Конспект лекций по дисциплине "Введение в специальность"
план-конспект урока по теме

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Саратовской области

Среднего профессионального образования

«Саратовский архитектурно-строительный колледж»

Конспект лекций

дисциплины

«Введение в специальность»

для специальности 270802 «Строительство и эксплуатация
зданий и сооружений»

Саратов 2012

«Утверждаю»

Зам. директора по УР

___________ Муравьева О.И.

Конспект лекций составил преподаватель

ГБОУ СО СПО «Саратовский архитектурно-

строительный колледж»

Бакутин П.М.

Содержание

Введение

В качестве основных задач в капитальном строительстве в настоящее время выступает эффективность капиталовложений и качество строительства. Одним из путей достижения этих целей дальнейшая индустриализация строительства на основе широкого внедрения прогрессивных материалов и конструкций.

К основным направлениям строительства относятся: повышение качества архитектурного строительства, экономичная застройка населенных пунктов и возведение зданий и сооружений, экономично использовать землю при строительстве населенных пунктов. Дальнейшее развитие и улучшения конструкций гражданских зданий предлагает их (облегчения) за счет применения материалов повышенной прочности, легких теплоизоляционных материалов, а также за счет совершенствования конструктивных форм.

Современное строительство – это поточный механизированный процесс сборки и монтажа зданий и сооружений из готовых полностью отделанных деталей и конструкций, изготовленных в условиях промышленного производства.

Важнейшее требование к строительным конструкциям – экономичность их изготовления и эксплуатация. Экономичность конструкции основывается на целесообразном использовании применяемых материалов и рациональном их расходовании с учетом местных материалов, не требующих дальнейших перевозок.

Большое значение для экономичности конструкций и эффективности их применения в строительстве зданий имеет их индустриальность изготовления и монтажа. Индустриальное строительство связано с максимальным применением унифицированных схем. Типизация и унификация конструктивных элементов здания позволяет решать вопросы взаимозаменяемости элементов, что дает широкие возможности для наиболее полного использования производственной базы строительной индустрии.

Эксплуатационные требования сводятся к тому, чтоб конечное строительство наибольшим образом удовлетворяло своему назначению, было удобно и безопасно при эксплуатации и обеспечивало бы наименьшие затраты для поддержания его в надлежащем состоянии.

1. Строительная отрасль России

1.1. Основные сведения о строительном комплексе России

Строительный комплекс России включает в себя:

1. строительные организации; заводы строительной индустрии;
2. карьеры по добыче минерального сырья;
3. проектные, научные, исследовательские институты и лаборатории;
4. систему подготовки кадров для строительства и строительной индустрии (высшие учебные заведения, колледжи, техникумы, профессиональные училища).

В строительстве напрямую или опосредованно принимает участие огромное число людей и организаций. Строительные организации, возводящие здания и сооружения или осуществляющие их ремонт и эксплуатацию, являются потребителями продукции, которая изготовляется на заводах строительной индустрии.

Многие заводы, формально не относящиеся к строительному комплексу, значительную часть продукции изготовляют именно для строителей. Например, металлургические заводы производят арматуру для железобетонных конструкций, листовой и фасонный прокат для стальных конструкций, трубы и другие изделия, машиностроители выпускают монтажные краны, экскаваторы, бульдозеры, бетононасосы и другую технику для строительства, химические заводы поставляют различные материалы.

Строительный комплекс России совместно с машиностроительным, энергетическим и другими промышленными комплексами страны, а также со службами ЖКХ призван обеспечить возведение, оснащение и эксплуатацию зданий и сооружений.

В сфере капитального строительства принимают участие более 70 отраслей национальной экономики, поставляющих материально-технические ресурсы: металл, цемент, лес, строительные машины, транспорт, топливо, энергию. В строительной отрасли используются более 50 % продукции предприятий по производству строительных материалов, 20 % выпускаемого металлопроката, около 10% пиломатериалов, более 10% продукции предприятий машиностроения.

Для оценки состояния той или иной отрасли существует система показателей. Рассмотрим некоторые показатели, характеризующие работу строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства.

Численность работников, занятых в строительстве, составляет более 5 млн. чел., т.е. почти 8 % всех работников, занятых в экономике страны, а в ЖКХ − более 3 млн. чел., т.е. почти 5 %. В стране насчитывается более 100 тыс. строительных предприятий самых разных организационно-правовых форм. Они существенно различаются по числу строительных рабочих, производственной базе, выполняемым объемам работ.

Ежегодно в стране вводится около 50 млн. м2 жилья, при этом на одного жителя приходится примерно 20 м2. Для сравнения отметим, что в 1913 г. на одного жителя России приходилось в среднем 6,3 м2 общей площади жилья и многие жители городов снимали «угол» или койку. К 2010 г. планируется выйти на уровень 80 млн. м2 (по оптимистическим прогнозам).

Не следует забывать, что огромное количество ранее построенного жилья становится непригодным к проживанию и требует сноса, реставрации или реконструкции. Из жилищного фонда страны вследствие его физического износа ежегодно выбывает около 7 млн. м2 жилой площади. Скорость выбытия жилья из оборота в дальнейшем будет только расти, так как при его массовом строительстве, осуществлявшемся в период 1955—1965 гг., исходили из срока службы зданий до 50 лет. В настоящее время проектный срок эксплуатации таких зданий заканчивается или уже закончился.

Как уже отмечалось, в целом по России в настоящее время сохраняется тенденция роста объемов жилищного строительства. Промышленное строительство после резкого спада, произошедшего в 90-е годы XX в. ведется в основном для небольших, быстро окупающихся производств, часто за счет достраивания или реконструкции ранее построенных зданий, поскольку упор делается на эффективность финансовых вложений. Достаточно интенсивно ведется транспортное строительство.

Надо отметить, что строительный комплекс в настоящее время пока не располагает необходимыми мощностями для тех объемов строительства, которые намечены на 2010 г. Руководство Агентства по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству считает, что строительный комплекс способен развиваться и все зависит от спроса

1.2. Основные сведения об участниках строительного процесса

В строительном процессе принимают участие множество людей. Инициатором строительства является заказчик (застройщик). Им может быть частный инвестор или организация любой формы собственности: государственной (федеральной, муниципальной), общественной, частной, смешанной.

Заказчик решает вопросы, связанные с выделением земельного участка под строительство, и составляет задание на проектирование, в котором указывает назначение здания или сооружения, его местоположение, условия подключения к коммуникациям (водопроводу, канализации, электрическим, тепловым и другим сетям), а также любые другие условия и требования. На этом этапе заказчиком проводятся согласования с соответствующими службами, касающиеся постройки здания или сооружения, решаются

После получения разрешения на выполнение проектных работ организации, имеющие соответствующие лицензии, проводят инженерно-геологические и другие изыскания участка строительства. Чем сложней и значимей объект будущего строительства, тем детальней должно быть инженерно-геологическое исследование участка. Для этого бурят скважины, из которых берут для исследования грунты, грунтовую воду. Невозможно грамотно запроектировать и построить здание, не зная, какой прочностью обладают грунты, на какой глубине встречаются грунтовые воды, куда и с какой скоростью они движутся и какое воздействие могут оказывать на подземные части здания.

Получив инженерно-геологические данные и топографический план участка, в работу включаются проектировщики. Так одним словом называют людей различных специальностей и специализаций, которые работают над выполнением проекта. Архитектурно-планировочную и объемно-планировочную компоновки здания выполняют архитекторы, а за его конструктивное решение отвечают инженеры-строители. После определения общего конструктивного решения здания разрабатываются рабочие чертежи, в которых отображаются все узлы и детали. На этом этапе проектирования к работе могут привлекаться техники-строители и техники-архитекторы.

Проектами устройства в здании водопровода, канализации, электроснабжения, системы пожаротушения и других необходимых систем занимаются проектировщики соответствующих специализаций. Все вопросы взаимоувязки конструкций и инженерных систем здания приходится решать путем согласования. Например, для пропуска вентиляционного короба в перекрытии нужно сделать отверстие. Конструктор должен своевременно узнать об этом, чтобы внести изменения в чертеж плиты. Без согласования с конструктором нельзя проектировать отверстия, выбирать места для навешивания или установки оборудования, самовольно вносить какие-либо изменения в проект.

В разработке проектов принимают участие технологи-строители. Они трудятся в производственно-технических отделах, входящих в состав крупных строительных предприятий, и решают вопросы, связанные с технологией и организацией работ на строительной площадке. Технологи-строители составляют строительный генеральный план, в котором отражаются вопросы ограждения строительной площадки, представляющей собой место повышенной опасности, приводятся расположение временных дорог, схема движения транспорта и грузоподъемных машин по площадке строительства, указываются места складирования материалов, расположения бытовых помещений и многое другое.

По мере строительства здания выполняются различные работы, например устройство фундаментов, кладка стен, устройство перекрытий и т.д. Каждая из работ производится по своей технологии с использованием необходимых механизмов, инструмента, материалов рабочими соответствующих специальностей и квалификаций

Скорость и качество работ во многом зависят от квалификации рабочих. Строительные рабочие имеют определенную специализацию (монтажники, каменщики, штукатуры, маляры и др.), объединяются в бригады или звенья. Квалификация рабочих подтверждается их разрядом. Чем выше разряд рабочего, тем выше его квалификация. Рабочим, имеющим высокие разряды, поручается наиболее ответственная работа, а рабочие, имеющие низкие разряды, помогают квалифицированному рабочему либо самостоятельно выполняют работу, не требующую больших знаний и опыта.

