CC BY
13Научно-технический и производственный журнал
Modern design
УДК 624.02.80
Б.С. СОКОЛОВ, д-р техн. наук, член-корр. РААСН, А.Б. АНТАКОВ, канд. техн. наук,
К.А. ФАБРИЧНАЯ, канд. техн. наук
Казанский государственный архитектурно-строительный университет (420043, Республика Татарстан, Казань, ул. Зеленая, 1)
Проектирование детских дошкольных и школьных
учреждений с использованием универсальной индустриальной каркасной системы строительства (УИКСС) и крупноформатных керамических камней
Проведен анализ нормативных требований к детским дошкольным учреждениям и школам. Разработаны и приведены объемно-планировочные решения ДОО и школ с использованием новой несущей системы УИКСС, которая отличается от известной системы КУБ-2.5 принципиально иным решением стыка колонн и надколонных плит, позволяющим существенно снизить материалоемкость элементов и трудоемкость монтажа. Обосновано применение ограждающих конструкций из экологически чистых и энергетически эффективных, пустотно-поризованных керамических камней большого формата.
Ключевые слова: детские дошкольные учреждения, школы, несущая система.
B.S. SOKOLOV, Doctor of Sciences (Engineering), A.B. ANTAKOV, Candidate of Sciences (Engineering), K.A. FABRICHNAYA, Candidate of Sciences (Engineering) The Kazan State University of Architecture and Construction (1, Zelenaya street, Kazan, 420043, Russian Federation)
Design of Preschool and School Institutions with the Use of Universal Industrial Frame Construction System (UIFCS) and Large-Size Ceramic Stones
An analysis of specified requirements for preschool and school institutions is made. Space-planning decisions of preschool educational organization and schools with the use of a new bearing system UIFCS, which is distinct from the known system KUB-2.5 in a principally new design of a joint between columns and over column slabs that makes it possible to significantly reduce the material consumption of elements and labour intensity of assembling, have been developed and presented. The use of enclosing structures made of environmentally friendly and energy efficient hollow-porous ceramic large-format stones is substantiated. Prospects of the development of eco-friendly and ergonomically contemporary typical projects of preschool and school institutions of various capacity are indicated.
Keywords: preschool institutions, schools, bearing system.
Рост численности населения, множество правительственных программ, стимулирующих создание семей, массовое возведение жилья вызывают необходимость развития существующей и создания новой сети детских дошкольных образовательных организаций (ДОО) и образовательных учреждений (школ). Одной из причин более низких темпов строительства ДОО и школ, чем коммерческой недвижимости, является отсутствие типовых проектов подобных зданий, отвечающих современным планировочным, экономическим требованиям с использованием инновационных материалов, обеспечивающих высокие темпы строительства.
Согласно действующим нормам проектирования СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009» и СанПиН 2.4.1.2660-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы в дошкольных организациях» в зданиях ДОО основные помещения - групповые, спальни и залы, площадь которых должна составлять не менее 50 м2 и 75 м2 соответственно, дополнены относительно небольшими (3,8-18 м2) вспомогательными помещениями и коридорами с требуемой шириной 2,1-3 м. Для школ СанПиН 2.4.2. 2821-10. «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и
11'2014 ^^^^^^^^^^^^^
организации обучения в общеобразовательных учреждениях» определяют сочетание кабинетов площадью 75-105 м2 при оптимальной ширине помещений не более 6,6 м и рекреаций шириной 4-6 м. Кроме того, в рассматриваемых типах зданий требуется обеспечить значительную площадь световых проемов, например для школ световой коэффициент СК (отношение площади остекленной поверхности к площади пола) должен составлять не менее 1:6.
Предъявляемым требованиям в наибольшей степени соответствуют сборные каркасные системы и среди них система УИКСС, новизна которой подтверждена свидетельством на полезную модель. От системы КУБ-2.5 она отличается решением узла сопряжения надколонной плиты и колонны. Сравнение вариантов решения этого узла показало, что трудоемкость монтажа уменьшается в 4,21 раза, а стоимость - в 7,62 раза.
