Надстройка жилых и общественных зданий

Наиболее распространенным способом реконструкции жилой застройки является надстройка зданий.

Надстройка — это повышение этажности здания или его частей. Такой вид реконструкции является наиболее эффективным, поскольку в результате можно увеличить полезную площадь без расширения площади застройки.

Решение об увеличении высоты зданий принимают, как правило, по градостроительным соображениям. Они сводятся к определению высоты надстройки по заданной этажности застройки, по обеспечению нормативных разрывов между смежными зданиями, плотности жилого фонда и населения, проживающего на территории. Надстройки, как правило, всегда ухудшают освещение и ин­соляцию соседних зданий, поэтому при решении вопроса о воз­ведении надстроек в старых кварталах и об их высоте следует учи­тывать комплекс проблем: градостроительных, экономических, эс­тетических и социальных.

Принятию решения по надстройке должно предшествовать детальное обследование оснований, фундаментов, размеров и прочностных характеристик кладки стен.

Надстройка одного или нескольких этажей подчас становится достаточным условием для придания зданию соответствующего эстетического облика, сообразуясь со сложившейся композицией фасадов соседних домов.

Различают два типа конструктивных схем надстроек. К первому — относят реконструкцию с восприятием нагрузки от надстраиваемых этажей на старое здание. Ко второму — с передачей массы этих этажей на самостоятельные фундаменты (рис.5.1).

Разновидностью первого типа является надстройка без изменения существующего конструктивно-планировочного решения здания и существенного усиления его несущих элементов. В конструкциях стен и фундаментов используют запасы прочности. При надстройке зданий, имеющих избыточную ширину корпуса, обращается внимание на устройство вентиляции. В средней части таких зданий, удаленной от светового фронта, образуется застойная зона, поэтому к устройству вентиляции предъявляются повышенные требования по сравнению с новым строительством. Кроме вытяж­ной вентиляции с естественной тягой в кухнях и санитарных узлах, в надстройке такая же вентиляция должна быть устроена во всех по­мещениях, удаленных от светового фронта на расстояние более 6 м, а также в неосвещаемых общих коридорах домов.

Рис.5.1. Конструктивные схемы надстроек (в разрезе)

а), б) с передачей нагрузки на существующие несущие конструкции (а — без изменения конст-рук-тивной схемы, 6 — с изменением); в), г) ненагружаемые конструкиии надстраиваемого здания (в — с поперечными балками-стенками, г — горизонтальными дисками-платформами (ростверками) через каждые 5 этажей); 1 — надстраиваемое здание; 2 — надстройка; 3 — колонны каркаса; 4 ~ балки-стенки; 5 — колонны, несущие только надстройку; 6 — ростверк

Вторая схема надстройки характерна изменением конструктивно-планировочного решения и усилением несущих элементов. В первую очередь стремятся освободить от допол­нительной нагрузки наиболее напряженные части существующего здания и загрузить другие, менее нагруженные. Перекрытия надстройки, например, опирают на поперечные стены, если существующие оперты на продольные. Промежуточную колонну вводят, если расстояние между стенами велико. Если же это расстояние не превышает 7 м, то колонну не ставят.

При надстройках без усиления и с изменением конструктивной схемы обязательно предусматривают устройство поясов жесткости по верху всех старых стен для увеличения жесткости стенового ос­това и более равномерной передачи нагрузок от надстройки. По всему периметру здания на уровне стыка старой и новой кладки устраивают разгрузочные пояса. В пояса заанкеровывают балки перекрытий, создавая жесткую диафрагму. Пояс гасит деформа­ции, препятствует появлению трещин и их распространению от старой кладки к новой и наоборот.

В зависимости от состояния кладки стен, возможных размеров пояса по вертикали, учитывая величину и распределение нагруз­ки, выбирают один из видов конструкций пояса жесткости: железокирпичный малой жесткости в виде 6-8 рядов кладки с армиро­ванными стержнями диаметром 10 мм; то же большой жесткости, представляющий собой такую же конструкцию, но при высоте 13-20 рядов кладки; пояс железобетонный в виде двух плит в один ряд высотой 100-200 мм; то же высотой 150-300 мм; железобетон­ный пояс с жесткой арматурой в виде прокатных профилей.

