2. Строительные системы

Понятие «строительная система» является комплексной характеристикой конструктивного решения здания по признакам материала и технологии возведения его несущих конструкций.

Различают четыре группы конструкционных материалов - камень (включая кирпич), бетон, металл и дерево, и два основных технологических метода возведения - традиционный и индивидуальный. Например, для кирпичных зданий традиционна технология ручной кладки несущих стен, а для деревянных - применение рубленных бревенчатых стен. Наиболее распространенным является использование одной строительной системы при возведении здания. Такие строительные системы называют основными. Схема их классификации дана в таблице 1 .

Таблица 1.

Схема классификации строительных систем зданий

Однако часто функциональные особенности проектируемого здания или экономии-ческие соображения приводят к необходимости сочетать по высоте или протяженности) здания различные системы, а в последних в свою очередь сочетать различные конструк-ционные материалы и технологии возведения. В таких случаях формируют комбинированную строительную систему здания.

За годы формирования в России многоукладной экономики объем применения и вариантность комбинированных строительных систем, особенно в индивиду-альном проектировании, так называемых, многоэтажных элитных домов и в коттеджных малоэтажных, существенно возросли. Однако их конструктивная система преимущественно остается единой бескаркасной, иногда комбинированной - каркасной в цокольных подземных гаражных этажах и бескаркасной - в надземных жилых.

Строительная система зданий с несущими или самонесущми стенами из кирпича и мелких блоков, являясь исторически одной из основных, за последнее время даже выросла при возведении жилых зданий различной этажности.

Их конструктивная система преимущественно остается единой бескаркасной либо комбинированной (каркасной в цокольных подземных гаражных этажах и бескаркасной в надземных жилых), реже каркасной с самонесущими стенами.

Известное повышение трудозатрат и стоимости при применении рассматриваемой строительной системы внесли резкое изменение нормативных требований (увеличение в 2-3 раза) к сопротивлению теплопередаче наружных стен. Практически в большинстве районов России это привело к необходимости перехода от традиционной сплошной кладки к слоистым – многослойным стенам с эффективным утеплителем, несущая способность которых ограничена пятью этажами. Из большинства традиционных решений удается сохранить сплошную кладку толщиной в один блок из пустотелых поризованных керамических блоков толщиной до 640мм и щелевых керамзитобетонных блоков «ТермоКомфорт» (см. рис. 3.5) толщиной до 425 мм, выпускаемых в Республике Беларусь.

а) б)

Рис.3.5. Стеновые блоки толщиной, равной толщине стены:

а - поризованные керамические блоки; б - керамзитобетонные блоки «ТермоКомфорт»

Полносборные каменные системы со стенами из заранее отформованных кирпичных (керамических, каменных) блоков или панелей, изобретены и широко применялись в СССР в 50-е - 60-е гг., но затем постепенно ушли из практики, уступив место традиционным системам из поризованных керамических и керамзитобетонных боков (рис. 3,5).

Полносборные здания из бетона возводят в крупноблочной, панельной, каркасно-панель-ной и объемно-блочной системах. Крупноблочная строительная система применяется для возведения жилых и массовых общественных зданий (школ, поликлиник и т.п.). Предельная высота зданий 9 – 12 этажей, масса блоков 3-5 т. Традиционно для наружных стен блоки формуют однослойными из легкого (или ячеистого) бетона, для внутренних - из тяжелого

бетона. Разрезка стен на блоки (по высоте этажа) преимущественно двухрядная - на простеночные и перемычечные элементы.

Панельная система применяется в проектировании гражданских зданий высотой до 30 этажей в обычных условиях строительства и до 14 в сейсмических. Несущие стены панельных зданий состоят из панелей высотой в этаж, протяженностью до 7,2 м. массой до 10 т. В отличие от крупных блоков стеновые панели не самоустойчивы: при возведении их устойчивость обеспечивают монтажные приспособления, а в эксплуатации - специальные конструкции стыков и связей. Панели несущих стен устанавливают на цементно-песчаный раствор без перевязки вертикальных стыков.

