Основные конструктивные элементы зданий: виды, классификация и назначение

Конструктивные элементы зданий

Архитектурные сооружения любого масштаба — от жилых комплексов до торговых центров — представляют собой единую инженерную систему, где каждая часть важна для общей надежности объекта. Основу конструкции составляют конструктивные элементы зданий: их грамотный подбор, расчет и компоновка определяют срок службы и устойчивость любого строения.

Суть функционирования любого объекта заключается во взаимосвязи его частей, распределении нагрузок и обеспечении структурной целостности. Глубокое понимание того, что такое конструктивные элементы здания это фундаментальные знания не только для специалистов строительной отрасли, но и для архитекторов, проектировщиков или владельцев недвижимости. Проще говоря, конструктивные элементы это отдельные функциональные узлы постройки, выполняющие основную либо второстепенную строительную функцию.

Замечание 1

Разнообразие конструкций в современном здании может быть огромным. Однако даже большое количество различных элементов всегда систематизировано и подчинено общей архитектурно-конструктивной схеме, определяющей прочность и экономическую эффективность решения.

Классификация и структурные особенности элементов

Все части сооружения подразделяются на главные (несущие) и дополнительные (поддерживающие и обслуживающие). Основные конструктивные элементы зданий выполняют функцию силового каркаса, принимая на себя вес объекта и другие внешние воздействия. Их правильное проектирование гарантирует устойчивость, безопасность эксплуатации и минимальные риски аварий.

Определение

В профессиональной практике “конструктивные элементы здания” - это совокупность главных деталей (основание, стены, колонны, балки, плиты перекрытия, крыша и др.), формирующих механическую устойчивость объекта и его защитные свойства от влияний окружающей среды.

Ключевая задача, с которой справляются основные конструктивные элементы здания — передача всех имеющихся нагрузок (собственный вес, снег, ветер, эксплуатация) непосредственно через структурные узлы к фундаменту и далее, на грунт.

В типовой перечень таких элементов входят:

Фундамент: основа любого сооружения

Начальным этапом анализа объекта всегда является его фундаментная система. Она служит распределителем всех нагрузок, исходящих от остальных конструктивных элементов здания, и переносит их на грунтовое основание. Применяют различные типы фундаментов — свайные, ленточные, плитные, столбчатые — выбор которых зависит от массы здания и характеристик почвы.

Стены: вертикальные ограждения и несущие плоскости

В структуру большинства строений входят внешние и внутренние стены. Они делятся на типы:

Несущие — передают вес всех строительных элементов на фундамент, формируют основной силовой каркас;
Самонесущие — служат опорой для собственных масс и верхних этажей, не принимая нагрузку от других узлов;
Навесные (ненесущие) — выполняют изолирующую функцию, защищая внутренние помещения здания.

Перегородки: зонирование пространства

Такие конструктивные элементы зданий не предназначены для восприятия нагрузок. Их функция заключается в разделении помещений на логические зоны. Перегородки фиксируются к плитам перекрытий и не влияют на прочность каркаса, потому могут быть свободно демонтированы или перенесены.

Перекрытия: разделение этажей

Это горизонтальные плиты — одна из основ жесткости каркаса. Перекрытия реализуют два назначения: служат основанием для верхнего уровня и потолком для нижнего, а также обеспечивают жесткость всего здания.

Колонны, пилоны, опоры: вертикальные силовые элементы

Основные несущие элементы, воспринимающие вес горизонтальных балок, перекрытий и, опосредованно, крыши. В каркасных схемах дают возможность создавать большие свободные пространства внутри зданий, не зависящие от массивности стен.

Балки и ригели: горизонтальные соединители

Связывают вертикальные опоры, равномерно распределяют нагрузки между ними. Гнутые или прямые балки укладываются по определённому шагу и формируют основной несущий остов каждого этажа.

Лестничные конструкции

Служат для соединения этажей. Основу составляют лестничные марши (наклонные балки с набранными ступенями) и промежуточные площадки. Классическим элементом лестничной системы считается косоур — балка, поддерживающая ступени.

Определение 2

Косоур — разновидность конструктивного элемента лестницы; это наклонная балка, на которую опираются ступени или плитка.

Кровля, крыша, стропильная система

Ограждающая верхняя часть здания, предохраняющая объект от осадков. Стропила (длинномерные балки) формируют наклон крыши и воспринимают вес всего покрытия.

Вспомогательные конструктивные элементы зданий

К дополнительным деталям относят цоколи, перемычки, отмостки (пешеходные полосы для отвода воды от фундамента), приямки, козырьки, фермы и другие архитектурные узлы. Все они интегрированы в общую систему, обеспечивая долговечность и эксплуатационный комфорт строения.

Замечание 2

Даже второстепенные узлы влияют на итоговую прочность, эргономику и внешний вид — инженер обязан учитывать совместимость водоотводов, балконных плит, лестниц и прочих элементов.

Конструктивные схемы и узловые решения

Выбор типологии соединения основных и вспомогательных элементов формирует конструктивную схему всего объекта. Наиболее распространённые варианты:

Стеновая система — действуют несущие стены, перекрытия опираются на них. Дает прочность, но ограничивает свободу перепланировки.
Каркасная схема — нагрузку воспринимают колонны и ригели, стены становятся ограждающими, не несущими.
Системы с частичным каркасом — часть нагрузок берут колонны, часть — стены.
Объемно-блочные схемы — объекты собираются из крупных заводских модулей (блоков), ускоряя процесс строительства.

Пример 1

Для многоэтажных бизнес-центров используют каркасные системы с несущими колоннами — это позволяет проектировать помещения открытого типа. Для жилых домов до трёх-четырёх этажей подойдет стеновая или частично каркасная схема, комбинирующая монолитные и сборные решения.

Материалы для конструктивных элементов зданий

Классика материаловедения строительной отрасли утверждает три первоочередные группы материалов для изготовления большинства основных конструктивных элементов зданий:

Железобетон. Материал с высокой прочностью — сочетает бетон и арматуру, применим для фундаментов, колонн, плит, ригелей.
Металл. Основа больших пролётов — балки, фермы, силовые каркасы.
Дерево. Идеально для малоэтажного, частного строительства, стропильных систем и легких перекрытий.

Пример 2

Каркас торговых павильонов и спортивных арен часто выполняют на металлических фермах и колоннах с заполнением стен сэндвич-панелями. В жилых коттеджах устанавливают деревянные перекрытия и кровли. Для массового строительства многоэтажек универсальный вариант — железобетон.

Методы сборки и соединения различаются: железобетонные узлы закрепляют сваркой и монолитными стыками, деревянные — на врубке и гвоздях, металл соединяют болтами, заклёпками или сварными швами.

Влияние материалов и конструкций на параметры здания

Выбор типа и параметров конструкции влияет на ширину пролётов, высоту потолков и возможности свободной планировки. Например, увеличение длины между колоннами вынуждает делать более массивные балки или перекрытия, а изменение материала стен может потребовать изменения глубины или типа фундамента.