Общая классификация рассматривает здания по их назначению, объемно-планировочной структуре, этажности и конструктивному решению.
Все здания по их назначению разделяются на три основных типа: жилые, общественные и промышленные (рис. 3.4).
Жилые здания
Жилые здания предназначаются для постоянного или временного проживания.
Общественные здания
Общественные здания предназначаются для временного пребывания людей при осуществлении в этих зданиях определенных функциональных процессов, связанных с управлением, образованием, здравоохранением, зрелищами, спортом, отдыхом и т.п. В ходе общественного развития возникают новые общественные связи между людьми. Соответственно возрастает число видов общественных зданий, различающихся по назначению.
Промышленные здания
Промышленные здания предназначаются для осуществления в них производственных процессов (или подсобных функций) для различных отраслей промышленности. Особый подтип промышленных зданий составляют сельскохозяйственные здания, в которых осуществляются производственные процессы, связанные с сельским хозяйством (содержание и разведение скота и птицы, хранение и ремонт сельхозтехники, хранение зерна, овощей, переработка сельскохозяйственного сырья и пр.).
Основные типы зданий легко различимы по их внешнему облику.
Жилые здания содержат большое число структурных единиц (жилых комнат, кухонь и других помещений квартир), большинство из которых нуждается в естественном освещении. Поэтому на фасадах жилых домов много оконных проемов и присущих большинству квартир открытых помещений - балконов, лоджий. В связи с тем что размеры основной структурной единицы жилого дома относительно малы, невелика и ширина дома (10-14 м).
Общественные здания содержат разнородные структурные элементы: очень крупные (зрительные, торговые или спортивные залы), средних размеров (учебные помещения, больничные палаты) и мелкие (конторские помещения, лечебные кабинеты). В соответствии с функциональным назначением помещений общественных зданий предъявляются различные требования к их естественной освещенности: от интенсивной освещенности (групповые помещения детских учреждений) до ее полного исключения (зрительные залы кинотеатров). Во внешнем облике общественных зданий эти особенности их структуры и светового режима выявляются крупными членениями объема, различной этажностью частей здания, большой шириной здания, а также контрастностью в размерах светопроемов вплоть до сочетания больших глухих поверхностей с большими светопрозрачными поверхностями витражей.
Промышленные здания содержат крупные помещения - цехи, а иногда состоят из одного помещения. Характер и технологическое оборудование производственных процессов требует больших размеров помещений цехов, а необходимость естественного освещения - больших светопроемов в наружных стенах и специальных надстроек - световых фонарей - на крышах цехов. Внешний облик промышленных зданий часто характеризует также наличие примыкающих к ним технологических и транспортных устройств - эстакад, транспортных галерей, трубопроводов и т.п. Для промышленных зданий характерны крупные членения архитектурных форм, их простота и четкость.
Требования к проектам зданий
Проектируемое здание должно гармонично отвечать целому циклу требований - функциональной, технической, эстетической, экономической и целесообразности.
Требования функциональной целесообразности проектного решения предполагают максимальное соответствие размещения и размеров помещений протекающим в здании функциональным процессам. Все упомянутые выше группы помещений (рабочие, обслуживающие, коммуникационные, вспомогательные) должны быть в процессе проектирования обеспечены наиболее удобными функциональными связями.
Проект должен способствовать формированию оптимальной среды (пространственной, световой, воздушной, акустической, температурно-влажностной и пр.) для человека в процессе осуществления им функций, для которых здание предназначается. Минимальные виличины параметров внутренней среды зданий - габариты помещений в соответствии с их назначением, состояние воздушной среды (температурно-влажностные характеристики, показатели скорости движения воздуха и кратности воздухообмена), световой режим (показатели необходимой естественной освещенности), звуковой режим (условия слышимости в помещении и защита его от шумов, проникающих из внешней среды) - устанавливаются для каждого вида здания СНиП - строительными нормами и правилами - основным государственным документом, регламентирующим проектирование и строительство в России.
Соблюдение требований СНиП является обязательным при проектировании. Однако сами эти требования не являются стабильными. По мере роста материального благосостояния общества повышаются требования к параметрам помещений зданий и их благоустройству. В соответствии с этим периодически пересматриваются и совершенствуются нормативные требования к разнообразным параметрам: от минимальных размеров общей площади квартир для государственного и муниципального строительства до минимально допустимых температур воздуха в них в зимнее время.
