Высокотехнологичная каркасная система полносборных зданий



Здания, в основе которых лежит полносборная каркасная строительная система имеют меньший вес и низкую стоимость по сравнению со стеновыми системами, позволяют организовывать широкие открытые пространства в здании для достижения привлекательных планировочных решений и создания комфортного жилья, тем самым качественно повысив уровень предлагаемых квартир, офисных и торговых площадей. Каркас не накладывает ограничений ни на фасадные, ни на планировочные решения. Необходимость в прогреве бетона или применении в нем противоморозных добавок минимальна. Так же отсутствуют и проблемы, связанные с выдерживанием плоскостности и линейности конструкций. Несмотря на свои преимущества современные сборно-монолитные каркасные строительные системы имеют ряд недостатков, основными из которых являются наличие «мокрых» процессов и сварочных работ при устройстве каркаса зданий и сооружений. Снижение их количества должно достигаться без потери прочности стыков соединяемых элементов каркаса, а также без увеличения трудоемкости производства работ. [1–4].

Разработана новая высокотехнологичная каркасная система полносборных зданий. Основу каркаса составляют четыре элемента (рис. 1): колонна, плита перекрытия, вертикальный стеновой блок, лестничный марш-площадка. Для создания закрытого теплого контура здания применяются модульные фасадные модули.

Колонны имеют квадратное поперечное сечение, снабжены опорными консолями 7 (рис. 1) в середине своей высоты, предназначенными для опирания на них опорных элементов плит перекрытия 9. В нижней части колонны снабжены опорными башмаками колонн 6 (рис. 1), в верхней части колонны имеются выпуски рабочей арматуры с резьбой 8.

Плиты перекрытия представляют себя плиты перекрытия кессонного типа, сообщающиеся между собой с помощью отверстий для прокладки инженерных сетей. (рис. 1). В углах плит перекрытия расположены опорные элементы плит перекрытия 9, опирающиеся при монтаже на опорные консоли колонн 7.

Для вертикального сообщения инженерных сетей, проложенных в плитах перекрытий, а также для обеспечения общей продольной и поперечной жесткости здания предусмотрены вертикальные стеновые блоки 3. Конструкция вертикальных блоков (рис. 1) предусматривает установку вертикальных элементов сетей инженерного обеспечения, а также эффективную стыковку блоков между собой посредством болтовых соединений закладных деталей 6.

Для возможности перехода с одного этажа на другой предусматривается лестнично-лифтовой узел, образуемый вертикальными стеновыми блоками и лестничными марш-площадками 4 (рис. 1). Опирание лестничных марш-площадок на вертикальные стеновые блоки происходит на консоли, предусмотренные в конструкции вертикальных стеновых блоков через слой цементно-песчаного раствора.

Для создания теплого закрытого контура применяются модульные фасадные блоки высотой в этаж. Они представляют собой конструкцию из алюминиевых профилей со светопрозрачным заполнением (стеклопакеты). Модульные фасадные блоки устанавливаются на специальные кронштейны, предварительно закреплённые на плитах перекрытий.

Рис. 1. Элементы высокотехнологичной каркасной системы полносборных зданий (1 — колонна, 2 плита перекрытия, 3 — стеновой блок, 4 — лестничный марш-площадка, 5 — фасадный модуль, 6 — опорный башмак колонны, 7 — опорная консоль колонны, 8 — выпуски арматуры, 9 — опорный элемент плиты перекрытия, 10 — закладная деталь стенового блока)

Стык колонн по высоте расположен в середине высоты этажа. Верхняя колонна устанавливается на нижнюю через отверстия в опорных башмаках колонн 6 на выпуски рабочей арматуры с резьбой 8 нижней колонны. Фиксация колонн производится посредством болтового соединения (рис. 2. — а)

Стыковка плит перекрытия с колоннами (рис. 2. — в), г) осуществляется путем «насаживания» опорных элементов плит перекрытия 9 на опорные консоли колонн 7. Закрепление плит в проектном положении производится с помощью металлических фиксирующих пластин 10, которые «одеваются» через круглые отверстия на специальные стержни с резьбой, расположенные в нижних частях опорных элементов плит перекрытия 9 и опорных консолях колонн 7. Фиксация пластин производится гайками. Плиты перекрытия универсальны и могут выступать также в качестве плит покрытия.

