CC BY
29Расчет конструкций
■1 м
Л
УДК 693.955
В.С. ЛОСЕВ, главный конструктор, ОАО «ДСК-проект»; Ф.Ф. ПОСЕЛЬСКИЙ, канд. техн. наук, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова (Якутск, Республика Саха (Якутия))
Конструкция панельного здания со сборно-монолитным перекрытием
Показано, что за счет совмещения объемно-планировочных решений панельного здания с другими конструктивными системами можно получить гибкую и надежную систему панельного домостроения с открытой планировкой.
Ключевые слова: конструктивная схема, каркасное здание, сборно-монолитное перекрытие, конструктивное решение, мониторинг.
В течение последние двадцати лет в строительстве жилых зданий повсеместно внедряются различные типы каркасов, стеновых и фасадных систем, отвечающие требованиям рынка.
В Республике Саха (Якутия) сроки каркасного монолитного домостроения, получившего широкое распространение в последние годы, ограничены периодом с марта по октябрь. Опыт возведения показывает, что зачастую построить здание в этот период не удается и заказчик вынужден либо заморозить строительство, либо продолжать выполнение работ в нарушение нормативных документов.
При возведении каркасного здания прежде чем закрыть тепловой контур, необходимо заполнить наружные проемы
кладочным материалом и утеплить с применением различных фасадных систем.
Выигрыш в сроках можно получить при строительстве панельных домов. Наряду с тем, что количество строительных операций значительно уменьшается за счет крупных и комбинированных монтажных единиц, при возведении панельного здания начало монтажа следующего этажа означает, что тепловой контур предыдущего этажа закрыт и все монтажные работы на нем выполнены. В случае сезонного перерыва в возведенной части здания есть возможность выполнения инженерных и отделочных работ.
Идея проекта. Объемно-планировочные решения панельного здания представляют собой набор замкнутых
Рис. 1. Схема расстановки несущих элементов этажа
Рис. 2. План 1-го этажа
Расчет конструкций
Рис. 3. План 2-3-го этажей
Рис. 4. План 13-14-го этажей
объемных ячеек, ограничиваемых конструкциями стен и перекрытий. Изменения планировочных решений на стадии проектирования и в процессе эксплуатации сводятся к устройству проемов в существующих стенах и определению функционального назначения помещений.
В предлагаемом варианте изначально закладывается возможность реорганизации жилого пространства без внесения изменений в конструктивную систему здания. После возведения несущих элементов этажа получается открытое пространство с санитарно-техническими зонами (рис. 1), внутри которого в дальнейшем архитектор имеет возможность гибкой реализации планировочных решений. На рис. 2-4 представлены варианты планировочных решений на основе одной конструктивной схемы.
Конструктивная схема здания - панельное здание с несущими наружными трехслойными и внутренними однослойными панелями, с разреженной сеткой внутренних стеновых панелей и сборно-монолитным перекрытием. Расстановка наружных стеновых панелей основана на принципе раскрепления их хотя бы по одной стороне из плоскости панелью или пилоном.
В качестве перекрытия применяется сборно-монолитное перекрытие с пустотными плитами по серии Б1.020.1-7 разработки РУП «Институт БелНИИС» (рис. 5). Плиты на основе серии 1.141 выполняются с арматурными выпусками и бетонными заглушками, утопленными в тело плиты на глубину 10 см. При выполнении бетонных работ по перекрытию бетон, заполняя полости, образует шпоночное сопряжение между панелью перекрытия и монолитным ригелем. Выпуски устанавливаются поверх нижней арматуры ригеля и выполняют роль страховки за счет нагельного эффекта. Серия Б1.020.1-7 успешно реализуется в строительстве каркасных домов в Якутске ОАО «ДСК».
Сборно-монолитное перекрытие опирается на стеновые панели и пилоны. При этом происходит обвязка монолитным ригелем всего здания по контуру, что может повысить сейсмостойкость крупнопанельных зданий.
Конструктивное решение крепления стеновых панелей к монолитному ригелю может быть осуществлено с применением закладных деталей и металлических накладок, формированием бетонного «зуба» (рис. 6) при бетонировании и использованием монтажной петли в качестве анкера. Назначение пилона - восприятие усилий от монолитного ригеля, раскрепление стеновых панелей из плоскости и передача вертикальных усилий на фундамент.
Расчетные предпосылки основаны на обеспечении несущей способности платформенного сборно-монолитного стыка опирания панелей и пилонов на конструкции цоколя и перекрытий.
