CC BY
30Технология строительства
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 624.05
С.А. СЫЧЁВ, канд. техн. наук (sasychev@ya.ru)
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4)
Перспективные высокотехнологичные строительные системы быстровозводимых трансформируемых многоэтажных зданий
Индустриальные технологии монтажа быстровозводимых трансформируемых зданий как оптимальное сочетание решений позволяют создавать многоэтажные здания с максимально возможным соответствием энергоэффективному индустриальному скоростному возведению полносборных зданий из новейших высокотехнологичных систем. Мероприятия, направленные на выполнение вышеизложенных требований, подразумевают выполнение в заводских условиях комплекса объемно-планировочных, конструктивных, технологических решений, а также оснащение монтажных элементов современным энергоэффективным инженерным оборудованием и отделкой. Таким образом, комплексное использование основных положений на практике позволяет создать системы возведения полносборных зданий при заранее подготовленных фундаментах, дорогах, благоустройстве с подведением инженерных сетей, что допускает скоростное возведение зданий из высокотехнологичных систем и оперативное подключение здания к заранее подведенным городским сетям. Интегральный характер «чистого» строительства ставит задачу, решение которой индивидуально в каждом конкретном случае, обеспечивает устойчивое развитие и часто является инновационным. Формирование скоростного метода монтажа заключается в поиске рациональных решений путем последовательного анализа и изменения составляющих трудового и энергетического баланса всего монтажного процесса.
Ключевые слова: полносборные здания, унифицированные модульные конструкции, быстровозводимые модульные здания, высокая скорость строительства.
Для цитирования: Сычёв С.А. Перспективные высокотехнологичные строительные системы быстровозводимых трансформируемых многоэтажных зданий // Жилищное строительство. 2018. № 4. С. 36-40.
S.A. SYCHEV, Candidate of Sciences (Engineering) (sasychev@ya.ru) Saint-Petersburg State University ofArchitecture and Civil Engineering (4, 2-ya Krasnoarmeiskaya ul., St. Petersburg, 190005, Russian Federation)
Perspective High-Tech Construction Systems for Prefabricated Transformable Multistory Buildings
Industrial technologies for erection of prefabricated transformable buildings as an optimal combination of solutions make it possible to build multistory buildings with maximum possible compliance with energy efficient industrial high-speed erection of prefabricated buildings from the newest high-tech systems. Measures aimed at fulfilling the above requirements imply the implementation under the factory conditions of the complex of space-planning, structural, technological solutions as well as the provision of nstallation elements with modern, energy efficient engineering equipment and finishing. Thus, the complex use of basic provisions in practice makes it possible to create systems for construction of prefabricated buildings with pre-prepared foundations, roads, landscaping with engineering networks which allows for rapid construction of buildings from high-tech systems and operative connection of the building to pre-connected urban networks. The integral nature of "clean" construction sets a task, the solution of which is individually in each case, ensures sustainable development and is often innovative. The formation of the high-speed method of installation is to find rational solutions by means of successive analysis and changes in the components of labor and energy balance of the entire installation process.
Keywords: prefabricated buildings, unified module structures, pre-fabricated module buildings, high speed of construction.
For citation: Sychev S.A. Perspective high-tech construction systems for prefabricated transformable multistory buildings. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 4, pp. 36-40. (In Russian).
Исследование существующих технологий показало, что в России и за рубежом накоплен значительный опыт создания быстровозводимых строительных систем [1-15]. Существующие строительные системы имеют ряд недостатков: длительные сроки возведения, значительный вес конструкций, невозможность быстрой разборки элементов при необходимости, трудность перевозки [1]. В СПбГАСУ была предпринята попытка усовершенствования полносборной схемы строительства для создания принципиально новых типов строительных систем с элементами трансформации несущих элементов, одноэлементной строительной системы, системы «сухого» монтажа быстровозводимых
3б| —
полносборных зданий для быстрого изменения объемно-планировочных решений, наличием встроенного оборудования [16-19].
