Домостроительная система сборно-монолитного каркаса позволяет:
♦ оптимизировать конструкцию здания;
♦ упростить монтаж каркаса;
♦ выполнять условия блокировки с другими системами домостроения: монолитными, каркасными, кирпичными, панельными;
♦ достичь быстрого увеличения объемов строительства;
♦ сократить сроки строительства;
♦ снизить стоимость строительства.
Сборно-монолитный каркас имеет смешанную конструктивную схему с продольными и поперечными ригелями. Он предназначен для применения в строительстве многоэтажных жилых, общественных и вспомогательных зданий промышленных предприятий с высотой этажа от 2,8 до 4,5 м, пролетом между колоннами до 18 м. Данная система позволяет возводить здания высотой до 34 этажей, оптимизировать расход материалов и уменьшить стоимость квадратного метра здания.
Сборно-монолитный каркас конструктивно состоит из трех основных железобетонных элементов: колонн, ригелей и плит пустотного настила.
Колонны выполняются секционными. Длина секции колонны ограничивается технологическими возможностями транспортировки и монтажа. Секции колонн стыкуются между собой специальным разъемом «штепсельного» типа без применения сварки. В каркасе малоэтажных (высотой до 12 м) зданий устанавливаются бесстыковые колонны.
Сопряжение колонн с ригелями и сборно-монолитными перекрытиями производится с помощью соединительных элементов без применения сварочных работ. Для этого в местах примыкания плиты перекрытия и ригеля тело колонны лишено бетона, что позволяет в процессе сборки каркаса пропускать арматуру ригелей сквозь колонну.
Ригели изготавливаются из железобетона с предварительно напряженной арматурой. Сечения ригелей выбираются в диапазоне от 20 до 60 см, в зависимости от места их установки. При этом ширина ригеля принимается равной ширине колонны примыкания, его высота рассчитывается в зависимости от воздействующих на ригель нагрузок.
Предварительно напряженные многопустотные плиты перекрытий имеют высоту сечения 120, 220, 300 мм, ширину – 1200 мм. Максимальная длина плиты – 13 200 мм.
Узел соединения «колонна-ригель-плита» является монолитным и выполняется из бетона класса В25—В30 (М350—М400). Многопустотные плиты перекрытия до бетонирования монолитных участков подпираются системой инвентарных опор. Весь каркас собирается без применения сварки.
Известны две системы сборно-каркасного домостроения: давно известная система на основе каркаса 1-020 и достаточно новая система КУБ-2.5. Первая система дает возможность в ходе проектирования и строительства жилых домов совместно с проектировщиками внести усовершенствования в конструкции каркаса, позволившие снизить его металлоемкость и повысить удобство монтажа.
Новая система КУБ-2.5 – одна из прогрессивных технологий в каркасном домостроении. Сегодня она нашла развитие практически во всех регионах страны. Это прежде всего полная свобода планировочных решений. С ее помощью можно строить дома до 25 этажей (с любой высотой этажа). Ненесущие стены позволяют применять местные неконструкционные материалы.
Архитектурно-конструктивная система домостроения АРКОС-1 с использованием сборно-монолитного каркаса серии Б1.020.1–7 является открытой и позволяет из одних и тех же конструкций вести проектирование и строительство зданий любой этажности, конфигурации и протяженности.
Основой конструктивной системы многоэтажных зданий АРКОС-1 является сборно-монолитный каркас (рис. 7.53), включающий в себя сборные железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, несущие монолитные железобетонные ригели, связевые монолитные железобетонные ригели, предварительно-напряженные плиты пустотного настила, диафрагмы жесткости, сборные шахты лифтов.
Также каркасно-монолитное строительство комплектуется сборными лестничными маршами с полуплощадками, вентиляционными блоками и мелкоштучными изделиями для устройства внутренних стен, перегородок и ограждающих конструкций здания. Предварительно-напряженные плиты, используемые для устройства перекрытий, изготавливаются по испанской технологии на оборудовании «Тенсиланд».
Узлы сопряжения поэтапно опертых наружных стен с дисками перекрытий показаны на рис. 7.54.