Непосредственное руководство рабочими на строительной площадке осуществляют прорабы и мастера, которые имеют множество разнообразных обязанностей. Они должны изучить проект строительства и в соответствии с ним принимать и складировать материалы и изделия, обеспечивать необходимую и безопасную организацию работ, вести всю строительную документацию, организовывать труд строительных рабочих и т.д.

1.3. Основные сведения об проектно-сметном деле

Любое строительство невозможно без определенной документации. К ней относятся задание на проектирование и соответствующие разрешения, на основании которых разрабатывается проект здания или сооружения, определяется сметная стоимость строительства.

Проект. Проект представляет собой комплект технической документации, который состоит из пояснительной записки, чертежей и смет, полностью характеризующих намеченное к строительству здание или сооружение.

Любое здание и сооружение, от высотного дома и до простого навеса, невозможно построить без проекта. Даже если проект того же навеса отсутствует на бумаге, мы его представляем мысленно. Составление проекта начинается с задания на проектирование, в котором указываются назначение постройки и ее количественная характеристика: число и состав квартир (для жилых домов), объем производимой продукции (для производственных зданий), число обучающихся в одну смену и количество классов (для школ) и т.д. Записывается также целый ряд других условий и требований.

Строительство зданий и сооружений ведут по типовым или индивидуальным проектам.

Типовые проекты представляют собой проекты наземной части здания или конструктивной части сооружения. Они предназначены для многократного использования и требуют относительно

небольшой доработки, или, как принято говорить, привязки к конкретным условиям строительства. Так, один и тот же проект школы может использоваться в Москве, Иркутске и ряде других городов.

Отдельные помещения типовых зданий, чаше всего на первом этаже, могут быть перепланированы, по каким-то причинам могут быть заменены некоторые конструкции здания, но в целом планировка и конструктивное решение этажей остаются без изменения − типовыми. Типовые проекты применяются в гражданском, промышленном и сельскохозяйственном строительстве.

Индивидуальные проекты разрабатываются для конкретных зданий или сооружений. Они не повторяются, позволяют архитекторам проявить творческую фантазию, выполнять помещения разнообразных форм и размеров, полнее учитывать пожелания заказчика, создавать неповторимые архитектурные ансамбли. Современная технология монолитного домостроения дает возможность вести строительство по индивидуальным проектам, так как она меньше «привязана» к типовым конструкциям и стандартным размерам, чем при сборном строительстве. Если индивидуальные проекты используются повторно, к ним относятся как к типовым.

Этапы и стадии проектирования. До проектирования любого здания и сооружения необходимо приобрести в собственность или получить в долгосрочную аренду земельный участок. Вопросы предоставления или приобретения в собственность земельных участков под строительство регулируются Земельным кодексом РФ, Гражданским кодексом РФ и нормативными актами субъектов федерации.

Разрешение на строительство объектов недвижимости выдается исполнительными органами местного самоуправления. Обычно для строительства любых объектов, требующего проведения земляных работ по устройству фундаментов, возведения несущих и ограждающих конструкций, прокладки инженерных коммуникаций, необходимы соответствующие разрешения и наличие проекта. Аналогичный порядок сохраняется и при выполнении капитального ремонта, реставрации, реконструкции, а также ремонта, связанного с изменением внешнего вида здания (пробивка оконных и дверных проемов, переделка входов, балконов, изменение элементов фасада).

Строительство объектов недвижимости осуществляется в три этапа, каждый из которых контролируется органами местного самоуправления.

Первый этап – предпроектная стадия. На этом этапе определяются назначение объекта строительства, его характеристики, вид строительства (новое строительство, реконструкция, реставрация и т. п.).

Второй этап состоит в разработке проектной документации.

Третий этап включает в себя: получение разрешения на выполнение строительно-монтажных работ, возведение здания или сооружения, приемку и ввод объекта в эксплуатацию.

Таким образом, строительство − это длительный процесс, начинающийся на предпроектной стадии и заканчивающийся сдачей объекта в эксплуатацию. Он требует множества согласований и постоянного контроля. Чем сложнее возводимый объект, тем сложнее его проект и, следовательно, тем дольше длятся проектирование, согласование и непосредственно строительство. Государство через органы архитектурно-строительного надзора осуществляет контроль за строительно-монтажными работами, их соответствием проекту, строительным нормам и правилам.

Сметная документация. Как уже говорилось, одним из разделов проекта является сметная документация, которая необходима для определения стоимости строительства здания (сооружения) или выполнения какой-либо работы. Смета является обязательной частью любого проекта на строительство, реконструкцию или ремонт. Она составляется после тщательного подсчета предстоящих объемов работ, необходимых материалов, конструкций и деталей. Составляя сметы, учитывают технологию производства работ, от которой зависят время, требующееся для их выполнения, затраты труда рабочих, используемые машины, механизмы и расходные материалы. Кроме того, учитывают объективные факторы, влияющие на производительность труда, такие как климатические условия, стесненность при работах в небольших помещениях и др.

Сметы необходимы для оплаты выполненных работ и сравнения принимаемых проектных решений. Проекты сравнивают по технико-экономическим показателям (ТЭП), к которым относятся: сметная стоимость строительства, стоимость одного квадратного и одного кубического метров здания, строительный объем здания, площадь застройки, жилая или рабочая площадь и др.

Сметная стоимость строительства имеет следующие составляющие:

стоимость работ с учетом заработной платы рабочих, стоимости эксплуатации машин и механизмов;

1. стоимость материалов, конструкций, деталей;
2. накладные расходы, т.е. расходы, идущие на содержание аппарата управления строительной организации и необходимых ей зданий и сооружений, создание нормальных условий труда строителей и т. п.;
3. сметная прибыль, которая, в конечном счете, является целью любого коммерческого предприятия, каковым является возведение здания или сооружения.

Чтобы установить стоимость работ, используют сборники государственных элементных сметных норм (ГЭСН-2001) на строительные, монтажные и пусконаладочные работы для объектов социальной сферы, ведущих отраслей промышленности, а также на реконструкцию и капитальный ремонт зданий и сооружении. На основании ГЭСН−2001 в регионах разработаны сборники территориальных единичных расценок ТЕР−2001.

Сметную стоимость объекта строительства рассчитывают при проектировании по нормам на основании чертежей. Фактические денежные затраты на строительство и ввод в эксплуатацию, называемые себестоимостью, можно подсчитать только после оконча ния всех работ на объекте. Если себестоимость оказывается меньше сметной стоимости, то разница между ними является прибылью, которой может распоряжаться строительная организация.

1.4. Основные сведения о системе нормативных документов в строительстве

Для производства любой продукции предприятию требуются различные по своим свойствам сырье, машины, механизмы, детали, энергетические ресурсы и многое другое. Все это может производиться на других заводах и фабриках, разбросанных по всей стране, а то и по всему миру. Заказывая товары или услуги, мы вправе ожидать, что они будут отвечать определенным свойствам. Например, покупая цемент, мы должны знать, как он будет твердеть, какую прочность приобретет затвердевший раствор, сделанный из этого цемента, быть уверены, что он внезапно не разрушится и т.д.

Любой товар должен иметь именно такие свойства, какие заявлены заводом-изготовителем. Это возможно лишь при выполнении установленных норм, правил, соответствующем контроле за технологией производства и качеством продукции. Кроме того, удобно, когда массовая, однотипная продукция независимо от того, где она произведена, выполняется одинаковых размеров, форм, из материалов, обладающих одинаковыми свойствами. Строительная продукция, как и любая другая, должна отвечать определенному набору требований. Для этого разработана и продолжает совершенствоваться система нормативных документов.

Виды нормативных документов и области их действия. В настоящее время в Российской Федерации на базе действующих строительных норм, правил и государственных стандартов создается новая система нормативных документов в строительстве, которая учитывает произошедшие изменения в экономике, законодательстве и управлении страны. Во вновь разрабатываемых нормативных документах во главу угла ставится защита прав и интересов потребителей строительной продукции, общества и государства, не препятствующая развитию самостоятельности и инициативы предприятий и организаций, а также работающих в них специалистов.

В ранее разработанных и продолжающих пока действовать нормах детально регламентируются все действия проектировщиков, строителей и производителей строительных материалов и изделий, что сдерживает их инициативу, ставит в жесткие рамки правил, от которых они не могут отклоняться. Вновь создаваемые строительные нормы и стандарты содержат только основные эксплуатационные характеристики строительных изделий и сооружений, устанавливают общие требования к строительной продукции, при этом способы достижения поставленных целей жестко не предпи сываются, а лишь рекомендуются.

Все нормативные документы подразделяются на государственные, исполнение предписаний которых обязательно на территории всей страны (их называют федеральными), документы субъектов Российской Федерации, действующие в пределах одного субъекта (области, края, города Москвы или Санкт-Петербурга) и производственно-отраслевые документы субъектов хозяйственной деятельности, действующие в пределах отрасли или одного предприятия.

Государственные федеральные нормативные документы в области строительства:

1. строительные нормы и правила Российской Федерации − СНиП;
2. государственные стандарты Российской Федерации в области строительства − ГОСТ Р;
3. своды правил по проектированию и строительству − СП;
4. руководящие документы системы нормативных документов в строительстве − РДС.

Нормативные документы субъектов российской Федерации в области строительства:

1. территориальные строительные нормы − ТСН.

