Основы несущей системы: остов здания

Основы несущей системы

Качество расчёта и конструктивное исполнение несущего остова здания влияют на его эксплуатационную устойчивость, безопасность и долговечность всего сооружения.

Несущий остов здания: суть и назначение

С первой попытки определить материал или тип каркаса по внешнему виду объекта почти невозможно. Сегодня архитектурные решения предусматривают, что несущие и ограждающие элементы часто изготовлены из разнородных материалов, поэтому судить об остове можно только по проекту или специальной документации. Фасадные колонны, на первый взгляд несущие, порой выполняют исключительно декоративную функцию, а внешние строительные слои, например, клинкерный кирпич, нередко маскируют газобетонные блоки между опорными колоннами, входящими в остов здания.

На строительной площадке всё наоборот – именно остов становится первым, что появляется после возведения фундамента. Остов здания это аналог скелета, берёт на себя механические нагрузки и перераспределяет их между элементами, поддерживает устойчивость всей системы и надежную работу всех функциональных частей. На этот каркас опираются или к нему примыкают стены, перекрытия, а также иные конструкционные детали здания.

Проектирование и расчетом каркаса занимаются профессиональные инженеры. Эта работа включает статический анализ нагрузок для всех элементов и последующий подбор сечений — исключительно применительно к тому, чтобы каждый компонент выдерживал воздействие без потери надежности или деформации.

Виды современных несущих остовов подразделяются по нескольким критериям:

• По типу передачи нагрузки и работе конструкции: к основным типам относят стеновые, каркасные, смешанные (неполные) остовы, а также ствольные конструкции или оболочки.
• По форме несущих частей: остовы могут быть выполнены только из прямых балок и стоек или включать в себя арочные, оболочковые либо купольные элементы.
• По пространственной структуре: остовы делятся на пространственные каркасы (объемные системы) и плоскостные.

Даже здания, основой которых является воздухоопорная конструкция (пневмокаркас), имеют свой остов, играющий роль внутреннего «скелета».

После завершения основных строительных этапов изменить конструкцию остова крайне сложно. Обычно можно только усилить его или сделать незначительное облегчение, поскольку несущий остов здания является основной субструктурой в общем «организме» сооружения.

Из чего состоит несущий остов

Остов здания формируется из взаимосвязанных элементов, перечень которых зависит от проектных решений и назначения будущего объекта. К примеру, в случае больших размахов (стадионы, промышленные ангары) проект предусматривает крупные фермы, но в жилищном строительстве достаточно балок и плит перекрытия.

К составным частям несущей системы относятся:

• Фундамент: элемент, принимающий нагрузку от всего здания и передающий ее на основание. В зависимости от геологических особенностей и архитектурного замысла применяется ленточный, столбчатый, плитный или свайный фундамент. При устройстве подвала рационально использовать плиту, совмещающую роль основания и пола этажа.
• Стены: исключительно несущие стены интегрируются в остов здания, тогда как самонесущие или перегородки выполняют только функцию зонирования и не переносят основные нагрузки.
• Колонны, стойки, столбы: вертикальные конструкции (из железобетона, металла или древесины), через которые нагрузки передаются от перекрытий и крыши на фундамент.
• Перекрытия: горизонтальные плоскости, разделяющие здание на этажи и обеспечивающие пространственную жёсткость и связь между колоннами.
• Фермы: крупные решётчатые структуры, позволяющие охватывать значительные пространства без промежуточных опор. Они критически важны для производственных залов, концертных площадок, а также иных пространств, где требуется открытая планировка.

Состав несущего остова здания подразделяется на полный и неполный. В полноценных каркасах колонны располагаются по всему зданию, включая внешние и внутренние зоны, наружные стены выполняются навесными или самонесущими. В упрощённых схемах колонны идут только внутри, а фасады переносят некоторые нагрузки сами.

Обычно каркас надежно скрыт внутри наружных ограждений, что защищает его от внешних факторов и продлевает срок службы. Одновременно это увеличивает весовые нагрузки, действующие на каркас. Каждый проект требует тесных инженерных расчетов по двум группам предельных состояний, чтобы гарантировать как безопасность, так и соответствие эксплуатационным нормам.