Основные современные тенденции совершенствования конструктивных решений зданий

Асбестоцементный шифер  и плитка «этернит» очень эффективны для кровли. Экологичные, дешевые  и долговечные асбестоцементные трубы позволяют комплексно решить прокладку различных наружных и  внутренних сетей: водопроводных, технических  и питьевых систем, напорной и безнапорной  канализации, горячей воды и отопления, мелиоративных и дренажных систем, дымоходов, электрокабелей. Кроме того, их применяют в качестве обсадных труб скважин и для мусоропроводов.

Учитывая холодный климат, экономическую, экологическую и  демографическую ситуации, а также  для того чтобы максимально снизить  энергозатраты и стоимость жилья, строительство доступного жилья  надо вести в регионах с более  теплым климатом, в малых, средних  городах и на селе. Дома должны быть индивидуальными, но блокированными. Для  молодежи, одиноких и малосемейных граждан предпочтительны многоквартирные  дома малой и средней этажности  с одно-, двухкомнатными квартирами и жилыми помещениями по социальной норме. Они легко трансформируются в квартиры большей площади. Стоимость 1 м2 строительных материалов для «русского  дома» не более 3 тыс. р., а стоимость  строительства 1 м2 не более 9 тыс. р.

К основным недостаткам архитектурных  и конструктивных решений многоэтажных зданий можно отнести:

1. Объемно-планировочные  решения:

неэкономичные, переменные по высоте и сложные в плане этажи;

сложные фасады с переменными  по высоте секциями и больше допустимой площадью остекления;

большое количество остекленных  лоджий и балконов, не рекомендуемых  нормами;

неорганизованные проемы и отверстия для пропуска вертикальных коммуникаций, которые снижают прочность  и жесткость перекрытий, требуют  большого количества арматуры для обрамлений;

объединение подземных этажей высотной части здания и стилобата  через осадочные швы.

2. Фундаментная плита и  подземные этажи:

многочисленные технологические  сухие швы в фундаментной плите  и стенах подземной части здания;

сквозные вертикальные деформационные швы между секциями здания и стилобатом;

высокая стоимость и большие  трудозатраты на устройство гидроизоляции, дренажного слоя и защитной кирпичной  кладки;

ненадежная гидроизоляция  вдоль технологических и особенно вертикальных деформационных швов, которые  протекают в процессе эксплуатации;

перенасыщенность арматурой  фундаментных плит многоэтажных и высотных зданий, трудность их бетонирования, главным образом в местах перепуска  стержней.

3. Несущая конструктивная  система:

дорогие и энергоемкие  клинкерные вяжущие и дефицитные плотные природные крупные заполнители;

чрезмерно большой расход железобетона и стали в монолитных плитах перекрытий и фундаментов;

перерасход дорогой арматурной стали из-за перепуска стержней, особенно в колоннах (до 50 %);

4. Ограждающие конструкции:

дорогие, тяжелые, трудоемкие, многослойные наружные стены с «эффективными» волокнистыми и полимерными экологически опасными плитными утеплителями;

тяжелые, дорогие, энергоемкие  ненесущие внутренние стены и  перегородки из кирпича и керамзитобетона;

очень дорогие и трудоемкие, недолговечные, многослойные защитные покрытия плоских кровель с минеральными засыпками или эффективным волокнистым  или полимерным плитным утеплителем  с наклеечной рулонной гидроизоляцией и защитными армированными бетонными  стяжками;

трудоемкие и очень  дорогие многослойные конструкции  теплозвукоизоляционных полов с  выравнивающей песчаной подсыпкой, древесноволокнистыми плитами, рубероидом, бетонной и полимербетонной стяжками.

5. Расчеты пространственной  конструктивной системы здания  и конструкций:

выполняют без учета порядка  и длительности приложения нагрузок, образования трещин, сухих технологических  швов, пониженной прочности бетона в момент освобождения конструкции  от опалубки, образования трещин от температурно-усадочных деформаций бетона при твердении;

недостаточно разработаны  расчеты с учетом неравномерных  деформаций основания и на прогрессирующее  обрушение;

крупнопустотные плиты перекрытий рассчитывают без учета совместной работы и диаграммного метода.

Устранить отмеченные недостатки можно при внедрении в практику проектирования многоэтажных зданий результатов  научно-исследовательских, опытно-конструкторских  и технологических работ. Их выполняли  в лабораториях, отделах и центрах  НИИЖБ под руководством крупнейших специалистов России.