Производственно-отраслевые нормативные документы в области строительства:

2. стандарты предприятий (объединений) строительного комплекса − СТП;
3. стандарты общественных объединений − СТО.

В качестве федеральных нормативных документов также применяют межгосударственные строительные нормы и правила и межгосударственные стандарты, действующие на территории Российской Федерации.

Отраслевые нормативные документы (стандарты) разрабатываются в соответствии с ГОСТ Р 1.4 − 93 «Государственная система стандартизации Российской Федерации. Стандарты отраслей, стандарты предприятий, стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Общие по ложения». В этом государственном стандарте определяются принципы составления всех других стандартов.

Стандарты могут содержать подробные сведения о характеристиках производимого изделия. Например, заводы железобетонных конструкций выпускают железобетонные плиты покрытия в соответствии с ГОСТом, который устанавливает конкретные числовые значения высоты, ширины, толщины конструкции, а также целого ряда других их параметров. Пользуясь этими данными, можно подобрать конструкцию, характеристики которого будут близки к расчетным.

Строительные нормы и правила содержат как общие принципы и подходы проектирования, так и конкретные требования к зданиям и конструкциям. Например, СНиП 2.08.01-85 устанавливает правила проектирования жилых зданий, а СНиП 52-01-2003 определяет общие принципы, цели и задачи, которые должны быть достигнуты при расчетах бетонных и железобетонных конструкций.

Территориальные строительные нормы учитывают природно-климатические и социальные особенности, национальные традиции и экономические возможности республик, краев и областей России. Пример, в Москве действует МГСН 1.01-99 «Нормы и правила проектирования, планировки и застройки г. Москвы».

Предприятия строительного комплекса или объединения строителей, так называемые инженерные сообщества, сами могут устанавливать стандарты на выпускаемую продукцию, в которых определяются ее потребительские свойства. Обычно у такой продукции более высокие качественные показатели, чем те, что установлены федеральными и территориальными нормами.

Ответственность за несоблюдение норм. Несоблюдение требований нормативных документов может приводить к различным по тяжести последствиям. Если в результате нарушения норм качество выполненной работы, отдельного изделия или сооружения в целом оказалось ниже требующегося, то в соответствии с Гражданским кодексом РФ виновные должны нести ответственность, которая называется материальной. Потребитель строительной продукции имеет право взыскать с виновных компенсацию за понесенные убытки или потребовать исправления брака. В случае неоднократных или злостных нарушений строительная организация может быть лишена лицензии. Возможно корпоративное порицание, которое заключается в том, что о плохой работе организации сообщается в печати или же она исключается из общественных союзов, объединяющих строителей и производителей строительной продукции. В условиях увеличивающейся конкуренции на строительном рынке подобное порицание, о котором становится известно потенциальным потребителям продукции или услуг, может принести существенный убыток недобросовестной фирме или полностью разорить ее.

Если в результате допущенных нарушений произошло обрушение строения с человеческими жертвами или иными тяжкими последствиями, то наступает уголовная ответственность.

Виновными в аварии здания часто оказываются несколько участников строительства и эксплуатации: проектировщики, которые неправильно запроектировали конструкции или узлы их соединений; строители, допустившие брак во время возведения здания; работники эксплуатационных служб, не обеспечившие правильную эксплуатацию.

1.5. Основные сведения об экологических проблемах строительства.

Строительная наука не только занимается разработкой теории расчетов конструкций и технологии их изготовления, но и все большее внимание уделяет экологии строительства, оказывающей существенное влияние на качество жизни человека.

Центрами экономического развития России являются города, в которых сосредоточено более 70 % населения страны. Именно в городах наиболее остро проявляются противоречия между ростом потребностей в ресурсах и услугах и необходимостью сохранения благоприятной среды обитания. Высокая плотность населения, транспорта и промышленных предприятий на ограниченных площадях − основная причина экологических проблем городов.

В городах перерабатывается значительно больший объем веществ и энергии, чем в сельских районах, поэтому атмосфера крупных городов содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. Промышленные предприятия, расположенные на территории городов или рядом с ними, выбрасывают в воздух очень много пыли, окислов азота, железа, кальция, магния, кремния. Эти соединения сами по себе не очень токсичны, однако снижают прозрачность атмосферы, что способствует увеличению осадков, появлению туманов, на 30 % сокращают солнечную радиацию. В результате промышленных загрязнений и автомобильных выбросов в крупных городах возникают смог и кислотные дожди. Города потребляют воды в расчете на одного человека в 10 раз больше, чем сельские районы. Практически все водоемы в черте больших промышленных городов сильно загрязнены, а некоторые просто опасны.

Более чем в 100 городах нашей страны экологическая ситуация является неблагоприятной. Особенно тяжелая экологическая ситуация сложилась в Архангельске, Липецке, Норильске, Братске, Екатеринбурге, Кемерово, Красноярске, Нижнем Тагиле, Челябинске и ряде других городов, в которых сконцентрировано промышленное производство.

Высокая плотность населения многих крупных городов влечет за собой увеличение объема промышленного и бытового мусора. Максимальную в Европе плотность населения имеет Москва − около 10 тыс. чел. на 1 км2. В этом городе за год вырабатывается более 20 млн. т бытовых отходов, причем с каждым годом количество отходов возрастает. Строятся все новые заводы по их переработке, создаются все новые полигоны для их захоронения.

Холодная и продолжительная зима во многих регионах России усугубляет экологические проблемы. Предприятия, особенно энергетического комплекса, сжигая огромное количество топлива, наносят значительный экологический ущерб, который проявляется в загрязнении воды, воздуха и почвы.

Обратившись к проблемам экологии, связанным непосредственно с возведением зданий и сооружений, следует отметить, что строительная площадка, как и любое другое производство, является одним из источников экологической опасности. Так, перед началом строительства происходит планировка (выравнивание) территории строительной площадки. Строительные нормы требуют при этом сдвигать и сохранять представляющий огромную ценность растительный слой. После строительства он должен использоваться для рекультивации, т.е. для восстановления растительного слоя территории. Часто из-за небрежного обращения этот слой перемешивают с песком или глиной и тем самым уничтожают. Фундаменты зданий и сооружений могут влиять на движение подземных вод, изменять их уровень. Это, в свою очередь, может привести к очень неблагоприятным последствиям: от исчезновения воды в колодцах до заболачивания территорий и изменения растительности, в результате чего в дальнейшем происходит изменение животного мира. Высотные дома препятствуют продуваемости городской территории, способствуя скапливанию вредных выбросов, особенно на уровне первых этажей зданий. Экологический урон может быть сразу не заметен, потому что на него просто не обращают внимания или цепь событий развивается медленно.

Требования экологии необходимо учитывать уже на стадии проектирования. Выбираемые строительные материалы должны быть безопасными для людей, не выделять вредные для их здоровья вещества, не оказывать канцерогенное воздействие, их ра диоактивный фон не должен быть выше нормы.

При проектировании промышленных зданий, а тем более целых промышленных комплексов, следует учитывать влияние на экологию, которое они будут оказывать в процессе своей работы. Выбросы из дымовых труб, имеющих иногда большую высоту, могут разноситься ветрами на сотни километров и оказывать воздействие не только на рядом расположенные поселки и города, но и на соседние страны. Проектные решения должны по возможности минимизировать вредные последствия строительства.

Промышленные предприятия часто потребляют огромное количество воды. После использования воду частично очищают и обычно сбрасывают в реки, в которых постепенно накапливаются вредные вещества. Для предотвращения подобного отношения к воде еще на стадии проектирования предприятий следует предусматривать замкнутый цикл водоснабжения с многоступенчатой очисткой воды.

Затронутые вопросы весьма обширны и сложны. Ими занимаются специалисты-экологи. Однако каждый человек должен осознавать свою ответственность перед природой и вносить хотя бы небольшой вклад в ее сохранение.

2. Общие сведения о зданиях и сооружениях

2.1. Основные сведения об особенностях и специфики строительства

Здания и сооружения − весьма специфичный вид продукции. В отличие от большинства других производимых людьми предметов материальной культуры они неподвижны за исключением временных или мобильных объектов. Процесс строительства происходит не в специально приспособленных промышленных цехах, а на открытом воздухе, растянут во времени. По окончании строительства одного объекта, строители вместе с машинами, механизмами, оборудованием и инструментами перемещаются на строительную площадку, где должен возводиться другой объект. На большинстве сборочных производств само изделие перемещается от одного стационарного оборудования к другому, постепенно «обрастая» комплектующими узлами. При строительстве же конструкции, материалы и детали должны подаваться к месту работы. В связи с крупными размерами строительных объектов, их порой отдаленным и неудобным месторасположением это может превратиться в нелегкую инженерную задачу.

Для подачи материалов и изделий к таким инженерным объектам, как газо- и нефтепроводы, линии электропередачи, подземные и подводные сооружения, часто требуется разрабатывать сложные проекты, использовать специальную технику. Доставка к месту строительства изделий и оборудования иногда требует создания новых или перестройки существующих участков дорог и мостов, вырубки просек, других вспомогательных работ. Нужные для строительства изделия и материалы могут перевозиться всеми видами наземного, водного и воздушного транспорта и подаваться к участку работ различными грузоподъемными механизмами. Зачастую сложный рельеф местности, где ведется строительство, или большая высота сооружений заставляет использовать в качестве грузоподъемного механизма вертолет.

