов и аэровокзалов; - магистральные трубопроводы диаметром более 1000 мм, или с рабочим давлением свыше 2,5 МПа, а также участки магистральных трубопроводов меньшего диаметра и с меньшим рабочим давлением в местах переходов через водные преграды, железнодорожные и автомобильные дороги; - гидротехнические сооружения мелиоративных систем с площадью орошения и осушения более 300 тыс. га и водохранилищ объемом более 1 кубический километр; - крупные элеваторы и зернохранилища, мельничные комбинаты; - жилые, общественные или многофункциональные здания высотой более 100 м; - здания основных музеев, государственных архивов, хранилищ национальных исторических и культурных ценностей; - зрелищные объекты с массовым пребыванием людей (стадионы, театры, кинозалы, цирки, выставочные помещения и т.д.); здания университетов, институтов, школ, дошкольных заведений и т.д.; крупные больницы и другие учреждения здравоохранения; - универсамы и другие крупные торговые предприятия; - объекты жизнеобеспечения крупных районов городской застройки и промышленных территорий; крупные объекты защитно-предупредительного характера (противоселевые, противооползневые, противолавинные сооружения, защитные дамбы и т.д.). До зданий и сооружений класса СС2, как правило, следует относить те, что не принадлежат к классу СС3: - основные объекты металлургической 16 промышленности, тяжелого машиностроения, нефтехимии, судостроение, оборонной промышленности (доменные и мартеновские сборочные цеха, корпуса, высокие дымовые трубы и т.д.); - копры, машинные отделения добывающих машин; - объекты гидро - и теплоэнергетики мощностью менее 1,0 млн. кВт, распределительные системы основных электросетей высокого напряжения (включая опоры линий электропередачи и открытых распределительных устройств); - емкости для нефти и нефтепродуктов; путевые полотна магистральных автодорог, взлетно-посадочные полосы, мосты и тоннели протяженностью менее 1000 м, канатные дороги, вокзалы, аэровокзалы, вертолетные станции; - магистральные трубопроводы; большие гостиницы, общежития; - объекты водопровода и канализации (включая водонапорные башни, очистные сооружения, водозаборы) промышленных предприятий и населенных пунктов; - здания зрелищных и спортивных предприятий, предприятий торговли, общественного питания, службы быта, учреждения здравоохранения; - здания и сооружения центральных складов для обеспечения жизненных потребностей населения, склады особо ценного оборудования и материалов, военные склады; - жилые, общественные или многофункциональные здания высотой до 100 м. До зданий и сооружений класса СС1, как правило, следует относить: - все объекты промышленности, энергетики, транспорта и связи, сельского хозяйства и переработки сельхозпродукции, которые не отнесены к классам СС3 и СС2; - общественные здания, объекты физкультуры и спорта, не отнесенные к классам СС3 и СС2, а также все временные объекты, мобильные здания; - объекты внутрипроизводственных дорог, коммуникаций и продуктопроводов; - парники, теплицы; - опоры распределительной сети низкого напряжения, осветительные опоры. Примечание. В нормах проектирования конкретных объектов их классификационные параметры могут уточняться. К 1-й степени долговечности относятся здания, основные конструкции которых (например, фундаменты, наружные стены и т.п.) выполнены из материалов, обладающих высокой стойкостью против перечисленных выше воздействий. В зданиях необходимо предусмотреть конструктивные, объемнопланировочные и инженерно- технические решения, которые должны обеспечить при пожаре: Возможность эвакуации людей наружу на прилегающую к зданию территорию людей независимо от их возраста и физического состояния; Возможность спасения людей; Возможность доступа личного состава пожарных подразделений к очагу пожара, а также проведения мероприятий по спасению людей и материальных ценностей; Нераспространение пожара на рядом расположенные здания, в том числе при обрушении горящего здания; Ограничение материальных потерь, включая здание и оборудование, при экономически обоснованному соотношении величины потерь и затрат на 17 противопожарные мероприятия, пожарную охрану и ее техническое оснащение. Важным техническим (и отчасти функциональным) требованием, оказывающим большое влияние на объемно- планировочное и конструктивное решение здания, является пожарная безопасность, означающая сумму мероприятий, которые уменьшают возможность возникновение пожара и, следовательно, возгорания конструктивных элементов здания и обеспечивают безопасность людей. Строительные материалы классифицируют по следующим показателям пожарной опасности: горючести, воспламеняемости, распространению пламени по поверхности, дымообразующей способности и токсичности продуктов горения. По горючести строительные материалы подразделяют на негорючие (НГ) и горючие (Г). Негорючие строительные материалы по другим показателям пожарной опасности не классифицируют. Горючие строительные материалы подразделяют на четыре группы: Г1 (низкой горючести); Г2 (умеренной горючести); Г3 (средней); Г4 (повышенной горючести). По воспламеняемости подразделяют на три группы: В1 (трудновоспламеняемые); В2 (умеренновоспламеняемые); В3 (легковоспламеняемые). По распространению пламени по поверхности подразделяют на четыре группы: РП1 (не распространяющие); РП2 (локально распространяющие); РП3 (умеренно распространяющие); РП4 (значительно распространяющие). По дымообразующей способности подразделяют на три группы: Д1 ( с малой дымообразующей способностью); Д2 (с умеренной дымообразующей способностью); Д3 (с высокой дымообразующей способностью). По токсичности продуктов горения подразделяют на четыре группы: Т1 (малоопасны); Т2 (умеренноопасны); Т3 (высокоопасные); Т4 (чрезвычайно опасные). Группы строительных материалов по распространению пламени по поверхности определяют для поверхностных слоев конструкций кровель, полов, в.