Надстройки над зданиями, пристройки к зданиям и встройки

Надстройка является наиболее эффективным приемом реконструкции малоэтажных жилых зданий, поскольку она не требует увеличения земельного участка и позволяет реализовать все запасы несущей способности конструкций зданий. Особенно это имеет значение в современных условиях, когда земля выступает в качестве товара и стоимость ее постоянно растет. Кроме того, растут и затраты по землеотводу, развитию инженерной и социальной инфраструктур. Таким образом, по мере формирования рынка городских земель эффективность надстройки зданий будет неуклонно возрастать. Использование различных конструктивных схем надстроек позволяет получать разнообразные архитектурно-планировочные решения, а в сочетании с утеплением и облицовкой наружных стен достигается обновления зданий и продление их жизненного цикла. Основными техническими решениями при надстройке зданий являются: - возведение несущих стен; - устройство междуэтажных перекрытий; - перепланировка помещений; - устройство лифтов при общей высоте здания 6 и более этажей; - замена инженерного оборудования; - устройство кровельного покрытия; - утепление стенового ограждения и замена светопрозрачных заполнений существующего здания. Особое место при выполнении работ по надстройке этажей отводится архитектурному облику здания путем применения карнизов сложной формы, лепных деталей и др. элементов, изготовленных из дисперсно-армированных и полимерных материалов. Существует два типа архитектурно-конструктивных схем надстроек:

- с передачей нагрузки от надстраиваемых этажей на старое здание (рис.127, а);

- с передачей части или всей нагрузки от надстраиваемого здания на дополнительно устраиваемый каркас (рис.127, б-г).

Рис.127. Конструктивные схемы надстроек зданий в плане и разрезе

а – с передачей нагрузки на существующие несущие конструкции без изменения конструктивной схемы; б – то же, с изменением; в – с поперечными балками-стенками без передачи нагрузки на несущие конструкции существующего здания; г – то же, с горизонтальными дисками-платформами (ростверками)

В первом случае надстройка осуществляется без изменения конструктивно-планировочной схемы здания и существенного усиления его несущих элементов. По данному типу разрешается осуществлять надстройку не более двух этажей, используя резервы прочности, имеющиеся в стенах и фундаментах реконструируемого здания (рис.127, а). Для равномерной передачи нагрузки от надстраиваемых этажей в верхней части существующего здания устраивают железобетонный пояс. Перепланировка надстраиваемых этажей решается с учетом несущих элементов существующего здания.

В том случае, когда необходимо осуществить повысить этажность здания на 4 этажа, прибегают ко второму типу надстройки, когда есть возможность перенести нагрузку от надстройки на менее нагруженные элементы здания - продольные стены. Этот тип надстройки рекомендуется применять в зданиях перекрестно-стеновой конструктивной системы с малым шагом, что позволяет перейти в надстраиваемой части к продольно-стеновой системе. При этом варианте вместо массивных несущих внутренних стен используют легкие перегородки, что значительно снижает нагрузку на фундаменты надстраиваемого здания (рис.127, б).

При надстройке существующего здания от 5 до 10 этажей используют схему, которая предусматривает установку по периметру существующего здания на самостоятельные фундаменты несущие колонны каркаса, называемые колоннами «фламинго». Колонны устанавливают на самостоятельные фундаменты на расстоянии 1200-1500 мм от наружных стен существующего здания. Между колоннами и существующими наружными стенами укладывают горизонтальные плиты балконов или лоджий, что способствует увеличению ширины здания. В надстраиваемых этажах образуются однопролетные конструктивно-планировочные системы с поперечными балками-стенками, установленными через этаж, которые совмещают функции перегородок и несущих конструктивных элементов. Данная конструктивно-планировочная система позволяет в надстраиваемых этажах осуществлять свободную планировку помещений, независимо от планировки существующего здания (рис.127, в).

При большей этажности надстройки (до 60 этажей) необходимо над надстраиваемым зданием устраивать горизонтальный диск-платформу, называемый ростверком, который опирается на систему автономных колонн и совершенно не связан с существующими вертикальными конструкциями здания (рис.127, г).

На этих платформах возводится надстраиваемая часть жилого здания с использованием изделий заводского изготовления. Для исключения передачи нагрузки от надстраиваемой части здания на существующую между ними устраивается конструктивный зазор. В ростверках оборудуют технические этажи. Их повторяют через каждые 5-6 этажей.

Однако, как показал опыт, надстройка эффективна при этажности не более 6 этажей, так как в противном случае могут возникнуть неравномерные осадки фундаментов надстраиваемого и существующего объемов. В связи с этим наиболее часто производится надстройка 4-5 этажей, которая осуществляется путем устройства:

- встроенного каркаса;

- устройства внутренних монолитных стен с широким шагом и перекрытием из многопустотных плит, изготовленных по экструзионной технологии;

- с использованием монолитной конструкции стен из несъемной опалубки из пенополистирольных блоков;

- для зданий сложной планировочной структуры рекомендуется надстройка в виде монолитных стен и перекрытий в щитовой опалубке.

Конструктивная схема встроенного каркаса включает возведение колонн в монолитном исполнении по наружным и внутренним стенам с устройством обвязочного пояса и последующим устройством преднапряженных плоских монолитных ригелей и безбалочного перекрытия толщиной, равной сечению ригеля. Применение диска перекрытия без выступающих в объем здания частей обеспечивает возможность размещения ограждающих конструкций в любом требуемом месте без ограничений. Конструктивная схема надстройки здания с использованием монолитного каркаса с преднапряженными плоскими ригелями приведена на рис. 9.32.

