Инновационная универсальная система крупнопанельного домостроения в узком шаге Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Крупнопанельное домостроение

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

УДК 69.056.52

Б.И. ТИХОМИРОВ, генеральный директор, А.Н. КОРШУНОВ, заместитель ген. директора по науке (papadima53@yandex.ru)

ЗАО «Казанский ГИПРОНИИАВИАПРОМ» (420127, Республика Татарстан, г. Казань, ул. Дементьева, 1)

Инновационная универсальная система крупнопанельного домостроения в узком шаге

Рассмотрен проектный блок крупнопанельного домостроения и его связь с заводским производством сборных изделий. Предлагается к применению универсальная система крупнопанельного домостроения в узком шаге в качестве базовой системы как для модернизируемых на гибкую технологию заводов КПД, так и для существующих заводов КПД с жесткой технологией, позволяющая уменьшить трудозатраты и время на проектирование панельных домов. Система имеет многовариантные планировки квартир с разнообразным сочетанием в базовой конструкции блок-секций, а также модульный принцип проектирования новых блок-секций на базе существующих.

Ключевые слова: универсальная система крупнопанельного домостроения, базовая блок-секция, функция увеличения или уменьшения длины комнат, функция увеличения ширины комнат, модульный принцип проектирования блок-секций, гибкая заводская технология, уменьшение трудозатрат и объемов проектных работ.

B.I. TIKHOMIROV, General Director, A.N. KORSHUNOV, Deputy General Director for Science (papadima53@yandex.ru) ZAO «Kazansky GIPRONIIAVIAPROM» (1, Dement'eva Street, 420127, Kazan, Republic of Tatarstan, Russian Federation)

Innovative Universal System of Large-Panel House Building with a Narrow Spacing

A design block of large-panel house building and its connection with the factory manufacturing of precast products is considered. It is proposed to use the universal system of large panel house building with narrow spacing as a basic system both for large panel prefabrication plants modernized for flexible technology and existing large panel prefabrication plants with inflexible technology that makes it possible to reduce the labor costs and the time for design of panel buildings. The system has multi-variant layouts of flats with various combinations of block-sections in the basic structure as well as the module principle of design of new block-sections on the basis of existing ones.

Keywords: universal system of large panel house building, basic block-section, function of reducing or increasing in room length, function of increase in room width, module principle of block-sections designing, flexible plant technology, reducing of labor costs and volumes of design works.

Универсальная система крупнопанельного домостроения в узком шаге может использоваться в качестве базовой блок-секции для модернизируемых на гибкую технологию заводов КПД; для существующих заводов КПД с жесткой технологией; как система с многовариантными планировками квартир и их разнообразными сочетаниями в базовой конструкции блок-секции; как модульный принцип проектирования новых блок-секций на базе существующей блок-секции; как система, позволяющая уменьшить трудозатраты и время на проектирование панельных домов [1-3].

Авторы статьи предлагают два ответа на вопрос об экономической эффективности дорогостоящей замены оборудования существующего завода КПД с переводом его на гибкую технологию или о корректировке проекта блок-секции освоенной типовой серии 1970-х гг. с перепроектированием ее на гибкие конструктивные решения. Во-первых, в краткосрочной перспективе экономически эффективнее корректировка типовой серии по принципам предлагаемой универсальной системы крупнопанельного домостроения в узком шаге (УСКДу), так как при минимальных временных и финансовых затратах появится возможность строить жилые дома с изменяемой конфигурацией, т. е. тот же продукт (дома), что и на технологических линиях с гибкой технологией. Во-вторых, в долгосрочной перспективе перевод завода КПД на гибкую технологию экономически целесообразен, но при этом должны быть более взвешенные и просчитанные решения по будущему строительному объекту и оборудованию для его производства.

По мнению авторов, прежде чем проводить подбор технологий и оборудования для дорогостоящей модернизации завода КПД, заказчику необходимо начинать работу с проектировщиком по выбору конфигурации будущих домов (продукции) и только затем начинать работу с поставщиком технологического оборудования, а не наоборот. В качестве основной системы от общего выпуска жилых домов авторы рекомендуют систему УСКПДу (60-80%), а остальные дома (40-20%) могут выпускаться по индивидуальным проектам. В таком соотношении проектировщики смогут успевать обеспечивать заводские мощности проектными решениями жилых домов [4].

