ТехЛиб СПБ УВТ

Рис. 1. Вариантная проработка уплотнения застройки микрорайона пятиэтажных жилых домов первых массовых серий с расширением корпуса, устройством мансардного этажа, лифтов и мусоропроводов, торцевых вставок с арочными проходами

Внедрение жилья массовых серий, с точки зрения их конструктивных особенностей, проводилось с позиции совершенно новых взглядов на весь период эксплуатации сооружений. С этого момента ввод каждой строительной серии в практику строительства еще на этапе планировочных решений и компоновки расчетных схем сопровождался разработкой мероприятий и созданием возможности планово-предупредительных, капитальных ремонтов, дальнейшей реконструкции и утилизации здания.

Дома массовых серий, несмотря на неказистый внешний вид, имели строго выдержанные архитектурные пропорции. Их внешний облик легко поддается значительной модернизации, а внутренняя планировка – масштабной перестройке. Отметим, что серийное жилье — это ценный жилой фонд, позволяющий проводить полную реконструкцию со значительной уплотнением застройки, повышением этажности и полной модернизацией этих сооружений, кардинальным изменением потребительских свойств жилья. Ввод системы обновляющихся жилищных серий осуществлялся одновременно с разработкой сценариев «жизни» первых массовых серий «серой застройки», при которых предусматривалась возможность устройства лифтов и мусоропроводов «на перспективу».

Настолько невыразительные в архитектурном плане здания в России возводились впервые. Даже фасадам уменьшенных «сталинок»,  практически полностью лишенным «архитектурных излишеств» – в середине 50-х старались любовно придать индивидуальность в условиях урезаемого финансирования. Первые массовые серии проектировались не инопланетянами, а людьми, прошедшими становление в профессии на лучших образцах русской архитектуры и зодчества. Именно поэтому уже к концу 60-х годов применяются значительно доработанные серии, а с начала 70-х строится вполне современное комфортабельное жилье, с более высокими эстетическими качествами.

Рис. 2. Основные элементы кирпичного жилого дома:1 — фундаменты; 2 — стены; 3 — перекрытия; 4 — перегородки; 5 — бесчердачная крыша (один из вариантов); 6 — чердачная крыша; 7 — окно; 8 – дверь

Жилые дома первых массовых серий, несмотря на явный моральный износ из-за сниженного строительного объема, неудобной нормированной планировки, нарушения требований инсоляции, тем не менее, в период нормальной эксплуатации предоставляют возможность выбора стратегии жилищной политики – провести очередной капитальный ремонт, выполнить реконструкционные мероприятия или утилизировать сооружение с полной перепланировкой всего микрорайона.

До выбора основного пути дальнейшего развития жилищной политики государства, Госстроем СССР разрабатывается нормативное обеспечение каждого варианта. В феврале 1972 года утверждаются СН 436-72 «Примерные нормы выхода материалов, получаемых от разборки зданий при их сносе». Для неиндустриальных сооружений нормами предусмотрен комбинированный метод разборки зданий, при котором каменные, бетонные и железобетонные конструкции обрушаются, а прочие конструкции разбираются по элементам. В нормы включаютсязатраты по приведению материалов, получаемых от разборки зданий, в состояние, пригодное для повторного использования в строительстве или для их реализации, а также затраты на транспортирование материалов к месту их складирования, погрузочно-разгрузочные работы и хранение.

Поскольку выбор жилищной политики с началом индустриализации связан с высокой степенью профессиональной формализации управляющих сигналов, рассмотрим основные типологические признаки индустриального жилья.

Конструктивная система здания представляет собою совокупность взаимосвязанных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, пространственную жесткость и надежность в эксплуатации. Выбор конструктивной системы здания определяет статическую роль каждой из его конструкций. Материал конструкций и технику их возведения определяют при выборе строительной системы здания.

Несущие конструкции здания состоят из взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных элементов.

Горизонтальные несущие конструкции (покрытия и перекрытия — см. рис. 2, поз. 3, 5, 6) — воспринимают все приходящиеся на них вертикальные нагрузки и поэтажно передают их вертикальным несущим конструкциям (стенам, колоннам — см. рис. 402, поз. 2, 4). Вертикальные конструкции, в свою очередь, передают нагрузку на фундамент здания. Системы перекрытий с древности проектировались из стереотипного подхода к компоновке балочной клетки, т.е. состояли из балок (ригелей) и настила, так конструктивно решаются и деревянные перекрытия. Затем появляются железобетонные ребристые плиты перекрытия, в которых этот подход уже слит в один конструктивный элемент. Появившиеся позднее плоские пустотные плиты перекрытий – являются значительным шагом в проектировании систем зданий нового типа.