В двух последних случаях необходимо проверять расчетом теп­лозащитные свойства стены в месте пояса и в случае необходи­мости использовать теплозащитные прокладки.

В надстройках с изменением конструктивной схемы для восприятия нагрузки от надстройки на элементы существующего здания укладывают прогоны различных видов. Это дает возможность перераспределять нагрузку для использования резервов несущего остова надстраиваемого здания (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Конструктивные схемы надстроек (в плане)

а) существующая конструктивная схема; 6) с передачей части нагрузки на ненагруженные поперечные стены; в) с передачей всей нагрузки; г) введение новых опор для разгрузки стен

Для получения необходимых объемно-планировочных реше­ний применяются балки-стенки, выполняемые по толщине рав­ными перегородкам порядка 100 мм. Высоту можно назначить двух видов: от верха дверного проема до потолка и на всю высо­ту помещения со специально предусмотренными проемами для дверей, учтенными при конструировании балки. Устраивают так­же балки-стенки меньшей высоты, которые в процессе эксплуа­тации здания дают возможность изменять и переносить дверные проемы. Перегородки рекомендуется применять каркасные с гипсоволокнистыми и древесно-волокнистым и плитами, гипсобетонные или гипсокартонные с металлическим каркасом на всю высоту помещения.

По конструкции балки-стенки могут быть полностью из моно­литного железобетона с обычным армированием, или их можно заранее заготовить, если позволяют условия ремонтно-строитель­ных работ, на данном объекте. Кроме того, применяются балки-стенки в виде легких ферм из прокатных профилей или труб с их обетонированием. Такие фермы служат каркасом для опалубки или сами выполняют ее роль с помощью металлической сетки при подаче бетонной смеси насосами. В них удобно размещать места для дверных и других проемов.

На схеме рис. 5.2,а изображена конструктивная схема здания с тремя продольными несущими стенами аналогичная существующей. На схеме рис. 5.2,б показаны прогоны, опертые на поперечные стены, которые в существующем здании не несут нагрузки. Таким образом, освобождается от нагрузки средняя продольная стена, находящаяся в наиболее трудных условиях, и уменьшаются нагрузки на наружные стены в надстраиваемых этажах. На схеме «в» рисунка показано, как при помощи трех прогонов от нагрузки освобождены все продольные стены. На схеме «г» рисунка показана разгрузка несущих стен с помощью прогона с двумя консолями, опирающимися на дополнительно выделенные опоры. Такое решение принимают, когда требуется усилить существующие перекрытия.

При надстройках двух первых видов нередко приходится усиливать фундаменты, как это было рассмотрено выше, а при ненагружающих надстройках требуется сооружать специальные фундаменты для новых опор надстраиваемой части. Для этого учитывают условия расположения опор и особенности их со­оружения.

Простой конструкцией является монолитный массивный фун­дамент под колонну. В месте его расположения в существующем фундаменте предусматривают проем, перекрываемый балками. Другой конструкцией фундаментов под колонны являются буронабивные или корневидные (буроинъекционные) сваи. Однако такие конструкции значительно дороже.

Для производства работ по надстройке зданий ремонтно-стро­ительные организации используют широкий ассортимент грузо­подъемных средств. Существенное значение имеют такие харак­теристики средств, как их мобильность, габарит в транспортном положении и собственная масса, простота переоснастки, способ­ность маневрирования с грузом на крюке в ограниченном про­странстве и др.

Специальных, технологически специализированных монтаж­ных кранов для надстройки зданий наша промышленность пока не выпускает. Поэтому приходится использовать существующие грузоподъемные механизмы, главным образом самоходные стре­ловые и башенные краны.

Наиболее часто для устройства надстроек, особенно для дове­дения зданий до 16-20 этажей, применяют приставные и само­подъемные башенные краны.

Приставные башенные краны используют в передвижном и стационарном исполнении. В передвижном исполнении эти кра­ны работают как свободностоящие до определенной высоты (30-50 м). При большей высоте приставные краны крепят к воз­водимому зданию с помощью специальных связей по одной на девять секций крана.

Наращивают краны с помощью монтажной стойки, которая приподнимает на высоту секции верхнее плечо башни, а в образовавшийся промежуток специальной лебедкой поднимают и за­водят очередную секцию башни.

