Основные современные тенденции совершенствования конструктивных решений зданий

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.  

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.  
 

8.  Роль современных  технологий в строительстве из  дерева 

Оцилиндрованное бревно позволило при сборке создать  более жесткую конструкцию и более плотную подгонку. Стены из таких бревен стали монолитнее, улучшились их теплоизоляционные свойства. При сборке таких зданий сокращаются количество операций, время сборки, и здание выглядит эстетичнее. 

Современные технологии строительства зданий и сооружений из оцилиндрованного бревна и применение компенсаторов осадки позволяет сразу же после сборки сруба приступать к отделочным работам, после проведения, которых вы можете смело приглашать друзей на новоселье. 

В качестве теплоизоляционных материалов использовали, как правило, паклю, войлок, пенку или мох. В последнее время в строительстве домов из оцилиндрованного бревна все эти материалы заменяют джутовым или льняным полотном, так как оно считается наиболее удобным в применении. 

Однако наряду с достоинствами, у древесины есть ряд недостатков, ограничивающих ее применение в строительстве: пороки структуры, гигроскопичность и, как следствие, влажностные деформации, загниваемость и возгораемость. Для устранения этих недостатков применяют ряд конструктивных мер. В первую очередь это сушка древесины, меры по предотвращению увлажнения деревянных конструкций в процессе эксплуатации (защита от атмосферных осадков; изоляция от грунта, камня, бетона; устройство хорошей естественной вентиляции и т. д.), пропитка древесины антисептиками и веществами, препятствующими возгоранию (антилиренами).