В индустриальных жилых зданиях, в сравнении с традиционными сооружениями, имевшими смешанные покрытия, включавшие фрагменты деревянных перекрытий, горизонтальные несущие конструкции впервые начинают выполнять роль диафрагм жесткости, кроме того, перекрытия воспринимают горизонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, сейсмические и др.) и передают усилия от этих воздействий на вертикальные конструкции.

Передача горизонтальных нагрузок и воздействий осуществляется двояко: либо с распределением их на все вертикальные конструкции здания, либо на отдельные специальные вертикальные элементы жесткости (стены, диафрагмы жесткости, решетчатые ветровые связи или стволы жесткости). Индустриальный тип зданий предоставляет и промежуточные решения – передача нагрузки возможна с распределением горизонтальных нагрузок в различных пропорциях между элементами жесткости и конструкциями, работающими на восприятие вертикальных нагрузок.

Перекрытия — диафрагмы жесткости обеспечивают совместность горизонтальных перемещений вертикальных несущих конструкций от ветровых и сейсмических воздействий. Возможность совместности и выравнивания перемещений достигается жестким сопряжением горизонтальных несущих конструкций с вертикальными.

Как уже отмечалось ранее, при сокращении строительных объемов зданий, горизонтальные несущие конструкции жилых домов высотой более двух этажей в соответствии с требованиями противопожарных норм выполняются трудно сгораемыми или несгораемыми. Этим требованиям, а также требованиям экономической страты наиболее полно удовлетворяют железобетонные конструкции, что и определило их массовое применение в качестве горизонтальных несущих элементов всех типов зданий. Перекрытия обычно представляют собой железобетонную плиту — сборную, сборно-монолитную или монолитную.

Вертикальные несущие конструкции различают по виду конструкций, который служит определяющим признаком и для классификации конструктивных систем. На рис. 2 даны основные типологические признаки жилого дома, вертикальные несущие конструкции которого представляют собою сплошную вертикальную плоскость стен. При использовании колонн в качестве главных вертикальных несущих элементов конструкций уже на первом этапе индустриализации позволило получить четыре конструктивных схемы серийного жилого дома: с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей; с перекрестным расположением ригелей; безригельное решение.

Индустриализация позволила не только с новой точки зрения взглянуть на работу перекрытий, но и значительно расширить типологию вертикальных несущих конструкций. При развитии серийного жилищного строительства отдельными группами выделяются следующие виды вертикальных несущих конструкций:

• плоскостные (стены);
• стержневые сплошного сечения (стойки каркаса);
• объемно-пространственные (объемные блоки);
• объемно-пространственные внутренние несущие конструкции на высоту зданий в виде тонкостенных стержней открытого или замкнутого профиля (стволы жесткости). Ствол жесткости обычно располагают в центральной части здания; во внутреннем пространстве ствола размещают лифтовые, вентиляционные шахты и другие коммуникации. В зданиях большой протяженности предусматривают несколько стволов жесткости;
• объемно-пространственные внешние несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого профиля, образующей одновременно и наружную ограждающую конструкцию здания. В зависимости от архитектурного решения внешняя несущая оболочка может иметь призматическую, цилиндрическую, пирамидальную или другую форму.

Соответственно видам вертикальных несущих конструкций различают пять основных конструктивных систем зданий: каркасную, бескаркасную (стеновую), объемно-блочную, ствольную и оболочковую, иначе называемую периферийной (рис. 3).

		Несущие наружные стены   Ненесущие наружные стены
		Внутренние стены
		Несущий объемный блок
Рис. 3. Планы основных конструктивных систем жилых зданий: а — каркасная; б — бескаркасная; в — объемно-блочная (столбчатая); г — ствольная; д — оболочковая

Выбор вертикальных несущих конструкций, характера распределения горизонтальных нагрузок и воздействий между ними — один из основных вопросов при компоновке конструктивной системы. Он также оказывает влияние на планировочное решение, архитектурную композицию и экономическую целесообразность проекта. В свою очередь на выбор системы оказывают влияние типологические особенности проектируемого здания, его этажность и инженерно-геологические условия строительства.

Каркасная система с пространственным рамным каркасом применяется преимущественно в строительстве многоэтажных сейсмостойких зданий, высотой более девяти этажей, а также в обычных условиях строительства при наличии соответствующей производственной базы. Каркасная система — основная в строительстве общественных и промышленных зданий. В жилищном строительстве объем ее применения ограничен не только по экономическим соображениям. Основа противопожарных требований при проектировании жилых зданий – последовательное создание вертикальных преград огню – брандмауэров. В сооружении каркасного типа создание брандмауэров велось по встраиванию между колоннами несгораемых вертикальных диафрагм жесткости. Таким образом, заранее ограничивались возможности пространственной планировки, основного преимущества каркасных систем.

Бескаркасная система — самая распространенная в жилищном строительстве, ее используют в зданиях различных планировочных типов высотой от одного до 30 этажей.