Для снижения массы надстраиваемых стен применяют облег­ченные типы конструкций.

Наружные стены верхних этажей кирпичных зданий можно выполнять в виде облегченной кладки, блоков ячеистого бетона, использовать керамические или бетонные камни с частичным утеплением теплоизоляционными материалами.

Во внутренних стенах можно применять перегородки типа «Тиги-Кнауф» или «Авангард-Кнауф».

При надстройке производственных зданий применяют метал­лические решетчатые структуры из труб, колонны из прокатных профилей, покрытия с металлическим, асбестоцементным и про­катным основанием, перегородки из штучных облегченных ма­териалов, стеновые металлические ограждения, асбестоцемент­ные и т.д.

Для выяснения возможности надстройки жилых зданий проводят предварительные исследования. Здания исторической застройки и индустриальные дома первого поколения имеют запас прочности и при удовлетворительном состоянии оснований допускают надстройку в один-два этажа без специального усиления. При этом по периметру несущих стен надстраиваемого этажа необходимо устраивать сплошной монолитный обвязочный железобетонный пояс. Дополнительные объемно-планировочные возможности для индус­триальных домов дает при реконструкции перекрестно-стеновая конструктивная система малого шага, представляющая возможность смены основной конструктивной схемы в надст­раиваемых этажах. В надстройке возможно использовать резервы их несущей способности, перейдя на продольно-стеновую систему.

Надстройка большим числом этажей сопряжена с необходимостью усиления оснований и фундаментов, либо их новым формированием.

При создании домов переменной этажности, когда надстройка делается не над всем домом, а над его частью, эффект реконструкции повышается. Это важно в тех случаях, когда 5-этажное индустриальное здание находится в старой застройке и требуется сблизить архитектурные стили зданий.

Очень распространенным способом в настоящее время является надстройка зданий мансардным этажом (рис. 5.3, 5.4). Выбор конструктивных решений надстроек и мансард на 4—5-этажных жилых домах проводится при вариантном проектировании с наиболее эффективными объемно-пространственными решениями (рис. 5.5). Чаще всего такие надстройки проводятся на пятиэтажных кирпичных зданиях серии 1-511.

На рис. 5.6 показано устройство мансард из объемных блок-комнат, которые можно унифицировать.

В г. Санкт-Петербурге используют устройство мансардных этажей, которое добавляет 20—30 % жилой площади, при этом устройство двухуровневых с верхним освещением квартир повышенной комфортности придает городу традиционный петербургский стиль.

Рис. 5.3. Создание мансардного этажа выделением формой и материалом ограждающих конструкций

Рис. 5.4. Создание мансардного этажа развитием летних помещений в структуре мансардного этажа, ориентированных на одну сторону

Рис. 5.5. Типы мансардных этажей по видам покрытий и уровням, включению в компоновку нижележащего этажа

Реконструкция с надстройкой до 7—9 этажей представляет собой сложную задачу. При этом реконструкция части здания находится внутри возведенного каркаса, а надстройка вышележащих этажей осуществляется самостоятельно и имеет свое архитектурно-планировочное решение. На рис. 7 приведены схема надстройки здания до 12 этажей с опиранием на самостоятельные опоры по методу «Фламинго».

При реконструкции жилой застройки надстройкой в настоящее время различными исследователями предлагаются новые энерго- и материалоэкономичные способы, одним из которых является ширококорпусный жилой дом в монолитном или сборно-монолитном исполнении (рис. 8). В данном случае пятиэтажный реконструируемый дом переустраивается в многоэтажный ширококорпусный с доведением его потребительских качеств до уровня новых домов с одновременным наращиванием в два и более раз жилых площадей и числа квартир.

Рис. 5.6. Устройство мансард из объемных блок-комнат:

а) общий вид дома до реконструкции; б) общий вид дома после реконструкции; в) общий вид объемных блок-комнат

Рис. 5.7. Надстройка здания до 12 этажей с опиранием на самостоятельные опоры дом, Метод «Фламинго»

Рис. 5.8. Ширококорпусный многоэтажный жилой дом, совмещенный с существующим пятиэтажным зданием