CC BY
74Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 693.9
С.В. НИКОЛАЕВ, д-р техн. наук (ingil@ingil.ru), А.К. ШРЕЙБЕР, д-р техн. наук,
В.П. ЭТЕНКО, д-р архитектуры
ОАО «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)»
(127434, г. Москва, Дмитровское ш., 9, стр. 3)
Панельно-каркасное домостроение — новый этап развития КПД
Показано, что наиболее перспективной системой строительства зданий из сборного железобетона является система панельно-каркасного домостроения (или система ПКД в отличие от КПД), позволяющая эффективно использовать преимущества и максимально сократить недостатки панельного и каркасного видов строительства. Главной инновационной составляющей системы ПКД является ее универсальность. Система панельно-каркасного домостроения позволяет комплексно застраивать и реконструировать старые городские районы, обеспечивая сбалансированную структуру застройки жилыми домами до 25 этажей, а также школами, детскими садами, поликлиниками и общественными зданиями.
Ключевые слова: панельно-каркасное домостроение, многопустотная плита безопалубочного формования, лестнично-лифтовой узел, многопустотные усилители, панельное домостроение, каркасное домостроение, монолитное домостроение.
S.V. NIKOLAEV, Doctor of Sciences (Engineering) (ingil@ingil.ru), AK. SHREJBER, Doctor of Sciences (Engineering),
V.P. ETENKO, Doctor ofArchitecture OAO «Central Scientific-Research and Design Institute for Residential and Public Buildings (OAO TSNIIEP zhilishcha) (9, structure 3, Dmitrovskoye Hwy, 127434, Moscow, Russian Federation)
Panel and Frame House Building is a New Stage of Large-Panel Construction Development
It is shown that the most prospective systems of construction of precast reinforced concrete is the system of panel-frame housing construction (or PFC system unlike FPC) which makes it possible to use advantages and maximally reduce disadvantages of panel and frame types of construction. The main innovative component of the PFC system is its versatility. The system of panel-frame housing construction makes it possible to develop and reconstruct the old city districts in complex and ensure the balanced structure for constructing residential houses of up to 25 storeys as well as schools, kindergarten, policlinics, and public buildings.
Keywords: panel-frame housing construction, hollow core slab, off-shuttering concreting, staircase and elevator section, hollow core strengthener, panel house prefabrication, frame housing construction, cast-in-place housing construction.
Существующий зарубежный и отечественный опыт жилищного строительства подтверждает, что по качественным характеристикам, в том числе по архитектуре зданий, панельное домостроение не уступает другим видам домостроения, а по стоимости строительства (на 15-20%) и по скорости возведения (более чем в два раза) опережает каркасное домостроение как наиболее близкое по эффективности к панельному. Происходящие часто спонтанно, нескоординированно модернизация существующих домостроительных предприятий и строительство новых на основе гибкой технологии производств являются доказательством эффективности вложения средств в приобретение современного технологического оборудования и возведение дешевого и добротного жилья [1, 2]. Рост объемов жилищного строительства в целом по стране и особенно по ряду регионов за последние несколько лет подтверждает это [3].
Тем самым становится бесспорным тезис, выдвинутый на I Международной научно-практической конференции, организованной ОАО «ЦНИИЭП жилища» и журналом «Жилищное строительство» и прошедшей в Москве в 2011 г., что крупнопанельное домостроение является локомотивом решения жилищной проблемы в России [4-6]. В 2015 г. профессиональное сообщество представителей домостроительных комбинатов, заводов КПД, архитекторов соберется на пятой юбилейной конференции «Развитие крупнопанельного домостроения в России - ЫегСопРап-2015».
22015 ^^^^^^^^^^^^^
Конференция - место встречи профессионалов, возможность обсудить насущные вопросы, поделиться мнением о современном оборудовании, предложить пути решения существующих проблем.
В настоящее время на первый план выдвигается новый тезис, смысл которого заключается в выборе архитектурно-строительной системы зданий для вновь создающихся или модернизируемых предприятий, такой системы, которая не потеряет потребительских свойств в течение срока жизни строящихся объектов, а это 80-100 лет.