Анализ совместной работы пилона и монолитного ригеля перекрытия (рис. 7) показывает, что напряжения в опор-
Рис. 5. Схема раскладки плит перекрытия
Расчет конструкций
■1 м
Л
Монолитный ригель
Стеновая панель
Герметизирующая прокладка
Цементно-песчаный раствор
О
Рис. 6. Конструктивное решение формирования бетонного «зуба» при бетонировании монолитного ригеля
ном пилоне возрастают по ширине под действием изгибающего момента в ригеле. При этом напряжения в пилоне вышележащего этажа аналогичным образом уменьшаются по ширине. В какой-то момент напряжения достигают нулевого значения и происходит отрыв части пилона от опоры, т. е. уменьшение площади опирания пилона. Однако расчеты показывают, что это происходит на последних этажах, где напряжения в платформенном стыке, даже с учетом уменьшения опорной площади, не превысят расчетных значений.
В общем, максимальные значения моментов имеют два ригеля (рис. 8), в остальной части перекрытия армирование в основном назначается исходя из конструктивных требований.
Расчетные положения. Конструкция здания включает монолитные и сборные элементы.
Монолитные конструкции нулевого цикла моделируются согласно положениям «Свода правил СП 52-103-2007 по проектированию и строительству железобетонных и монолитных конструкций зданий». Для вертикальных конструкций снижение модуля упругости с учетом трещи-нообразования производится на 30%, для горизонтальных -
Рис. 7. Эпюра моментов в ригеле и напряжений в пилонах: 1 — эпюра момента Мх в ригеле; 2 — напряжения Syпо верху пилона; 3 — то же по низу пилона
Рис. 8. Эпюры моментов в перекрытии
на 80%. Проверочные расчеты по подобранному армированию учитывают физическую нелинейность работы железобетона.
Для сборных элементов (одно- и трехслойные стеновые панели и пилоны) расчетная модель сформирована на основе положений Пособия по проектированию жилых зданий к СНиП 2.08.01-85 и описания опыта применения [1]. Принята модель с шарнирным сопряжением панелей в горизонтальных стыках.
Сборно-монолитное перекрытие моделируется согласно разработанным методикам РУП «Институт БелНИИС». Для моделирования реальной работы панелей перекрытия применяются ортотропные элементы. Монолитные ригели также закладываются с пониженным модулем упругости.
Проектируемый жилой дом располагается в районе распространения многолетних мерзлых грунтов. Основание используется с сохранением вечномерзлой толщи. Фундамент принят из буронабивных свай с несущей способностью до 3000 кН. Фундамент вентилируемый с высотой вентилируемого подполья не менее 1,4 м. Цокольное перекрытие монолитное, для предлагаемого варианта разбиение на температурные отсеки не выполняется.
Типовое решение утепления цокольного перекрытия, повсеместно применяемое в регионе, - расположение утеплителя внутри здания, поверх монолитной плиты. Однако для уменьшения влияния отрицательных температурных воздействий принято решение о выносе контура утепления наружу. Предварительные расчеты на температурное воздействие показывают, что это значительно позволяет сократить усилия в конструкциях свайного фундамента и монолитного цокольного перекрытия, что ведет к уменьшению расхода арматуры и позволяет принять температурный отсек большего размера по сравнению со стандартным решением. Также влияние отрицательных температур неблагоприятно сказывается на совместной работе монолитного цоколя и сборных конструкций в области растворного шва из-за возникающих горизонтальных напряжений при температурной деформации монолитных конструкций, расположенных снаружи теплового контура.
В качестве несущих элементов, располагаемых выше нулевого цикла, приняты сборные трех- и однослойные стеновые панели серийного производства из переработанных изделий серии 112 крупнопанельного домостроения. В конструкцию серийной панели внесены следующие изменения: уменьшена высота несущего слоя из-за увеличения
-----МШПШЦЫДЬ
СТРОИТЕЛЬСТВО
Расчет конструкций
толщины перекрытия с 160 до 220 мм; увеличена толщина несущего слоя панелей 1-7-го этажей со 100 до 120 мм; увеличена марка бетона для панелей 1-7-го этажей с B15 до B25.
Так как данное конструктивное решение является новым, совместно с Якутским государственным университетом им. М.К. Аммосова намечен план мероприятий по проведению испытаний и мониторингу поведения здания на весь период возведения и эксплуатации. Намечено проведение натурных испытаний без разрушения плиты перекрытия 1-го этажа. В конструкцию буронабивных свай и цокольного монолитного перекрытия будут установлены температурные датчики, которые позволят не только моментально контролировать мерзлотно-грунтовые условия работы фундамента, но и проверить реальное распределе-
ние температур по толщине ограждающих конструкций. Контроль показаний температурных датчиков будет производиться в режиме реального времени с записью показателей с заданным интервалом.
Для обоснования принятых проектных решений в несущие элементы здания будут установлены датчики давления. Это позволит определить напряжения в сборных элементах и растворном шве, что немаловажно для зоны опи-рания пилонов.
Литература
1. Е. Горачек, В.И. Лишак, Д. Пуме и др. Прочность и жесткость стыковых соединений панельных конструкций: опыт ЧССР и СССР. М.: Стройиздат, 1980. 192 с.