Несмотря на относительную консервативность строительного рынка, в мире появляется все большее количество технологий, которые могут изменить современное представление о строительстве. Например, возведение зданий из модульных трансформируемых универсальных высокотехнологичных строительных систем (УВСС). Сборка здания этим методом осуществляется из отдельных унифицированных полносборных объемных модулей повышенной заводской готовности посредством автоматизированных
^^^^^^^^^^^^^ М'2018
Научно-технический и производственный журнал
Technology of construction
мачтовых подъемников и различных вспомогательных строительных машин.
Модуль перекрытия размером 9000x3000 мм, толщиной 600-900 мм представляет собой сварную объемную конструкцию заводского изготовления, состоящую из решетчатых ригелей в продольном и поперечном направлениях. Верхний пояс модуля снабжается монолитным железобетонным перекрытием толщиной 100 мм, выполненным в производственных условиях с помощью несъемной опалубки из профилированного стального листа, включенного в совместную работу. На монолитном перекрытии выполняется чистовая отделка пола. По углам модуля расположе-
а 3600
Вида
о о
(С
\4 — * 4- US--3!
s\s\s\ □ /V/V/\ □ 7\У\У\ □
4 (4 шт.) 4---— 9000 -5
/
Ш!1
9000
Рис. 1. Пример модуля с трансформируемым стеновым ограждением (а) в транспортном (б) и разложенном (в) положениях: 1 — модуль перекрытия; 2 — колонна; 3 — разъемные петли трансформируемой колонны; 4 — дополнительные крепежи для наружных стеновых ограждений; 5 — двухкамерный стеклопакет; 6 — простенки с солнечными батареями; 7 — поворотные петли стенового ограждения
ны стандартизированные площадки для крепления колонн с установленными на них коническими направляющими, разъемными петлями и 12 отверстиями под высокопрочные болты 026 мм.
На боковых гранях модуля устанавливаются крепежи для наружных стеновых ограждений. В каждом модуле размещаются различные инженерные коммуникации на этапе заводской сборки. Соединение сетей смежных блоков осуществляется при помощи стыков, разъемов и резьбовых соединений. Нижний пояс структурного перекрытия выполнен из прямоугольного профиля либо уголка. В качестве отделки потолка используются негорючие цементно-стружечные плиты со встроенными осветительными приборами и декоративным покрытием. В потолке устроены лючки для доступа к крепежным болтам и инженерным коммуникациям.
Стальные трансформируемые колонны выполнены из круглой трубы. В сложенном транспортном положении они крепятся к модулю перекрытия на разъемные петли. В зависимости от этажности здания и приложенной нагрузки на перекрытие выбирается диаметр трубы. Установка колонны в проектное положение осуществляется поворотом на петле.
Фасады здания оформлены трансформируемыми витражными системами из двухкамерного стеклопакета. В простенки, закрывающие колонны, углы здания и перекрытия вмонтированы солнечные панели, повышающие общую энергоэффективность готового здания. Со стороны фасада модули снабжены элементами, служащими для крепления трансформируемых витражных систем. Одновременно на колонны в заводских условиях навешиваются внешние панели, являющиеся простенками (рис. 1).
Стеновое ограждение представляет собой витражное остекление с простенками. Простенки выполнены в виде сэндвич-панелей с солнечными батареями, закрепленными на колоннах, устанавливаются в проектное положение вместе с колоннами. Наличие эффективных уплотнителей позволяет сделать стыки панелей герметичными. Также на фасаде предусмотрены на-щельники для защиты стыков от проникновения атмосферных осадков и пыли. Трансформация
If
2
42018
37
6
2
2
3
7
в
6
Технология строительства
цн .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 2. План инженерных коммуникаций модулей УВСС по этажу
Рис. 3. Разрез здания
Рис. 4. Общий вид строительной системы БМПЗ в железобетонном исполнении
стенового ограждения аналогична трансформации колонн благодаря применению петель.
Модули производятся по каркасной технологии с использованием металлического профиля. Инженерные коммуникации заранее прокладываются в стенах. Для объединения проложенных коммуникаций предусмотрены стыковочные трубы. В потолке устроены лючки для доступа к крепежным болтам и соединениям инженерных коммуникаций (рис. 2).
Рассматриваемое здание общественного назначения в качестве примера универсальности строительной системы и способа монтажа сблокировано из трех одинаковых секций разной этажности, размеры здания в плане 39x108 м, высота этажа 3,6 м (рис. 3).