Если на промышленных предприятиях работники ежедневно приходят на одни и те же соответствующим образом подготовленные и оборудованные рабочие места, то строители в любой день могут быть доставлены на новый объект с условиями работы, отличающимися от тех, что были на предыдущем. Им приходится иметь дело с различными инструментами, материалами, деталями и изделиями, тогда как на заводах рабочие одними и теми же инструментами выполняют одни и те же операции в течение длительного времени.

Для ускорения строительства и уменьшения затрат труда на строительной площадке стремятся максимально использовать изделия заводского изготовления. Иногда их соединяют на земле в более крупные части (укрупненная сборка), которые подают на высоту. Уменьшить затраты труда можно и за счет сокращения так называемых «мокрых процессов» при отделке зданий. Для этого вместо слоя штукатурки применяют гипсокартонные листы либо панели, отделочные плитки, фиксируют их специальными креплениями без использования раствора. Таким образом, трудоемкие работы заменяют более простыми, поддающимися механизации. Надо признать, что в строительстве остается высокой доля ручного труда, который требует от рабочих больших физических усилий, отрицательно сказывается на производительности, а зачастую и на качестве выполненных работ.

Отметим еще одну особенность строительного производства, связанную с контролем качества работ. При строительстве не всегда используют сборные конструкции заводского изготовления, часто вместо них применяют монолитные бетонные и железобетонные конструкции, изготовляемые прямо на стройке, в связи с чем требуется соответствующий контроль качества полученного бетона. Испытания бетона производят с помощью подвергаемых разрушению образцов (бетонных кубиков), которые твердеют одновременно с монолитными конструкциями. Иногда испытания образцов показывают, что бетон получился низкой прочности. Тогда приходится все выполненные из него конструкции ломать и делать заново. Чтобы этого не происходило, надо строго следовать правилам бетонирования. Конечно, можно использовать более прочные исходные материалы, но это приведет к удорожанию строительства. Изготовление железобетонных конструкций в заводских условиях по сравнению с изготовлением их на строительной площадке позволяет более точно выдерживать заданную технологию. В заводских цехах всегда поддерживается положительная температура, там проще осуществить контроль за качеством исходных материалов и соблюдением всех технологических процессов, поэтому и случаев брака в заводских конструкциях меньше.

Особые сложности возникают при возведении подземных частей зданий, коммуникаций и сооружений. Они обусловлены необходимостью разработки грунта, часто переувлажненного, попаданием подземных вод в строительные котлованы. При строительстве мостовых опор приходится проводить подводную выемку грунта и подводное бетонирование. Такие работы намного сложнее выполняемых в обычных условиях. В настоящее время все больше внимания уделяется экономии городского пространства, поэтому ряд нежилых помещений, таких как стоянки автомашин, склады, обслуживающие помещения перемещаются в подземное пространство, под здания, в связи с чем увеличиваются глубина котлованов и объемы разрабатываемого грунта.

В отличие от серийной промышленной продукции каждое здание индивидуально, даже если его наземная часть выполнена по типовому проекту. Район строительства, рельеф поверхности, грунтовые условия, архитектурное исполнение фасада, отделка внутренних помещений и многие другие факторы обусловливают индивидуальные особенности фундамента каждого здания, ведущих к нему дорог, инженерных сетей (водопровода, канализации, сетей электроснабжения, отопления) и др.

2.2. Основные сведения о гражданском, промышленном,
сельскохозяйственном  строительстве

Здания и сооружения принято разделять по назначению, т.е. по их основной функции, на следующие четыре группы:

1. гражданские;
2. промышленные;
3. сельскохозяйственные;
4. специального назначения, или так называемые объекты отраслевого строительства, например объекты военного назначения, объекты транспортного строительства, гидротехнические сооружения и т.п.

Гражданское строительство имеет цель обеспечить людей жильем и создать требуемую инфраструктуру населенных мест. Все гражданские здания подразделяют по этажности на малоэтаж ные (1 − 2 этажа), средней этажности (3 − 5 этажей), многоэтаж ные (6 − 10 этажей), повышенной этажности (11 − 16 этажей) и высотные (17 этажей и более). Кроме того, существует деление таких зданий на классы:

I класс − крупные общественные здания и жилые дома свыше 9 этажей;

II класс − общественные здания массового строительства, предназначенные для обслуживания жителей микрорайона (кинотеатры, больницы и т.п.), жилые дома от 6 до 9 этажей;

III класс − общественные здания небольшой вместимости, предназначенные для обслуживания жителей поселков городского типа и сельских населенных пунктов, жилые дома от 3 до 5 этажей;

IV класс − общественные здания с минимальными требованиями к долговечности, оборудованию, составу помещений и жилые дома до 2 этажей.

От класса зданий зависят принимаемые показатели долговечности и огнестойкости основных строительных конструкций, в соответствии с которыми назначаются необходимые строительные материалы и изделия, инженерное оборудование, состав по мещений и т. п.

По степени долговечности здания могут быть со сроком службы более 100 лет, со сроком службы не менее 50 лет, со сроком службы не менее 30 лет.

Большинство гражданских объектов строительства составляют жилые дома (рис. 2.1), т.е. постоянное жилье. Для функционирования населенного пункта требуются также временное жилье (гостиницы, общежития, интернаты и т.п.) и общественные здания (школы, колледжи, вузы и другие образовательные учреждения, административные, детские, культурно-просветительные, торговые, лечебно-оздоровительные, спортивные учреждения, предприятия общественного питания, коммунальные и др.).

Общее у всех перечисленных объектов одно: в них должна поддерживаться комфортная для нахождения людей среда. Магазины, больницы или, например, предприятия общественного питания − это своеобразные производства, но мы относим их к гражданским объектам, а не к промышленным зданиям, так как в них люди должны комфортно себя чувствовать. Такие здания конструктивно и по внешнему виду часто схожи с жилыми, неслучайно подобные учреждения часто размешают в жилых домах.

Система гражданских зданий и гражданских объектов (телевизионные вышки, монументальные памятники, бензоколонки и т.п.), объединенные сетью внутригородских дорог, подземными коммуникациями, образует так называемую селитебную зону.

Рис. 2.1. Панорама строительства домов жилого района

Строительство гражданских зданий и сооружений, прокладка коммуникаций, снос построек в черте городов и другие вопросы, связанные с использованием территории города, регламентируются Градостроительным кодексом РФ, Уставом города и его Генеральным планом.

Промышленное строительство. Это строительство также имеет свою специфику. Для него характерны выполнение работ на огромных площадях (современные цеха могут занимать десятки гектаров), монтаж тяжелых и крупногабаритных строительных конструкций и оборудования, под которые требуется возводить сложные фундаменты, устройство мощных трубопроводов для подачи жидкостей и газов, необходимых будущему производству, создание принудительной вентиляции помещений и т.д.

Проектируя промышленные здания, в первую очередь учитывают технологию будущего производства, а именно, требуемую оснащенность зданий станками, поточными линиями, грузоподъемными кранами и другим оборудованием. В зависимости от этого определяют основные (габаритные) размеры внутреннего объема помещений (длину, ширину, высоту). В зданиях с крановым оборудованием учитывают высоту подъема крюка крана. Производственный корпус (цех), как правило, разделяется на пролеты, т.е. разбивается рядами колонн, которые служат для поддержания конструкций покрытия или перекрытий. Колонны внутренних рядов могут мешать перемещению производимой продукции, размещению станков, конвейерных линий и другого оборудования. Следовательно, конструкция здания может вносить коррективы в технологическую схему производства. Другими словами, технология иногда вынуждена приспосабливаться к конструкции здания. Конструкторы должны находить решения, приемлемые и для строителей, которые будут возводить тот или иной цех, и для производства.

Весьма важна работа архитекторов, направленная на то, чтобы вид производственных зданий не создавал гнетущего впечатления, а территории заводов были удобными для работников.

Промышленные здания бывают одно- и многоэтажными, при этом их конструктивные решения могут существенно отличаться.

Одноэтажные производственные здания (рис. 2.2, а) применяют тогда, когда технологический процесс производства промышленной продукции осуществляется в горизонтальной плоскости, ему сопутствуют большие динамические нагрузки, изделия выпускаются тяжелые, больших размеров, что требует оснащения цехов грузоподъемными кранами, рассчитанными на поднятие значительных грузов. Краны небольшой грузоподъемности допускается подвешивать к балкам или фермам покрытия, краны большой грузоподъемности передают нагрузки через подкрановые балки на колонны здания. Большинство промышленных зданий одноэтажные.

Многоэтажные производственные здания (рис. 2.2, б) строят в том случае, когда технологический процесс удобно осуществлять в вертикальной плоскости, а выпускаемые изделия имеют сравнительно небольшие размеры и массу. Эти здания также могут оснащаться кранами относительно небольшой грузоподъемности. Часто краны располагают на верхних этажах здания, так как там проще убрать «лишние» колонны.

а)                                                        б)

Рис. 2.2. Промышленные здания: а − одноэтажное; б − многоэтажное

Промышленные предприятия могут являться источниками загрязнения окружающей среды. Для их размещения обычно выделяют участки за городом в так называемой промышленной зоне, которую стремятся отделить от селитебной санитарно-защитной зоной.

Промышленные предприятия в зависимости от оказываемого ими вредного воздействия на окружающую среду подразделяют по классам вредности. В соответствии с установленным классом назначают размеры защитных зон. Для предприятий, не выделяющих вредных веществ, санитарно-защитная зона не предусматривается.

