Открыть меню

Оптимальная конструктивная схема здания

 

В этой небольшой заметке обрисую в общих чертах, как на современном этапе развития технологий выполняют конструкции здания с коэффициентом использования близкому к 1, что, как следствие, обеспечивает максимальную экономичность и эксплуатационную эффективность сооружения. А также обрисую ситуацию почему до сих пор массово строят кирпичные здания (особенно это касается регионов).

Итак, возьмем обычные классические кирпичные многоэтажные дома, которые до сих пор строят и преподносят даже все чаще, как «элитные» с «всамделишного» кирпича построенные.

Кирпич действительно в них настоящий, однако этим зданиям присущи серьезные минусы:

  • Использование несущей способности конструкций вхолостую. Например, наружные стены для обеспечения хоть каких-то «ниже плинтуса» требований по сопротивлению теплопередаче делают толщиной 680мм (очень любимый многими строительными фирмами «уширенный шов»). Да, что там говорить: буквально в этом году выдали проекты на несколько домов где стены наружные местами были 880мм!!!Заказчик так захотел — доказывать что-либо бесполезно. Причем зачастую на эти стены даже плиты не опираются — они самонесущие. Сколько кирпича лежит в стене просто как балласт — уму непостижимо.  Кирпич и прочность свою не использует даже на 50% и по теплотехнике кирпич — бесполезный материал. С другой стороны, это косвенно показывает существенный запас у застройщиков по деньгам. Есть деньги то, выходит! Несмотря на кризис. Правда уже от таких застройщиков слышны стоны, что, мол, выходим по продажам только на себестоимость. Ну так, ребята, вы тратите на стены денег раза в 2 больше, чем можно было потратить. Да и на фундаменты тоже — здание то жутко тяжелое получается.
  • Многие компании перестроились и начали возводить наружные стены уже с нормальным слоем утепления 100-120мм и облицовочной кладкой или вентилируемым легким фасадом. Но толщина из кирпича все-равно остается 380мм — зачастую избыточно и неэффективно.

  • Вследствие серьезных толщин стен, вес здания большой. Фундаменты шире, армирования больше и т.д. и т.п.
  • В кирпичных зданиях с несущими стенами крайне сложно организовать подземную парковку — слишком велики нагрузки на перекрытия над парковкой. В последнем объекте, например, пришлось делать полностью монолитное балочное перекрытие, чтобы обеспечить прочность. Очень большие материальные и трудовые расходы: большие высоты балок, большие диаметры арматуры.
  • Вследствие «разносортности» конструкций кирпичных зданий с подземным паркингом, возникает неоднозначность расчетных моделей, ввиду того, что усилия в конструкциях будут зависеть даже от того, в каком месте будут возводить сначала кладку. Приходится прорабатывать слишком много вариантов — это замедление процесса проектирования.
  • Кирпичное здание, обладая толстыми наружными стенами и сплошными внутренними стенами тоже приличной толщины (из-за прочности, размещения в них вентканалов), крайне неэффективно использует свою площадь застройки: отношение полезной внутренней площади помещений к площади застройки у таких зданий крайне низкое.
  • Всю зиму жителям приходится прогревать за свои деньги многие кубометры кирпичных стен: тепло, которое уходит в никуда.

Вот, видя все эти факторы, умные люди (замечу, очень много лет назад) проанализировали и выяснили, что «идеальной» схемой здания будет такая схема, где несущая способность и сопротивление теплопередаче каждого элемента будет использоваться на 100%.

Вроде это очевидно, но в строительстве, как очень инертной сфере, такой подход тормозился долгие годы и тормозится сейчас следующими факторами:

  1. У строительных компаний есть куча каменщиков, которые могут класть только кладку.
  2. Психологически многие (я лично разговаривал с директорами и выяснял их позицию) директора строительных компаний считают классические здания более надежными долговечными и качественными.
  3. Психологически многие покупатели недвижимости хотят «толстые стены» (без шуток) и обязательно кирпичные.
  4. Из-за того, что технологически многие компании не готовы работать на высоком уровне с прогрессивными конструкциями, но зато имеют долголетний опыт работы с кирпичом, получается ситуация когда кирпичные дома действительно по качеству лучше.
  5. До недавнего времени не было возможности считать сложные монолитные схемы с нетривиальной геометрией, что ограничивало применение высокоэффективных конструкций.