В очень сжатые сроки домостроительные предприятия перешли с производства однослойных на трехслойные панели наружных стен с повышением почти втрое сопротивления теплопередаче. Этот факт возродил домостроительную промышленность с применением панельных строительных систем, так например, в Москве в 2012 г. обеспечено до 70% объемов городского жилищного строительства домов различной этажности, с квартирами различных уровней комфортности - коммерческого, муниципального и социального назначения.

Неизменными остаются преимущества панельного домостроения перед традиционным: в меньшей массе конструкций (на 30-40%); суммарных затрат труда и сроков строительства более, чем на 30% и стоимости на 3-5%.

Главным техническим преимуществом панельного домостроения по сравнению с традиционным является его высокая пространственная жесткость, позволившая практически без дополнительного увеличения затрат конструкционных материалов перейти от 5-ти этажной к 16-25 этажной застройке.

Каркасно-панельная строительная система является основной в проектировании одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий и реализуется чаще всего из сборных железобетонных, реже металлических конструкций.

Каркасно-панельная система является также основной в проектировании общественных зданий высотой от 1 до 30 этажей.

Наряду с этим каркасная система с середины 1990-х гг. получает развитие в монолитном и сборно-монолитном вариантах многоэтажного коммерческого жилья, в котором колонны (или пилоны) служат обеспечению свободы планировочных решений квартир и встроенных в нижней ярусы здания паркингов.

Объемно-блочная строительная система

Система и конструкции бетонных объемных блоков (несущих и ненесущих) были разработаны и выедрены в экспериментальное строительство в СССР в конце 1950-х гг. В 1970-е гг. былн отработаны технологические схемы производства объемных блоков различных конструктивных модафикаций, методы их монтажа и завершен отбор более целесообразных монтажных механизмов, заводы объемно-блочного домостроения вышли на проектную мощность и новые конструкции получили внедрение в массовое жилищное строительство как в обычных, так и в сложных инженерио-геологических условиях.

Объемно-блочные здания возводят из крупных объемно-пространственных бетонных элементов весом до 25 т, заключающих в себе жилую комнату или друтой фрагмент здания. Объемные блок устанавливают друг на друга как правило «столбами» без перевязки швов. Объемно-блочное домостроение обеспечивает существенное снижение суммарных трудозатрат (на 12-15% по сравнению с панельным) и прогрессивную структуру этих затрат. Объемно-блочную систему применяли при проектировании жилых зданий, гостиниц, общежитий, пансионатов различной этажности - от одного до 16 этажей.

Наиболъший экономический эффект объемно-блочное домостроение обеспечивает при болыпой концентрации етроительетва, необходимости его осуществления в сжатые сроки и дефиците рабочей силы. В связи с тем, что такой мощной концентрации строительства в настоящее время не возникает, эта строительная система стала временно невостребованной. Монолитная и сборно-монолитная строительные системы.

Эти системы применяют преимущественно при возведении жилых зданий средней и повышенной этажности со стеновой или каркасно-стеновой конструктивными системами. К системам монолитного домостроения относят случаи возведения всех несущих конструкций из монолитного бетона, к сборно-монолитным - выполнения несущих конструкций частично из монолитного бетона, частично - из сборных железобетонный изделий. Монолитные здания, как правило, проектируют бескаркасными, сборномоно литные - и каркасными и бескаркасными. Применяют также монолитную каркасную или стеновую систему с наружными слоистыми стенами из кирпича (кирпично-монолитную). Первые примеры эпизодического применения монолитного бетона для возведения стен и перекрытий гражданеких зданий в нашей стране относятея к 1880-м гг. 1 1930-х гт. вновь возник интерес к этой системе, но она получила преимущественно применение при строительстве специальных сооружений - бункеров, силосов, силосных батарей и т.п. Качественно новый этап применения монолитного бетона в наше стране начался в 1960-е гг. в известной мере под влиянием успешного опыта монолитного домостроения в Англии, Франции и некоторых других западных странах.