Реализация этих мероприятий, а также научно-техническое сопровождение  и авторский контроль за строительством объекта и до его сдачи, последующий  мониторинг гарантируют снижение массы  зданий, сокращение материальных, трудовых, энергетических затрат на несущие и  ограждающие конструкции в 1,3—2 раза при обеспечении безопасности, увеличении долговечности и улучшении потребительских  свойств сооружений.

Предлагаемые меры по совершенствованию  конструктивных решений многоэтажных зданий включают:

1. Более строгие архитектурно-конструктивные  решения:

широкие, без излишеств, малопеременные по высоте симметричные планы этажей и постоянные по высоте фасады без  излишнего остекления;

эркеры вместо неэкономичных, трудоемких остекленных лоджий и  балконов с «мостиками холода»;

раздельные подземные  этажи под высотной частью здания и малоэтажной пристройкой;

специальные монолитные железобетонные шахты для пропуска вертикальных коммуникаций без ослабления перекрытий проемами;

несущие монолитные железобетонные стены вместо тяжелых ненесущих  кирпичных межквартирных, лестничных и коридорных стен.

2. Дешевые, экологичные,  неэнергоемкие, качественные вяжущие  и заполнители на основе обширной  сырьевой базы многотоннажных  техногенных отходов шлаков и  золы (черная и цветная металлургия,  топливная энергетика), серы (нефтегазовая  промышленность), а также базы  местных природных материалов  в виде пористых и обычных  песков различной крупности. Этого  достаточно для удвоения объемов  производства заполнителей гранулированных  шлаков, малоклинкерных вяжущих  и шлакопортландцемента на имеющихся  мощностях и без разработки  новых карьеров.

3. Долговечные, малопроницаемые,  морозостойкие, в том числе  высокопрочные и облегченные  бетоны:

с компенсированной усадкой;

на основе многокомпонентных  органоминеральных модификаторов  серии МБ;

дисперсноармированные стальной, базальтовой и асбестовой фиброй бетоны, имеющие повышенную прочность  при растяжении;

более дешевые и коррозионно-стойкие  бетоны на основе серы, набирающие прочность  быстрее, чем цементные;

мелкозернистые бетоны с  плотностью до 2200 кг/м3;

бетоны плотностью до 1900 кг/м3 на прочном легком заполнителе.

4. Конструкционные легкие  бетоны на гранулированном шлаке  и поризованные мелкозернистые  бетоны марок по плотности  D1200 — D1600.

5. Бетоны теплоизоляционные  и конструкционно-теплоизоляционные  (КТ), ячеистые фибробетоны, полистирольные  бетоны, арболиты и фибролиты  марок по плотности D200 — D800, названные за свои свойства  «минеральным деревом» (МД).

6. Новая арматура:

свариваемая стержневая арматура класса А500СП эффективного профиля  выпускается методом горячей  прокатки с термомеханическим упрочнением;

высокопрочные канаты класса К-7, натягиваемые в построечных условиях;

бунтовая арматура с промежуточными диаметрами 5,5; б; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11; 12 мм;

коррозионностойкая и  самозаанкеривающаяся асбестоцементная арматура для армирования конструкций  из КТ-бетона МД.

7. Усовершенствованные перекрытия  с уменьшенным расходом стали  и бетона:

перекрытия с натягиваемой в построечных условиях высокопрочной  канатной арматурой К-7 со сцеплением и без сцепления с бетоном;

8. Эффективные конструкции  наружных стен из бетона МД:

трехслойные с внутренним слоем утеплителя из монолитного  или заводского плитного теплоизоляционного бетона и наружными слоями из КТ-бетона;

однослойные наружные стены  из КТ-бетона.

9. Комплексные трехслойные  плоские покрытия со средним  слоем утеплителя из КТ-бетона  МД, работающего совместно с наружными  слоями.

10. Эффективные конструкции  теплозвукоизоляционных полов:

чистые полы с тонкой выравнивающей  стяжкой из поризованного мелкозернистого  бетона и линолеума на теплозвукоизоляционной основе;

самовыравнивающиеся двухслойные  наливные полы из монолитного ячеистого  фибробетона.

11. Совершенствование расчетов:

учета порядка и длительности приложения вертикальных нагрузок, а  также нелинейной работы железобетона в элементах пространственной конструктивной системы здания (ПКСЗ);

пространственных сборно-монолитных перекрытий из пустотных плит, опертых  по трем сторонам;

диаграммного метода расчета  прочности и прогибов плит перекрытий с обычной и напрягаемой арматурой;

ПКСЗ с учетом нелинейной работы железобетона, образования различных  трещин, технологических швов и неравномерных  деформаций основания.