 

Как мы можем получить высокоэффективный и экономичный остов здания?

Есть два основных пути по которым идет современное строительство:

  1. Так как мы наблюдаем избыточность несущей способности классического кирпича в наружных и внутренних стенах при недостаточном сопротивлении теплопередаче, то самый простой путь: просто снизить плотность материалов до такой степени, чтобы и прочность обеспечить и теплопроводность снизить при адекватных толщинах стен. Это привело к появления газосиликатных и пенобетонных стен. При плотности D600-D800 (в 2-2.5 раза ниже чем у кирпича) данные блоки отлично выдерживают нагрузку 2-3 этажей при толщине стен 400-500мм, обеспечивая наружным стенам вполне приличную теплоизоляцию. Такие стены экономят стоимость на доставке материалов, кладке стен, уменьшают фундаменты, т.к. здание весит меньше. Широко используется на данный момент в частном домостроении и тайн-хаусах.
  2. Так как снижение плотности материалов при сохранении обычной стеновой конструкции эффективно только для небольшой этажности, то для многоэтажных зданий стали применять почти обратный метод: увеличение плотности несущих конструкций и их прочность до максимума возможного при нынешних технологиях и максимальное уменьшение несущих вертикальных элементов. Стали применять железобетон и сталь.
    Что это дает. Это дает колоссальную экономию площадей, т.к. в качестве несущих элементов выступают не сплошные стены 380-510мм толщиной, а колонны или пилоны сечением 200х500мм, 200х700мм и т.д. (такие габариты пилонов удобны в жилых зданиях). При использовании колонн большого сечения их можно ставить с шагом 6-8-9м, что дает архитекторам и дизайнерам простор для воображения, а покупателям свободную планировку.
    Наружные стены выполняются из совсем легких элементов, играющих только ограждающую и теплозащитную роль. Легкость обеспечивает минимальную толщину стен, что, опять же дает дополнительные площади.
    Так как легкие стены не смогут себя нести даже на 2 этажа, здания стали делать с поэтажным опиранием наружных стен на монолитные плиты перекрытий.
    Существенно уменьшается масса здания.
    В нашей стране массово начали строить здания такого типа примерно 15 лет назад, когда программные комплексы для их расчета стали обеспечивать приемлемую скорость и точность работы, а также накопился опыт строительства и эксплуатации.

Итак, наиболее эффективным на данный момент технологического развития строительной сферы является каркасное здание с ненесущими наружными стенами. В таких зданиях использование всех материалов очень близко к желаемым 100%. Такие здания также быстрее в возведении, проектировании и проще в эксплуатации. Без проблем решаются подземные помещения паркингов, магазинов и т.д., т.к. нет поэтажной резкой смены конструктивных схем и существенных усилий из-за этого: колонны идут над колоннами, стены над стенами.

Также хочу отметить, что данные прогрессивные схемы зданий получили толчок к развитию еще по причине того, что из кирпича строить здания выше 12-14 этажей — это конструктивный кошмар и перерасход средств в космическом масштабе. Поэтому (в первую очередь в Москве) альтернативы монолитному домостроению, в общем-то и не было: его пришлось развивать. В итоге оно приобрело массовость и распространилось даже на малоэтажные постройки, ввиду своей заслуженной эффективности.
Кстати, альтернатива монолитному домостроению были еще панельные здания (их и сейчас строят в большом количестве и развивают эту сферу), но у них существенно ограничен архитектурный полет фантазии, а также срок эксплуатации. И такие новостройки более бюджетны, чем монолит.
В тексте я упоминал сталь в качестве эффективного решения для каркаса. В нашей стране распространения в жилье они не получили ввиду проблем с пожарными нормами, а также ограничениями СП по доступу к осмотру данных конструкций. Поэтому стальной каркас в основной массе применяется в общественных, складских и производственных зданиях.

Обсудить выше обозначенные вопросы или дать свои предложения можно на форуме или в комментариях.



Добавить комментарий

© 2018 Проектирование зданий · Копирование материалов сайта без разрешения запрещено
Владелец: proconstr.ru