Могут ли крупнопанельные дома, даже те, которые строят заводы с гибкой технологией, удовлетворить запросы жителей через 20-30 лет? Ответ однозначный - нет.
Действительно, почему на протяжении более чем 50 лет крупнопанельные дома удовлетворяли жителей? Почему, кроме удручающего внешнего вида зданий и неэстетичных наружных швов между панелями, претензий к панельным домам не было? Почему новые крупнопанельные здания как самое дешевое жилье и строящиеся с разнообразной отделкой вплоть до вентилируемых фасадов не будут соответствовать потребительским свойствам через несколько лет?
Ответом явится график объемов жилищного строительства в стране начиная с 1960-х гг. (рис. 1). Этот рост связан исключительно с развитием крупнопанельного домостроения. За 55 лет работы ДСК и заводов ЖБК обеспеченность жильем в стране поднялась с 7 м2 на человека до
- 3
Современное проектирование
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Норвегия
80 70 60 50 40 30 20 10
США
Швеция, Дания
Франция
Китай
Вариант 1
Выход в 2015 г. на объем строительства жилья в 100 млн м2, в 2020 г. - на 140 млн м2 - выполнение указания председателя Правительства РФ, высказанное 25 апреля 2011 г.
Объемы жилищного строительства, млн м2/г.
Обеспеченность жильем, м2/чел.
При развитии событий по следующим вариантам: Вариант 2
Принят тренд прироста объемов жилищного строительства за период 1998-2008 гг. (без учета данных кризисных лет) со средним годовым ростом объемов 3,42 млн м2
Объемы жилищного строительства, млн м2/г.
Обеспеченность жильем, м2/чел.
Вариант 3
Государственная программа РФ «Обеспечение доступным и комфортным жильем и коммунальными услугами», выход в 2020 г. на объем строительства жилья 92 млн м2
Объемы жилищного строительства, млн м2/г.
Обеспеченность жильем, м2/чел.
Рис. 1. Варианты решения жилищной проблемы в России: 1 — объемы строительства в России; 2 — обеспеченность жильем
0
22 м2 и более. В ближайшие 10-15 лет обеспеченность достигнет 30 м2 на человека - принципиальный исторический момент. Такую тенденцию роста обеспеченности жильем крупнопанельное домостроение в его нынешнем виде поддержать не сможет. Не смогут поддержать именно те ДСК, которые строят и собираются строить панельные дома с площадью квартир размером не более 30 м2 без возможности их увеличения (а это почти 50% домов эконом-класса, строящихся в настоящее время!). На графике также показаны значения обеспеченности жильем в других странах: 50-70 м2 на человека - это норма для многих, и Россия, надо полагать, тоже не остановится на обеспеченности в 30 м2 на человека.
Почему же в крупнопанельном домостроении возникают такие ограничения по площади комнат в квартирах? Система крупнопанельного домостроения - это перекрестно-стеновая система, в которой перекрытия опираются на межкомнатные и межквартирные стены. Каждая из стен является несущей, ее нельзя разобрать, максимум, что можно с ней сделать, - это устроить проем. Но даже этот проем надо согласовывать с авторами проекта, чтобы не нарушить прочности здания. Создание комнат с пролетами между стен более 7 м требует применения многопустотных плит. Это становится первым условием изменения в системе крупнопанельного домостроения, т. е. сплошные плиты перекрытий должны быть заменены на длинномерные многопустотные плиты безопалубочного формования - высокотехнологичные и экономичные изделия длиной до 12-15 м.
4| -
Достаточно ли введение в крупнопанельные здания длинномерных плит перекрытий, чтобы удовлетворить потребительские свойства жилых зданий на весь их жизненный цикл? Математики на такой вопрос ответили бы так: это необходимо, но недостаточно. Недостаточно по двум причинам.