Авторы занимались проектированием нового дома под модернизацию завода. Вначале задача была поставлена ОАО «Тат-строй»: необходимо на Казанском заводе КПД-3 с минимальными затратами перейти на выпуск нового дома. В результате последовательных проектных решений сложилась Универсальная система крупнопанельного домостроения в узком шаге (УСКПДу), которая может быть использована как на старых технологических линиях (дом может целиком изготавливаться в кассетах), так и на заводах с новой технологией.

Главное преимущество данного предложения - уменьшение объемов и сроков проектных работ, при этом сохраняется принцип разнообразия объемно-планировочных решений зданий. На старых технологических линиях выпускаются не типовые, а разнообразные дома мелкими сериями. На новых линиях проектировщики и производители будут успевать видоизменять каждый последующий дом за счет уменьшения объемов проектных работ.

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Проектирование в 3D

Варианты блокировок блок-секций

Модульный принцип проектирования новых блок-секций

Наружные панели 3- и 2-слойные

Лоджии встроенные или пристроенные

Базовая широтная блок-секция

9 типов квартир

Функция увеличения или уменьшения длины комнат

54 типа квартир

Сборный диск перекрытия

Sкомн < 35 м2

Улучшение условий инсоляции

Функция увеличения ширины комнат (объединения смежных помещений)

110-150 типов квартир

Неразрезной диск перекрытия

Sкомн > 35 м2

| | Этап № 1 | Этап № 2 \ | Этап № 3

Рис. 1. Пакет проектных решений для индустриального сборного домостроения в варианте строительства индивидуальных, нетиповых жилых домов

При сравнении базовых советских серий 1970-х гг., выпускаемых существующими заводами КПД (гг. Набережные Челны, Нижнекамск, Альметьевск), имеющими устаревшую, жесткую технологию производства (серии 83НЧ, 141, 84, 125), с сериями, выпускаемыми на модернизированных на гибкую технологию заводов КПД, выясняется, что на новом импортном оборудовании невозможно произвести комплект сплошных перекрытий для помещения шириной 6 м, а только шириной в 3,6-4,2 м. На новом импортном дорогостоящем оборудовании без внедрения новых проектных предложений можно производить только жилые дома с устаревшими планировками 1960-х гг., у которых квартиры имеют малень-кие по площади комнаты, а стандартные объемно-планировочные решения квартир исключают свободные планировки и объединение площадей смежных комнат; исключается наличие больших комнат.

Подобная ситуация - на большинстве модернизированных заводов со сплошными плитами перекрытия по всей Российской Федерации, за исключением заводов, имеющих дополнительное производство пустотного перекрытия, или силовые формы сплошных перекрытий от старых серий (например, как на ДСК в г. Набережные Челны). Но дома с пустотным перекрытием при высоте более 10 этажей и пролетами более 6 м имеют сложную конструкцию узла опирания пустотной плиты на стены, поэтому при выборе области применения высоту данных домов желательно ограничивать. В связи с вышесказанным сплошные преднапряженные перекрытия для высоких крупнопанельных домов являются более предпочтительными. Причина ограниченных возможностей новых импортных технологических линий заводов КПД состоит в отсутствии в их составе силовых паллет для производства преднапря-женных сплошных перекрытий. Это обусловлено высокой стоимостью силовых паллет.

Как получить большую площадь комнат и свободные планировки без преднапряжения перекрытий? Главный недостаток жилых панельных домов, не имеющих преднапряженных перекрытий, состоит в маленькой площади комнат - 18-19 м2.

Решение данного вопроса в двух проектных решениях ненапряженных перекрытий для комнат с увеличенной площадью:

- комнаты площадью 25-30 м2 с вариантом безбалочных проемов, пролетом до 3,6 м, между смежными комнатами, без создания неразрезного диска перекрытия;

- комнаты площадью 35-40 м2 и более с вариантом безбалочных проемов между смежными комнатами до 6-7 м, с созданием неразрезного диска перекрытия.

Данных площадей достаточно не только для строительства комфортных квартир, но и для строительства квартир со свободной планировкой.

Конструктивные проектные решения в нетиповом панельном домостроении должны быть пакетными. Количество предприятий КПД, которые проводят модернизацию своего оборудования и технологии, с каждым годом увеличивается. Негативным фактором является то, что этот процесс проходит стихийно, методом проб и ошибок, без обсуждения и обобщения данного опыта.

