Строительные системы зданий

Строительная система – комплексная характеристика конструктивного реше-ния зданий по материалу и технологии возведения основных несущих конструкций.

Схема классификации строительных систем зданий дана рис. 3.16.

Строительные системы зданий с несущими стенами из кирпича и мелких

блоков из керамики, легкого бетона или естественного камня бывают традици-онные и полносборные. Традиционная система основана на возведении стен в тех-нике ручной кладки, полносборная – на механизированном монтаже стен из круп-ных блоков или панелей, выполненных в заводских услових из кирпича, каменных

или керамических блоков. При этом крупноблочная система почти совместно уст у-пает место панельной.

Традиционная система до недавнего времени являлась основой при возведе-нии капитальных гражданских зданий средней и повышенной этажности. В настоя-щее время на основе применения традиционной системы осуществляется свыше

30% объема строительства жилых и 80% - массовых общественных зданий. Уровень

индустриальности конструкций зданий традиционной строительной системы в ц е-лом достаточно высок благодаря массовому применению крупноразмерных сборных

изделий для перекрытий, лестниц, перегородок, фундаментов.

Традиционная система обладает существенными архитектурными преимуще-ствами. Благодаря малым размерам основного конструктивного элемента стены

(кирпича, камня) эта система позволяет проектировать здания любой формы с раз-личными высотами этажей и разнообразными по размерам и форме проемами. При-менение традиционной системы особенно целесообразно для зданий, доминирую-щих в застройке. Конструкции зданий со стенами ручной кладки надежны в эксплу-атации: они огнестойки, долговечны и теплоустойчивы.

Наряду с архитектурными и эксплуатационными преимуществами ручная клад-ка стен является причиной основных технических и экономических недостатков ка-менных зданий: трудоемкости возведения и нестабильности прочностных характе-ристик кладки, подверженных влиянию сезона возведения и квалификации камен-щика.

Повышению экономичности и индустриальности конструкций зданий с камен-ными стенами способствуют применение камня или кирпича высоких марок (150,

200, 300), замена ручной кладки монтажом кирпичных (каменных) панелей завод-ского изготовления.

Строительная система зданий со стенами из кирпичных панелей впервые

разработана и применена в СССР Г.Ф. Кузнецовым, Н.В. Морозовым.

Панели несущих стен изготовляют высотой в этаж и длиной в один-два кон-структивно-планировочных шага (одно-, двухмодульные панели). Объединения о т-дельных камней, мелких блоков естественного камня, керамических блоков или

кирпича в панель достигают их предварительной укладкой на цементном растворе в

стальные формы с вибрированием (виброкирпичные и виброкаменные панели) либо

без вибрирования, но со специальными синтетическими добавками в раствор, п о-вышающими сопротивление кладки растяжению (кирпичные и каменные панели).

В обоих случаях прочность конструкции на сжатие увеличивается в 1, 5-2 раза

по сравнению со стеной ручной кладки, что обеспечивает экономию 40-50% кирпи-ча или камня. Переход от конструкций стен ручной кладки к панельным позволяет

снизить затраты труда на 25%, приведенные затраты на 6-7% и сроки строительство

на 30%. Несмотря на экономические преимущества, объем внедрения этих кон-струкций невелик.

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

Крупноблочная строительная система применяется для возведения жилых

зданий высотой до 22 этажей. Масса сборных элементов составляет 3-5 т. Установку

крупных блоков осуществляют по основному принципу возведения каменных стен –

горизонтальными рядами, на растворе, с взаимной перевязкой швов.

Преимуществами крупноблочной строительной системы являются: простота

техники возведения, обусловленная самоустойчивостью блоков при монтаже, воз-можность широкого применения системы в условиях различной сырьевой базы,

гибкость номенклатуры блоков, позволяющая при ограниченном числе типоразме-ров изделий позволит различные типы жилых домов и массовых общественных зд а-ний; ограниченные по сравнению с панельным и объемно-блочным домостроением

капиталовложения в производственную базу из-за простоты и меньшей металлоем-кости формовочного оборудования; ограниченная масса сборных изделий, позволя-ющая использовать распространенное монтажное оборудование и применять круп-ноблочные конструкции в городском и сельском строительстве.

Создание крупноблочной строительной системы – первый этап массовой инду-стриализации конструкций зданий с бетонными стенами. Крупноблочная система по

сравнению с традиционной каменной дала снижение затрат труда на 10% и сроков

строительства на 15-20%.

Повышение нормативных теплотехнических требований к наружным стенам в

Украине привело к вытеснению этой системы, т.к. она была ориентирована на одно-слойные конструкции наружных стен с низким сопротивлением теплопередаче.

При ее применение в отапливаемых зданиях блоки наружных стен необходимо

изготовлять трехслойными с утеплителем из пенополистирола, минераловатных,

перлитофосфогенных плит и т.п.

Существующие здания требуют утепления наружных стен. Использование этой

системы возможно в комбинированном варианте – крупноблочные внутренние сте-ны и многослойные наружные панельные или кирпичные стены.