В 1970-х гг. проведены работы по созданию индустриальных опалубок, освоению технологии, возведению домов - представителей и всесторонней проверке эксплутационных качеств таких зданий в отечественных природно-климатических условия: С 1980-х гг. монолитное домостроение составляет существенную и интенсивно развиваюшуюся отрасль жшшщного строительства. С 1990-х гг. монолитное домостроение России получает дополнительный стимул к развитию в связи с активизацией деятельности совместных и зарубежных фирм, импортирующих разнообразное технологическое оборудование, что обеспечивает широкий диапазон технических решений и отбор на более совершенных.

На архитектурно-планировочные и конструктивные решения зданий существе но влияет избранный метод бетонирования несущих конструкций зданий. При возведении бескаркасных зданий преимущественно применяют скользящую, объемно-перставную, щитовую (крупно- и мелкощитовую) и блочную опалубки, при возведении каркасных - методы щитовой опалубки, подъема этажей (МПЭ) и подъема гтерекрытий (МПП). Своеобразной разновидностью сборно-монолитного домостроения в последние десятилетие стала конструктивно-технологаческая система зданий, возводимых в ос тавленной опалубке из полимерных материалов.

Строительные системы зданий с несущими и ограждающими металлическими конструкциями получили распространение в малоэтажном строительстве легких металлических производственных, а затем и общественных зданий комплектной поставки и в мобильных одноэтажных зданиях из блок- контейнеров различного типа.

Система легко-металлических зданий получила распространение в строительстве одно-, двухэтажных зданий микро - районного и районного значения. Наиболее шире она внедряется в строительство предприятий торговли, общественного транспорта, системы питания и досуга. Легкометаллические конструкции зданий комплектной поставки освоены отечественной промышленноетью в 1970-е гг., в 1980-е оно приняло массовый характер; были построены тысячи объектов, в 1990-е возник определенный «строительный бум» в возведении наиболее легких типов таких зданий (преимущественно торговых и складских) с широким участием отечественных, совместных и зарубежных фирм.

В полный комплект конструкций зданий комплектной поставки входят стальные колонны, легкие пространственные конструкции, покрытия (чаще всего типа структура), трехслойные панели наружных стен и покрытий с металлическими обшивками и эффективным утеплителем, специальные профили - нащельники стыков, витражи, оконные блоки, комгшектующие изделия. Основные экономическме преимущеетва системы заключаются в минимальных сроках строительства (быстровозводимые здания), снижении массы конструкций и трудоемкости строительства. Соответственно применение таких конструкций особенно целесообразно в холодном и умеренном климате.

Строительные системы с несущими и ограждающими конструкциямн из дерева и пластмасс как в традиционном так и в полносборном вариантах имеют основной областью внедрения малоэтажное массовое жилищное строительство. По противопожарным требованиям в зданиях выше двух этажей имеет место только выборочное использование деревянных конструкций, например для внутриквартирных перекрытий и лестниц в домах с квартирами в двух уровнях и т.п. ?

Наряду с этим расширяется объем применения строителыюй системы древесно-клееных конструкций комплектной поставки для большепролетных малоэтажных общественных зданий - шортивных залов, крытых рынков,выставочных павильонов, а также для промышленных здании (преимущественно складских).

Возможность применения таких конструкций (рам, арок, каркасов, оболочек и др.) связана с внедрением прогрессивных технологий склейки древесины водостойкими синтетическими клеями, надежных методов их защиты от возгорания и гниения.

Технико-экономические показатели жилых зданий различных

строительных систем (на 1 м2 общей площади)

табл. 3

Строительная система здания	Этажность	Расчетная себестоимость, тыc. руб.	Затраты труда, чел/час.	Расход материалов
				Сталь, кг	Бетон, м2	Цемент, кг
Панельная	5	15	19	22	0,8	240
Кирпичная	5	16	25,5	18	0,38	150
Крупноблочная	5	17	20,7	28	0,78	205
Объемно- блочная	5	15,5	17,5	26	0,7	210
Панельная	9	15,4	18,2	21	0,76	230
Кирпичная	9	16,2	24,9	18	0,36	150
Крупноблочная	9	18,0	20,5	33	0,78	202
Объемно-блочная	9	15,6	17	28	0,67	205