Сельскохозяйственное строительство. К сельскохозяйственному строительству относится возведение зданий и сооружений, предназначенных для обслуживания потребностей сельского хозяйства. Сельскохозяйственными постройками являются гаражи и ремонтные мастерские, расположенные в сельской местности, теплицы для выращивания цветов, рассады, овощей, животноводческие помещения (коровники, свинарники), птицеводческие помещения (рис. 2.3, а), склады сельхозпродукции и помещения для ее первичной переработки, силосы для хранения зерна (рис. 2.3, б) и др.

Многие сельскохозяйственные здания и сооружения имеют те же особенности, что и промышленные здания: предназначены для выполнения определенных технологических процессов, вызывают загрязнение окружающей среды, могут иметь крановое и технологическое оборудование, строятся по тем же принципам. К отличиям можно отнести меньшие, как правило, размеры сельскохозяйственных зданий, меньшую их долговечность, использование для их возведения более дешевых материалов.

Объекты сельскохозяйственного строительства обычно расположены далеко от заводов строительной индустрии и складов промышленной продукции, в меньшей степени, чем объекты промышленного строительства, обеспечены мощными грузоподъемными кранами. Поэтому не желательно применять для их сооружения тяжелые крупногабаритные железобетонные конструкции, увеличивающие стоимость транспортных и монтажных работ.

Сельскохозяйственные предприятия, как и промышленные, должны располагаться в стороне от жилых построек. При их размещении следует учитывать преобладающее направление ветра, чтобы неприятные запахи не распространялись на жилую часть поселка. Часто удаление и утилизация отходов из животноводческих помещений является сложным делом.

Некоторые предприниматели строят и эксплуатируют на селе предприятия по переработке молочной, животноводческой, овощеводческой и другой продукции. Такие производственные здания ничем не отличаются от аналогичных производственных зданий, построенных в городах.

Легкие конструкции теплиц внешне мало напоминают производственные корпуса, но современные технологии присутствуют и здесь. Теплицы оснащаются системами контроля и регулирования температуры, влажности, освещенности, автоматическими устройствами, перемещающими высаженные растения в нужное место, поднимающими их на высоту, удобную для обеспечения ухода и сбора урожая. Такие теплицы можно назвать цехами по выращиванию овощей.

Жилищно-коммунальное строительство на селе относится к гражданскому строительству. Особенностью его являются меньшая этажность сельских зданий, более простая архитектура, менее сложные конструкции. В сельском жилищном строительстве больше доля домов, возводимых на семью. Как правило, уровень комфорта в сельских жилищах ниже, чем в городских, что является результатом слабого развития экономики села.

2.3. Основные сведения о реконструкции и реставрации зданий и сооружений

Кроме возведения новых зданий и сооружений строители выполняют ремонты, перепланировки (модернизации), реконструкции и реставрации зданий. Эта сторона профессиональной деятельности строителей сегодня не менее востребована.

Под реконструкцией понимается радикальное переустройство гражданских или промышленных зданий и сооружений в целях изменения их назначения, размеров, замены технологического оборудования и т.п. Реконструкция может сопровождаться надстройкой этажей (рис. 2.4) или пристройкой помещений с включением их в общий объем здания и в осуществляющийся в нем технологический процесс. Реконструкция зданий предполагает восстановление работоспособности оставляемых конструкций и оборудования или их замену на новые, изменение планировки помещений, благоустройство территории.

Проведение работ по реконструкции, как правило, оказывается технологически более сложным, чем новое строительство, так как требует частичной разборки старых строительных конструкций, демонтажа оборудования, часто тяжелого и громоздкого, возведения новых конструкций и установки нового технологического оборудования внутри ограниченного пространства реконструируемого здания, где невозможно применить мощную строительную технику. При выполнении таких работ стараются использовать малогабаритные машины, механизмы и электроинструменты, но часто и это не удается из-за стесненных условий, поэтому велика доля ручного труда.

При реконструкции промышленных зданий иногда требуется заменить несущую конструкцию, например колонну, не разбирая покрытия здания. В этом случае возводят временные опоры, чтобы можно было убрать старую колонну, и затем под старые конструкции подводят новую колонну. Поддерживаемые элементы здания после замены колонны не должны просесть, должно быть обеспечено их надежное соединение с новой конструкцией.

Надстройка этажей и пристройка дополнительных помещений позволяют придать зданию современный облик, приспособить старое здание под новое оборудование. Такие работы в большинстве случаев выполняются так же, как новое строительство, т.е. с применением монтажных кранов, монтажом сборных конструкций или изготовлением монолитных. Часто указанные работы осложнены стесненными условиями, необходимостью обеспечить примыкание возводимых частей здания к существующим конструкциям, для чего приходится пробивать дверные проемы в стенах, продлевать лестницы, устраивать коридоры.

Здания и сооружения, имеющие историческое значение, подвергают реставрации, т.е. возвращают им первоначальный вид в целях сохранения их как памятников архитектуры. Реставрации обычно предшествуют работы по изучению исторических документов (фотографий, чертежей, зарисовок, описаний и т.п.).

В старой части города наряду с реконструкцией зданий приходится проводить и реконструкцию городской территории: благоустраивать проезжую часть, прокладывать новые дороги, изменять дворовую территорию, уплотнять существующую застройку, тем самым, обновляя и приспосабливая городскую среду к меняющимся требованиям.

2.4. Основные сведения об архитектурно- и объемно-планировочном решении

Архитектурно-планировочные решения. Применяемые при проектировании архитектурно-планировочные решения, т.е. число и состав помещений, их планы, зависят от типа здания. Помещения различного функционального назначения подразделяют на основные, вспомогательные и коммуникационные.

Основными считаются помещения, ради которых построено здание. Например, в жилых домах основными помещениями являются жилые комнаты, в промышленных зданиях − помещения цехов. Основные помещения обычно занимают большую часть объема здания, и все делается для удобства их использования.

К вспомогательным относят помещения, функции которых подчинены основному технологическому процессу, т.е. помещения, помогающие выполнять этот процесс. В квартирах такими помещениями являются кухни, санитарные узлы, прихожие, в производственных цехах − вентиляционные, инструментальные помещения, кладовые, комнаты отдыха и др.

К коммуникационным относят помещения, предназначенные для связи между отдельными частями здания, комнатами или этажами (коридоры, лестницы, лифты, эскалаторы и т.п.). Взаимосвязь между всеми помещениями должна обеспечивать удобство осуществления технологического процесса, для которого проектируется здание. Чтобы достичь этого, отслеживают пути и оценивают интенсивность перемещения людей, машин, оборудования. Полученные результаты в значительной степени определяют планировочное решение, от которого зависит удобство проживания в здании или возможность производительного труда в нем.

Объемно-планировочные решения. Объемно-планировочные решения − это принятые при проектировании крупные части (элементы) здания, на которые можно разбить весь его объем. К таким элементам относятся этаж, лестничная клетка, секция.

Они определяют планы здания и взаимосвязь всех помещений в его объеме. От того как сгруппированы между собой объемно-планировочные элементы зависят размещение в проектируемом здании основных, вспомогательных и коммуникационных помещений, пути движения людей, возможность выполнения технологических процессов.

Наиболее распространены следующие общие схемы планировки зданий:

1. коридорная − все помещения примыкают к коридору, который связывает их между собой, а также с лестницами и лифтами;
2. анфиладная − помещения располагаются последовательно одно за другим и связываются между собой дверными проемами, расположенными обычно по одной оси;
3. центрическая − все помещения группируются вокруг основного, центрального;
4. зальная − используется единое нерасчлененное пространство − зал. Такая схема удобна для торговых, выставочных помещений;
5. павильонная − усложненная зальная схема, при которой залы или павильоны связаны между собой переходами, галереями, эскалаторами;
6. секционная − схема, при которой отдельные функционально изолированные отсеки или секции образуют единый объем и комбинируются путем смещения и поворота отдельных секций. По такой схеме проектируют многоэтажные жилые дома.

Архитектор, принимая в проекте определенные архитектурно-планировочные и объемно-планировочные решения, учитывает технологический процесс, который будет осуществляться в здании, состав, размеры и взаимосвязь помещений, этажность здания, на основании чего формирует объемную модель здания, создает архитектурную композицию с учетом его конструктивных особенностей.

Архитектурно- и объемно-планировочные решения должны придавать зданию архитектурную выразительность, обеспечивать пропорциональность отдельных его частей.

2.5. Общие сведения о типизации размеров и стандартизации
продукции в строительстве

Выполняя проект здания, принимая те или иные архитектурно- и объемно-планировочные решения, архитектор и строители-проектировщики опираются на существующую в строительстве типизацию размеров. Проект здания начинают с нанесения разбивочных осей (рис. 2.5), т.е. линий, которые служат основой для «привязки» к ним всех конструкций здания, как в проекте, так и на строительной площадке.

Для организации массового производства необходимо, чтобы заводы выпускали однотипные и взаимозаменяемые изделия. В этих целях установили определенные типоразмеры конструкций и деталей, которые легко вписываются в размеры зданий, так как и те, и другие выбираются по одному и тому же принципу.

Типизация размеров конструкций и расстояний межу разбивочными осями зданий основана на модульной координации размеров в строительстве. Все размеры конструкций, а значит, и здания в целом, принимаются кратными единому модулю − М (100 мм). Модульная система координации размеров направлена на то, чтобы, например, плиты перекрытия выпускались не любой произвольной длины, а кратной модулю, допустим 3М (300 мм). В этом случае длина плит может быть 5,7, 6,0 либо 6,3 м, но не 5,8 или 6,1 м. Тем самым ограничивается число типоразмеров плит и заводам не требуется множество различных форм для их изготовления.