Панельная строительная система применяется при проектировании зданий

высотой до 30 этажей в обычных грунтовых условиях и до 14 этажей в сейсмич е-ских районах.

Стены таких зданий монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, массой

до 10 т и длиной в 1-3 конструктивно-планировочных шага. Конструкции панелей

несамоустойчивы: при возведении их устойчивость обеспечивают монтажные при-способления, а в эксплуатации – специальные конструкции стыков и связей. Панели

несущих стен устанавливают на цементном растворе, без взаимной перевязки швов.

По сравнению с традиционной системой с каменными стенами одна позволяет

снизить стоимость строительства на 6-7%, массу конструкций на 30-40% и затраты

труда на 40%.

Техническим преимуществом панельных конструкций является их значительно

большая по сравнению с традиционными прочность и жесткость. Это определило

широкое применение панельных конструкций для зданий повышенной этажности в

сложных грунтовых условиях (на просадочных и вечномерзлых грунтах, над горны-ми выработками).

Панельные конструкции сейсмостойки.

Панельные конструкции применяются преимущественно для возведения жилых

зданий различного типа, гостиниц, пансионатов, спальных корпусов домов отдыха и

санаториев, а также для ряда массовых общественных зданий (детские ясли-сады,

школы и др.).

Каркасно-панельная строительная система с несущим сборным железобе-тонным каркасом и наружными стенами из бетонных или небетонных панелей при-меняется в строительстве зданий высотой до 30 этажей.

В жилищном строительстве систему применяют в ограниченном объеме, по-скольку она уступает панельной по технико-экономическим показателям.

В многоэтажных зданиях высотой до 100м используют в основном железобе-тонные несущие конструкции, а при большей высоте – стальные, которые имеют

меньшее сечение, и соответственно, меньший вес, что приводит к уменьшению уси-лий в несущих конструкциях и снижает себестоимость фундаментов. Недостаток

стальных конструкций – низкая огнестойкость и коррозионная стойкость. Поэтому

их необходимо защищать от воздействия огня: напылением специальных растворов

с заполнением; изготовленным на основе базальта, керамического волокна или шту-катуркой, цементно-песчаным раствором толщиной 10-60мм, облицовкой кирпичом

или базальтовыми, гипсовыми, бетонными, вермикулитными плитами толщиной 20-60мм.

Объемно-блочная строительная система.

Объемно-блочные здания возводят из крупных объемно-пространственных же-лезобетонных элементов массой до 25 т, заключающих в себе жилую комнату или

другой фрагмент здания. Объемные блоки, как правило, устанавливают друг на дру-га без перевязки швов.

Объемно-блочное строительство сулит существенное снижение суммарных

трудозатрат в строительстве (на 12-15% по сравнению с панельными) и прогрессив-ную структуру этих затрат. Если в панельном строительстве соотношение затрат

труда на заводе и строительной площадке составляет в среднем 50: 50%, то в объе м-но-блочном оно приближается к 80: 20%. Из-за сложности технологического обору-дования капиталовложения при создании заводов объемно-блочного домостроения

на 15% больше по сравнению с заводами панельного домостроения.

Объемно-блочную систему применяют для строительства жилых домов, гости-ниц, спальных корпусов домов отдыха и санаториев высотой до 16 этажей в обыч-ных и сложных грунтовых условиях и для жилых домов малой и средней этажности

при сейсмичности 7-8 баллов.

Наиболее эффективно объемно-блочное домостроение при значительной кон-центрации строительства, необходимости его осуществления в сжатые сроки, при

дефиците рабочей силы.

Монолитная и сборно-монолитная строительные системы применяются

преимущественно для возведения зданий повышенной этажности. К системе моно-литного домостроения относят здания, все несущие конструкции которых выполня-ют из монолитного бетона, к сборно-монолитной – здания, в которых несущие кон-струкции выполняют частично сборными, частично монолитными. Монолитные

здания, как правило, проектируют бескаркасными, сборно-монолитные – каркасны-ми или бескаркасными.

На архитектурно-планировочное и конструктивное решение монолитных и

сборно-монолитных зданий оказывает существенное влияние применяемый метод

бетонирования несущих конструкций.

Строительные системы зданий с несущими конструкциями из дерева и

пластмасс применяют для возведения жилых и общественных зданий высотой в 1-2

этажа. Несущая способность деревянных конструкций, как показывают расчеты, ис-пытания и опыт древнерусского строительства многоярусных высотных культовых

и крепостных сооружений, позволяет возводить здания большей высоты. Однако со-временное строительное законодательство не допускает применения вертикальных

деревянных несущих конструкций для зданий средней и повышенной этажности,

так как они не отвечают требованиям долговечности и огнестойкости. По мере раз-

работки и массового внедрения технологических и дешевых способов повышения

био- и огнестойкости древесины предельная этажность зданий с деревянными не-сущими конструкциями будет повышается. В настоящее время в зданиях выше двух

этажей допустимо только выборочное применение деревянных элементов. Напри-мер, для внутриквартирных перекрытий и лестниц в зданиях с квартирами, помеще-ния которых размещены в двух уровнях, или для каркаса панелей наружных несу-щих стен с обшивками из листовых материалов.