Примеры строительных систем

Решение функциональных, объемно-планировочных и архитектурно-художественных задач при проектировании иногда приводит к необходимости сочетания разных по высоте или в плане здания конструктивных систем и, соответственно, различных конструкционных материалов и технологий возведения. В этих случаях применяют комбинированные строительные системы.

В строительстве высотных зданий применение комбинированных строительных систем нередко диктуется требованиями обеспечения их пространственной жесткости и устойчивости. В этих целях, например, сочетают монолитную технологию возведения ствола жесткости с монтажом полносборных конструкций обстройки ствола (колонн, перекрытий, стен).

Если сочетание строительных систем в здании предполагается по его высоте, то более тяжелые (массивные), долговечные, огнестойкие, жесткие и устойчивые конструкции располагают ниже (для нижних этажей), а другие, уступающие по указанным показателям, выше. Например, деревянные стены опирают на каменные или бетонные, металлический каркас – на монолитные бетонные «столы» с мощными опорами, деревянные и стальные большепролетные арки покрытий – на мощные бетонные фундаменты-пилоны, деревянные элементы покрытий – на кирпичные стены и т.п.

Не рекомендуется (а иногда это невозможно) опирать каменные или бетонные стены на деревянные, железобетонные плиты перекрытий – на деревянные балки и стены, железобетонные фермы – на металлические колоны.

Применение комбинированных строительных систем позволяет использовать возможности региональных сырьевых и производственных баз, разнообразить конструктивное формообразование и решать тектонические задачи.

Строительные системы зданий с несущими стенами из кирпича и мелких блоков из керамики, легкого бетона или естественного камня. Традиционная система с ручной кладкой стен является одной из основных для жилых и массовых общественных зданий. Объясняется это тем, что общий уровень индустриальности конструкций зданий традиционной системы весьма высок вследствие применения сборных изделий для перекрытий, лестниц, фундаментов, перегородок и др.

Традиционная система имеет ряд архитектурных и эксплуатационных преимуществ. Благодаря малым размерам основного конструктивного элемента стены (кирпича, камня) эта система позволяет проектировать здания любой формы, с различными высотами этажей и разнообразными по размерам и форме проемами. Конструкции зданий со стенами ручной кладки надежны в эксплуатации, они огнестойки и долговечны.

Основные технические и экономические недостатки традиционной системы – трудоемкость возведения и нестабильность прочностных характеристик кладки, подверженных влиянию сезона возведения и квалификации каменщика. Трудоемкость возведения здания с кирпичными стенами выше по сравнению с панельной строительной системой, поэтому и стоимость кирпичного здания превышает стоимость панельного дома.

Полносборные здания с несущими конструкциями из бетонных и железобетонных элементов возводят на основе крупноблочной, панельной, каркасно-панельной и объемно-блочной строительной систем.

Крупноблочная строительная система служит для возведения зданий до 16-ти этажей. Масса сборных элементов – 3-5 тонн. Крупные блоки устанавливают по основному принципу возведения каменных стен – горизонтальными рядами, на растворе, с взаимной перевязкой швов.

По сравнению с традиционной кирпичной крупноблочная система характеризуется более низкими затратами труда и сроками строительства. Поскольку крупноблочная система в технико-экономическом отношении уступает крупнопанельной, ее доля в объеме городского строительства была невелика.

Панельная строительная системаприменяется при проектировании бескаркасных зданий высотой до 30-ти этажей в обычных грунтовых условиях и до 14-ти этажей в сейсмических районах.

Стены таких зданий монтируют из бетонных панелей высотой в этаж и длиной 1-3 конструктивно-планировочных шага, весом до 10 тонн. Конструкции панелей самоустойчивы: при возведении их устойчивость обеспечивают монтажные приспособления, а в эксплуатации – специальные конструкции стыков и связей. панели несущих стен устанавливают на цементном растворе, без взаимной перевязки швов.

Каркасно-панельная строительная система с несущим сборным железобетонным каркасом, панельными наружными стенами и перекрытиями из панелей и настилов применяется в строительстве зданий до 30-ти этажей. Система уступает панельной бескаркасной по технико-экономическим показателям затрат труда, стоимости строительства и расходу стали.

Объемно-блочная строительная система – здания возводятся из крупных объемно-пространственных железобетонных элементов массой до 25 тонн, представляющих собой жилую комнату или другой фрагмент здания. Объемные блоки устанавливаются друг на друга без перевязки швов.