Вертикальные стеновые блоки крепятся между собой также посредством болтовых соединений. Вертикальные стеновые блоки устанавливаются друг на друга с последующей взаимофиксацией в проектном положении посредством шпилек 12 и гаек. Узел крепления вертикальных стеновых блоков показан на рис. 2. — б).

Рис. 2. Узлы сопряжения элементов высокотехнологичной каркасной системы полносборных зданий: а) колонна-колонна, б) стеновой блок-стеновой блок, в) и г) колонна-плита-перекрытия (1 — колонна, 2 плита перекрытия, 3 — стеновой блок, 4 — лестничный марш-площадка, 5 — фасадный модуль, 6 — опорный башмак колонны, 7 — опорная консоль колонны, 8 — выпуски арматуры, 9 — опорный элемент плиты перекрытия, 10 — закладная деталь стенового блока, 11 — фиксирующая пластина, 12 — шпилька)

Рис. 3. Закладные детали элементов высокотехнологичной каркасной системы полносборных зданий: а) опорный башмак колонны, б) опорная консоль колонны, в) опорный элемент плиты перекрытия, г) опорная закладная деталь вертикального стенового блока

Таблица 1

Конструктивные параметры высокотехнологичной каркасной системы полносборных зданий

Тип каркаса	рамный
Тип перекрытия	плоский диск
Конструкция перекрытия	кессонный тип
Толщина перекрытия, см	30
Габариты плиты перекрытия, мм	3000х6000х300
Шаг колонн, м	3,0 х 6,0
Конструкция колонн	сборные ж/б
Габариты колонны, мм	3000х400х400
Конструкция стыка колонн	Болтовое соединение опорных деталей
Конструкция стыка колонн с плитами перекрытия	Болтовое соединение опорных деталей
Масса плиты перекрытия, т	6,3
Масса колонны, т	1,2
Масса лестничного марша, т	2,6
Габариты вертикального блока, мм	500х2500х4000
Масса вертикального блока, т	4,6
Конструкция стыка вертикального блока	Болтовое соединение опорных деталей
Габариты фасадного модуля, мм	3000х1300х100; 3000х1400х100
Масса фасадного модуля, т	0,2
Расход железобетона (в т. ч. монолитного), куб. м/кв. м общей площади	0,12 (0,0)
Расход стали(в перекрытии / в каркасе), кг/кв. м	11,5/14,0
Удельный весь строительной системы, т/кв. м	0,32
Коэффициент удельной бетоноёмкости, куб.м/кв.м	0,19
Максимальный вес элемента, т	6,3
Плановый срок эксплуатации, лет	100
Трудозатраты на возведение 1 куб.м здания, чел.-дн.	0,5

Плиты перекрытия и вертикальные стеновые блоки могут иметь готовую отделку поверхностей и установленные сети инженерных коммуникаций (рис. 4.). Это позволяет экономить время на производство смежных работ по прокладке инженерных сетей и отделочных работах.

Рис. 4. Пример установки инженерных коммуникаций в плите перекрытия (1 — холодное водоснабжение, 2 — горячее водоснабжение, 3 — вентиляционный канал, 4 — электрический кабель-канал)

На основании матричного метода расчёта продолжительности строительства с применением критического пути производства работ при возведении четырёхэтажного здания на основе высокотехнологичной каркасной системы полносборных зданий продолжительность строительства составляет 23 дня.

Литература:

1. Якубов Е. Н. Строительство зданий с применением сборного железобетона // СтройПРОФИль. 2011. № 8 (94). С. 20–22.
2. Гуров Е. П. Сборное домостроение. Стратегия развития // СтройПРОФИль. 2010. № 5 (83). С. 10–15.
3. Шембаков В. А. Сборно-монолитное каркасное домостроение. Руководство к принятию решения. Чебоксары.: Чебоксарская типография № 1, 2005. 119 с.
4. Сычёв С. А., Муцын Ю. Л. Многофакторный анализ сборно-монолитных каркасных строительных систем / Актуальные проблемы строительства: материалы 70-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные проблемы современного строительства»: в 3-х ч.; СПбГАСУ. — СПб., 2017. — Ч. 2. — 223 с.