Объемно-блочная система зданий в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг на друга объемных блоков применялась для жилых домов высотой до 12 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях. Столбы объединялись друг с другом гибкими или жесткими связями.

Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей. Наиболее целесообразно применение ствольной системы для компактных в плане многоэтажных зданий, особенно в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и т. п.).

Оболочковая система присуща уникальным высотным зданиям жилого, административного или многофункционального назначения.

Наряду с основными конструктивными системами широко применяют комбинированные, в которых вертикальные несущие конструкции компонуют из различных элементов — стержневых и плоскостных, стержневых и ствольных и т. п. Наиболее распространенные комбинированные системы представлены на рис. 4.

Система с неполным каркасом, основанная на сочетании несущих стен и каркаса, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки. Система применялась в двух вариантах: с несущими наружными стенами и внутренним каркасом либо с наружным каркасом и внутренними стенами. Первый вариант использовался при повышенных требованиях к свободе планировочных решений здания, второй — при целесообразности применения ненесущих легких конструкций наружных стен и при проектировании зданий средней и повышенной этажности.

Каркасно-диафрагмовая система основана на разделении статических функций между стеновыми (связевыми) и стержневыми элементами несущих конструкций. На стеновые элементы (вертикальные диафрагмы жесткости) передается всю или большую часть горизонтальных нагрузок и воздействий, на стержневые (каркас) — преимущественно вертикальные нагрузки. Система получила наиболее широкое применение в строительстве многоэтажных каркасно-панельных жилых домов в обычных условиях и в сейсмостойком строительстве.

Каркасно-ствольная система основана на разделении статических функций между каркасом, воспринимающим вертикальные нагрузки, и стволом, воспринимающим горизонтальные нагрузки и воздействия. Она применялась при проектировании высотных жилых зданий.

Каркасно-блочная система основана на со­четании каркаса и объемных блоков, причем последние могут получать применение в системе в качестве ненесущих или несущих конструкций. Ненесущие объемные блоки используют для поэтажного заполнения несущей решетки каркаса. Несущие устанавливают друг надруга в три-пять ярусов на горизонтальных несущих платформах (перекрытиях) каркаса, расположенных с шагом в три-пять этажей. Система применялась в зданиях выше 12 этажей.

Блочно-стеновая (блочно-панельная) система основана на сочетании несущих столбов из объемных блоков и несущих стен, поэтажно связанных друг с другом дисками перекрытий. Применялась в жилых зданиях высотой до 9 этажей в обычных грунтовых условиях.

Ствольно-стеновая система сочетает несущие стены и ствол с распределением вертикальных и горизонтальных нагрузок между этими элементами в различных соотношениях. Применялась при проектировании зданий выше 16 этажей.

Ствольно-оболочковая система включает в себя наружную несущую оболочку и несущий ствол внутри здания, работающих совместно на восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Совместность перемещений ствола и оболочки обеспечивается горизонтальными несущими конструкциями отдельных ростверковых этажей, расположенных по высоте здания. Система применялась при проектировании высотных зданий.

Каркасно-оболочковая системасочетает в себе наружную несущую оболочку здания с внутренним каркасом при работе оболочки на все виды нагрузок и воздействий, а каркаса — преимущественно на вертикальные нагрузки. Совместность горизонтальных перемещений оболочки и каркаса обеспечивается так же, как в зданиях оболочково-ствольной системы. Применялась при проектировании высотных зданий.

Понятие «конструктивная система» — обобщенная конструктивно-статическая характеристика здания, не зависящая от материала, из которого оно возводится, и способа возведения. Например, на основе бескаркасной конструктивной системы могло быть запроектировано здание со стенами деревянными рублеными, кирпичными, бетонными (крупноблочными, панельными или монолитными). В свою очередь, каркасная система может быть осуществлена в деревянных, стальных или железобетонных конструкциях. Возникали варианты и при использовании различных материалов заполнения ячеек, образованных несущими элементами в каркасных или ствольных зданиях. Для этой цели использовались любые элементы — от мелкоразмерных до объемно-блочных. Несущая часть оболочкового здания может представлять собой раскосную или безраскосную пространственную стальную ферму, монолитную железобетонную оболочку с регулярно расположенными проемами, сборно-монолитную железобетонную решетку и так далее. Многовариантными являлись и комбинированные конструктивные системы. Области и масштабы применения в строительстве отдельных конструктивных систем определялись назначением здания и его этажностью.

Наряду с основными и комбинированными в проектировании получают применение смешанные конструктивные системы, в которых сочетаются по высоте или протяженности здания двух или нескольких конструктивных систем. Такое решение обычно бывает продиктовано функциональными требованиями. Например, если требовалось выполнить переход от бескаркасной системы в верхних типовых этажах к каркасной системе на первых этажах, т.е. при необходимости устройства мелкоячеистой планировочной структуры типовых этажей над зальной планировочной структурой в нетиповых. Чаще всего эта необходимость возникает при устройстве крупных магазинов в первых этажах жилых домов.

