Учебное пособие 800663

1

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Ф.М. Савченко, Э.Е. Семенова, Т.В. Богатова

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С МОНОЛИТНЫМИ И СБОРНО-МОНОЛИТНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Учебное пособие

Воронеж 2013

3

Введение

Наряду с сохранением кирпичного и полносборного, главным образом крупнопанельного, строительства сегодня ставится задача широкого внедрения в строительную практику и сборно-монолитного домостроения.

Первые примеры эпизодического применения монолитного бетона для возведения стен и перекрытий гражданских зданий в нашей стране относятся к 1880 г. В 30-х годах 20-го века вновь возник интерес к этой системе, но она получила применение в основном при строительстве специальных сооружений (бункеров, силосных башен и др.).

Качественно новый этап применения монолитного бетона в нашей стране начался с 60-х и начала 70-х годов 20-го века и находит широкое применение в строительстве жилых и общественных зданий. Для современного города большое значение приобретает разнообразие архитектурного облика зданий, что не всегда может быть достигнуто методом традиционного или полносборного домостроения.

Методы домостроения из монолитного бетона открывают простор для повышения архитектурной выразительности зданий, разработки и осуществления оригинальных планировочных решений, свободных от ограничений, накладываемых условиями стандартизации и унификации железобетонных изделий заводского изготовления. Создается возможность без дополнительных капитальных вложений возводить многоэтажные здания с индивидуальным внешним обликом.

Монолитный метод позволяет сооружать здания любой конфигурации в плане и по вертикали, формировать объемные ячейки, кратные модульным размерам, и большие пролеты за счет перехода к неразрезным пространственным системам. Планы зданий при этом могут быть как прямолинейными, так и уступчатого или криволинейного очертания. Монолитное здание практически не имеет монтажных швов, что снимает проблемы, связанные со стыками и их герметизацией, а вследствие этого повышаются звукоизолирующие и теплотехнические качества здания.

Особое значение для характеристики здания имеют его жесткость и прочность. В этом отношении монолитным домам нет равных зданий. Они дают равномерную осадку, перераспределяя нагрузку и предотвращая появление трещин. На них гораздо меньше влияют погодные условия, здесь нет стыков между плитами, которые традиционно считаются самым слабым местом панельных домов.

Больше не возникает проблем со скоростью строительства монолитных зданий, она такая же, как и при возведении домов панельных. Это стало возможным только сейчас, когда строительные организации успели не только апробировать монолитную технологию, но и адаптировать ее к российским условиям.

4

С начала развития монолитного домостроения различными проектными организациями разработано большое количество проектов многоэтажных монолитных и сборно-монолитных жилых домов и зданий общественного назначения (гостиниц, спальных корпусов санаториев, пансионатов), а также жилых домов усадебного типа.

Опыт строительства из монолитного бетона показывает его экономическую целесообразность. По сравнению со сборными железобетонными конструкциями на монолитные расходуется на 15-25 % меньше металла, в 3-4 раза – энергии. В среднем на термообработку 1 м3 сборного железобетона расходуется около 700 кг пара.

Весьма важным является значительное сокращение капитальных вложений в строительство производственной базы. Практика показала, что на развитие производственной базы монолитного строительства требуется примерно на 55-57 % меньше капиталовложений, чем на обеспечение такой же мощности на предприятиях крупнопанельного домостроения.

Тарифы на перевозку сборных железобетонных изделий автомобильным транспортом на 65 % выше, чем на перевозку бетонной смеси, а затраты на транспортирование крупногабаритных изделий увеличиваются более чем в 2 раза. А если учесть, что расстояние перевозки бетона почти всегда меньше, чем железобетонных изделий, то разница в транспортных расходах будет еще выше.

К недостаткам монолитного домостроения следует отнести то, что процесс производства конструкций переносится на строительную площадку. Создаются определенные трудности по устройству монолитных элементов сооружения под открытым небом, осложненные и климатическими условиями нашего региона. Однако современные материалы и методы строительства позволяют выполнять бетонные работы и в зимних условиях (при отрицательных температурах). Для этого применяют специальные составы бетона, способы его подачи, укладки и выдерживания.

Типы зданий, конструктивно-технические достижения, разработанные в последнее время, имеют большое значение для развития строительства и архитектуры. Современное развитие конструкций, архитектурной композиции и строительного дела является основой, к которой обращаются строители и архитекторы.

Авторы приносят благодарность сотрудникам кафедры архитектуры Липецкого государственного технического университета, принимавшим участие в рецензировании и обсуждении рукописи книги.

5

Глава 1 Общие сведения о технологии возведения монолитных

исборно-монолитных жилых и общественных зданий

Ксистемам монолитного домостроения относят здания, в которых все несущие конструкции возводят из монолитного бетона. В сборно-монолитной системе несущие конструкции частично выполняются из монолита, частично – из сборных железобетонных изделий. В монолитных зданиях, как правило, применяют бескаркасную конструктивную схему. Сборно-монолитные здания проектируют с использованием двух конструктивных схем - каркасной и бескаркасной. Возможные варианты схем монолитно-бетонных зданий даны на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схемы монолитно-бетонных зданий:

а – возможные формы зданий; б – схема разреза здания санатория

Монолитно-бетонные здания и технология их возведения имеют следующие технические, экономические и архитектурные преимущества по сравнению

сдругими конструктивными системами:

•высокая конструктивная жесткость и прочность, что обуславливает высокую сейсмичность и долговечность;

•высокая скорость строительства;

6

•простое решение вопроса изменения толщины стен по высоте уступами

ввысотных зданиях в соответствии с расчетом;

•простота обеспечения пожарной безопасности зданий «особой» степени огнестойкости;

•широкая вариантность объемно-планировочных решений в виде закруглений, выступов, изломов, разрывов, подрезки, уступов, острых углов, консольных выносов и др.;

•высокая нормативная нагрузка на перекрытия (160 кг/м2) – примерно в три раза больше, чем в панельном здании, что позволяет устанавливать тяжелое бытовое оборудование (мини-бассейны, гидромассажные ванны и т.п.);

•возможность строительства высотных (до 60 этажей) зданий;

•индивидуальность фасадов каждого здания (наружные стены могут быть панельными навесными, а также из мелкоштучных элементов).