В проектировании индивидуальных объектов, например, коммерческих домов первой категории комфортности регламентированы только нижние пределы планировочных параметров, а верхние - не ограничиваются.
Требование технической целесообразности проектного решения подразумевает выполнение его конструкций в полном соответствии с законами строительной механики, строительной физики и химии. Для этого проектировщику необходимо выявить и точно учесть все внешние воздействия на здание (см. рис. 3.2). Соответственно проектное решение конструкций здания должно обеспечивать их сопротивление всем воздействиям. Должны быть предусмотрены необходимая прочность, устойчивость и жестокость несущих конструкций, долговечностью и стабильностью эксплуатационных качеств ограждающих.
Прочность конструкции
Способность воспринимать силовые нагрузки и воздействия без разрушения.
Устойчивость
Способность конструкции сохранять равновесие при силовых нагрузках и воздействиях. Она обеспечивается целесообразным размещением элементов несущих конструкций в пространстве и прочностью их сопряжений.
Жесткость
Способность конструкций осуществлять свои статические функции с минимальными, заранее заданными СНиП величинами деформаций.
Долговечность
Предельный срок сохранения физических качеств конструкций здания в процессе эксплуатации. Долговечность конструкции зависит от следующих факторов: ползучести - процесса малых непрерывных деформаций материала конструкции при длительном загружении; морозостойкости - сохранении влажными материалами необходимой прочности при многократном чередовании замораживания и оттаивания; влагостойкости - способности материалов противостоять воздействию влаги без существенного снижения прочности вследствие размягчения, разбухания или расслоения, коробления или растрескивания; коррозиестойкости - способности материалов сопротивляться разрушению, вызываемому химическими, физико- и электрохимическими процессами; биостойкости - способности органических материалов противостоять разрушающим воздействиям микроорганизмов и насекомых.
Стабильность эксплуатационных качеств
Стабильность эксплуатационных качеств, к которым относятся тепло-, звуко-гидроизоляция и воздухонепроницаемость ограждающих конструкций - способность конструкций сохранять постоянный уровень изоляционных свойств в течение проектного срока службы здания или конструктивного элемента.
Прочность, устойчивость, эксплуатационные качества конструкций количественно оцениваются при проектировании на основании соответствующих научных теорий и инженерных методов расчета.
Инженерная методика расчета долговечности конструкций еще не создана. Поэтому применяется оценка долговечности по предельному сроку службы здания. По этому признаку здания и сооружения разделяют на четыре степени: 1-я - со сроком более 100 лет, 2-я - от 50 до 100 лет, 3-я - от 20 до 50 лет, 4-я - до 20 лет (временные здания и сооружения).
Кроме того, классификация конструкций зданий осуществляется по признаку пожарной безопасности, которая определяется возгораемостью конструкций и их огнестойкостью.
Предел огнестойкости
Предел огнестойкости зданий определяется длительностью (в минутах) испытания конструкции на огнестойкость до возникновения одного из следующих трех предельных состояний: по прочности (обрушение), по деформациям (образование в конструкции сквозных трещин или отверстий), по температуре (повышение температуры на противоположной огню поверхности конструкции в среднем более 140°С).
По этим признакам здания или их отсеки (между брандмауэрами*) делят на пять степеней огнестойкости (по времени - в минутах предела огнестойкости их конструкции) — см. табл. 3.1.
К I степени огнестойкости относят здания, несущие и ограждающие конструкции которых выполнены из камня, бетона или железобетона с применением листовых или плитных негорючих (несгораемых) материалов.
В зданиях II степени огнестойкости, материал основных, несущих и ограждающих конструкций также выполнены из негорючих материалов, но имеют меньший предел огнестойкости.
В зданиях III степени огнестойкости допускается применение горючих (сгораемых) материалов для перегородок и перекрытий.
В зданиях IV степени для всех конструкций допускается применение горючих материалов, а предел огнестойкости несущих и ограждающих конструкций минимальный* (15 мин).
К V степени огнестойкости относят временные здания в связи с чем предел огнестойкости их конструкций не нормируется. СНиП предусматривает в зданиях низких степеней огнестойкости лишь рассечение их брандмауэрами на отсеки, ограничивающими площадь распространения пожара.