Рис. 5. Конструктивные схемы каркасных зданий первых массовых серий: а — с поперечным расположением ригелей; б — с продольным расположением ригелей; в — с перекрестным расположением ригелей; г – безригельное решение; 1 – столбчатый фундамент; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – колонны; 4 – ригели, уложенные поперек здания; 5 – панели междуэтажного перекрытия; 6 – ригели, уложенные вдоль здания

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы по признакам состава и типу размещения в пространстве основных несущих конструкций, например, в продольном или поперечном направлениях. Конструктивную схему, как и систему, выбирают на начальном этапе проектирования с учетом объемно-планировочных конструктивных и технологических требований. В жилых каркасных зданиях применяют четыре конструктивные схемы: с поперечными или продольными ригелями, перекрестным расположение ригелей и безригельную (рис. 5).

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают экономические и архитектурные требования: элементы каркаса не должны связывать планировочное решение; ригели каркаса не должны пересекать поверхность потолка в жилых комнатах и т. д. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелейприменяют в многоэтажных зданиях с регулярной планировочной структурой (в основном, общежития и гостиницы), совмещая шаг поперечных перегородок с шагом несущих конструкций.

Каркас с продольным расположением ригелей применялся в жилых домах квартирного типа.

Безригельный (безбалочный) каркас в жилых зданиях использовалсялишь при отсутствии в конкретном регионе соответствующей производственной базы и крупных домостроительных комбинатов, поскольку для сборного жилищного строительства такая схема – наименее надежная и наиболее дорогостоящая. Безригельный каркас преимущественно использовался при изготовлении монолитных и сборно-монолитных конструкций здания методом подъема этажей.

К концу 70-х годов «Инструкцией по проектированию конструкций панельных жилых зданий» (ВСН 32-77) системы крупнопанельных жилых зданий наиболее распространенной бескаркасной системыбыли разделены по следующим конструктивным схемам (рис. 6):

схема I — с перекрестным расположением внутренних несущих стен при малом шаге поперечных стен;

схема II — с чередующимися размерами (большим и малым) шага поперечных несущих стен и отдельными продольными стенами жесткости (схема со смешанным шагом стен);

схема III — с редко расположенными поперечными несущими стенами иотдельными продольными стенами жесткости (с большим шагом стен);

схема IV — с продольными наружными и внутренними несущими стенами, и редко расположенными поперечными стенами — диафрагмами жесткости;

схема V — с продольными наружными несущими стенами и редко расположенными поперечными диафрагмами жесткости.

При описании конструктивных решений термин «схема» часто опускают, к примеру «бескаркасную конструктивную систему перекрестно-стеновой схемы» обозначают как «бескаркасная перекрестно-стеновая конструктивная система».

Схема I в соответствии с особенностями ее статической работы называется также перекрестно-стеновой, схемы II-V — плоскостенными. В трех первых схемах возможно вариантное решение продольных наружных стен в виде несущей, самонесущей и ненесущей конструкции. В схемах IV-V — наружные стены могут быть только несущими, а поперечные внутренние стены решают с передачей на них горизонтальной, либо вертикальной и горизонтальной нагрузок. Схема I (перекрестно-стеновая) характерна малыми размерами (до 20 м²) конструктивно-планировочных ячеек, что ограничивает область ее применения жилыми зданиями с малогабаритными квартирами. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий практически неосуществимой. Разнообразие планировочных решений в проектировании домов на основе схемы I достигают применением нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3, 3,6 и 4,2 м) в различных сочетаниях. Благодаря высокой пространственной жесткости схему I широко применяют в проектировании многоэтажных зданий, а также зданий, возводимых в сложных грунтовых и при реальной сейсмической угрозе.

Схемы II-III — поперечно-стеновые — имеют ряд преимуществ в архитектурно-планировочном отношении перед схемой I. Они позволяют более разнообразно решать планировку жилых зданий, размещать встроенные нежилые помещения в первых этажах.

Схема III несколько уступает схеме II в вариантности планировочных решений квартир при ограничении шага поперечных несущих стен одной величиной. Эта особенность одновременно является конструктивным преимуществом схемы III при компоновке ее в полносборных конструкциях, так как позволяет сократить номенклатуру сборных изделий на 5-10 % по сравнению со схемами I и II.

Схема IV — продольно-стеновая (рис. 7, а) — традиционная в проектировании жилых и общественных зданий малой, средней и повышенной этажности с каменными и крупноблочными конструкциями. В панельном строительстве схему IV применяют реже (до 10% общего объема панельного домостроения) в случае недостаточного развития соответствующей производственной базы.