Во-первых, к жилым зданиям с недавних пор предъявляют требования нежилого первого этажа. Действительно, известно, как активно идет переоборудование первых этажей жилых зданий под общественные функции: установка проемов на первых этажах; сложности с устройством входов с подъемом на цокольный этаж, практически не оставляющие возможности для малоподвижных групп населения. Особенно уродливо смотрятся переделки первых этажей под магазинчики, кафе, аптеки и т. д. на магистральных улицах. Означает это одно - первые этажи любых зданий - панельных, каркасных, монолитных должны иметь свободную планировку, размещаться на уровне земли и иметь повышенную высоту этажа. Добавим к этому, что рекомендуется под крупнопанельным зданием располагать подземный или полуподземный гараж или стоянку.
Во-вторых, пожалуй, наиболее важной причиной отхода от системы крупнопанельного домостроения является отношение к этому виду строительства производителей. В модернизацию производства, в создание гибких технологий вкладываются значительные финансовые средства. Окупаемость этих средств в полной мере зависит от рынка сбыта, и жилье для производителей является лишь одним, хотя
^^^^^^^^^^^^^ 22015
Научно-технический и производственный журнал
и преобладающим в современных условиях, рынком сбыта продукции. Детские сады, школы, поликлиники как социальный заказ; офисы, гостиницы, другие общественные здания - это не менее важный и интересный рынок сбыта продукции для предприятий с гибкой технологией производства. Приходится признать, что для строительства гражданских и общественных зданий система крупнопанельного домостроения даже с применением многопустотных плит вообще не подходит.
Выпуск какой продукции следует добавить предприятиям, чтобы любое изменение конъюнктуры строительного рынка не повлияло критично на его работу? Всего-навсего, особенно для школ и общественных зданий, требуются изделия в виде элементов каркаса - колонны и ригели. При этом исполнение первых этажей жилых зданий в каркасе снимает все замечания по первым нежилым этажам крупнопанельных зданий. Предложение по устройству под панельным зданием стилобата в виде монолитной платформы отменяется как неэкономичное решение.
Отметим, что производство элементов каркаса в виде колонн и ригелей (балок) для предприятий, производящих многопустотные плиты перекрытий на длинных стендах, практически не требует дополнительных затрат для организации изготовления колонн и ригелей на длинномерных стендах.
Таким образом, в существующем виде крупнопанельную систему строительства жилых и общественных зданий необходимо менять. Нужна панельно-каркасная система зданий, позволяющая получать эффект от строительства панельных зданий с использованием в качестве перекрытий многопустотных плит. За счет использования элементов каркаса необходимо увеличить эффективность строительства в панельном варианте первых и подземных этажей жилых зданий. Предлагается воспользоваться преимуществом каркаса в зданиях общественного назначения, прежде всего для строительства малоэтажных зданий (детских садов, школ).
Может возникнуть вопрос: выгодно ли продолжать после первого этажа строить здание в каркасном исполнении на всю высоту? Экономически это невыгодно: 1 м2 площади в каркасном жилом здании будет стоить дороже примерно на 2 тыс. р. Заводское производство фасадных панелей и скорость возведения такого каркасного здания могут уменьшить эту разницу.
Наиболее перспективной системой строительства зданий из сборного железобетона является система панельно-каркасного домостроения (или система ПКД в отличие от КПД), позволяющая эффективно использовать преимущества и максимально сократить недостатки панельного и каркасного видов строительства.
Главной инновационной составляющей системы ПКД является ее универсальность. Система панельно-каркасного домостроения позволяет комплексно застраивать и реконструировать старые городские районы, обеспечивая сбалансированную структуру застройки жилыми домами до 25 этажей, а также школами, детскими садами, поликлини-
Рис. 2. Пример компоновки жилых секций в микрорайоне
ками и общественными зданиями (рис. 2). Система ПКД является основой для формирования проектного заказа при проведении модернизации домостроительных предприятий или при строительстве новых по гибкой технологии производства.