Рис.9.32. Схема надстройки зданий с использованием каркаса с преднапряженными плоскими ригелями

1- монолитные колонны; 2 - монолитные плоские ригели; 3 - монолитный диск перекрытия

Основной цикл выполнения строительно-монтажных работ состоит:

- в устройстве обвязочного железобетонного пояса по периметру стен здания для перераспределения нагрузок от колонн;

- возведение колонн с армированием отдельными стержнями и использованием инвентарных щитов опалубки;

- подачей и укладкой бетонной смеси автобетононасосом;

- установка опалубки для ригелей из ламинированной фанеры с использованием телескопических поддерживающих элементов и армирование ригелей рабочей арматурой;

- бетонирование ригелей с электропрогревом греющими проводами до получения распалубочной прочности не менее 70% от расчетной;

- распалубка ригелей и устройство опалубки для монолитного перекрытия по телескопическим стойкам с армированием элементов плиты;

- укладка и уплотнение бетонной смеси с последующей тепловой обработкой до распалубочной прочности не менее 50% от расчетной.

Поскольку наибольшие по величине усилия от действующей нагрузки в каркасных системах распределены в створах колонн, поэтому в этих створах размещаются скрытые в плоскости монолитной плиты перекрытия объемные арматурные каркасы, образующие несущие ригели (рис. 1, а). Ширину объемного арматурного каркаса следует принимать равной двойной ширине сечения колонны

а) б)

Рис. 1. Схема объемного армирования плоского монолитного перекрытия (а) и фрагмент каркаса (б)

1- колонны; 2- плоские арматурные сетки ячеек плиты перекрытия; 3- объемные арматурные каркасы «условных» ригелей в створах колонн; 4- створы колонн и поперечная арматура (хомуты) объемных арматурных каркасов; 5 - бортовая балка перекрытия

Таким образом, в плите перекрытия в створах колонн после укладки бетона образуется система перекрестных скрытых железобетонных ригелей в пределах толщины диска перекрытия. При такой схеме армирования плиты перекрытий в пределах каждой ячейки каркаса оказываются защемленными по контуру в этих скрытых ригелях, что позволяет обеспечить требуемую несущую способность плит перекрытия при минимальном расходе арматурной стали.

Чтобы обеспечить примерно одинаковые условия работы под нагрузкой всех ячеек плиты перекрытия, в створах наружного ряда колонн устраивают бортовую балку с высотой сечения, превышающей толщину плиты перекрытия (рис.1, б). Бортовые балки также, как скрытые ригели, содержат объемные арматурные каркасы. Высоту сечения бортовой балки следует назначать в пределах 1,5-2,0 толщины плиты перекрытия, а ширину, равной ширине колонны.

Для ускорения твердения бетона используется тепловая обработка колонн, ригелей и перекрытия с использованием греющих проводов, обеспечивающих распалубочную прочность бетона в течение 2-3 сут в зимний период и 1-2 сут - в летний.

Для создания предварительного напряжения в ригелях производится одностороннее натяжение арматуры с использованием мобильных гидравлических домкратов. Завершающим этапом натяжения арматуры является устройство анкеров, обеспечивающих проектное положение напрягаемой арматуры.

После окончания работ по возведению каркаса надстройки производится цикл технологических работ, связанных с устройством стенового ограждения, планировки помещений, выполнения кровельных, сантехнических, электромонтажных, отделочных и др. специальных работ.

Отсутствие внутри здания несущих стен способствует организации свободной планировки и ее трансформации путем устройства перегородок, не связанных жестко с несущими конструктивными элементами здания (каркасно-обшивные, пазогребневые, из ячеистых блоков и др.), что позволяет в процессе эксплуатации изменять планировку квартиры с учетом меняющихся потребностей и условий проживания семьи.

Ограждающие конструкции выполняют в виде наружных стен и перегородок, размещаемых в любом месте диска перекрытия. Наружные стены, как правило, выполняют в виде кладки из различных штучных изделий (из ячеистого бетона, кирпича и др.) поэтажно опертыми на диски перекрытий. Они могут быть однослойными и многослойными.

а) б)

Рис.22. Узлы сопряжения наружных стен надстройки из ячеистых блоков (а) и трехслойноной слоистой кладки (б)

1 – сборные многопустотные плиты перекрытия, 2 – крайний монолитный ригель, 3 – кладка из ячеистобетонных камней, 4 – облицовочный слой кладки, 5 – утеплитель, 6 – компенсационная прокладка (пенополистирол), 7 – раствор

Для общественных зданий наружные стены могут выполняться навесными на каркас из эффективных панелей (например, из ячеистого бетона, сэндвич-панелей или трехслойных панелей) ленточной разрезки.

При устройстве наружных стен из штучных материалов по торцам крайних монолитных ригелей выполняют дискретную или сплошную теплоизоляцию из эффективного утеплителя

Для устройства балконов, лоджий или эркеров за крайние ряды колонн каркаса выпускают консоли длиной до 1,8 м от оси колонн, на которые опирают многопустотные плиты. Плиты отделяют от основного диска перекрытия сплошным по ее длине термовкладышем из эффективного утеплителя, толщину которого определяют расчетом. Консоли могут выполняться сложной в плане конфигурации, в связи с чем, плиты выполняют из монолитного железобетона.

Межквартирные и межкомнатные перегородки могут выполняться каркасно-обшивными из гипсокартонных, гипсоволокнистых или цементноволокнистых листов, которые обеспечивают трансформацию и перепланировку помещений при эксплуатации. Возможно применение в перегородках кладки из ячеистобетонных камней и пазогребневых плит.