Редкое расположение поперечных стен — диафрагм жесткости (через 25-40 м) обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях, проектируемых на основе схемы IV. Схема V применялась в экспериментальном проектировании и строительстве жилых домов высотой 9-10 этажей.

Она обеспечивает максимальную свободу планировки и многократной трансформации планов квартир в течение срока эксплуатации здания, а также свободную планировку встроенных нежилых помещений.

Применительно к панельным зданиям средней этажности все пять схем экономически равноценны. С ростом этажности схемы II—IV с пролетами перекрытий 6 м и более позволяют несколько снизить приведенные затраты и другие показатели (в % на I м² общей площади) по сравнению со схемой I (см. табл. 1).

На рис. 7, 8 представлены все типы описанных конструктивных схем панельных зданий.

Рис. 7. Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а — с продольным расположением несущих стен (схема IV); б — с поперечным расположением несущих стен (схемы I—III); в – совмещенная (схема V); 1 — фундаменты; 2 — внутренние продольные несущие стены; 3 — наружная продольная несущая стена; 4 — панели междуэтажного перекрытия; 5 -внутренняя несущая стена; в -наружная самонесущая стена; 7 — торцовая несущая стена

Рис.8 . Бескаркасное крупнопанельное здание с продольным расположением несущих стен (схема IV); 1 — продольная несущая стена; 2 – панель подвальной части здания; 3 – плита перекрытия; 4 – наружная панель; 5 – плоская железобетонная кровля

 Таблица 1. Соотношения технико-экономических показателей панельных домов различных конструктивных схем на 1 м² общей площади (%)

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

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, как это издревле выполнялось во всех традиционных сооружениях. Необходимо отметить, что в индустриальном сооружении собственно традиционными остаются лишь ограждающие конструкции, перекрытия и другие внутренние несущие конструкции – полностью идентичны полносборным сооружениям.

Полносборная система основывается на механизированном монтаже стен из крупных блоков или панелей, выполненных в заводских условиях из кирпича, каменных или керамических блоков. С вводом новых жилищных серий крупноблочная система почти повсеместно уступает место панельной.

Традиционная система (с деревянными перекрытиями), долгое время считавшаяся основным типом капитального гражданского здания средней и повышенной этажности – осталась в прошлом. Как это неоднократно подчеркивалось, «традиционными» назывались сооружения по сценарию пожара. Лишь для удобства классификации огромного многообразия индустриальных сооружений, в них выделяются традиционные здания, лишь по внешнему виду напоминающие прежние кирпичные сооружения, возводимые до конца 50-х годов. К середине 80-х годов прошлого столетия на основе применения традиционной системы ограждающих конструкций возводилось около30% объема строительства жилых и 80% — массовых общественных зданий. Разумеется, уровень индустриальности конструкций зданий «традиционной» строительной системы в целом достаточно высок благодаря массовому применению крупноразмерных сборных изделий перекрытий, лестниц, перегородок, фундаментов.

Индустриальная традиционная система обладала 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 считалось наиболее целесообразным для зданий, доминирующих в застройке. Конструкции зданий со стенами ручной кладки надежны в эксплуатации – кирпич высокотехнологичного обжига не требовал устройства многодельной, недолговечной в эксплуатации штукатурки, была значительно повышена огнестойкость индустриальных кирпичных стен. При их проектировании использовались новые подходы к обеспечению долговечности и теплоустойчивости.

Наряду с архитектурными и эксплуатационными преимуществами ручная кладка стен является причиной основных технических и экономических недостатков каменных зданий: трудоемкость возведения и нестабильность прочностных характеристик кладки в зависимости от разных партий кирпича в случае незначительных отклонений в технологическом процессе на кирпичных заводах. Качество и прочность кладки зависели от сезона возведения и квалификации каменщика.

Повышению экономичности и индустриальности конструкций зданий с каменными стенами способствовало применение камня или кирпича высоких марок, частичная замена ручной кладки монтажом кирпичных (каменных) панелей заводского изготовления. Строительная система зданий со стенами из кирпичных панелей впервые разработана и применена в СССР в 1968 г. В ходе внедрения были разработаны исследованы виброкирпичные конструкций, не имевшие мировых аналогов. 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 производились путем их предварительной укладки на цементном растворе в стальные формы с вибрированием (виброкирпичные и виброкаменные панели) либо без вибрирования, но со специальными синтетическими добавками в раствор, повышающим сопротивление кладки растяжению (кирпичные и каменные панели).

В обоих случаях прочность конструкции на сжатие увеличивалась в 1,5-2 раза по сравнению со стеной ручной кладки, что обеспечивало экономию 40-50% кирпича или камня, повышало надежность каменной кладки. Переход от конструкций стен ручной кладки к панельным позволил снизить затраты труда на 25%, приведенные затраты на 6-7% и сроки строительства на 30%.