При всех достоинствах монолитного домостроения данная технология, как и всякая другая, имеет и некоторые проблемы. Производственный цикл перенесен на строительную площадку под открытым небом. В этом случае дождь, снег, ветер, жара и холод создают дополнительные трудности при производстве монолитных конструкций. Особые сложности возникают в холодное время года, так как необходимо ускорение твердения бетона при отрицательных температурах.

На сроки и качество возведения конструкций во многом влияют используемые на стройплощадке опалубки. Опалубочные системы должны отвечать предъявляемым к ним требованиям по конструктивной прочности, надежности и долговечности, иметь высокие механические свойства.

Опалубка – это форма, в которую укладывается бетон и арматура. Выбор типа опалубки определяется характером бетонируемых конструкций или сооружений, соотношением их геометрических размеров, принятой технологией производства работ, климатическими условиями.

Снижение трудоемкости и стоимости опалубочных работ непосредственно связано с конструктивными особенностями выбранной опалубки. Учитывается число типоразмеров основных элементов, их масса, способ соединения и типы крепления, площадь отдельных щитов и их модуль.

В настоящее время в строительстве используются более 50 типов инвентарных опалубок. Опалубку выбирают в зависимости от вида и размеров бетонируемой конструкции, способов и условий производства арматурных и бетонных работ, технико-экономической эффективности.

Для опалубочных систем используют различные материалы: сталь, алюминий, древесину, композитные листовые материалы. Качество будущих бетонных поверхностей определяет фактура обшивки. Для создания таких декоративных поверхностей, как руст, рваный камень, кладка с расшивкой и т.п., применяют серийно выпускаемые вкладыши. Выполненные из полимерных материалов вкладыши закрепляют на внутренней стороне щитов опалубки.

7

Системы монолитного и сборно-монолитного домостроения дают различные возможности формообразования, соответствующие разным типам индустриальной опалубки и способам ее возведения.

Разборно-переставная щитовая опалубка (табл. 1.1). Тип разборно-

переставной щитовой опалубки применяют в строительстве зданий любого очертания. Это создается путем формирования поверхностей набором щитов разного размера. Мелкогабаритные щиты имеют площадь от 1,5 до 2,0 м2, крупногабаритные щиты – от 15,0 до 20,0 м2. Щиты используются для возведения всех несущих элементов здания, в том числе и фундаментов (рис. 1.2 -1.7). Крупнощитовая опалубка применяется для наружных и внутренних стен и в продольном, и в поперечном направлениях. Размещение стен не ограничивает архитектора в поисках планировочной структуры.

Таблица 1.1

Характеристика и области применения разборно-переставной опалубки

8

Рис. 1.2. Разборно-переставная мелкощитовая опалубка: а – прогонов; б – колонны; 1 – фризовая доска; 2 – щит плиты; 3 – планки щита; 4 – кружала; 5 – подкружальная доска;

6 – подставка; 7 – оголовок стойки; 8 – прижимная доска; 9 – нащельник; 10 – трехслойные клееные опалубочные щиты; 11 – инвентарный хомут; 12 – клин для фиксации хомута

Рис. 1.3. Элементы разборно-переставной мелкощитовой стальной опалубки конструкции ЦНИИОМТП: а – основные щиты; б – угловой щит; в – монтажный уголок; г – несущая форма; д – узел крепления стяжек при помощи клинового зажима; е – пружинная кляммера; 1 – каркас; 2 – опалубка; 3 – отверстие для соединения щитов; 4 – отверстия для тяжей;

5 – верхний пояс фермы; 6 – прокладки; 7 – стойка; 8 – нижний пояс; 9 – тяж; 10 – замок; 11 – клин

9

Рис. 1.4. Разборно-переставная щитовая опалубка фирмы «Дока»:

а – соединение щитов в опалубочную панель; б – соединение и раскрепление панелей опалубки; 1 – щит опалубки; 2 – замок самовыравнивающийся; 3 – деревянный брус-вставка; 4 – замок самовыравнивающийся удлиненный; 5 – ребра жесткости щита; 6 – палуба из ламинированной фанеры; 7 – контурная рама щита опалубки; 8 – зажимной штырь; 9 – винт крепления палубы к раме; 10 – силиконовый шов; 11 – крыльчатая гайка стяжного стержня

Рис. 1.5. Многооборотная модульная щитовая опалубка из алюминиевых сплавов:

а – для формирования стен линейными щитами; б – для формирования угловых участков стен угловыми щитами

10

Рис. 1.6. Варианты использования щитовой опалубки:

а– при возведении стен; б – при устройстве перекрытий; в - при возведении колонн;

г– при устройстве столбчатых фундаментов; д – элементы щитовой опалубки

Рис. 1.7. Крупнощитовая опалубка: а – для бетонирования стен; б – для бетонирования перекрытия