Технологическое проектирование строительных процессов

В настоящее время для  несущих строительных конструкций  применяются высокопрочные стали, а для   ограждающих    все   шире — легкие   металлы (алюминиевые переплеты) и пластические массы. Повышение индустриализации производства металлических конструкций  достигается путем их типизации.

Выбор того или иного материала  должен происходить на основе экономического анализа стоимости сооружения с  учетом местных материальных ресурсов.

Быстрое развитие строительной науки и техники  непрерывно выявляет новые материалы и методы конструирования.

6. Конструктивные решения здания (строительные системы, конструктивные  системы и конструктивные схемы).

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

 По материалу конструкций:

- камень;

- бетон;

- дерево и пластмассы;

- металл.

Строительные системы  зданий с несущими стенами из кирпича  и мелких блоков из керамики, легкого  бетона или естественного камня  бывают традиционные и полносборные.

 

 Традиционная система  основана на возведении стен  в технике ручной кладки, полносборная  — на механизированном монтаже  стен из крупных блоков или  панелей, выполненных в заводских  условиях из кирпича, каменных  или керамических блоков. При  этом крупноблочная система почти  повсеместно уступает место панельной.

 

 Традиционная система  обладает существенными архитектурными  преимуществами. 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. Применение традиционной системы  особенно целесообразно для зданий, доминирующих в застройке. Конструкции  зданий со стенами ручной кладки  надежны в эксплуатации: они огнестойки, долговечны и теплоустойчивы.

 

 Наряду с архитектурными  и эксплуатационными преимуществами  ручная кладка стен является  причиной основных технических  и экономических недостатков  каменных зданий: трудоемкости возведения, и нестабильности прочностных  характеристик кладки, подверженных  влиянию сезона возведения и  квалификации каменщика.

 

 Повышению экономичности  и индустриальности конструкций  зданий с каменными стенами  способствуют применение камня  или кирпича высоких марок,  замена ручной кладки монтажом  кирпичных (каменных) панелей заводского  изготовления.

 

 Панели несущих  стен изготовляют высотой в  этаж и длиной в один-два  конструктивно-планировочных шага (одно-, двухмодульные панели). Объединения  отдельных 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, повышающими  сопротивление кладки растяжению (кирпичные и каменные панели).

 

 Полносборные здания  с несущими конструкциями из  бетонных и железобетонных 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 самоустойчивостыо блоков при монтаже, возможность широкого применения системы в условиях различной сырьевой базы, гибкость номенклатуры блоков, позволяющая при ограниченном числе типоразмеров изделий возводить различные типы жилых домов и массовых общественных зданий; ограниченные по сравнению с панельным и объемно-блочным домостроением капиталовложения в производственную базу из-за простоты и меньшей металлоемкости формовочного оборудования; ограниченная масса сборных изделий, позволяющая использовать распространенное монтажное оборудование и применять крупноблочные конструкции в городском и сельском строительстве.

 

 Создание крупноблочной  строительной системы — первый  этап массовой индустриали­зации конструкций зданий с бетонными стенами. Крупноблочная система по сравнению с традиционной каменной дала снижение затрат труда на 10 % и сроков строительства на 15—20 %. По мере внедрения более индустриальной панельной системы постепенно уменьшается объем применения крупноблочной..

 

 Панельная строительная  система применяется при проектировании  зданий высотой до 30 этажей в  обычных грунтовых условиях и  до 14 этажей в сейсмических 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 приспособления, а в эксплуатации — специальные конструкции стыков и связей. Панели несущих стен устанавливают на цементном растворе, без взаимной перевязки швов.

 

 Внедрение панельной  системы в жилищное строительство  было начато в конце 1940-х  го­дов одновременно в СССР и во Франции.

 

 По сравнению с  традиционной системой с каменными  стенами она 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 горными выработками).

 

Панельные конструкции  сейсмостойки.

 

 Панельные конструкции  применяют 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-панелъная строительная система с несущим сборным железобетонным каркасом и наружными стенами из бетонных или небе-тонных панелей применяется в строительстве зданий высотой до 30 этажей. Внедрена наряду с панельной в конце 1940-х годов. Применяется в строительстве общественных зданий. В жилищном строительстве систему применяют в ограниченном объеме, поскольку она уступает панельной по технико-экономическим показателям.

 

 Объемно-блочные здания  возводят из крупных объемно-пространственных  железо­бетонных элементов массой до 25 т, заключающих в себе жилую комнату или другой фрагмент здания. Объемные блоки, как правило, устанавливают друг на друга без пере­вязки швов.

 

Из-за сложности технологического оборудования капиталовложения при  создании заводов объемно-блочного домостроения больше по сравнению с  заводами панельного домостроения.