Полносборные здания с несущими конструкциями из бетонных и железобетонных элементов возводят на основе крупноблочной, панельной, каркасно-панельной и объемно-блочнойстроительных систем.

Крупноблочная строительная система применялась для возведения жилых зданий высотой до 22 этажей. Масса сборных элементов составляла3-5 т. Установку крупных блоков осуществлялась по основному принципу возведения каменных стен — горизонтальными рядами, на растворе, с взаимной перевязкой швов.

Преимуществами крупноблочной строительной системы являются: простота техники возведения, обусловленная самоустойчивостью блоков при монтаже, возможностью широкого вменения системы в условиях различной сырьевой базы. Гибкая система номенклатуры блоков позволяла возводить различные типы жилых домов при ограниченном числе типоразмеров изделий. Эта система требовала меньших по сравнению с панельным и объемно-блочным домостроением капиталовложений в производственную базу из-за простоты и меньшей металлоемкости формовочного оборудования, а ограниченная масса сборных изделий позволяла использовать распространенное монтажное оборудование малой грузоподъемности.

Создание крупноблочной строительной системы стало первым этапом 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. Уже к середине 70-х годов прошлого столетия крупноблочная система в массовом жилищном строительстве занимает третье место по объему применения после панельной и традиционной каменной систем.

Панельная строительная система применяется при проектировании зданий высотой до 30 этажей в обычных грунтовых условиях и до 14 этажей в сейсмических районах. Внедрение панельной системы в жилищное строительство было начато в конце 1940-х годов одновременно в СССР и во Франции. В 1967 г. вступил в действие разработанный Госстроем СССР ГОСТ 11309-65 на все типы крупнопанельных домов, определяющий все требования к их качеству, устройству стыков и степени точности производства и монтажа изделий.

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. В середине 80-х годов в СССР панельное домостроение составляло около 60%, а в крупнейших городах достигало 90% всего объема жилищного строительства, что обеспечивало его высокие темпы. В сравнении с традиционной системой устройства ограждающих конструкций с каменными стенами панельная система позволяла снизить стоимость строительства на 6-7%, массу конструкций на 30-40% и затраты труда на 40%.

Техническим преимуществом панельных конструкций является их значительнаяпрочность и жесткость. Это определило широкое применение панельных конструкций для зданий повышенной этажности в сложных грунтовых условиях (на просадочных и вечномерзлых грунтах, над горными выработками). По той же причине панельные конструкции демонстрируют большую сейсмостойкость по сравнению с другими строительными системами.

В других экономически развитых странах объем панельного строительства растет также интенсивно, что объясняется высокой экономической эффективностью строительной системы. Однако, следует заметить, что ни одна страна к началу 80-х годов не имеет такой мощной индустриальной базы строительной отрасли, а к середине 80-х большинство западных стран затронуто серьезным экономическим кризисом.

Каркасно-панельная строительная системас несущим сборным железобетонным каркасом и наружными стенами из бетонных или небетонных панелей применяется в строительстве зданий высотой до 30 этажей. Внедрена в СССР наряду с панельной в конце 1940-х годов, до начала 90-х годов на ее основе ежегодно возводилось около 15% объема общественных зданий. В жилищном строительстве систему применяли в ограниченном объеме, поскольку она уступала панельной по технико-экономическим показателям.

Объемно-блочная строительная система также впервые была внедрена советскими строителями. 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, устанавливали друг на друга без перевязки швов.

Объемно-блочное строительство позволяет существенно снизить суммарные трудозатраты в строительстве (на 12-15% по сравнению с панельным) и получить прогрессивную структуру этих затрат. Если в панельном строительстве соотношение затрат труда на заводе и строительной площадке составляет в среднем 50 на 50%, то в объемно-блочном оно приближается от 80% заводского изготовления к 20% трудозатрат на стройплощадке. Из-за сложности технологического оборудования капиталовложения при создании заводов объемно-блочного домостроения на 15% больше по сравнению с заводами панельного домостроения. Объемно-блочную систему применяют для строительства жилых домов высотой до 16 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях и для жилых домов малой и средней этажности при сейсмичности 7-8 баллов. Наиболее эффективно объемно-блочное домостроение при значительной концентрации строительства, необходимости его осуществления в сжатые сроки, при дефиците рабочей силы.

Технико-экономические показатели рассмотренных строительных систем зданий даны в табл. 3.

В связи с невозможностью сразу охватить все районы страны сетью домостроительных комбинатов, наряду с рассмотренными системами получают различные направления в индустриализации технологических процессов возведения несущих конструкций зданий, выполняемых частично или полностью из монолитного бетона.