Рис. 7.53. Несущий каркас: 1 – сборные или монолитные железобетонные колонны; 2 – многопустотные плиты (типовые или безопалочного формования); 3 – несущие монолитные ригели; 4 – связные монолитные ригели; 5, 6 – консоли для устройства эркеров и балконов; 7 – монолитные участки перекрытий; 8 – вертикальные диафрагмы жесткости
Рис. 7.54. Узлы: 1 – сборные многопустотные плиты перекрытия; 2 – крайний монолитный ригель; 3 – кладка из ячеистобетонных камней; 4 – облицовочный слой кладки; 5 – утеплитель; 6 – компенсационная прокладка (пенополистирол); 7 – раствор
Сборно-монолитные диски перекрытий с применением многопустотных плит выполняют плоскими, без выступающих в объем здания частей перекрытий, обеспечивая возможность размещения ограждающих конструкций в любом требуемом месте без ограничений. При приведенной к сплошному перекрытию толщине, равной 12–14 см, обеспечено перекрытие пролетов длиной до 7,20 м и более. В диске перекрытий полностью реализован учет возникающих под нагрузкой реактивных усилий, что позволило на 30–40 % снизить величину внутренних усилий во всех расчетных сечениях элементов перекрытий и в этих же пределах (на 30–40 %) сократить расход стали на армирование перекрытий в целом.
Конструкции дома: сборные или монолитные железобетонные колонны; многопустотные плиты; стены из полистиролбетонных блоков; несущие монолитные ригели; связевые монолитные ригели; консоли для устройства эркеров и балконов; монолитные участки перекрытий; вертикальные диафрагмы жесткости.
Преимущества данной серии: скорость и всесезонность (в двухсменном режиме работы темпы строительства можно довести до четырех этажей в месяц); минимальная материалоемкость и себестоимость строительства; позволяет возводить здания высотой до 30 этажей; гибкая архитектурно-планировочная структура здания в целом (свободные планировки с шагом колонн до 8,4x8,4 без выступающего ригеля); высота потолков 3 м; расход металла 75–85 кг/м3, что на 40 % меньше «монолита»; расход сборного железобетона 0,12—0,14 м3/м2.
Примеры реализованных проектов показаны на рис. 7.55 и 7.56.
Рис. 7.55. Жилой комплекс г. Набережные Челны
Рис. 7.56. Планировка дома
Рис. 7.57. Сборно-монолитные дома
Большее распространение получили дома со сборно-монолитным каркасом (рис. 7.57), в которых ограждающие конструкции выполнены как из монолита, так и из штучных материалов – кирпича, блоков. Дома возводят точечно даже в условиях стесненной городской застройки, так как для этого не требуется ни подъездных путей, ни тяжелой крановой техники. Однако назвать монолитно-каркасные дома жильем нового поколения позволяют совсем другие аспекты.
♦ Свободная планировка, большой шаг несущих конструкций (15–16 м по сравнению с 12 м в панельных домах), что позволяет получить квартиры гораздо большей площади.
♦ Возможность для проектирования кухонь площадью 12–15 м2, двух санузлов (гостевого и хозяйского) в одной квартире, просторных холлов, больших лоджий.
♦ Расход тепла на отопление монолитно-каркасного дома по сравнению с панельным ниже на 20–30 % (за счет бесщелевой конструкции стен, большей глубины помещений, их удаления от окон).
♦ Монолитно-каркасные здания более долговечны. Проектный срок их эксплуатации – не менее 200 лет (сравните с 50-летней расчетной долговечностью панельных домов!).
♦ Конструкция монолитно-каркасных домов дает возможность устройства жилья в двух и более уровнях.
♦ Квартиры в таких домах не устареют морально в течение ближайших десятилетий: ничего лучшего для многоэтажной застройки пока еще не придумано.
Применение открытой конструктивной схемы имеет свои преимущества.
♦ Гибкость планировочных решений. Монолитное домостроение на основе ОКС дает возможность реализовать широкий спектр планировочных решений. Свободное пространство зданий при каркасном строительстве имеет множество планировочных решений. Каркасно-монолитное домостроение дает возможность также скомпоновать секции домов таким образом, чтобы они полностью отвечали демографическим, социальным и градостроительным требованиям.
♦ Каркасное домостроение – это и невысокий уровень материало– и энергоемкости сооружений. Открытая конструктивная схема дает возможность использовать в монолитном строительстве самые современные энергоемкие стройматериалы.