Указанная система позволяет проектировщику устанавливать размеры между разбивочными осями здания, кратными укрупненному модулю, например 30М (3 м) или 60М (6 м).

Принцип типизации пронизывает всю систему проектирования конструкций и зданий. Преимущества ее еще более очевидны при проектировании большепролетных промышленных зданий, у которых пролеты здания и размеры перекрывающих эти пролеты конструкций часто принимаются кратными 120М (12, 24, 36 м и т.д.).

Рис. 2.6. План здания с модульными размерами:

1 − перегородки; 2 − разбивные оси здания; 3, 4 − внутренние и наружные стены

Для получения продукции нужного качества проводится ее стандартизация, т.е. отбор проверенных, удобных в применении конструкций и изделий с наиболее рациональными размерами, очертаниями и формами. Некоторые из параметров изделий закреплены в государственных стандартах, в которых также определена система контроля за качеством продукции, установлены допустимые отклонения для некоторых размеров конструкций и изделий. Государственные стандарты дополняются стандартами предприятий. Стандартизированы не только несущие конструкции, но и размеры окон, дверей, лифтов и других изделий, которые используются при строительстве зданий.

2.6. Основные сведения об конструктивных элементах зданий и сооружений

Все здания и сооружения состоят из отдельных конструктивных элементов (частей). По функциональному назначению конструктивные элементы подразделяют на несущие, ограждающие, а также несущие и ограждающие, т.е. совмещающие обе функции.

Несущие конструктивные элементы воспринимают вес конструкций и частей здания, а также нагрузки от оборудования, людей, складируемых материалов, снега, ветра и др. Нагрузки последовательно передаются от одних несущих элементов на другие. Последними из них являются фундаменты, передающие нагрузки на грунт. К несущим конструктивным элементам относятся: перекрытия, опоры, стены, на которые опираются перекрытия, фундаменты.

Ограждающие конструктивные элементы служат для защиты помещений от атмосферных воздействий, шума, а также для разделения помещений. К ним относятся: наружные и внутренние стены которые не несут нагрузки от других конструкций; перегородки; окна и двери.

Несущие и ограждающие конструктивные элементы одновременно воспринимают нагрузку и ограждают помещения. Подобным образом работают многие стены, а также покрытия.

Рассмотрим подробнее упомянутые элементы.

Фундаментом называется подземная конструкция, служащая для передачи нагрузки от здания или сооружения на фунт. Фундаменты подразделяют по степени заглубления в грунт (мелкого и глубокого заложения), по конструкции (ленточные, отдельно стояшие, свайные и др.), по способу изготовления (монолитные или сборные). На рис. 2.7 показан пример ленточного фундамента с вышележащими конструкциями.

Рис. 2.7. Конструкция ленточного фундамента

Чем больше вес здания и действующие на перекрытия нагрузки от людей, оборудования, материалов, внешних воздействий, а также чем меньше прочность грунтов, тем больше размеры подошвы фундаментов.

Чем больше давление на грунт, тем фундамент глубже вдавливается в него, т.е. получает большую осадку. Осадка фундамента не опасна, если она одинакова во всех его частях. Осадка происходит всегда и обычно составляет 8... 15 см в зависимости от типа здания (большие значения допускаются редко). Неравномерная или превышающая допустимые значения, вызывающая наклон (крен) осадка фундамента приводит к нарушению работы многих конструкций: перекашиваются балки, появляются трещины в стенах, отрывается пристроенное к дому крыльцо, рвутся подведенные трубопроводы и т.д. в плоть до полного разрушения здания (Рис. 2.8).

Величина осадки определяется соответствующим расчетом. Для уменьшения осадки необходимо увеличить площадь опирания фундамента, снизив тем самым давление на грунт. В этих целях фундаменты могут выполняться в виде сплошной железобетонной плиты под всем зданием (рис. 2.9).

Для очень слабых грунтов применяют сваи, которые проходят слабые грунты и передают давление более прочным. Если прочные грунты залегают глубоко, то сваи проектируются так, чтобы они передавали нагрузку за счет сил трения их боковой поверхности о грунт.

Рис. 2.10. Конструкция многослойной наружной стены:

1 – Наружная стена (несущая), 2 – слой пенополистирольного утеплителя,

3 – защитно-декоративная кладка

Стены подразделяют по ряду признаков. Например, различают наружные и внутренние стены, несущие, самонесущие и навесные и т.д. Главная функция наружной стены − ограждение, внутренней − разделение помещений. И те, и другие могут воспринимать нагрузки от перекрытий.

Несущие стены воспринимают нагрузку от этажей и, добавляя к ней свой вес, передают ее на фундамент. Некоторые стены могут нести только свой вес и передавать его на фундаментные конструкции. Такие стены называют самонесущими. Если стены выполнены из панелей, которые навешиваются на колонны, их называют навесными.

Наружные стены зданий изготовляют многослойными, включая в них в качестве одного из внутренних слоев утеплитель (рис. 2.10). Утеплитель может также укрепляться с наружной поверхности стены. В настоящее время промышленность выпускает долговечные и эффективные утеплители (минеральные, пенополиуретановые и др.). Их применение в стенах позволяет создать необходимое утепление без увеличения толщины стены.

Перегородки разделяют образованные стенами помещения на меньшие объемы. В отличие от стен, которые устраиваются на фундаментах, перегородки устанавливаются на перекрытия (рис. 2.11). Их делают меньшей толщины по сравнению со стенами и часто из более легких материалов.

Рис. 2.11. Конструктивные элементы здания: перегородки

Колонны − это вертикальные конструкции, которые воспринимают нагрузки от перекрытий или стен и передают их на фундамент. Колонны часто являются элементами каркаса здания − конструкции, которая воспринимает все основные нагрузки от перекрытий, покрытий, а в промышленных зданиях и от машин, подъемных кранов, технологического оборудования и передает их на фундаменты. Колонны являются вертикальными элементами каркаса, а его горизонтальными элементами могут быть ригели, балки, фермы (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Каркасное здание:

1. Колонна сборная ЖБ;
2. Плиты ЖБ;
3. Монолитные несущие и связевые ригели
4. Диафрагмы жесткости
5. Объемные конструкции шахт грузопассажирских лифтов
6. Лестничные марши
7. Облицовка стен камнем

Перекрытия представляют собой горизонтальные конструктивные элементы, разделяющие сооружение на этажи. Перекрытия могут выполняться из сборных железобетонных плит или панелей (см. рис. 2.13) либо быть монолитными, т.е. изготовляться непосредственно на строительной площадке путем установки арматуры в опалубку с последующим бетонированием (рис. 2.14), или сборно-монолитными. В последнем случае укладывают сборные плиты с выступающей арматурой, объединяют эту арматуру между собой и замоноличивают бетоном. В зависимости от месторасположения перекрытий их подразделяют на междуэтажные и чердачные.

В домах малой этажности перекрытия могут выполняться по деревянным балкам. В промышленном строительстве достаточно часто выполняются перекрытия по стальным балкам. Иногда такой способ применяют и при строительстве гражданских зданий.

Покрытие − это верхняя завершающая часть здания, состоящая из крыши и чердачного пространства. Крыша, в свою очередь, включает в себя кровлю (гидроизолирующий слой) и несущую конструкцию, которая передает нагрузки на стены или колонны.

Лестницы представляют собой элементы, обеспечивающие вертикальные коммуникационные связи между этажами или частями помещений, находящимися на разных уровнях. По назначению лестницы подразделяют на входные, парадные, вспомогательные, служебные, аварийные, пожарные. Вместо лестниц может использоваться наклонная площадка без ступеней − пандус. Лестницы часто размещаются в отдельном помещении − лестничной клетке. Конструкции лестниц зависят от их назначения.

Окна устраиваются в наружных стенах здания для обеспечения освещенности внутренних помещений. Двери служат для сообщения между помещениями. В зависимости от их месторасположения в здании они подразделяются на наружные и внутренние. В случае аварий двери должны обеспечивать быструю эвакуацию людей из здания.

Окна и двери устанавливаются соответственно в оконные и дверные проемы. Для удобства изготовления размеры окон, дверей и соответствующих проемов стандартизированы, т.е. указаны в государственном стандарте. Можно изготовить и нестандартное окно или дверь, но это обойдется дороже.

2.7. Основные сведения о материалах зданий и сооружений

Классификация строительных материалов

Если спросить строителя, какой материал ему нужен, он ответит: «Прочный, легкий, долговечный, негорючий, красивый, обладающий хорошей тепло- и звукоизоляцией, легко обрабатывающийся, экологичный и дешевый». Невозможно, чтобы в одном материале совмещались в полной мере все перечисленные свойства. Одни материалы, например сталь, обладают большой прочностью, но очень дороги, другие, например кирпич, дешевы, но не очень прочны, третьи плохо проводят теплоту, но легко возгораются и т.д.

