CC BY
143УДК 624.012.35
Л.М. КОЛЧЕДАНЦЕВ, д-р техн. наук, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; Н.А. ЗУБОВ, ген. директор ЗАО «ЖБКиД»; Н.П. РОЩУПКИН, ген. директор ЗАО «Рощинострой»;
А.Л. КОЛЧЕДАНЦЕВ, канд. техн. наук, ген. директор ООО «А-Стройплюс» (Санкт-Петербург)
Конструктивно-технологические решения сборно-монолитного здания экономического класса
Задача выбора рациональных конструктивно-технологических решений особенно актуальна применительно к строительству жилых зданий экономического класса. Эти здания предназначены в основном для двух групп населения. К первой группе относятся малоимущие, социально незащищенные: ветераны, инвалиды, пенсионеры, военнослужащие и другие, на которых распространяются льготы со стороны государства; сюда же относятся лица, переселяемые из ветхого и аварийного жилья. Финансирование строительства жилья для этих категорий населения предусматривается за счет федерального и муниципальных источников, бюджет которых ограничен.
К другой группе населения, ориентированного на строительство зданий эконом-класса, относятся представители нарождающегося так называемого среднего класса, которые хотят улучшить свои жилищные условия. Их доход выше прожиточного минимума, однако не настолько, чтобы приобрести жилье в элитных домах.
Большая часть населения, нуждающегося в улучшении жилищных условий, сосредоточена в больших и средних городах. Основные объемы ввода жилья будут обеспечиваться за счет строительства многоэтажных домов.
Из изложенного следует первое требование, предъявляемое к зданиям эконом-класса, — стоимость 1 м2 жилой площади таких зданий должна быть ниже общерыночной.
Второе требование к зданиям эконом-класса: они должны быть быстровозводимыми. Это обусловлено масштабом и национальным уровнем проблемы. По ряду социально-экономических причин последние 15— 20 лет государство практически не занималось решением жилищной проблемы. Физический износ жилого фонда, расслоение общества на богатых и малоимущих с преобладанием последних привели к ситуации, при которой дальнейшая отсрочка решения жилищной проблемы чревата социальными последствиями.
Третье требование, предъявляемое к жилым зданиям эконом-класса, касается вопросов качества: они должны быть надежны, долговечны и удовлетворять функциональным условиям их эксплуатации, соответствующим современному уровню развития экономики, техники и технологии. Требование надежности и долговечности предопределено назначением зданий (проживание людей) и большим жизненным циклом строительной продукции (70—100 лет и более).
С позиции стоимости, сроков и качества, этих противоречивых составляющих единой задачи, проведем краткий анализ существующего опыта строительства многоэтажных жилых зданий.
Полносборное строительство жилых зданий, получившее наибольшее распространение в Советском Союзе, после перехода России на рыночные отношения практически повсеместно, особенно в крупных городах
и мегаполисах, заменено монолитным домостроением. Остается невостребованным и забывается накопленный десятилетиями богатый опыт скоростного строительства жилых домов. Так, в Санкт-Петербурге из многих десятков строительных организаций, занимающихся жилищным строительством, лишь несколько возводят полносборные дома. Например, Гатчинский ДСК (Ленинградская обл.) проводит постоянную работу по совершенствованию объемно-планировочных решений панельных зданий, в том числе достаточно успешно решает проблему стыков наружных панелей.
Признавая известные недостатки полносборного строительства, например низкую восприимчивость панельных зданий к нештатным внешним динамическим воздействиям природного или техногенного характера, хотелось бы акцентировать внимание на следующих его преимуществах перед монолитным домостроением. Железобетонные конструкции, изготовленные в стационарных условиях (в цехе или на полигоне), имеют гарантированные показатели по прочности бетона, по трещиностойкости, обеспечиваемые в том числе за счет применения предварительно напряженной арматуры. Процесс возведения панельных зданий в меньшей мере подвержен негативному влиянию внешних климатических условий.
Монолитное домостроение в настоящее время в жилищном строительстве является наиболее распространенным. По сравнению со сборными качество монолитных зданий лучше в части надежности, долговечности, архитектурной выразительности.
Главный недостаток монолитного домостроения состоит в большей трудоемкости по сравнению со сборными, в негативном влиянии погодных условий, прежде всего отрицательной температуры наружного воздуха, на процессы бетонирования и выдерживания бетона.
Последнее обстоятельство особенно характерно для России с ее суровыми природно-климатическими условиями. Например, в Северо-Западном регионе, в том числе в Санкт-Петербурге, в течение 7 месяцев из 12 следует применять зимние методы бетонирования.
Сборно-монолитные здания — компромиссный вариант между полносборным и монолитным домостроением.
Идея сборно-монолитного строительства не нова. Новыми могут быть способы реализации идеи, каждый из которых характеризуется своими конструктивно-технологическими решениями. Так, финские строители возводят несущие стены жилых домов в сборном варианте, а перекрытия — в монолитном. Учитывая, что в общем объеме несущих конструкций зданий на стены приходится около 50% объема всего бетона, такое решение существенно сокращает трудоемкость, сроки строительства и зимние удорожания.