Таким образом, система трансформируемого объемного блока представлена в виде модуля перекрытия с прикрепленными к нему колоннами и стеновым ограждением, полностью готовым к трансформации. При перевозке блока в сложенном виде автомобильным транспортом соблюдены все максимально допустимые габариты.
Несмотря на наличие «мокрых» процессов и сварки при использовании железобетонных полносборных систем, в СПбГАСУ разработана строительная система «сухой» сборки быстровозводимых многоэтажных полносборных зданий (БМПЗ), что меняет традиционное представление о полносборном строительстве (рис. 4).
Безригельный бескапительный железобетонный каркас состоит из плит перекрытия, которые монтируются на колонны. Плиты перекрытия представляют плиты перекрытия кессонного типа, имеющие внутренние пазы с отсутствующими нижними гранями, сообщающиеся между собой с помощью круглых отверстий для прокладки инженерных сетей. Плиты отличаются друг от друга положением в плане, конфигурацией сообщающихся отверстий, а также числом опорных башмаков плит. Колонны имеют квадратное поперечное сечение, снабжены опорными консолями в середине своей высоты, предназначенными для опи-рания на них опорных башмаков плит. В нижней части колонны снабжены башмаками колонн, в верхней части колонны имеются выпуски рабочей арматуры с резьбой, а также монтажные отверстия, предназначенные для строповки колонн к месту монтажа и установки их в проектное положение. Колонны отличаются друг от друга положением в плане, а также числом опорных консолей колонн: четыре, шесть, восемь.
Стыковка плит перекрытия с колоннами осуществляется путем «насаживания» опорных башмаков плит на опорные консоли колонн. Закрепление плит в проектном положении произво-
Научно-технический и производственный журнал
Technology of construction
дится с помощью металлических пластин, которые «надеваются» через круглые отверстия на специальные стержни с резьбой, расположенные в нижних частях опорных башмаков плит и опорных консолях колонн. Фиксация пластин производится гайками.
Стык колонн по высоте расположен в середине высоты этажа. Верхняя колонна устанавливается на нижнюю через отверстия в опорных башмаках колонн на выпуски рабочей арматуры с резьбой нижней колонны. Фиксация колонн производится гайками.
Предлагаемый безригельный бескапительный железобетонный каркас здания по сравнению с базовым объектом обеспечивает упрощение монтажа конструкций каркаса, снижение трудоемкости работ по возведению каркаса здания. Конструкция плит перекрытия позволяет интегрировать в них инженерные сети, что позволяет сократить сроки строительства здания.
Наличие значительного количества от 40 до 400 типовых элементов в различных строительных системах при использовании железобетонных полносборных систем значительно усложняет производство и монтаж полносборных зданий. Для решения данной проблемы учеными СПбГАСУ разрабатывается принципиально новая «одноэлементная» строительная система быстровозводимых многоэтажных полносборных зданий (БМПЗ-1), которая позволяет кардинально унифицировать и оптимизировать полносборное строительство.
Таким образом, строительные полносборные системы продолжают непрерывно совершенствоваться, не уступая
Список литературы
1. Асаул А.Н., Казаков Ю.Н., Быков B.JL, Князь И.П., Ерофеев П.Ю. Теория и практика использования быстровозводимых зданий. СПб.: Гуманистика, 2004. 463 с.
2. Бадьин Г.М., Сычёв С.А., Макаридзе Г.Д. Технологии строительства и реконструкции энергоэффективных зданий. СПб.: БХВ, 2017. 464 с.
3. Афанасьев А.А. Технология возведения полносборных зданий. М.: АСВ, 2000. 287 с.
4. Верстов В.В., Бадьин Г.М. Особенности проектирования и строительства зданий и сооружений в Санкт-Петербурге // Вестник гражданских инженеров. 2010. № 1 (22). С. 96-105.
5. Вильман Ю.А. Основы роботизации в строительстве. М.: Высшая школа, 1989. 120 с.