т.ч. ковровых покрытий. Строительные конструкции классифицируются по огнестойкости и способности распространять огонь. 18 Показателем огнестойкости является предел огнестойкости конструкции, который определяется временем (в минутах) от начала огневого испытания по стандартному температурному режиму до наступления одного из предельных состояний конструкции: потери несущей способности (R); потери целостности (Е); потери теплоизолирующей способности (І). Предел огнестойкости конструкции определяется путем расчета несущей и/или теплоизолирующей способности конструкции под влиянием стандартного температурного режима. Признаком потери несущей способности следует считать возникновение в конструкции предельных деформаций. Для металлических конструкций с огнезащитными покрытиями признаком потери несущей способности следует считать превышение средней температуры металлического элемента конструкции над его начальной температурой на 480оС – для стальных конструкций и на 230оС – для конструкций из алюминиевых сплавов. Признаком потери теплоизолирующей способности следует считать превышение средней температуры на поверхности конструкции, которая не обогревается, над начальной средней температурой этой поверхности на 140оС или превышение температуры в любой точке поверхности конструкции, которая не обогревается, над начальной температурой в этой точке на 180оС. Показатели способности строительной конструкции распространять огонь являет предел распространение огня (М). По пределу распространения огня строительные конструкции подразделяют на три группы: М0 (предел рассмотрения огня равняется 0 см); М1 (М 25см – для горизонтальных конструкций; М 40см – для вертикальных наклонных конструкций); М2 (М > 25см – для горизонтальных конструкций; М > 40см – для вертикальных наклонных конструкций). Предел распространения огня распространяется на элементы здания – колонны, ригели, фермы, балки, арки, рамы и связи, наружные и внутренние стены, перегородки, перекрытия, стены лестничных клеток, противопожарные преграды, марши и площадки лестниц, а также подвесные потолки, воздуховоды, трубопроводы. Он не распространяется на конструкции заполнения проемов, на покрытие пола, кровли, облицовку и отделку. Здание по огнестойкости разделяются на пять основных – І-V и три дополнительных IIIa, IIIб и IVа ступеней. Степень огнестойкости – нормативная характеристика огнестойкости зданий и сооружений, которую определят в зависимости от минимального предела огнестойкости строительных конструкций (в минутах) и максимального предела распространения огня по ним (см). Первая степень огнестойкости характеризует наибольшую огнестойкость. 19 Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормативных для этих конструкций признаков граничного состояния: потеря несущей способности (R), потеря целостности (Е), потеря теплоизолирующей способности (например для несущих и самонесущих стен – REI150; М0; перегородок – ЕІ30; М0; колонн, балок и форм покрытия – R30; М0). Здания и их помещения по функциональной пожарной опасности делят на пять классов в зависимости от способа их использования и степени огнестойкости на случай возникновения пожара, безопасность находящихся в них людей будет под угрозой (Ф1 - Ф5). По пожарной опасности строительные конструкции делятся на четыре класса: К0 – непожароопасные, К1 – малопожароопасные, К2 – умеренно пожароопасные и К3 – пожароопасные. При определении класса пожарной опасности конструкций учитывается: теплового эффекта от горения, наличие пламенного горения, размеры повреждения конструкций, характеристики пожарной опасности составляющих конструкцию материалов. Кроме вышеперечисленных показателей пожарной безопасности зданий необходимо учитывать следующие нормативные показатели: - высота, площадь и ширина здания и противопожарного отсека; - устройство противопожарных преград (противопожарные стенка, отсек, секция, тамбур-шлюз; несгораемые перекрытия, гребень); - размещение перекрытий; - устройство и протяженность путей эвакуации, количество, размеры и расположение эвакуационных выходов; - противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями; - противопожарный водопровод и аварийная противодымовая вентиляция; - первичные и автоматизированные системы оповещения, сигнализации и гашения пожаров и др. К группе технических требований относятся также благоустройство зданий: обеспечение здания отоплением, вентиляцией, газоснабжением, холодным и горячим водоснабжением, канализацией, электроосвещением, лифтами, мусоропроводами, бытовым оборудованием (плитами для приготовления пищи, санитарно-техническими приборами, холодильниками, встроенной мебелью и т.