Монолитная и сборно-монолитная строительные системы применяются преимущественно для возведения зданий повышенной этажности. К системе монолитного домостроения относятся 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.

Таблица 2. Технико-экономические показатели жилых зданий различных
строительных систем (на 1 м² общей площади)

Первые примеры возведения многоэтажных гражданских и промышленных зданий с монолитными бетонными стенами и перекрытиями в России относятся к 1880-м годам. Затем на протяжении столетия интерес к этой системе периодически возрождался в 1910-х и в конце 1920-х — начале 1930-х годов, затем в 1950-х годах при строительстве знаменитых московских высоток.

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, этажность зданий по сравнению с этажностью полносборного здания из тех же конструктивных элементов.

Монолитное и сборно-монолитное домостроение применялось в небольших объемах, в основном, там, де оно позволяло индустриализировать строительство из местных материалов при ограниченных капиталовложениях в производственную базу. Наиболее целесообразным «монолит» считался при отсутствии или недостаточной мощности предприятий панельного домостроения, а также при необходимости для решения градостроительных задач возведения зданий, отличающихся по архитектурно-планировочным параметрам и композиции от массовых полносборных.

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 — до 20 этажей при строительстве в районах с расчетной сейсмичностью 7-8 баллов. В обычных условиях строительства зданий они давали наибольший эффект в жилых домах до 25 этажей.

Нижняя граница этажности монолитных зданий определялась из технико-экономических требований. Применение монолитных конструкций, возводимых в объемно-переставной опалубке, экономически целесообразно для зданий выше 8 этажей в обычных условиях и выше 4 этажей — в сейсмических. Для метода скользящей опалубки нижние границы экономической целесообразности составляют соответственно 15 и 8 этажей.

Технико-экономические показатели монолитного домостроения в связи с его новизной и ограниченным объемом еще окончательно не установились, но уже сейчас можно утверждать, что монолитное и сборно-монолитное домостроение по технико-экономическим показателям близко к панельному.

Строительные системы из дерева и пластмасс – наиболее органично используется в малоэтажном индивидуальном строительстве. Они по своим конструктивным качествам, а главное, по долговечности — малопригодны для государственной жилищной политики. Более того, как показывает историческая ретроспектива, даже в наиболее сложных экономических ситуациях граждане могли выстроить подобное жилище самостоятельно, без вмешательства государства.

* * *

Унификация, типизация и стандартизация строительных конструкций существуют в рамках единой модульной системы в строительстве. Массовое изготовление конструкций и деталей из сборного железобетона позволило осуществить коренные преобразования в строительном производстве, сократить сроки строительства и превратить его в значительной степени в механизированный процесс монтажа зданий и сооружений из крупноразмерных сборных элементов заводского изготовления.

Важное техническое и экономическое значение при массовом производстве сборных элементов имеет известная однотипность (ограниченная номенклатура) выпускаемых изделий. Это достигается их унификацией, типизацией и стандартизацией.

Унификация, т. е. предельное ограничение типоразмеров сборных конструкций и деталей, упрощает технологию заводского изготовления и ускоряет производство монтажных работ. Унификация строительных конструкций основывается на уменьшении разнообразия размеров объемно-планировочных параметров здания (пролетов, шагов и высот этажей) и на унификации расчетных нагрузок, действующих на конструкции. Унифицированные конструкции используются в зданиях различного назначения. Наиболее совершенные из них по архитектурным, техническим и экономическим требованиям и пригодные для многократного использования в строительстве утверждаются в качестве типовых.

Типизация представляет собой разработку и отбор наиболее рациональных экономических решений отдельных конструкций, пригодных для многократного использования в строительстве. Таким образом, типизация не только позволяет сократить число типоразмеров строительных конструкций, типов зданий, но и значительно упрощает и удешевляет строительство.

Стандартизация является завершающим этапом унификации и типизации строительных конструкций и изделий. Типовые конструкции и детали, прошедшие проверку в эксплуатации и получившие широкое распространение, утверждаются в качестве стандартов (образцов). Размеры, форма и качество стандартизированных конструкций устанавливаются ГОСТами.

В целях сокращения числа типов сборных изделий для зданий массового строительства разработан единый сортамент деталей, обязательный для проектных организаций и предприятий строительной индустрии. Введение единого сортамента способствует улучшению технологии производства массовых изделий, повышению их качества и снижению себестоимости.

Совокупность правил, увязывающих (на базе основного модуля) размеры объемно-планировочных и конструктивных элементов здания с размерами сборных конструкций, называют Единой модульной системой (ЕМС). За основной модуль принимают 100 мм. Размеры зданий и сборных конструкций устанавливают кратными 100 мм. При назначении длины, ширины конструкций принимают укрупненные модули (6000, 3000, 1500, 1200, 600, 300, 200 мм), при небольших размерах конструкции — дробные модули (50, 20, 10 мм).

