модульная координация размеров в строительстве
Важнейшими понятиями современного проектно-строительного дела являются индустриализация, типизация, унификация.
Индустриализация означает в первую очередь высокую скорость возведения здания, повышение качества и снижение стоимости, что возможно в случае хорошо отлаженного поточного процесса строительства.
Индустриализация осуществляется двумя путями. Первый – перенос большинства производственных операций в заводские условия: изготовление укрупненных сборных элементов с высоким уровнем заводской готовности на механизированных или автоматизированных технологических линиях, а затем – нетрудоемкий механизированный монтаж этих элементов на строительной площадке. Второй – сохранение всех или почти всех производственных операций на постройке со снижением их трудоемкости за счет применения механизированного производственного оборудования и инструмента (скользящая, объемная, переставная опалубка, бетононасосы, бетоноукладчики и т.д.).
Первый путь – до настоящего времени был основным в индустриализации строительства. Он обеспечивает экономичность, снижение трудоемкости строительства, улучшает условия труда рабочих за счет выполнения большей части операций в стационарных защищенных от атмосферных воздействий производственных условиях, открывает перспективы дальнейшего совершенствования конструкций, механизации и автоматизации изготовления.
Второй путь индустриального возведения зданий – из монолитных железобетонных конструкций в лучших образцах экономически равноценен полносборному строительству и в то же время способствует архитектурному разнообразию как зданий в отдельности, так и застройки в целом. Не соревнуясь с полносборным, монолитное домостроение является ценным дополнением к нему при решении социальных и архитектурно-композиционных задач.
И заводское, и построечное изготовление конструкций (в индустриальной опалубке) предъявляют к проектированию специфические требования типизации и унификации параметров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий.
Типизация отдельных конструктивных элементов – это сведение типов конструкций к обоснованному небольшому количеству в определенных условиях применения. Например, для жилых зданий наиболее широко применяют плитные перекрытия двух типов – пустотный настил и плиты, опираемые по контуру, тогда как общая номенклатура типовых решений перекрытий более широкая. Для колонн каркаса в индустриальном домостроении выбран только один тип сечения – квадратное, а все остальные (круглые, граненые и др. формы) могут быть получены декорированием основного типа – квадратного сечения. Существует также понятие типового планировочного решения жилого или общественного здания и типового дома или сооружения. Типовые планировочные решения предполагают многократную повторяемость одних и тех же решений по планировке и габаритам помещений. В настоящее время отечественная планировочная типология подлежит кардинальному пересмотру, поскольку по общему признанию является морально устаревшей как в жилье, так и в общественных зданиях.
Унификация – научно обоснованное сокращение числа общих параметров зданий и их элементов путем устранения функционально неоправданных различий между ними. Унификация способствует единообразию и сокращению количества основных объемно-планировочных размеров зданий (высот этажей, пролетов перекрытий, размеров оконных и дверных проемов и проч.) и, как следствие, единообразию размеров и форм конструктивных элементов и форм для их изготовления в условиях заводского производства или индустриальной опалубки при построечном. Унификация позволяет применять однотипные изделия в зданиях различного назначения. Так, размеры сечения колонн гражданских зданий для типовых серий каркаса приняты только в двух вариантах – 300х300 и 400х400 мм соответственно для этажности до пяти и более пяти. Разница в нагрузках на колонны при изменении этажности и назначения зданий компенсируются прочностными характеристиками бетона и способами армирования изделия. Для плит пустотного настила установлены только два размера по высоте сечения – 220 мм при пролетах плит до 9 м и 300 мм при пролете более 9 м. Несущая способность плит в различных условиях работы также обеспечивается применением бетонов и арматуры различных видов и прочности.
Основа унификации геометрических размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов – модульная система в строительстве – совокупность правил координации размеров зданий и их элементов на основе кратности этих размеров установленной единице – модулю.
Модуль – условная единица измерения, принятая в целях координации размеров. Основным единым модулем М в отечественной практике проектирования и строительства, а также часто применяемым модулем в зарубежной практике является величина 100 мм, кратными которой назначают все размеры здания. В полносборном и сборно-монолитном строительстве требования модульной координации отражаются и на проектировании опалубки и формовочного оборудования.
Наряду с основным применяются укрупненные УМ и дробные ДМ модули.