п.), кабельном телевидением, радиотрансляцией, телефоном и прочим инженерным оборудованием; к этому же понятию относится качество отделки элементов здания. Необходимость соответствия внешнего вида здания его назначению, при формировании внешних объемов и внутренних пространств по законам гармонии и красоты обусловлена архитектурнохудожественными требования. Форма архитектурных объектов определяется довольно большим количеством факторов, основные из них: - функциональное назначение; - эстетическая значимость объекта; - конструктивное решение; 20 - используемые материалы; - технология (способы) и условия строительства; - взаимодействие объекта с окружающей средой и человеком. Эти формообразующие факторы влияют на композицию объекта и предопределяют его эстетическую ценность. Формообразующими факторами, которые определяются социальным процессом (сложившимся в обществе) являются функциональное назначение объекта и эстетическая значимость. Все другие факторы зависят от этих двух. Функциональный и эстетический факторы определяют форму объекта, а его воплощение зависит от конструктивного решения, строительных материалов, способов строительства и т.д. Когда все формообразующие факторы проявляются в форме объекта, т.е., когда форма полностью соответствует содержанию, то ее (форму) следует считать совершенной. Но в тоже время функциональный и формообразующий факторы являются наиболее противоречивыми. Преобладание функционального фактора приводит к функционализму, конструктивизму, т.к. предполагает постоянство формы для одних и тех же функций и конструкций, не учитывая возможности эстетического развития формы. Преобладание эстетического фактора приводит к формализму и украшательству. Правильное разрешение этого противоречия является залогом создания архитектурного сооружения оптимального с точки зрения утилитарного и идейно-художественного назначения. Обеспечение минимально необходимых затрат на строительство и эксплуатацию проектируемого здания, отвечает экономическим требованиям. При рассмотрении проектных решений гражданских и промышленных зданий пользуются расчетами сравнительной экономической эффективности. С точки зрения экономических затрат каждое здание оплачивается дважды: в виде капитальных затрат и в виде эксплуатационных расходов. Вторая сумма расходов чаще всего совпадает с первой. Поэтому нецелесообразно предлагать «дешевое» строительство, так как в этом случае затраты перекладываются в последующем на повышенные расходы по содержанию сооружения. Следовательно, строительство должно быть экономически целесообразным. Для этого, прежде всего, необходимо применять надежные долговечные конструкции, обеспечивающие достаточную защиту внутренних пространств здания от силового и несилового воздействия. Выбор объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, внутреннего режима, прочность, долговечность и условия их эксплуатации органически связаны с требованиями природоохранительных мероприятий. Интенсивность воздействия человеческой деятельности на природу достигла таких масштабов, что может привести к нарушению динамического равновесия в биосфере. Достаточно часто человек прямо или косвенно наносит вред окружающей природной среде и самому себе как наиболее активному компоненту системы «население – хозяйство – природа». 21 В настоящее время охрана окружающей среды от загрязнения должна носить не только региональный, но и глобальный международный характер. Результатом расширяющейся хозяйственной деятельности человечества является увеличение нагрузки на окружающую среду (рис.2.4). Рис.2.4 Факторы воздействия промышленного предприятия на окружающую среду и человека: І – влияние на среду; 1 – вторжение в природный ландшафт и нарушение гармонии; 2 – изменение микроклимата; 3 – загрязнение атмосферного воздуха, водоемов, почвы и продуктов питания; 4 – нарушение рельефа и почвы; 5 – выделение неприятного или сильного запаха; 6 – распространение шума и ультразвука; 7 – скопление производственных отходов; 8 – поражение растительного и животного мира; II – то же, на человека; 9 – ухудшение условий жизни, труда и отдыха. Вредные выделения существенно загрязняют почву, воду и воздух и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье людей и жизнедеятельности животных и растений. В результате систематических загрязнений воздуха и воды больше деградирует городская среда. Скученное высотное строительство в крупных городах приводит к образованию пронизываемых ветром «бетонных ущелий». При такой застройке резко возрастает бытовое загрязнение воздуха, и создаются условия для концентрации загрязнений в атмосфере городов и образования смогов. Весьма сложную проблему составляет борьба с шумом в современных городах. Шум двигателей и механизмов – форма загрязнения окружающей среды, не менее опасная и разрушительная, чем отравление воздуха и воды. Оптимальное решение градостроительных и градоформирующих задач, рациональное проектирование селитебных, промышленных, сельскохозяйственных территорий и комплексов в современных условиях может быть достигнуто только при наиболее полном учете экологических требований. Обобщающим показателем требований, предъявляемых к зданию или сооружению, является класс здания по капитальности. Капитальность – это совокупность свойств, присущих зданию в целом, его народнохозяйственное и градостроительное значения, его значимость и т.п.; с другой стороны – это комплекс важнейших требований к зданию и его 22 элементами (эксплуатационные требования, отражающие состав помещений, их размеры, степень благоустройства, качество отделки, долговечность и огнестойкость). Класс здания – уровень этих требований. Установлены четыре класса зданий по капитальности: к первому классу относятся здания, удовлетворяющие повышенным требованиям; ко второму – средним; третьему и четвертому – средним пониженным и минимальным. 23