Политика Союза архитекторов России в области архитектурного образования
18 октября 2010 г в конференц-зале Центрального дома архитекторов в Москве состоялся V пленум правления общероссийской общественной организации «Союз архитекторов России»» посвященный проблемам архитектурного образования в РФ. В работе пленума приняли участие 76 членов правления Союза архитекторов России; советники правления Союза архитекторов России; представители архитектурных школ России; члены Молодежного объединения Союза московских архитекторов.
Открыл пленум президент САР А.В. Боков, который предложил в самое короткое время создать реальный механизм взаимодействия между профессионалами и архитектурными вузами, особенно сейчас, когда в российской высшей школе идут кардинальные преобразования. С основным докладом «Проблемы архитектурного образования - проблемы архитектурного сообщества» выступил А.Л. Бавыкин, курирующий в САР вопросы образования. Он отметил, что главными образовательными проблемами являются недостаточное взаимодействие архитектурного сообщества с профессиональными школами, отсутствие конкурентной среды в сфере архитектурного образования, несоответствие учебных программ современным запросам и низкий уровень преподавательского состава.
В докладе «Международный опыт во взаимоотношении профессиональных организаций и вузов» канд. архитектуры О.Р. Мамлеев (МАРХИ) напомнил, что Россия в числе прочих стран подписала так называемую Болонскую декларацию, предполагающую переход на 2-ступенчатое обучение - четырехлетний бакалавриат и двухлетнюю магистратуру. Бо-лонская система в числе других недавних реформ зарубежного образования предложила более насыщенные программы архитектурного обучения, в котором радикально сократилась доля историко-описательных и разговорно-гуманитарных дисциплин в пользу ориентированных на передовую концепцию устойчивого развития, экологической реконструкции городов и пр. Однако многие российские архитекторы, в том числе и ректор МАРХИ академик РААСН Д.О. Швидковский, считают, что российским архитектурно-художественным вузам Болонская система, сокращающая обязательный курс до 4 лет, не подходит.
Существующую систему вузовского образования в России тоже нельзя признать удовлетворительной, так как практика обязательного проектирования уже на 1-2-м году обучения, к которой студенты приступают с крайне низким уровнем знаний современной архитектуры, новых трендов ресурсосбережения, экологии и т. д., приводит к воспроизводству устаревших моделей. Для сравнения, в американских школах к самостоятельному проектированию студентов допускают только на последних курсах.
Западные студенты в отличие от российских, привязанных к своему институту, активно ездят и участвуют в разных образовательных программах. Об устройстве американской системы архитектурного образования рассказал д-р архитектуры К.В. Кияненко (Вологда). Он отметил, что одно из основных отличий от российских вузов заключается в том, что архитектурные школы США практически независимы от бюрократических институтов, и в частности министерства образования, но активно привлекают к своей работе всевозможные общественные орга-
низации, академические сообщества, архитектурную критику и т.д. При получении степени бакалавр молодые американские архитекторы не считаются профессионалами: чтобы получить квалификационную степень и лицензию на право архитектурной практики, им нужно сдать сложнейший экзамен, который может занять до 10 лет.
Президент Российской академии архитектуры и строительных наук академик А.П. Кудрявцев отметил, что с недавнего времени именно СРО выдают лицензию на практическую деятельность архитектора, причем каждая из существующих ныне 160 СРО делает это исходя из собственных квалификационных требований, искусственно занижаемых или завышаемых по соображениям скорее политическим, нежели профессиональным.
Для решения озвученных проблем предложено создать в Союзе архитекторов России совет по архитектурному образованию, сформировать систему аккредитации и рейтинга российских архитектурных вузов, а лучшие вузовские программы и дипломные работы включить в программу фестиваля «Зодчество»; создать коллегию экспертов для участия в работе ГАК и обсуждения дипломных проектов, а также разработать систему поощрения для преподавателей и студентов в виде грантов и стажировок. Вести всю эту работу союз намерен совместно с РААСН, Министерством образования РФ, МООСАО, НОП и СРО, архитектурными вузами.
По материалам пресс-службы Союза архитекторов России
В настоящее время существуют профессиональные издания по архитектуре, проектированию, градостроительству Ряд из них входит в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук («Архитектура и строительство Москвы»; «Архитектура и строительство России»; «Архитектурное наследство»; «Жилищное строительство»; Международный электронный научно-образовательный журнал «Architecture and Modern Information Technologies» - «Архитектура и современные информационные технологии»; «Промышленное и гражданское строительство»; «САПР и графика»; «Academia. Архитектура и строительство» и др.). Многие вопросы, которые обсуждались на Vпленуме правления Союза архитекторов России, постоянно поднимаются и дискутируются в публикациях этих журналов. Предлагаем Союзу архитекторов России со своей стороны содействовать подписке на профессиональные журналы на профильные кафедры вузов, что будет способствовать их оперативной доступности для преподавателей и студентов, содействовать повышению профессионального уровня, общей эрудиции и расширению кругозора.