По трудозатратам система обладает преимуществами перед панельной системой не только по абсолютным показателям, но и по соотношению трудозатрат на заводе и на строительной площадке: 40:60% – в панельном строительстве, 70:30% – в объемно-блочном строительстве.

Объемно-блочную систему применяют для строительства жилых домов, гостиниц, спальных корпусов и санаториев высотой до 16-ти этажей в обычных и сложных грунтовых условиях, а также для жилых домов малой и средней этажности в сейсмических районах.

Монолитная и сборно-монолитная строительные системы служат преимущественно для возведения зданий повышенной этажности. К системе монолитного домостроения относят здания. все несущие конструкции которых выполняют из монолитного бетона; к системе сборно-монолитной – здания, в которых несущие конструкции выполняют частично сборными, частично монолитными. Монолитные здания, как правило, проектируют бескаркасными, сборно-монолитные – каркасными или бескаркасными.

На архитектурно-планировочное и конструктивное решение монолитных и сборно-монолитных зданий существенное влияние оказывает метод бетонирования несущих конструкций. В отечественном монолитном домостроении наибольшее распространение при возведении бескаркасных зданий получили методы бетонирования в скользящей, объемно-переставной и крупноразмерной щитовой опалубке, при возведении каркасных – методы подъема перекрытий и подъема этажей.

Метод скользящей опалубки предусматривает непрерывное бетонирование несущих стен в системе синхронно перемещаемых по вертикали опалубочных щитов, установленных по контуру всех несущих стен здания или секции-захватки. Область применения метода ограничена многоэтажными зданиями башенного типа, а также зданиями комбинированной строительной системы с монолитными стволами жесткости.

Метод объемно-пространственной опалубки основан на цикличном (поэтажном) бетонировании стен и перекрытий с последующим перемещением элементов Г- и П-образной (объемной), объединяющей вертикальных и горизонтальные щиты опалубки на отметку верхнего этажа. Данный метод экономичнее метода скользящей опалубки и более универсален.

Метод крупноразмерной щитовой (крупнощитовой) опалубки заключается в цикличном (поэтажном) бетонировании несущих стен в поэтажно устанавливаемых крупных (размером на конструктивно-планировочную ячейку) плоских опалубочных щитах. Аналогично методу объемно-переставной опалубки данный метод экономичен и универсален в объемно-планировочном отношении.

Метод подъема перекрытий сводится к бетонированию плит междуэтажных перекрытий и покрытий размером на всю площадь здания на нулевой отметке в инвентарной бортовой опалубке с последующим перемещением этих плит по вертикальным несущим конструкциям (колоннам и объемно-пространственным бетонным шахтам – стволам жесткости) и закреплением на проектных отметках.

Различие между методами подъема перекрытий и подъема этажей сводится к различиям в месте монтажа вертикальных ограждающих конструкций. При подъеме перекрытий их устанавливают после закрепления перекрытий на проектных отметках. При подъеме этажей ограждающие конструкции каждого этажа (преимущественно полносборные) монтируют на нулевой отметке и перемещают на проектную отметку вместе с плитой междуэтажного перекрытия. Методы подъема перекрытий и подъема этажей используются преимущественно в многоэтажном строительстве, как обычном, так и сейсмостойком. Наиболее целесообразны эти методы для многоэтажных общественных зданий с большими полезными нагрузками – книгохранилищ, архивов и т.п.

Монолитные и сборно-монолитные здания по жесткости одинаковы, а иногда и превосходят панельные. Поэтому их применение особенно целесообразно в сложных грунтовых и сейсмических условиях. По технико-экономическим показателям монолитное домостроение близко панельному, но отличается меньшими затратами труда и расходом стали, сокращением вложений в производственную базу. Эти преимущества монолитных систем возрастают при проектировании сейсмостойких зданий, что также способствует увеличению объему внедрения монолитного домостроения в сейсмических районах.

Строительные системы зданий с несущими конструкциями из дереваслужат для возведения жилых и общественных зданий высотой в 1-2 этажа. По противопожарным требованиям в зданиях выше 2-х этажей допустимо только выборочное использование деревянных элементов. Например, для внутриквартирных перекрытий и лестниц в зданиях с квартирами в двух уровнях, или для каркаса панелей ненесущих наружных стен с обшивками из негорючих листовых материалов.