Укрупненный модуль равен основному, увеличенному в целое число раз. Установлен следующий ряд величин укрупненных планировочных модулей: 3М, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М (или 300, 600, 1200 1500, 3000, 6000 мм). Укрупненные модули используют при назначении размеров основных архитектурно-конструктивных параметров зданий и конструкций. Существует понятие «укрупненный модуль плана» – максимальный укрупненный модуль, которому кратны расстояния между основными несущими и ограждающими элементами здания. Укрупненный модуль плана в целом отражает масштаб сооружения и косвенно его планировочную структуру. Так, для малоэтажных жилых зданий нормой укрупненного модуля плана считается 3М и 6М, при этом исполнение здания целесообразно в мелкоразмерных элементах. Для многоэтажных зданий целесообразно укрупнение элементов, поэтому укрупненный модуль плана составляет 12М, 15М. Наконец, для гражданских и промышленных зданий, имеющих крупные зальные (без внутренних опор) пространства, укрупненный модуль плана составляет 30М, 60М, что означает использование длинномерных (большепролетных) конструкций перекрытий и покрытий. Стандартная высота этажа для многоэтажного здания любого назначения – 3.0 м, и далее – 3.3, 3.6, 4.2, …, до 7.2 м (кратно, как правило, 6М) в гражданских зданиях и до 12.0 и более метров в промышленных зданиях. Таким образом, укрупненные модули используют при назначении расстояний между стенами, колоннами, перегородками, для назначения высоты этажа, габаритов проемов, простенков и других крупных форм.
Дробные модули – М/2, М/5, М/10, М/20, М/50, М/100 (или 50, 20, 10, 5, 2 и 1 мм). Дробные модули М/2, М/5 служат для назначения размеров сечений основных конструкций (стен, перекрытий, колонн); М/10, М/20 – для назначения толщины плитных изделий; М/10 и М/100 – для назначения толщин листовых материалов, размеров швов и зазоров между сборными элементами.
На основе модуля могут формироваться разнообразные модульные сетки – сетки с повторяющимися по форме и размерам ячейками. Такие сетки используются при построении планов зданий, могут проецироваться на фасады и определять характер отдельных конструктивных элементов, например, структурных плит покрытия. Использование модуля вносит закономерность в формирование объема и его материальной структуры, позволяет создать объем из подобных элементов, а иногда нахождение модуля становится единственным способом реализовать архитектурный объект сложной формы.
Типы модульных сеток
Формирование планов зданий с использованием модульных сеток
Модульная координация размеров означает согласование размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов здания.
Объемно-планировочный элемент – часть объема здания, ограниченная пролетом, шагом, высотой этажа. В плане здания местоположение всех внутренних несущих и наружных несущих или ограждающих конструкций (т.е. независимо от характера их статической работы) фиксируется модульными разбивочными осями.
Шаг и пролет – расстояния между модульными разбивочными осями, соответствующие вертикальным несущим конструкциям – стенам или колоннам. Пролет здания, как правило, соответствует пролету основной несущей конструкции перекрытия или покрытия. Шаг – размер в направлении, перпендикулярном пролету. Высотой этажа в общем случае называют расстояние от уровня пола одного этажа до уровня пола другого этажа.
Объемно-планировочные элементы зданий и их параметры
Конструктивный элемент – относительно самостоятельная часть здания – колонна, стеновая панель, плита перекрытия, др. Для конструктивных элементов различают следующие размеры:
- номинальный (или координационный) – расстояние между разбивочными осями, соответствует габаритному размеру конструктивного элемента – длине (пролету) или ширине; этот размер всегда кратен принятому укрупненному модулю;
- конструктивный – проектный размер элемента, отличающийся от номинального на величину конструктивного зазора, необходимого для свободной укладки элементов и надежной заделки стыков между ними. Например, для плит перекрытий пустотного настила номинальный размер составляет 6000 мм (размер в осях), конструктивный размер – 5980 мм, т.е. меньше на 20 мм – размер конструктивного зазора между плитами в зоне их опирания на стену;
- натурный (фактический) размер – отличается от конструктивного на величину допуска, установленного на геометрические параметры каждого сборного элемента особо. Допуск означает возможный по факту меньший или больший относительно конструктивного размер изделия, но допуск всегда должен оставаться в границах конструктивного зазора иначе будут нарушаться нормальные условия монтажа.
Конструктивный и натурный размеры не кратны принятому укрупненному модулю.
Конструктивный элемент и его параметры
Система модульных разбивочных осей, фиксирующих местоположение вертикальных несущих конструкций, представляет собой, как правило, некую регулярную сетку: прямоугольную, косоугольную, центрическую и др. Оси соответствующим образом маркируются, что позволяет координировать между собой различные чертежи проекта и представлять проектные решения словесно.
Использование модульных сеток в формировании плана здания и расположения в плане конструкций также многообразно.
При назначении модульных разбивочных осей следует помнить следующие общие правила:
- каждый вертикальный элемент должен быть зафиксирован разбивочными осями в двух направлениях, что определит его однозначное расположение в пространстве и в системе элементов;
- модульные разбивочные оси присваиваются всем несущим и самонесущим вертикальным конструкциям здания, а также наружному его контуру, независимо от характера его статической работы, что структурирует несущий остов здания, а также определяет общие габариты сооружения.