Для универсального использования многопустотных панелей в панельном и каркасном вариантах зданий в ЦНИИЭП жилища разработана [7] и подробно описана [8] многопустотная плита с многопустотными усилителями. Конструктивно эта плита выполнена в виде двух балок в теле плиты с усиленным армированием в зоне консольной работы плит. По восприятию нагрузок плита соответствует традиционным многопустотным. В плитах с многопустотными усилителями практически все тело плиты между балками может быть вырезано и освобождено для устройства соединений со стеновыми и каркасными конструкциями.
Конструктивно объединение панельных и каркасных изделий решается за счет применения в системе ПКД сборно-монолитных петлевых и замковых [9] соединений, достаточно широко апробированных в зарубежной и отечественной практике. Помимо улучшения экологии, отказ от сварочных работ при переходе на петлевые замоноличиваемые соединения сокращает трудозатраты на 20-35% по сравнению с изготовлением закладных деталей (резка металла, сверление, сварка, оцинковка, фиксация в форме, сварка на монтаже, антикоррозионная защита).
Следует отметить, что система ПКД по многим показателям является инновационной архитектурно-строительной системой, в которой заложен принцип полного отказа от строительства зданий по типовым сериям: каждый последующий дом или группа домов - по своему индивидуальному проекту, - без существенного увеличения себестоимости строительства. Система ПКД (http://www.ingil.ru/spkd.html. Дата обращения 27.01.2015 г.) снимает для архитекторов и конструкторов множество ограничений, существующих в крупнопанельном и каркасном домостроении.
Прежде всего - ограничение однообразности скелета здания - либо панель, либо каркас - в ПКД можно применять и то и другое в одном здании.
Использование несущих межквартирных стен исключительно для обеспечения надежной работы здания позво-
Современное проектирование
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 3. Примеры архитектурных решений фасадов
ляет создавать гибкую планировку квартир, менять безболезненно планировку, менять поэтажную квартирографию, иметь разнообразную разрезку фасада.
Использование плит с многопустотными усилителями позволяет проще создавать балконы, лоджии, эркеры и, что не менее существенно для архитекторов и строителей, создавать карнизы зданий не искусственные (из пластика или металла), а из долговечных натуральных материалов. Многопустотные плиты с усилителями позволяют варьировать планировочные решения. Изменять намного проще, чем это делается в панельном и каркасном исполнении зданий, пластику фасадов как по профилю, так и в плане панельно-каркасных зданий. Этому также способствует возможность использования для ограждения фасадов не только трехслойных панелей наружных стен, но и применения большого разнообразия имеющихся фасадных систем, от мелкоштучных, вентфасадов с керамогранитом до витражных ограждений. При этом трехслойные панели по видам отделки также многообразны - от керамической плитки, вскрытия бетона, рельефной отделки, фотообоев и т. п. до архитектурного бетона, отшлифованного под натуральный камень (рис. 3).
Системное объединение многопустотных плит перекрытий с панельными конструкциями и элементами каркаса позволяет предприятию строить за счет применения гибкой технологии не только жилые дома, но и полный набор общественных зданий, в первую очередь детских садов, школ, поликлиник, что достигается унификацией узловых соединений.
Объединение лестнично-лифтового узла с общественной коридорной зоной и максимальное включение в этот узел инженерных коммуникаций позволяет создавать свободную зону для нежилых помещений первого этажа. Выполнение первого этажа зданий и подвальных или полуподвальных помещений в каркасе позволяет устраивать гаражи и стоянки для автомашин. При этом устройство входа в панельно-каркасные здания на нежилой первый этаж с нулевой отметки снимает множество вопросов о доступе в здания людей с ограниченными физическими возможно-
б| -
стями, исключая пандусы, и, что не менее важно, обеспечивает вход в здание с любой стороны.
Все перечисленное выше должно являться концептуальной частью задания на проектирование новых или модернизацию действующих домостроительных предприятий.
Крупнопанельное домостроение - самый эффективный метод индустриального строительства зданий, дополненный применением многопустотных плит и каркасом на первом и подземных этажах, становится системой панельно-каркасного домостроения и является основой для проведения модернизации и строительства новых домостроительных предприятий.