Для учета зазоров и швов между сборными конструкциями Единая модульная система предусматривает несколько категорий модульных размеров:

• номинальные, определяющие расстояние между модульными разбивочными осями здания или условные размеры конструкций с учетом соответствующей части зазоров и швов;
• конструктивные, определяющие проектные размеры сборных элементов, отличающиеся от номинальных на величину нормированных (5, 10, 15, 20 мм) зазоров и швов;
• натуральные, т.е. фактические размеры изготовленной конструкции или фактические расстояния между разбивочными осями построенного здания.

В каркасных зданиях в средних рядах разбивочные оси проходят по центру колонн. В крайних рядах разбивочные оси могут проходить или по центру колонн (осевая привязка) или по грани конструктивного элемента (нулевая привязка).

Правила Единой модульной системы обязательны при проектировании и строительстве зданий и отдельные отступления от них разрешаются при реконструкции или при экспериментальном строительстве.

* * *

Развитие конструктивных систем панельного жилья массовых серий происходило по следующей упрощенной схеме:

Как видно из представленной классификации для общесоюзных серий (I-464, I-335, I-468, I-463) вводились дополнительные индексы А, Б, Д. Серии без индексов были возведены в период с 1959 по 1963 г., серии с индексами А и Б, возведенные в 1963-1967 гг., имели несколько улучшенные архитектурно-планировочные решения. После 1967 г. в практику вводятся серии с индексом Д, имеющие значительно более высокие теплотехнические свойства ограждающих конструкций. С 1970 г. строятся серии с индексом III, запроектированные с учетом всех недостатков индустриализации строительного комплекса на первом этапе решения жилищной проблемы в СССР.

В крупнопанельных жилых домах с частым расположением поперечных несущих стен (малый шаг, соответствующий ширине комнаты или лестничной клетке) применялись обычно два шага размерами 3,0 и 3,6 м или 3,0 и 3,3 м (серия 96; 464 Д).

Имели место системы с постоянным шагом поперечных стен 3,2 или 3,6 м. Эти системы отличались высокой степенью унификации из­делий на дом и небольшой номенклатурой изделий (дома серии «Т» для Киева и южных районов России).

При последующем развитии панельного домостроения, для крупнопанельных жилых домов повышенной этажности (до 16-ти этажей включительно) к началу 80-х годов были нормативно оговорены следующие конструктивные схемы, отработанные при внедрении жилья массовых серий:

• с опиранием панелей по контуру, шагом поперечных стен 2,6 и 3,2 м и расстоянием между осями трех продольных стен зда­ния по 5,76 м (серия I-464A, I-464Д, III-121-3, III-121-1) с шагом 3,2 м и расстоянием между осями трех продольных стен здания по 5,6м (серия П-57); с шагом поперечных стен 2,7 и 3,3 м и расстоянием между осями трех продольных стен по 6 м (серии П-49П, П-49Д);
• с шагом 3,2 и расстоянием между осями трех продольных стен по 6 м (серия 1ЛГ-602 и др.); с взаимосмещенным шагом 3 и 3,3 м и расстоянием между ося­ми трех продольных стен 5,7 и 4,8 м (серия 1ЛГ-600) с поперечным шагом 6 м и расстоянием между осями трех продоль­ных стен по 5 м (серии I-468A, I-468Б);
• с шагом поперечных несущих стен 2,65 и 3,4 мне расстоянием между осями трех продольных стен 5,76 м (серия 1605 АМ/9); с шагом поперечных несущих стен 6 и 3 м и с расстоянием между осями продольных стен 6,6 м, а при лоджиях — 6 и 5,4м (серия III-83-3);
• с шагом поперечных стен 3,6 и 2,7 м и расстоянием между ося­ми четырех продольных стен 5,4; 1,88 и 5,40 м (серия Ш-92-2);

 Анализ использованных в массовом жилищном строительстве конструктивных схем панельных сооружений позволяет сделать следующие выводы для планирования реконструкционных мероприятий:

Жилые дома полукаркасного типа серии I-335 практически повсеместно находятся нынче в предаварийном состоянии с почти исчерпанной надежностью конструктивной схемы, поэтому, прежде всего, нуждаются в усилении и повышении жесткости системы несущих конструкций всего здания в целом.

Сектор потребления функционировал на основе тех же сквозных нормативов, закладывавшихся на стадии проектирования. Поэтому поступавшие от него данные в виде входных параметров системы доработки жилищных серий так же имели нормативную, жестко регламентированную форму.

Читать по теме:

• Модуль
• Унификация, типизация, стандартизация. Единая модульная система
• Техническая типология серийного жилья. Единая модульная система в строительстве
• Унификация и типизация. Привязка к осям
• Модульная система в строительстве