6. Fudge, J., Brown, S. Prefabricated modular concrete construction // Building engineer. 2011. 86 (6), pp. 20-21.
7. Knaack, U., Chung-Klatte, Sh., Hasselbach, R. Prefabricated systems: Principles of construction. De Gruyter, 2012, 67 p.
8. Wang Y., Huang Z., Heng L. Cost-effectiveness assessment of insulated exterior wall of residential buildings in cold climate // International Journal of Project Management. 2007. No. 25 (2), pp. 143-149.
9. Swamy R.N. Holistic design: key to sustainability in concrete construction // Proceedings of the ICE - Structures and Buildings. 2001. No. 146 (4), pp. 371-379.
10. Lawson R.M., Richards. J. Modular design for high-rise buildings // Proceedings of the ICE - Structures and Buildings. 2001. No. 163 (3), pp. 151-164.
4'2018 ^^^^^^^^^^^^^
зарубежным аналогам, а также часто значительно превосходя их по технологичности, эффективности использования
и скорости возведения. Выводы
1. Представлен ряд новейших разработок строительных систем, имеющих мировую новизну: строительная система «сухой» сборки полносборных зданий и «одноэлементная» система возведения полносборных зданий. Впервые рассмотрен принцип трансформирования сталебетонных колонн и наружного стенового ограждения модуля в проектное положение, позволяющий сократить время монтажа на 25% по сравнению со зданием из объемных блок-комнат.
2. Применение строительных систем из трансформируемых индустриальных модулей УВСС снижает трудоемкость работ по установке до 0,05 чел.-ч на 1 м2 площади, затраты ручного времени монтажа более чем в 13,4 раза, повышает производительность за счет автоматизации и роботизации процессов, укрупнения монтируемых модулей, трансформирования модуля, увеличение размера конструктивной ячейки разработанной системы полносборного здания, снижает трудоемкость монтажа в 2,37 раза.
3. При перевозке транспортный объем одного модуля с закрепленными на нем сложенными элементами уменьшен в 3,02 раза по сравнению со строительным объемом, что позволяет снизить транспортные издержки по доставке модулей полносборных зданий на 50%.
References
1. Asaul A.N., Kazakov Ju.N., Bykov B.JL, Knjaz' I.P., Erofe-ev P.Ju. Teorija i praktika ispol'zovanija bystrovozvodimyh zdanij [Theory and practice of use of pre-fabricated buildings]. Saint Petersburg: Gumanistika, 2004. 463 р.
2. Bad'in G.M., Sychjov S.A., Makaridze G.D. Tehnologii stroitel'stva i rekonstrukcii jenergojeffektivnyh zdanij [Technology of construction of prefabrication buildings]. Saint Petersburg: BHV, 2017. 464 p.
3. Afanas'ev A.A. Tehnologija vozvedenija polnosbornyh zdanij [Technology of construction of prefabrication buildings]. Moskow: ASV, 2000. 287 p.
4. Verstov V.V., Bad'in G.M. Osobennosti proektirovanija i stroi-tel'stva zdanij i sooruzhenij v Sankt-Peterburge. Vestnik grazh-danskih inzhenerov. 2010. No. 1 (22), pp. 96-105. (In Russian).
5. Vil'man Ju.A. Osnovy robotizacii v stroitel'stve [Robotization bases in construction]. Moscow: Vysshaja shkola, 1989. 120 p.
6. Fudge, J., Brown, S. Prefabricated modular concrete construction. Building engineer. 2011, 86 (6), pp. 20-21.
7. Knaack, U., Chung-Klatte, Sh., Hasselbach, R. Prefabricated systems: Principles of construction. De Gruyter, 2012, 67 p.
8. Wang Y., Huang Z., Heng L. Cost-effectiveness assessment of insulated exterior wall of residential buildings in cold climate. International Journal of Project Management. 2007. No. 25 (2), pp. 143-149.
9. Swamy R.N. Holistic design: key to sustainability in concrete construction. Proceedings of the ICE - Structures and Buildings. 2001. No. 146 (4), pp. 371-379.
10. Lawson R.M., Richards. J. Modular design for high-rise buildings. Proceedings of the ICE - Structures and Buildings. 2001. No. 163 (3), pp. 151-164.