♦ Возможность снизить вес конструкции в два и более раза. Следовательно, уменьшается и общая масса здания. Это происходит потому, что в каркасном строительстве применяются облегченные ограждающие конструкции.
♦ Возможность существенно сократить сроки возведения зданий. Они не зависят от сезона и погодных условий.
♦ Отличается низкой себестоимостью.
Конструкция сборно-монолитного каркасного здания показана на рис. 7.58, 7.59.
Рис. 7.58. Каркас: 1 – колонна сборная (железобетон); 2 – железобетонные пустотные плиты перекрытия; 3 – монолитные связевые и несущие ригели; 4 – диафрагмы жесткости; 5 – панели шахт лифтов, предназначенных для грузопассажирских перевозок; 6 – лестничные марши; 7 – облицовка стен камнем, полученным на вибропрессовом оборудовании
При монолитном строительстве по торцам многопустотных плит, поперек них, в плоскости перекрытия устанавливается монолитный несущий ригель с шагом 7,2 м. Связевый монолитный ригель, который размещается вдоль плит, лимитированного шага не имеет. Здесь шаг определяется запроектированной планировкой здания, а также длиной многопустотных плит.
Наружная облицовка стен выполняется с использованием специальных цветных фактурных бетонных камней, в результате чего могут быть созданы любые цветовые и композиционные фасадные решения. Энергозатраты при строительстве зданий снижаются на 25–35 %, а при дальнейшей эксплуатации – на 45–50 %.
Рис. 7.59. Варианты сборки: а – со сборно-монолитным ригелем; б – с монолитным ригелем
Безопорное пространство, образованное плоскими перекрытиями плит, позволяет получить любую планировку жилья, где перегородки могут передвигаться и не имеют жестких связей с несущими конструктивными элементами всего здания.
Для наружной облицовки стен применяются специальные фактурные цветные камни из бетона. Что позволяет создавать любые архитектурно-композиционные и цветовые решения фасадов. Кроме того, снижаются энергозатраты при строительстве и эксплуатации зданий на 25–35 и 45–50 % соответственно.
Рис. 7.60. Сборные элементы
Технология сборно-монолитного каркасного домостроения признана наиболее эффективной в строительстве, причем как экономически, так и качественно. Основа ее – несущий каркас из основных железобетонных элементов (рис. 7.60): колонн, предварительно напряженных ригелей различного сечения и плит перекрытия. Дополнительно, по результатам расчета в каждом конкретном случае, в него включаются диафрагмы жесткости. Высокая степень заводской готовности изделий позволяет добиваться высокого качества несущих конструкций, вне зависимости от времени года.
Здание возводится как конструктор. Узел соединения «колонна– ригель – плита» является монолитным. При бетонировании стыка образуется жесткий узел, обеспечивающий устойчивость каркаса.
Конструкция элементов сборно-монолитного каркаса, их размеры, структура армирования рассчитываются индивидуально для каждого конкретного проекта, исходя из этажности здания, планировки этажей, составу нагрузок и т. п., что позволяет в конечном итоге оптимизировать расход материалов и уменьшить стоимость квадратного метра здания.
На сегодняшний день сборно-монолитно-каркасное домостроение признано самым прогрессивным. По словам экспертов, такая технология уже сейчас серьезно конкурирует с известными методами строительства.
Особенности сборки каркасов не требуют наличия сварочных работ и на порядок уменьшают объем потребления бетона, что позволяет в разы снизить энергоемкость строительства.
Важное отличие технологии каркасного домостроения от традиционных способов строительства заключается в том, что все элементы каркаса изготавливают в заводских условиях. Отсутствие сварных соединений упрощает сборку каркаса, не требует высокой квалификации рабочих, все этапы максимально механизированы.
Сборно-монолитный каркас предоставляет возможность реализации любой геометрии фасадов, а также использования в ограждающих конструкциях материалов с высокими теплоизоляционными характеристиками.
Сборно-монолитный каркас открывает уникальную возможность свободной перепланировки помещений в любой период: проектирования, строительства и эксплуатации каркасного здания (рис. 7.61 и 7.62). Срок эксплуатации каркасного дома составляет более 100 лет.
Рис. 7.61. Строящиеся объекты
Рис. 7.62. Готовые объекты