Переход на строительство зданий по системе ПКД позволяет:
- строить жилые здания до 25 этажей, школы, детские сады, общественные здания по индивидуальным проектам, при этом гибкая технология предприятий обеспечивает максимальную загрузку оборудования вне зависимости от годовых заказов на строительство тех или иных зданий;
- строить жилье эконом-класса без опасения, что современные размеры комнат не окажутся бетонными коробками, непригодными для жилья через 20-30 лет.
Система панельно-каркасного домостроения открывает перед архитекторами новые градостроительные и объемно-планировочные возможности при создании современных градообразований, жилых микрорайонов, поселений с полноценной квартальной и индивидуальной застройкой, решая важную социально-политическую задачу обеспечения россиян комфортным жильем.
Список литературы
1. Соколов Б.С., Миронова Ю.В., Гатауллина Д.Р. Пути преодоления кризисного состояния крупнопанельного домостроения // Строительные материалы. 2011. № 3. С. 4-6.
2. Тихомиров Б.И., Коршунов А.Н. Линия безопалубочного формования - завод КПД с гибкой технологией // Строительные материалы. 2012. № 4. С. 22-29.
^^^^^^^^^^^^^ 22015
Научно-технический и производственный журнал
3. Николаев С.В. Решение жилищной проблемы в РФ на базе реконструкции и технического перевооружения индустриальной базы домостроения // Жилищное строительство. 2010. № 2. С. 2-5.
4. Острецов В.М., Магай А.А., Вознюк А.Б., Горелкин А.Н. Гибкая система панельного домостроения // Жилищное строительство. 2011. № 3. С. 8-11.
5. Магай А.А. Жилищное строительство на современном этапе // Жилищное строительство. 2012. № 4. С. 9-12.
6. Юмашева Е.И., Сапачева Л.В. Домостроительная индустрия и социальный заказ времени // Строительные материалы. 2014. № 10. С. 3-11.
7. Патент РФ 2521025. Пустотная плита с многопустотными усилителями / Николаев С.В., Блажко В.Р.; Заявл. 12.04.2013. Опубл. 27.06.2014. Бюл. № 18.
8. Николаев С.В. Панельные и каркасные здания нового поколения // Жилищное строительство. 2013. № 8. С. 2-9.
9. Блажко В.П. Замок для соединения конструктивных элементов панельного здания // Жилищное строительство. 2014. № 1-2. С. 3-6.
References
1. Sokolov B.S., Mironova Yu.V., Gataullina D.R. Ways of Overcoming of Crisis Situation in Large-Panel Housing Construction. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2011. No. 3, pp. 4-6. (In Russian).
2. 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. 22-26. (In Russian).
3. Nikolaev S.V. Solution of Housing Problem in the Russian Federation on the Basis of Reconstruction and Technical Re-equipment of Housing Construction Industrial Base. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2010. No. 2, pp. 2-5. (In Russian).
4. Ostretsov V.M., Magay A.A., Voznyuk A.B. , Gorelkin A.N. Flexible System of Panel Housing Construction. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 8, pp. 8-11. (In Russian).
5. Magay A.A. Housing construction at the present stage. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2012. No. 4, pp. 9-12. (In Russian).
6. Yumasheva E.I., Sapacheva L.V. The house-building industry and the social order of time. Stroitel'nye Materialy [Construction materials]. 2014. No. 10, pp. 3-11. (In Russian).
7. Patent RF 2521025. Pustotnaya plita s mnogopustotnymi usilitelyami [Hollow plate with multihollow amplifiers]. Nikolaev S.V., Blazhko V. R. Declared 12.04.2013. Published 27.06.2014. Bulletin No. 18. (In Russian).
8. Nikolaev S.V. Panel and Frame Buildings of New Generation. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2013. No. 8, pp. 2-9. (In Russian).
9. Blazhko V.P. A Fastener for Connection of Structural Elements of a Panel Building. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 1-2, pp. 3-6. (In Russian).