7.  Строительство с помощью наукоёмких  технологий национальной библиотека  Беларуси

 

Строительство здания включено в отраслевую программу проектирования и строительства экспериментальных  объектов на 2003 г. Цель эксперимента –  отработка новых проектных и  технологических решений по монолитному  каркасу.

Без привлечения современных  технологий интенсивного строительства  мононолитных конструкций построить  комплекс быстро и качественно невозможно. Поэтому разработка и внедрение  технологии возведения монолитных конструкций  столь сложного объекта было поручено специалистам УП "Институт БелНИИС", которые осуществляют научное сопровождение  строительства. Сложные геометрические формы монолитных конструкций 24-этажного главного корпуса как в плане, так и по высоте существенно усложняют технологию их возведения. Установленные директивные сроки возведения объекта – 32 месяца при нормативном сроке в 71 месяц – требуют скоростных технологий строительства монолитных конструкций. Необходимо было учесть и то, что проектирование и строительство должны выполняться параллельно. Столь сжатые сроки строительства выдвигают на первый план технологичность возведения монолитных конструкций с обеспечением высокого качества лицевых поверхностей конструкций (перекрытий, стен, колонн и т.п.) с целью исключения дополнительной отделки в виде штукатурки. Самым сложным является возведение высотного главного корпуса библиотеки. Примыкающая, стилобатная часть здания должна возводиться практически параллельно с главным корпусом.

По первоначальному замыслу  конструкторов проекта предполагалось вначале возвести центральное ядро размером 24х24 м с диафрагмами  жесткости на всю высоту главного корпуса – 72 м, и далее осуществлять строительство этажерки каркаса "сверху вниз" с выступающей консольной частью 18 м от центрального ядра. У  специалистов-технологов возникли большие  сомнения в скоростных возможностях предлагаемой технологии.

В результате обсуждений и  консультаций Министерство архитектуры  и строительства поддержало концепцию  возведения здания "снизу вверх", разработанную специалистами БелНИИС.

При возведении столь сложных  и уникальных объектов период технологической  подготовки и разработки реальных технологий скоростного возведения монолитных конструкций должен начинаться как  минимум за полгода до начала строительства. К сожалению, это время упущено. Поэтому неизбежны потери рабочего времени строительными и проектными организациями. Период выхода на проектный  ритм строительства не должен превышать 3–4 месяца, поскольку отсутствует  резерв времени. И наконец, при слаженной  работе проектировщиков, строителей и  представителей строительной науки  на данном этапе можно с оптимизмом рассматривать реальность ввода  объекта в установленные сроки.

АРХИТЕКТУРНОЕ РЕШЕНИЕ

Храм знаний в алмазе. Именно так выглядит новое здание Национальной библиотеки Беларуси. Не случайно двадцатипятиэтажное  строение задумано архитекторами в  образе драгоценного камня, символизирующего хранящиеся в библиотеке духовные и  материальные ценности, собираемые человечеством  тысячелетиями. В плане здание библиотеки можно разделить на две части: высотная - центральная и нижние этажи - стилобат. Понимая, что фондохранилище - сердце библиотеки, авторы проекта  разместили его в высотной части, напоминающей шарообразный многогранник-"алмаз". Архитекторы исходили из того, что  шар является самой компактной в  природе формой. Это свойство шара и легло в основу проекта библиотеки. Из размещенного в эпицентре здания компактного хранилища благодаря  системе телелифтов читатель сможет оперативно получить заказанную литературу - всего за 15 мин. Построение нижних этажей библиотеки выполнено уступами. Это сделано для того, чтобы  зрительно раскрыть формы "алмаза". Здесь разместились читальные залы, вестибюли, справочно-информационная зона с генеральными и читательскими  каталогами, производственные, административные и технические помещения.

Главный вход для читателей, находящийся со стороны проспекта  Ф.Скорины, ведет в центральный  вестибюль, где будут осуществляться функции контроля, расположатся гардероб, справочно-регистрационная служба, отдел абонементного обслуживания. По парадной лестнице из вестибюля  читатель попадет в главный зал  читательских каталогов и картотек, справочно-библиографический отдел, в том числе и электронный, расположенный в самом центре под фондохранилищем. По всем трем этажам читательской зоны вокруг центрального ядра предусмотрены кольцевой коридор-рекреация и холлы. По периметру главного фондохранилища и главного каталога разместились читальные залы, конференц-зал на 500 мест, кафе, музей книги, выставочные помещения. Читальные залы расположены радиально по отношению к центру, что обеспечивает четкую ориентацию в библиотеке. Вокруг главного зала предусмотрена кольцевая распределительная галерея, из которой читатели и сотрудники смогут легко попасть в любой необходимый блок здания.