Предприятия КПД в одиночку решают сложные системные задачи по переводу своих производств на гибкую технологию, по выбору базовых проектов жилых домов.

На основании собственного опыта проектирования как панельных домов, так и заводов КПД авторы считают, что в качестве базового проекта блок-секций должен быть выбран проект, в котором обязательно присутствует пакет конструктивных решений, превращающий трудоемкий процесс индивидуального проектирования домов и затратный механизм технологической подготовки производства под выпуск каждого нового дома в индустриальный, малозатратный по времени и стоимости механизм сборного строительства индивидуальных домов с максимальным использованием типовых изделий и узлов их соединения. Т. е. при наличии разнообразных по объемно-планировочным решениям заказов проектирование должно начинаться не с нуля, а с трансформации имеющихся базовых решений.

Авторы предлагают универсальную систему крупнопанельного домостроения (УСКПДу), которая совершенствуется с 2011 г. (рис. 1). Система включает несколько этапов.

ЭТАП № 1.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗОВОЙ БЛОК-СЕКЦИИ С ВАРИАНТАМИ ТРАНСФОРМАЦИИ ЕЕ КОНФИГУРАЦИИ

Предлагается пять основных конструктивных приемов взять за основу при индивидуальном проектировании индустриальных, крупнопанельных домов с последующим расширением этого перечня.

1. Два способа объединения комнат в единое пространство (кухня-зал-прихожая): увеличение ширины комнат с образованием неразрезного диска перекрытия или без его образования.

Крупнопанельное домостроение

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

з

>а о

50

о к

3

^

а к

3 »

а

I

з к

3

«3

Научно-технический и производственный журнал

ЖИЛИЩНОЕ

Л

Базовая блок-секция

Фрагмент А

Старый вариант узла 2011 г.

Измененный вариант узла в 2012 г.

Фрагмент А

(вариант увеличения площади квартир комфортного класса) Ла 3 ЛА 1в 1г

1б 3 1а

Рис. 3. Функция увеличения или уменьшения длины комнат за счет комбинации встроенных и пристроенных лоджий (2012 г.)

Крупнопанельное домостроение

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Зона утепления наружной стены в построечных условиях

Рис. 4. Конструкция заводской двухслойной наружной панели с вариантом утепления ее стыков в построечных условиях (2013 г.): 1 — наружная панель

2. Способ увеличения или уменьшения длины комнат: увеличивать площадь комнаты за счет площади пристроенной лоджии или уменьшать площадь комнаты за счет встроенной лоджии [5, 6].

3. Заводское производство двухслойных наружных панелей со штукатуркой и с утеплением их в заводских условиях, а утепление и штукатурка стыков в построечных условиях, что приводит к уменьшению стоимости наружных стен, улучшению теплотехнических показателей и ремонтопригодности конструкции, улучшению эстетики фасадов. Это же позволяет экономить при решении задачи по трансформации комнат (п. 1 и п. 2) [7].

4. Конструкция лоджии должна быть универсальной, чтобы она могла быть установлена в любом месте здания и сблокирована в любом варианте - без изменения конфигурации сборных изделий (п. 2).

5. Механизм облегчения инсоляции квартир (п. 2) [5].

Данные конструктивные приемы не увеличивают номенклатуру изделий, уменьшают время проектирования жилого дома. Появляется возможность менять ширину и длину любой комнаты. Резко уменьшается количество чертежей КЖИ. Уменьшается время, необходимое заводу КПД на технологическую подготовку к выпуску нового дома.

Календарно вариантное проектирование базовой блок-секции УСКПДу можно представить следующим образом.

2011 г. Разработан проект базовой 17-этажной блок-секции для Казанского завода КПД-3 (широтная с меридианным набором квартир). Проект разработан на базе планировочных решений серии РД-17.04 (КБ им. А.А. Якушева) и условно имеет девять вариантов возможных наборов квартир на типовом этаже (квар-тирография этажа), при этом габариты блок-секции и железобетонных изделий не изменяются, изменяется только расположение оконных, дверных и инженерных проемов и отверстий в изделиях.

2012 г. В базовую блок-секцию ввели возможность увеличивать или уменьшать длину комнат в любых поперечных осях здания (рис. 3) за счет комбинации встроенных или пристроенных лоджий в данных осях.