При выборе материала для наружных стен очень важно учитывать такое его свойство, как теплопроводность, поскольку от способности стен проводить теплоту, зависят затраты на отопление помещений. Чем меньше при прочих равных условиях теплопроводность материала, тем тоньше можно выполнить стену из него, а значит, тем экономичнее она будет. Например, деревянная стена из бруса толщиной 12... 15 см по теплопроводности эквивалентна кирпичной кладке толщиной 51 ...64 см и стене из природного камня толщиной 70...90 см. Совершенно очевидно, что для постройки одинаковых зданий потребуются разные количества указанных материалов. Еще более существенно будут отличаться веса этих зданий, разными окажутся также их прочность, стоимость, внешний вид. Все эти факторы влияют в той или иной степени на выбор материалов стен.

При выборе материалов для фундаментов и перекрытий определяющими свойствами являются прочность и вес, а не теплопроводность. Для отделочных материалов на первое место выходят их внешний вид и экологичность. Во всех случаях приходится учитывать стоимость выбираемых материалов.

Для строительства требуются самые разные материалы, отличающиеся по свойствам, назначению, способу производства и технологии их применения. Специальное строительство предъявляет к материалам свои специфические требования. Так, для дорожных материалов необходима прочность на истирание, материалы, используемые при строительстве мостов, должны хорошо сопротивляться динамическим нагрузкам, от материалов для дымовых труб требуется сопротивляемость температурным воздействиям и т.д. Следует учитывать, что применяемые в основных несущих конструкциях строительные материалы не должны терять свои эксплуатационные свойства в течение всего срока службы здания или сооружения, т.е. должны быть в достаточной степени долговечными.

Доступность тех или иных материалов определяется не только стоимостью их производства, но и стоимостью транспортирования к месту строительства. Для нашей страны с ее огромной территорией и плохо развитой сетью дорог это особенно актуально. Часто относительно дешевые материалы становятся дорогими в результате гигантских затрат на их перевозку к строительным объектам.

Все материалы, применяемые для возведения зданий, можно разделить на природные и искусственные. Обычно и те, и другие принято классифицировать по назначению на материалы следующих видов:

конструкционные − идут на изготовление строительных конструкций, которые воспринимают нагрузки и передают их на нижележащие элементы. Например, нагрузки от покрытия и перекрытий передаются на стены или колонны и далее на фундаменты, следовательно, указанные конструкции должны быть выполнены из прочных материалов;

изоляционные − подразделяются на теплоизоляционные и акустические. Первые обеспечивают сохранение теплоты в помещении, вторые либо препятствуют проникновению звука в соседние помещения (в этом случае их называют звукоизоляционными), либо поглощают звук (их называют звукопоглощающими). Часто теплоизоляционные и акустические функции выполняются одними и теми же пористыми и легкими материалами;

изолирующие − подразделяются на гидроизоляционные и кровельные. Первые защищают конструкции, в том числе расположенные под землей, от влаги, вторые предохраняют помещения от проникновения в них атмосферных осадков;

отделочные − придают наружным слоям конструкций, элементов и изделий красивый и законченный внешний вид, одновременно защищая их от внешних воздействий;

герметизирующие − используются для заделки стыков в сборных конструкциях;

специального назначения − представляют собой огнеупорные, кислотоупорные или обладающие другими свойствами материалы, применяемые при строительстве специальных сооружений.

Материалы могут в той или иной мере совмещать ряд функций. Например, облицовочный кирпич, являющийся отделочным материалом, используемым для облицовки стен, способен воспринимать и нести нагрузки, а также сохранять теплоту в помещениях наряду с обычным кирпичом.

Когда начинают проектировать ту или иную конструкцию, сначала определяют, из какого материала ее можно сделать. Чтобы правильно выбрать материал, нужно оценить его свойства, т.е. продумать, что можно ожидать от материала при эксплуатации, как на него будут влиять различные факторы. При этом учитывают доступность и стоимость материалов.

Свойства материалов можно разделить на физические, механические и химические. Все они определяются в ходе лабораторных исследований материалов.

Физические свойства материалов характеризуются их плотностью, пористостью, влажностью, теплопроводностью, огнестойкостью и рядом других показателей.

Механические свойства материалов характеризуют их способность сопротивляться внешним воздействиям, например нагрузкам. К основным механическим свойствам строительных материалов можно отнести их прочность, твердость, износостойкость, деформативность.

Выбирая строительные материалы, необходимо учитывать и их химические свойства, такие как химическая активность, подверженность коррозии, влияние на здоровье людей и др. Когда говорят о химической активности вяжущих материалов, то имеют в виду их способность твердеть после взаимодействия с водой. Вода вызывает коррозию конструкций, выполненных из стали. Взаимодействие битума с бензиносодержащими веществами вызывает его растворение.

2.8. Основные сведения об инженерном оборудовании зданий и сооружений

Здание − это не просто «коробка» с окнами и дверями. Современные дома, цеха и другие сооружения оснащены сложным инженерным оборудованием, которое обеспечивает их нормальное функционирование. К инженерному оборудованию зданий относят весь комплекс инженерных устройств, которыми оснащается здание: оборудование для энергоснабжения, водопровод, канализацию, мусоропроводы, системы кондиционирования воздуха, отопления, вентиляции, а также лифты, грузоподъемные краны производственных корпусов и т.д.

Энергоснабжении зданий. Под энергоснабжением объекта понимают обеспечение его электроэнергией, а также газом, паром, сжатым воздухом и другими носителями энергии. Для зданий основным видом энергии является электроэнергия, для передачи электроэнергии внутри зданий используется электрическая проводка, прокладываемая под слоем штукатурки либо в специально предусмотренных каналах, трубах, металлорукавах, электрических плинтусах.

Электросиловое оборудование зданий. Современные гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания оснащены различным по назначению и мощности электросиловым оборудованием. К нему относят лифты, устройства принудительной вентиляции, насосные установки, кондиционеры, калориферы, теп ловые завесы и т.п.

Водопровод. Трубопроводы распределительной сети, подающие воду в микрорайоны, отдельные здания, на предприятия, подключаются к магистральным водопроводам. Внутренний водопровод, распределяющий воду между потребителями, начинается от ввода в здание и заканчивается водоразборной арматурой (кранами). Он оборудуется водомерными узлами на вводе в здание. Все вновь строящиеся и реконструируемые жилые здания оснащаются индивидуальными счетчиками расхода воды, устанавливаемыми в квартирах.

Канализация. В результате жизнедеятельности людей и промышленного производства образуются так называемые сточные воды, т.е. воды, использованные на бытовые или производственные нужды и получившие при этом дополнительные примеси (загрязнения). Для сбора сточных вод, их отведения за пределы населенных пунктов и промышленных предприятий, а также для их очистки устраивается канализация. Различают внутреннюю и наружную канализацию. Внутренняя канализация предназначена для приема сточных вод и отведения их из здания в наружную канализационную сеть, которая представляет собой совокупность подземных трубопроводов и канализационных коллекторов, обеспечивающих транспортировку сточных вод к очистным сооружениям.

Система отопления. В холодное время года требуется отапливать помещения для создания в них комфортной температуры. Следует, правда, заметить, что человек и окружающие его бытовые приборы постоянно выделяют теплоту и если обеспечить соответствующую изоляцию стен и перекрытий, ограничить приток холодного воздуха, то в помещении будет тепло и без отопления. Чтобы человек чувствовал себя нормально, ему требуется не только комфортная температура, ни и соответствующая влажность, а также приток свежего воздуха. Таким образом, отопление и вентиляция взаимосвязаны, важно найти оптимальное соотношение между ними.

3. Строительство и другие виды строительной деятельности

3.1. Основные сведения о целях и задачах строительства и архитектуры

Здания и сооружения даже одинакового назначения отличаются друг от друга формой, размерами, конструктивными элементами. Прежде чем возводить какое-либо здание, необходимо создать его проект. Эту работу выполняет архитектор, воплощающий в проекте свои идеи, представления о том, как должно выглядеть здание в городском пространстве и как в нем будут себя чувствовать люди.

У строителей и архитекторов одна цель, но в процессе работ по возведению здания они участвуют по-разному.

На основании архитектурной части проекта строители-проектировщики определяют и детализируют конструкции всех элементов, из которых будет построено здание (сооружение), а затем составляют проект производства работ.

Строители-производственники занимаются сооружением указанного здания, после чего передают его строителям-эксплуатационникам.

Возведение зданий и инженерных сооружений − длительный и сложный процесс, связанный с коллективным трудом многих людей. Если не рассматривать производство строительных материалов, строительных машин и механизмов, научную и исследовательскую деятельность, процесс строительства здания можно разбить на следующие этапы:

1. отвод земельного участка под строительство и разработка проектного задания;
2. инженерно-геологические и экологические исследования площадки строительства;
3. выполнение проекта;
4. возведение строительного объекта;
5. передача готового объекта эксплуатирующей организации.

Каждый из перечисленных этапов отличается от других решаемыми задачами, а также временем, в течение которого он может быть выполнен.

Наибольшее время обычно занимает этап возведения здания, который может длиться несколько лет.

Участниками строительства являются специально подготовленные люди: рабочие, инженеры, техники. К рабочим строительных профессий относятся каменщики, бетонщики, монтажники конструкций, штукатуры, маляры и другие работники, непосредственно занимающиеся возведением зданий и сооружений, а также их отделкой. Кроме того, существует много смежных специальностей: монтажники водопроводных, отопительных или вентиляционных систем, электрики, монтажники лифтового хозяйства, связисты и др.