Существует несколько строительных систем здания с несущими стенами или каркасом из дерева: традиционная – с несущими рублеными стенами из уложенных по периметру стен горизонтальных рядов (венцов) бревен; индустриальные – брусчатая с несущими стенами из брусьев квадратного или прямоугольного сечения; каркасная с заполнением пространства между стойками утеплителем и обшивками на постройке (каркасно-обшивная) или заполнением утепленными щитами заводского производства (каркасно-щитовая); бескаркасные – щитовая и панельная.

Традиционная используется в богатых лесом районах для малоэтажных жилых и общественных зданий (детские сады, магазины, др.).

Брусчатая, каркасно-обшивная, каркасно-щитовая, щитовая и панельная системы представляют собой последовательные этапы индустриализации массового деревянного домостроения. На современном этапе развития строительной техники они уступили место наиболее экономически эффективным и индустриальным панельным клеефанерным конструкциям. Панели высотой в этаж и длиной 2.4-6.0 м имеют деревянный каркас, наружные обшивки из водостойкой фанеры, внутренней обшивки из древесно-стружечных плит и эффективный утеплитель.

Затраты пиломатериалов на строительство панельных зданий в 2.6 раза ниже, чем на брусчатые дома. Сроки возведения одноэтажного одноквартирного панельного дома составляет всего 1.5-2 рабочих смены. Эксплуатационные качества наружных ограждений панельных зданий значительно выше, чем каркасно-обшивных или щитовых, благодаря малой протяженности стыков сборных элементов и практической воздухонепроницаемости обшивок.

Применение панельного деревянного домостроения в малоэтажной застройке технически более целесообразно и экономично также по сравнению с индустриальными системами на основе бетона. По сравнению с панельным бетонным деревянное панельное домостроение позволяет снизить массу конструкций зданий в 4 раза, расход стали в 6 раз, затраты труда на 30% и сметную стоимость до 7%.

Строительная система древесно-клееных конструкций общественных зданий комплексной поставки.Благодаря внедрению прогрессивных технологий склейки древесины водостойкими синтетическими клеями, надежных методов ее защиты от возгорания и гниения наряду с развитием производства эффективных утеплителей созданы реальные предпосылки для заводского комплектного производства несущих (балки, арки, рамы) и ограждающих (плиты, панели) древесно-клееных конструкций. В первую очередь они предназначены для строительства зрелищных (спортивные залы, крытые бассейны. клубы) и торговых (универсамы, крытые рынки) зданий. По сравнению с наиболее индустриальными конструкциями из сборного железобетона применение древесно-клееных конструкций уже на начальном этапе их внедрения позволило снизить затраты труда на 30%, а массу конструкций в 4-5 раз, в связи с чем становится очевидной перспективность увеличения объема применения системы.

Строительные системы с использованием металлических конструкций получили применение максимально широкое в промышленном строительстве, а также в малоэтажном строительстве общественных зданий комплектной поставки и мобильных одноэтажных зданий из блок-контейнеров различного типа. Система легкометаллических зданий распространена в строительстве предприятий торговли, общественного транспорта. питания и досуга.

В полный комплект конструкций входят колонны, легкое пространственное покрытие (чаще всего типа «структура»), трехслойные панели наружных стен и покрытия с металлическими обшивками, специальные профили-нащельники стыков, витражи, оконные блоки. комплектующие изделия. Основные экономические преимущества системы – минимальные сроки, снижение массы здания и трудоемкости строительства. Такие конструкции наиболее целесообразны в умеренном и холодном климате.

Строительная система зданий контейнерного типапредназначена преимущественно для временного проживания при пионерном освоении территории. здания одноэтажные в виде объемного блока облегченной конструкции с контурным каркасом из гнутых металлических профилей и слоистых стен и покрытий из небетонных материалов. Стены и покрытия, как правило, имеют наружную профилированную металлическую обшивку, с заполнением наиболее эффективными утеплителями.

Для удобства транспортирования конструкции зданий контейнерного типа иногда проектируют трансформирующимися в плоский пакет. Поскольку здания контейнерного типа проектируют временными, их устанавливают на грунт без фундамента с передачей нагрузки основанию через опорную горизонтальную металлическую раму, входящую в состав контейнерного блока.

Характерные планы зданий различных конструктивно-строительных систем