Количество объемно-планировочных решений в базовой блок-секции увеличилось в 5-6 раз, с 9 вариантов до 54, без увеличения номенклатуры изделий базовой блок-секции. Появилась возможность иметь дополнительно в данной блок-секции квартиры гостиничного типа (например, для проживания гостей Чемпионата мира по футболу в 2018 г., с последующей перепланировкой) и квартиры комфортного класса.

Данный прием был использован для инсоляции квартиры за счет ее бокового освещения, через пристроенную лоджию [8], площадь которой вошла в площадь инсолируемой комнаты (жилой комплекс «Светлая долина»).

2013 г. Двухслойные наружные панели с утеплением их в заводских условиях в варианте тонких штукатурных фасадов. В построечных условиях утепляются и штукатурятся только вертикальные и горизонтальные полосы (шириной от 200 мм) между утепленными и оштукатуренными в заводских условиях наружными панелями (рис. 4).

Предложенная конструкция позволяет нивелировать неточности монтажа наружных панелей. Это решение позволяет избежать работы по нанесению нивелировочного, толстого сплошного слоя финишной штукатурки по всей площади фасада и ограничиться тонким слоем штукатурки в монтажном стыке наружных панелей.

2014 г. Увеличение ширины комнат в двух вариантах - с разрезными и с неразрезными дисками перекрытия (рис. 5).

Введение дополнительной функции объединять смежные комнаты и изменять их ширину увеличило количество вариантов наборов квартир в базовой блок-секции до 110-150. Увеличились архитектурно-планировочные возможности блок-секции. Фактически получен гибкий дом при жесткой технологии его производства без использования напряженных перекрытий. Появились помещения площадью до 35 м2 и более.

При введении в базовую блок-секцию дополнительно к шагу 3,6 м шага 3-2,4 м и выборочно 4,2 м секция станет более универсальной.

Научно-технический и производственный журнал

Базовая блок-секция

Вариант базовой блок-секции с объединением смежных помещений

Вариант единого пространства

без создания неразрезного

диска перекрытия $комн = 31,28; 26,6 м2

диска перекрытия Skomh = 31; 34,75 м2

Рис. 5. Функция увеличения ширины комнат (2014 г.)

Крупнопанельное домостроение

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Крупнопанельное домостроение

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

ЭТАП № 2.

МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВЫХ БЛОК-СЕКЦИЙ

Казанский ДСК (Завод КПД-3) выпускает только широтную блок-секцию с меридианным набором квартир (рис. 2). В данном варианте, не имея проекта полноценной меридианной, угловой и отдельно стоящей блок-секций, невозможно оптимально застроить имеющуюся строительную площадку. Появилась задача расширить ассортимент выпускаемых блок-секций. При этом желательно сэкономить время и деньги на проектных работах, сэкономить на технологическом переоснащении завода при переходе с одной блок-секции на другую, не допустить увеличения форм-оснастки с увеличением количества блок-секций.

На примере системы УСКПДу (рис. 6):

- для получения новой меридианной блок-секции на базе существующей широтной блок-секции в последней выделяется планировочный модуль, существующие сборные изделия которого (ВС, НП, ПП) дублируются до четырех раз, с требуемыми изменениями оконных, дверных и инженерных проемов и отверстий под новую квартирографию блок-секции. Из данных изделий собирается удлиненная блок-секция. Данные мероприятия проходят без изменения узлов и опалубочных габаритов существующих сборных изделий. Площадь продаваемых квартир на этаже увеличилась с 286,9 до 430,1 м2;

- при разработке проектного решения по увеличению этажной площади существующей широтной блок-секции получена блок-секция с дополнительными параллельными функциями угловой и отдельно стоящей блок-секции. Для создания новой блок-секции использовался планировочный модуль № 2 существующей блок-секции (рис. 6). Площадь продаваемых квартир на этаже также увеличена с 286,9 до 419,6 м2.

ЭТАП № 3.

ВАРИАНТЫ БЛОКИРОВОК БЛОК-СЕКЦИЙ

В случае, когда угловая секция одновременно может быть широтной и имеет три стены для блокировок, выигрышных вариантов компоновки домов достаточно много. Кроме этого при линейном построении зданий блок-секции могут быть сдвинуты относительно продольных осей соседних блок-секций на ширину лоджии (1,4 м).