Рабочими руководят инженерно-технические работники, имеющие высшее или среднее профессиональное образование, которое они получают в высших (университетах, академиях) или средних профессиональных (колледжах, техникумах) учебных заведениях. В соответствии с полученным образованием инженерно-технические работники могут занимать должности мастеров, прорабов, начальников участков, главных инженеров и др. Для инженерно-технических работников, занятых в проектно-сметном деле, также существует разделение по должностям: инженер, старший или ведущий инженер, руководитель группы, начальник отдела и т.д.

После возведения строительного объекта работа строителей не заканчивается, поскольку здание или сооружение необходимо эксплуатировать, т.е. поддерживать в рабочем состоянии, осуществлять ремонтные работы, обслуживать все его инженерные системы. Работники эксплуатационных организаций − это в основном строители соответствующей специализации. Строители, возводившие здание или иное сооружение, отвечают за его работу в период гарантийного срока, устраняют обнаруженные недоделки.

3.2. Основные сведения о транспортном строительстве

Без транспорта невозможна жизнь страны, он обеспечивает связи между регионами, населенными пунктами, предприятиями. По транспортным системам перемещаются люди, сырье, промышленная и сельскохозяйственная продукция и другие грузы. Проектируя транспортные сети, в первую очередь прогнозируют: основные направления движения грузов и людей, интенсивность грузо- и пассажиропотоков, массу и размеры (габариты) перевозимых грузов. При этом учитывают не только ситуацию, сложившуюся на сегодняшний день, но и перспективное развитие региона и, следовательно, возможный рост грузо- и пассажирооборота. Часто построенная дорога способствует резкому увеличению производимой в регионе продукции, повышает ее конкурентоспособность, поскольку уменьшает транспортные расходы.

Транспорт подразделяют на автомобильный, железнодорожный, водный, воздушный и трубопроводный.

Строительство объектов для различных видов транспорта имеет свою специфику. Ограничимся рассмотрением инженерных сооружений для автомобильного транспорта.

Центральным элементом автомобильной дороги (рис. 3.1, а) является дорожное полотно, предназначенное для движения автомобилей. Кроме него дорога должна иметь комплекс зданий и сооружений для обслуживания автомобильного транспорта. К ним относятся: тротуары, мосты, переходы, автомобильные стоянки, станции заправки, пункты питания, кемпинги и др.

Для обеспечения движения транспорта через реки или ущелья строят мосты (рис. 3.1, б). Строительство мостов, особенно большой длины, сложно и дорого, поэтому может занимать несколько лет. Для возведения опор мостов часто нужно проводить специальные подводные работы, а для установки мостовых балок и ферм требуются специальные технологии, более сложные, чем для монтажа конструкций промышленных и гражданских зданий. Например, пролетное строение возводимого моста надвигают с одного участка моста на другой либо транспортируют на баржах к мостовым опорам, а затем с помощью домкратов устанавливают на место.

Кроме возведения самого моста выполняют комплекс подъездных путей, предусматривают систему защитных мер, предотвращающих размывание берегов около мостовых опор, защищают опоры моста от ударов льдин и других плывущих по реке предметов, обеспечивают безопасный проход судов под мостом, устанавливают осветительное оборудование и т.д.

Для прокладки кратчайшего пути в горной местности приходится пробивать туннели, что весьма трудоемко, поскольку туннель − это не просто отверстие в скале, а сложный комплекс. При его строительстве и дальнейшей эксплуатации требуется отводить грунтовые воды, обеспечивать освещение, сигнализацию, вентиляцию, предусматривать меры на случай пожара или аварии автотранспорта внутри туннеля и многое другое. Все системы туннеля должны охраняться и поддерживаться в рабочем состоянии.

Конструкции дорог могут различаться, но все они должны обеспечивать надежное и безопасное движение автомобильного транспорта. В целях этого полотно дороги нередко разделяют (зеленым газоном, бетонным барьером и т.п.) на две части для движения в разных направлениях, а каждую из этих частей делят линиями разметки на несколько полос, число которых зависит от интенсивности движения, оборудуют полотно светофорами, автоотбойниками, дорожными знаками и т.д.

Все элементы дороги составляют единую систему, которая требует постоянного ухода и поддержания в рабочем состоянии.

3.3. Основные сведения о строительных машинах и механизмах

Производство строительных работ требует применения разнообразных машин и механизмов. Необходимость в строительных машинах возникает при транспортировке и монтаже строительных конструкций, разработке грунтов, при выполнении специальных работ.

Транспортные машины. Проблема доставки строительных конструкций и материалов всегда являлась одной из наиболее сложных. Большие расстояния от заводов-изготовителей до строительных объектов, значительные вес и габаритные размеры строительных грузов усложняют процесс их перемещения. Так, железнодорожный транспорт способен перевозить грузы лишь ограниченных длины, высоты и ширины.

Аналогичные ограничения существуют и при перевозке грузов на автомобильном транспорте, особенно в черте городской застройки, при наличии проводов электрических сетей, туннелей, при небольшой ширине дорог и малых радиусах их поворота. Для транспортировки некоторых конструкций используют специально оборудованные прицепы, при этом иногда перекрывают движение городского транспорта.

На строительные площадки приходится доставлять не только многотонные крупногабаритные конструкции, но и кирпич, столярные изделия, отделочные материалы, для чего может использоваться обычный грузовой автотранспорт. Для доставки бетонов или растворов используют специальные автомашины − бетоновозы, или миксеры (рис. 3.2).

Грузоподъемные машины и механизмы. Погрузочно-разгрузочные и монтажные работы производят с помощью грузоподъемных кранов.

Современные строительные краны имеют различную конструкцию, могут перемещаться по рельсам или быть на гусеничном либо на колесном ходу.

Монтажные башенные краны (рис. 3.3) способны поднимать грузы на высоту 20 этажей и более, а краны на колесном или гусеничном ходу − на относительно небольшую высоту.

а)                                                б)

Рис. 3.3. Монтажные краны: а – башенные, б – кран на гусеничном ходу

Выбор крана для ведения строительных работ производят с учетом массы грузов, высоты их подъема и необходимого вылета стрелы, т.е. расстояния по горизонтали от оси крана до места подачи груза. Наибольшее распространение при строительстве высоких зданий получили башенные краны. Работа для монтажных кранов находится сразу, как только на строительный объект начинают поступать грузы. Башенный кран привозят на строительную площадку в разобранном состоянии, сгружают с помощью другого крана, после чего монтируют.

Сгружать и поднимать грузы небольших размеров и массы можно кранами малой грузоподъемности, например автомобильным краном.

При строительстве дымовых труб, башен или высотных зданий используют самоподъемные краны, которые поднимаются по мере возведения объекта на все большую высоту, опираясь на уже смонтированные конструкции. В некоторых подобных случаях более целесообразным бывает использование грузовых вертолетов (рис. 3.4).

Землеройные машины. Строительные машины используются с самого начала строительства и до его окончания. Строительную площадку прежде всего нужно выровнять, т. е. выполнить ее планировку. Эта работа производится бульдозерами и грейдерами, которые срезают грунт и перемешают его на относительно небольшие расстояния (рис. 3.5 а, д). При больших объемах грунта и значительных расстояниях его перемещения указанную работу выполняют скреперами (рис. 3.5 б).

а)                                                        б)

в)                                                        г)

д)

Рис. 3.5. Землеройные машины: а – бульдозер, б – скрепер,

 в – экскаватор, г – баровая машина, д - грейдер

Разработку грунта, например рытье траншей, котлованов под фундаменты, выполняют экскаваторами, которые могут быть одноковшовыми, многоковшовыми или роторными. Чаще всего на стройках в черте города применяют одноковшовые экскаваторы (рис. 3.5 в).

В зимних условиях разрабатывать грунты экскаваторам помогают баровые машины (рис. 3.5 г)., которые распиливают мерзлый грунт на отдельные блоки.

Средства малой механизации. Многие работы на строительной площадке можно механизировать без применения больших машин и механизмов.

Например, для перемешивания небольших порций раствора и бетона применяют компактные и малообъемные мешалки, шлифование бетонных поверхностей выполняют шлифовальными машинами, уплотнение грунта − вибротрамбовками и т.д. Большое число работ производят с помощью электроинструмента: дрелей, перфораторов, электрорубанков, затирочных машин и т.п.

Список литературы

1. В.И.Сетков, Е.П. Сербин, Строительство. Введение в специальность, уч. пособие: М., ACADEMIA, 2009;
2. И.А.Рыбьев, Е.П.Казеннова, Л.Г.Кузнецова, Т.Е.Тихомирова. Материаловедение в строительстве, уч. пособие: М., ACADEMIA, 2006;
3. И.А.Синянский, Н.И.Манешина. Проектно-сметное дело, уч. пособие: М., ACADEMIA, 2007;
4. Л.Н.Попов, Н.Л.Попов. Строительные материалы и изделия, уч. пособие: М., ИНФРА-М, 2005;
5. В.А.Комков, С.И.Рощина, Н.С.Тимахова. Техническая эксплуатация зданий и сооружений, уч. пособие: М., ИНФРА-М, 2005;
6. Н.П.Вильчик. Архитектура зданий, уч. пособие: М., ИНФРА-М, 2009;
7. Г.В.Девятаев. Технология реконструкции и модернизации зданий, уч. пособие: М., ИНФРА-М, 2008;
8. А.З.Абуханов, Е.Н.Белоконев. Основы архитектуры зданий и сооружений, уч. пособие: Ростов-на-Дону, Феникс, 2008;
9. И.А.Шерешевский. Конструирование гражданских зданий, уч. пособие: М., Архитектура-С, 2007.