- 39
Технология строительства
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
11. Nadim W., Goulding J.S. Offsite production in the UK: The Way forward? A UK construction industry perspective Construction Innovation: Information, Process, Management. 2010. No. 10 (2), pp. 181-202.
12. Day A. When modern buildings are built offsite // Building engineer. 2010. No. 86 (6), pp. 18-19.
13. Allen E., lano J. Fundamentals of building construction: Materials and methods. J. Wiley & Sons. 2004, 28 p.
14. Head P.R. Construction materials and technology: A Look at the future // Proceedings of the ICE - Civil Engineering. 2001. No. 144 (3), pp. 113-118.
15. Viscomi B.V., Michalerya W.D., Lu L.W. Automated construction in the ATLSS integrated building systems // Automation in construction. 1994. № 3, pp. 35-43.
16. Сычёв С.А. Технологические принципы ускоренного домостроения, перспектива автоматизированной и роботизированной сборки зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 3. С. 66-70.
17. Сычёв С.А., Бадьин Г.М. Перспективные технологии строительства и реконструкции зданий. СПб.: Лань, 2017. 292 с.
18. Сычёв С.А. Индустриальная технология монтажа быстровозводимых трансформируемых зданий в условиях Крайнего Севера // Жилищное строительство. 2017. № 3. С. 71-78.
19. Сычёв С.А. Технология скоростного монтажа полносборных зданий из высокотехнологичных строительных систем // Жилищное строительство. 2017. № 1-2. С. 42-46.
11. Nadim W., Goulding J.S. Offsite production in the UK: The Way forward? A UK construction industry perspective Construction Innovation: Information, Process, Management. 2010. No. 10 (2), pp. 181-202.
12. Day A. When modern buildings are built offsite. Building engineer. 2010. No. 86 (6), pp. 18-19.
13. Allen E., lano J. Fundamentals of building construction: Materials and methods. J. Wiley & Sons. 2004, 28 p.
14. Head P.R. Construction materials and technology: A Look at the future. Proceedings of the ICE - Civil Engineering. 2001. No. 144 (3), pp. 113-118.
15. Viscomi B.V., Michalerya W.D., Lu L.W. Automated construction in the ATLSS integrated building systems. Automation in construction. 1994, No. 3, pp. 35-43.
16. Sychev S.A. Technological principles of rapid housing, the future of automated and robotic Assembly buildings. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitefstvo. 2016. No. 3, pp. 66-70. (In Russian).
17. Sychev S.A., Bad'in G.M. Perspektivnye tehnologii stroitel'stva i rekonstrukcii zdanij [Perspective technologies of construction and reconstruction of buildings]. Saint Petersburg: Lan', 2017. 292 p.
18. Sychev S.A. Industrial technology of installation of prefabricated transformable buildings in the Far North. Zhilishchnoe Stroitefstvo [Housing Construction]. 2017. No. 3, pp. 71-78. (In Russian).
19. Sychev S.A. Technology Of High-speed Installation Of Prefabricated Buildings Of A High-tech Building Systems. Zhilishchnoe Stroitefstvo [Housing Construction]. 2017. No. 1-2, pp. 42-46. (In Russian).
Акционерное общество
«ЦНИИЭП жилища - институт комплексного проектирования жилых и общественных зданий»
ОГРН № 1027700229567
Адрес: 129090, Москва, Проспект Мира, д. 16, стр. 2. Тел.: 8 (499) 976-01-33 Баланс общества на 01.01.2018 г. (тыс. р.)
Актив
Внеоборотные активы....................... 287718
Оборотные активы.......................... 450043
Всего...................................... 737761
Пассив
Капитал и резервы.......................... 441071
Долгосрочные обязательства..................4 255
Краткосрочные обязательства............... 292435
Всего...................................... 737761
Отчет о финансовых результатах
Выручка...................................411213
Себестоимость............................. 253661
Управленческие расходы....................148168
Проценты к получению.........................152
Проценты к уплате..............................56
Прочие доходы..............................53111
Прочие расходы.............................60133
Прибыль до налогообложения................. 2458
Отложенные налоговые активы.................107
Отложенные налоговые обязательства............39
Чистая прибыль (убыток)...................... 2049
Текущий налог на прибыль.....................263