Стремясь уменьшить объемы мокрых процессов, выполняемых на строительной площадке, некоторые
г: Л1/-Ы:
научно-технический и производственный журнал
март 2011
37
российские фирмы стали разрабатывать и распространять новые конструктивно-технологические решения сборно-монолитного строительства. Так, ЗАО «РЕКОН» (г. Чебоксары) освоил следующую технологию возведения зданий каркасного типа. На строительной площадке монтируются колонны, ригели коробчатого типа и плиты перекрытия толщиной 60 мм, выполняющие роль опалубки. В зонах сопряжения с перекрытиями в колоннах предусмотрен разрыв сплошности тела бетона. Ригели и плиты-скорлупы имеют арматурные выпуски. После монтажа колонн, ригелей и плит-скорлуп производится добетонирование плит перекрытия и ригелей до проектных размеров.
По сравнению с финским вариантом в способе ЗАО «РЕКОН» уменьшается трудоемкость работ за счет исключения опалубки перекрытий. Существенным недостатком способа ЗАО «РЕКОН» является сложность зимнего добетонирования ригелей и верхней части плит перекрытия по всей их площади. Эта сложность усугубляется большой поверхностью сопряжения «старого» и «нового» бетонов. Отогрев «старого» бетона на большой площади и термообработка вновь уложенного на нем бетона при малой массивности (б = 80—160 мм) в зимнее время неизбежно потребуют значительных энерго-и трудовых затрат.
Большая работа по поиску рациональных конструктивно-технологических решений сборно-монолитных зданий проводится институтом «БелНИИС» (Республика Беларусь). Специалисты этого института разработали проекты экономичных сборно-монолитных зданий каркасного типа, в которых для устройства перекрытий используются сборные железобетонные пустотные плиты.
Серьезные работы по совершенствованию конструктивно-технологических решений сборно-монолитных зданий каркасного типа проводятся в Новосибирске, Казани и других городах.
Признавая отдельные достоинства каркасно-монолитных зданий (меньший расход бетона на устройство несущего каркаса, условно-свободная планировка помещений), авторы считают, что эту схему применительно к строительству зданий эконом-класса не следует идеализировать. Размеры сечения колонн в плане больше, чем толщина стен и перегородок, т. е. неизбежны выступы колонн за пределы стен и перегородок. Ригели выступают ниже плит перекрытий. Неизбежно устройство межквартирных стен и перегородок, которые будут выполнять только ограждающие функции.
Один из аргументов сторонников жилых зданий каркасного типа заключается в том, что в процессе эксплуатации у жильцов появляется возможность перепланировки внутреннего пространства квартиры. Возможно, это будет иметь место в домах бизнес-класса: состоятельные жильцы могут позволить себе роскошь время от
Кинетика нарастания прочности в ранние сроки: 1 - термовиброобработ-ка с температурой разогрева 50оС; 2 - термовиброобработка с температурой разогрева б0оС; 3 - термовиброобработка с температурой разогрева 70оС; 4 - термовиброобработка с температурой разогрева 80оС
времени менять планировку квартиры. Применительно к зданиям эконом-класса, предназначенных для населения с ограниченными финансовыми возможностями, такой аргумент малоубедителен.
Изложенное в предыдущих двух абзацах не означает, что авторы являются противниками зданий каркасного типа. У каждого конструктивного решения здания как и у каждой технологии есть свои рациональные области применения. На наш взгляд наиболее целесообразно использовать каркасную конструктивную систему для зданий производственного назначения (многоэтажные автостоянки, складские, торговые помещения и т. п.) или для зданий офисного назначения.
В разработанной авторами технологии для возведения несущего каркаса здания также используются сборные элементы — стеновые панели и плиты перекрытия. Сборные элементы имеют арматурные выпуски для устройства монолитных стыков между панелями стен и между панелями стен и плит перекрытий.
Освоение этой технологии на первом этапе предусмотрено при строительстве зданий эконом-класса. Шаг поперечных несущих стен может варьироваться в пределах 3—6 м. По эксплуатационным качествам (надеж-
Показатели Тип конструктивно-технологической схемы здания
сборное монолитное сборно-монолитное
Расход бетона (на перекрытия), м3/м2 0,16 0,16 0,16
Расход стали (на перекрытия), кг/м2 10,29 9,44 13,97
Трудоемкость возведения типового этажа, чел.-день 108,21 323 132,9
Удельная трудоемкость, чел.-день/м2 0,09 0,26 0,11
Состав бригады, чел. 8 19 10
Продолжительность возведения типового этажа, раб. ден 12* 19 12
Удельная стоимость, тыс. р./м2 - 16,24 13,71
* В том числе наружные стены.