Требование экономической целесообразности
Требование экономической целесообразности проектного решения здания относится к его функциональной и конструктивной части. При решении функциональных задач - размеров, размещения, количества помещений и их инженерного благоустройства - следует исходить из действительных потребностей и возможностей общества или конкретного индивидуального заказчика.
Экономическая целесообразность в отношении конструктивной части проекта заключается в назначении при проектировании необходимых запасов прочности и устойчивости конструкций, а также их долговечности и огнестойкости в соответствии с назначением здания и его проектным сроком службы.
Выбору экономически целесообразного решения конструкций способствует отнесение здания при проектировании к определенному классу.
Класс назначают при проектировании в соответствии с его народнохозяйственной и градостроительной ролью. К 1 классу относят крупные общественные здания (театры, музеи), правительственные здания, жилые дома без ограничения этажности, ко 2 - общественные здания массового строительства и муниципальные жилища не выше 910 этажей, к 3 - дома не выше 5 этажей и общественные здания малой вместимости, к 4 - массовые малоэтажные жилые дома и временные общественные здания. Класс большинства промышленных зданий редко назначают выше третьего во избежание функционального (морального) старения здания. Интенсивное развитие технологии сопровождается коренным изменением оборудования через 20-25 лет. При этом большинство параметров здания - пролеты, высота, несущая способность подкрановых путей и каркаса - часто оказываются недостаточным.
Основные конструкции зданий 1 класса должны иметь 1-ю степень долговечности и огнестойкости, 2 класса - 2-ю степень, 3 класса - 2-ю степень долговечности и 3-ю огнестойкости, 4 класса - 3-ю степень долговечности без ограничений по огнестойкости.
Эстетические требования
Эстетические требования к проектному решению заключаются в необходимости соответствия внешнего вида здания его назначению и формированию объемов и интерьеров здания по законам красоты.
Соответствие внешнего облика назначению здания во многом определяется правильностью функционального и технического решений проекта. Однако совершенство этих решений не гарантирует красоты здания. Функционально обусловленные объемные формы, членения и детали здания должны быть художественно взаимоувязаны в общей архитектурной композиции, которая будет восприниматься как эстетически целесообразная и единственно возможная для данного сооружения.
В зависимости от назначения здания, его роли в застройке и идеологической программы в архитектурном решении могут быть использованы различные выразительные средства. При проектировании жилого здания его композиция во многом определяется расположением здания в застройке, диктующим масштаб членения архитектурных форм, но сами эти формы по большей части функционально обоснованы (пластические элементы фасада являются одновременно и функциональными элементами здания - лоджиями, эркерами и др.). При решении монументального общественного здания или комплекса - мемориальные, выставочные и др.- архитектор вправе для достижения максимальной выразительности художественного образа прибегать к свободным вариациям объемной формы здания: от функционально обусловленной до символизированной. При проектировании таких зданий или комплексов оправдана ориентация не только на традиционный синтез архитектуры с изобразительными искусствами - живописью и скульптурой, но также с поэзией и музыкой (мемориальные сооружения на Поклонной горе в Москве, Малаховой кургане в Волгограде).
Экологические требования
Экологические требования в современной проектно-строительной практике охватывают сферы проектирования, строительства и реконструкции городской застройки. Острота требований связана с тем, что производственная, а отчасти и строительная деятельность могут способствовать загрязнению природной среды, превышающему допустимые пределы. Сегодня на территории стройки более чем в 100 городах сложилась такая неблагополучная экологическая ситуация. Экологические природо-охранные требования, которые непосредственно относятся к проектной деятельности, таковы:
- требования сокращения территорий, отводимых под застройку. Это достигается повышением этажности, активным освоением подземного пространства (гаражи, склады, тоннели, торговые предприятия и т.п.);
- широкое применение эксплуатируемых крыш, эффективное использование неудачных участков территорий (крутой рельеф, выемки и насыпи вдоль железнодорожных магистралей);
- экономия природных ресурсов и энергии. Эти требования непосредственно влияют на выбор формы здания (предпочтение компактным сооружениям обтекаемой формы), выбор конструкций наружных стен и окон, выбор ориентации здания в застройке.
По окончании строительных работ на площадке должна проводиться рекультивация грунтов в целях уменьшения ущерба, наносимого природной среде строительной деятельностью.