 

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

 

 Качественно новый  этап в монолитном домостроении  начался с середины 1960-х годов  и был связан с индустриализацией  методов возведения: созданием новых  опалубочных кон­струкций и способов транспортирования бетонной смеси.

 

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

 

 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,

 

 Метод объемно-переставной  опалубки основан на цикличном  (поэтажном) бетонировании стен  и перекрытий с последующим  перемещением элементов Г- или П-образной (объемной) опалубки, объединяющей вертикальные и горизонтальные щиты опалубки на отметку верхнего этажа.

 

 Метод крупноразмерной  щитовой (крупнощитовой) опалубки заключается в цикличном (поэтажном) бетонировании несущих стен в поэтажно устанавливаемых крупных (разме­ром на конструктивно-планировочную ячейку) плоских опалубочных щитах.

 

 Метод подъема  перекрытий сводится к бетонированию  плит междуэтажных перекрытий  и покрытия 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 креплением к этим конструкциям на проектных этажных отметках.

 

 Различие между  методами подъема перекрытий  и подъема этажей сводится  к месту монтажа вертикальных  ограждающих конструкций. При  МПП их устанавливают после  за­крепления перекрытий на проектных  отметках. При МПЭ ограждающие  конструкции каждого этажа (преимущественно  полносборные) монтируют на нулевой  отметке и перемещают на проектную  отметку вместе с плитой междуэтажного  перекрытия.

 

 Наиболее распространенной  из числа сборно-монолитных становится  система с верти­кальными монолитными элементами жесткости, возводимыми в скользящей опалубке, в сочетании со сборными панельными или каркасно-панельными конструкциями. Эта комби­нированная строительная система позволяет повысить прочность несущих конструкций, а, следовательно, и этажность зданий по сравнению с этажностью полносборного здания из тех же конструктивных элементов.

 

 Монолитные и сборно-монолитные  здания по жесткости одинаковы,  а иногда и превосхо­дят панельные. Поэтому их применение особенно целесообразно в сложных грунтовых ус­ловиях и в условиях сейсмики.

 

Монолитные и сборно-монолитные конструкции применяют для зданий до 25 этажей в обычных условиях строительства  и до 20 этажей при строительстве  в районах с расчетной сейсмичностью 7—8 баллов.

 

 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, испытания и опыт отечественного строительства многоярусных высотных культовых и крепостных сооружений, позволяет возводить здания большей высоты. Однако современное 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 разработки и массового внедрения технологических и дешевых способов повышения био- и

огнестойкости древесины  предельная этажность зданий с деревянными  несущими конструкциями будет повышаться. В настоящее время в зданиях  выше двух этажей допустимо только выборочное применение деревянных элементов. Например, для внутри-квартирных перекрытий и лестниц в зданиях с квартирами, помещения которых размещены в двух уровнях, или для каркаса панелей наружных ненесущих стен с обшивками из листовых материалов.

 

 Существует несколько  строительных систем зданий с  несущими стенами или каркасом  из дерева. Традиционная — с несущими рублеными стенами из уложенных по периметру стен горизонтальных рядов («венцов») бревен. Ряд индустриальных систем: брусчатая — с несу­щими стенами из брусьев квадратного или прямоугольного сечения, каркасная - с заполнением пространства между стойками утеплителем и обшивками па постройке (каркасно-обшивная) или щитами заводского производства (каркасно-щитовая), бескаркасные — щитовая и панельная.

 

Традиционная система  имеет ограниченное применение. Ее используют только в богатых лесом  районах. 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 экономически эффективным  и индустриальным панельным клеефанерным конструкциям. Панели высотой в этаж и длиной от 2,4 до 6 м имеют деревянный каркас, обшивки из водостойкой фанеры (снаружи), древесностружечных плит (изнутри) и эффективный утеплитель.

 

 Затраты пиломатериалов на строительство панельных зданий в 2,6 раза ниже, чем из брусчатые дома. Сроки возведения одноэтажного одноквартирного панельного дома составляют всего 2,5—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  сельской застройке технически  целесообразно и экономично также  по сравнению с индустриальными  строи­тельными системами, использующими  капитальные конструкции из несгораемых материалов.

 

В зависимости от типа нагрузок наружные стены делятся  на:

• несущие стены - воспринимающие нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра, а также от других конструктивных элементов здания (перекрытий, кровли, оборудования, и т.д.);
• самонесущие стены - воспринимающие нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра;
• ненесущие (в том числе навесные) стены - воспринимающие нагрузки только от собственного веса и ветра в пределах одного этажа и передающие их на внутренние стены и перекрытия здания (типичный пример - стены-заполнители при каркасном домостроении).