38
научно-технический и производственный журнал
март 2011
ность, долговечность) сборно-монолитные дома такие же, как монолитные. По расходу бетона на устройство несущего каркаса предлагаемые здания аналогичны монолитным. Некоторый перерасход арматуры, связанный с устройством монолитных стыков, в стоимостном отношении компенсируется сокращением трудозатрат.
При установке сборных элементов предусмотрено сочетание технологических приемов и элементов оснастки, используемых при монтаже сборных конструкций, и способов устройства опалубки монолитных перекрытий.
Отличительной особенностью устройства монолитных сопряжений несущих конструкций является сочетание применения предварительно разогретых смесей и выдерживания бетона с использованием термоактивных щитов (ТАЩ) и термоактивных гибких покрытий (ТАГП). В качестве греющих элементов в ТАЩ и ТАГП могут быть использованы греющие полимерные провода [1]. При этом объем бетона в монолитных узлах сопряжений сборных конструкций составляет 10—15% от объема бетона аналогичных монолитных зданий.
Последнее обстоятельство весьма существенно, так как устраняется основная причина, препятствующая применению термовиброобработанных смесей для бетонирования монолитных конструкций. В СПбГАСУ разработана энерго- и ресурсосберегающая технология зимнего бетонирования на основе термовиброобработ-ки бетонных смесей (ТВОБС), которая является разновидностью предварительного разогрева. ТВОБС обеспечивает минимум энергозатрат для получения распа-лубочной прочности бетона («50 кВт• ч/м3); ускоренный набор прочности бетона (40—50% через 8 ч и 70—100% через сутки при скорости остывания до 2оС/ч) (рисунок); исключение безвозвратной потери электродов, греющих проводов и соответствующих трудозатрат на их установку и коммутацию; улучшение качества бетона.
Несмотря на указанные достоинства, технология ТВОБС не находит должного применения. При минимуме удельного расхода электроэнергии для работы установки ТВОБС требуется большая электрическая мощность, которая пропорциональна производительности установки. Так, при производительности установки 10—15 м3/ч потребуется электрическая мощность 500—750 кВт. Таких свободных электрических мощностей на строительных площадках, как правило, не бывает.
Сокращение объема бетона, необходимого для за-моноличивания стыков, в 8—10 раз позволит во столько же раз уменьшить электрическую мощность, необходимую для работы установки ТВОБС.
Другой технологический прием, заложенный в предлагаемую технологию сборно-монолитного строительства жилых домов, заключается в применении термоактивных щитов (ТАЩ) опалубки для заделки стыков и термоактивных гибких покрытий (ТАГП). Использование ТАЩ и ТАГП позволяет: отогреть в зоне стыка «старый» бетон и арматуру перед укладкой в стык разогретой смеси; компенсировать теплопотери в окружающую среду при выдерживании бетона в стыке.
Для количественной оценки предлагаемых конструктивно-технологических решений были рассчитаны показатели по расходу основных материалов, трудоемкости, продолжительности и стоимости (таблица). На примере 5-этажного 4-секционного жилого дома определены показатели для вариантов сборного, монолитного, сборно-монолитного и каркасного типов в сборном исполнении (колонны сборные, перекрытия монолитные). Первые два варианта (сборные и монолитные) рассмотрены для сопоставления оценки предлагаемых конструктивно-технологических схем.
Лучшие показатели сборно-монолитного варианта по сравнению с монолитным вариантом, в основу кото-
рого положена технология возведения, наиболее распространенная в настоящее время, получены за счет:
— существенного сокращения объема монолитного бетона. Объем бетона в стыках сборно-монолитных перекрытий составляет «15% от объема монолитных перекрытий, а в целом по зданию «7%;
— сокращения трудозатрат на устройство монолитных сопряжений сборных элементов по сравнению с монолитным вариантом (за счет меньшего объема монолита);
— использования разогретых смесей в сочетании с термоактивным выдерживанием бетона, что позволяет уже через сутки обеспечить распалубочную прочность. При этом исключена безвозвратная потеря стальной изолированной греющей проволоки и соответствующие трудозатраты на ее укладку и коммутацию.
Таким образом, новое сочетание известных техноло-гическихприемов, дополненное новыми конструктивно-технологическими решениями, позволяет полнее использовать достоинства сборного и монолитного домостроения и к минимуму свести его недостатки.
Ключевые слова: домостроение монолитное, сборное, сборно-монолитные стыки, термовиброобработка бетонной смеси.
Список литературы
1. Лысов В.П. Греющие электропровода в технологиях обогрева помещений и устройствах бытового и производственного назначения. М.: Белорусский национальный технический университет. 2005. 312 с.
2. Колчеданцев Л.М. Интенсифицирование технологии бетонных работ на основе термовиброобработки смесей. СПб.: СПбГАСУ, 2001. 230 с.
2011
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ^ ВЫСТАВКК
....тттт:
ни! и™ «.Щ доТвд«
'I
г; ': . . ■: I . . | , | - научно-технический и производственный журнал
ы
ВДВДШ' март 2011 39