Варианты блокировок полученных блок-секций показаны на рис. 7.

ЭТАП № 4.

ВАРИАНТНОЕ СОЧЕТАНИЕ УЗКОГО ШАГА И ШИРОКОГО ШАГА В ОДНОЙ БЛОК-СЕКЦИИ

В представленной блок-секции (рис. 2) с узким шагом возможно применение в качестве перекрытия пустотных плит. Это позволяет сделать блок-секцию более экономичной и привлекательной с точки зрения свободной планировки. Недостаток несущей способности пустотной плиты в платформенном стыке со стеновыми панелями устраняется тем, что стык из платформенного переводится в контактный за счет того, что на этапе монтажа опирание пустотных плит перекрытия осуществляется через штыревые консоли, остающиеся в стыке, а на этапе эксплуатации - дополнительно через бетонные шпонки в пустотах плит.

Опирание плит перекрытия может осуществляться как на продольные стены, так и на поперечные.

Пустотные плиты перекрытия могут быть высотой в 160 и 220 мм, при этом необходимо иметь в виду, что в случае применения плиты высотой в 220 мм появляется компромисс между двумя решениями - или уменьшить высоту жилого помещения на 40 мм, или увеличить высоту лестничного марша и элементов лифтовых шахт.

Список литературы

1. Юмашева Е.И., Сапачева Л.В. Домостроительная индустрия и социальный заказ времени // Строительные материалы. 2014. № 10. С. 3-11.

2. Николаев С.В. Панельные и каркасные здания нового поколения // Жилищное строительство. 2013. № 8. С. 2-9.

3. Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н. Линия безопалубочного формования - завод КПД с гибкой технологией // Строительные материалы. 2012. № 4. С. 22-29.

4. Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н., Шакиров Р.А. Универсальная система крупнопанельного домостроения с многовариантными планировками квартир и их разнообразными сочетаниями в базовой конструкции блок-секции // Жилищное строительство. 2012. № 4. С. 13-20.

5. Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н., Шакиров Р.А., Гиззатул-лин А.Р. Модернизация региональной серии КПД при разработке нового проекта дома // Жилищное строительство. 2011. № 3. С. 15-19.

6. Патент РФ 2511327. Крупнопанельное здание / Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н. Заявл. 20.02.2012. Опубл. 10.04.2014. Бюл. № 10.

7. Патент РФ 124272. Крупнопанельное здание / Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н. Заявл. 20.02.2012. Опубл. 20.01.2013. Бюл. № 2.

8. Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н. Улучшение условий инсоляции жилых зданий при застройке строительных площадок // Жилищное строительство. 2013. № 3. С. 16-19.

References

1. Yumasheva E.I., Sapacheva L.V. The house-building industry and the social order of time. Stroitel'nye Materialy [Construction т^па^]. 2014. No. 10, pp. 3-11. (In Russian).

2. Nikolaev S.V. Panel and Frame Buildings of New Generation. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2013. No. 8, pp. 2-9. (In Russian).

3. Tikhomirov B.I., Korshunov A.N. The line of bezopalubochny formation - efficiency plant with flexible technology. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2012. No. 4, pp. 22-29. (In Russian).

4. Tikhomirov B. I., Kites A.N, Shakirov R. A. Universal system of large-panel housing construction with multiple plannings of apartments and their various combinations in a basic design of block section. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction].

2012. No. 4, рр. 13-20. (In Russian).

5. Tikhomirov B. I., Kites A.N., Shakirov R. A., Gizzatullin A.R. Modernization of the efficiency regional series when developing the new project of the house. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 3, рр. 15-19. (In Russian).

6. Patent RF 124272. Krupnopanel'noe zdanie [Large-panel building]. Tikhomirov B.I., Korshunov A.N. Declared 20.02.2012. Published 10.04. 2014. Bulletin No. 10. (In Russian).

7. Patent RF 124272. Krupnopanel'noe zdanie [Large-panel building]. Tikhomirov B.I., Korshunov A.N. Declared 20.02.2012. Published 20.01.2013. Bulletin No. 2. (In Russian).

8. Tikhomirov B.I., Korshunov A.N. Improvement of Conditions of Insolation of Residential Buildings during Development of Construction Site. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction].

2013. No. 3, pp. 16-19. (In Russian).