Система УИКСС, общий вид элементов которой приведен на рис. 1, предназначена для строительства зданий и сооружений различного функционального назначения и этажности. Она состоит из двух элементов - колонн и плоских плит, образующих бескапительные безбалочные диски перекрытий. Все соединения элементов осуществляются с использованием высокотехнологичных штепсельных стыков с низкой металлоемкостью, состоящих из скважин,
- \7
Современное проектирование
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Общий вид конструкций системы УИКСС расположенных в одном из стыкуемых элементов, и стержней рабочей арматуры - в другом, вставляемых в скважины с последующим заполнением их полости строительным раствором, исключающих применение закладных деталей и производство сварочных работ при монтаже конструкций. Авторская методика расчета элементов и стыков системы, на основе теории сопротивления анизотропных материалов сжатию [1] позволяет значительно снизить ее материалоемкость по сравнению с существующими аналогами.
Используя каркасную систему, можно реализовать любую планировку помещений без потери площади, занимаемой, например, несущими кирпичными стенами или массивными перегородками, легко обеспечить необходимую для дошкольных и школьных учреждений естественную освещенность, а также высоту помещений с гладкими потолками, не требующими дополнительной отделки. Толщина плит перекрытий УИКСС, составляющая 160 мм, позволяет сократить по сравнению с применением пустотных плит перекрытий строительный объем здания на 0,06 м3/м2 на каждом этаже здания.
Преимуществами системы являются:
- скорость и всесезонность строительства, что позволяет сократить сроки строительства двухэтажного здания до 1,5-2 мес.;
- минимальная материалоемкость и себестоимость строительства;
- возможность возводить здания любой этажности;
- гибкая архитектурно-планировочная структура здания в целом - любой уровень комфорта со свободными, трансформируемыми планировочными решениями;
- является долговечной и отличается минимальными затратами на возведение и содержание;
- дает возможность применить любые эффективные стеновые материалы в качестве ограждающих конструкций;
- расход металла 75-85 кг/м3, что на 40% меньше, чем в монолитных конструкциях.
Применение каркасной системы позволяет легко модернизировать здания при изменении планировочных требований, а использование сборных железобетонных элементов обеспечивает согласно СП 118.13330.2012 необходимую огнестойкость, соответствующую классам конструктивной пожарной опасности зданий С1-С0.
В качестве примера использования системы УИКСС при проектировании предлагается рассмотреть проекты здания детского сада на 60-240 мест и общеобразовательной школы с использованием пустотно-поризованных крупноформатных керамических блоков в качестве ограж-
дающих самонесущих конструкций стен, создающих оптимальный микроклимат в помещениях. Керамические пустотно-поризованные блоки формата 14,3 НФ имеют размер 510x250x219 мм, плотность 874-990 кг/м3, марку по прочности М75-М100, = 0,15 Вт/(м.°С). Производство таких блоков налажено на многих заводах в разных регионах России.
К достоинствам материала относятся:
- крупноформатность - снижение трудоемкости и уменьшение количества горизонтальных растворных швов;
- геометрия камней - соединение по длине паз-гребень без вертикального растворного шва, снижение материалоемкости и повышение термической однородности конструкции. На основе теории сопротивления анизотропных материалов сжатию авторами разработана методика оценки прочности и трещиностойкости каменных кладок из пустотно-поризованных материалов, применяемых для энергоэффективных ограждающих конструкций [2]. Методика позволяет определять прочность каменной кладки в зависимости от геометрических параметров кирпича или камней, величин сопротивления растяжению и сдвигу.
Используемые в проекте несущие и ограждающие конструкции позволяют в зависимости от градостроительных требований реализовать разнообразные архитектурные решения фасадов, основные варианты которых:
- применение облицовочного кирпича;
- использование декоративной штукатурки и окраски;
- применение вентилируемого фасада.
Дополнительную выразительность фасадам можно придать за счет выступов плит перекрытий (балконов и эркеров) любой необходимой по архитектурному решению формы.
Базовая планировочная конфигурация здания ДОО приведена на рис. 2. Она состоит из трех групповых блоков на 20 человек, кухонного блока, медблока, залов для музыкальных и спортивных занятий, административных помещений (компоновка в двухэтажном исполнении); общее количество мест в ДОО - 60 человек. В следующей конфигурации на втором этаже добавляется блок на две группы (40 человек), общее количество мест в ДОО - 100 человек, площадь второго этажа 765,6 м2. В максимальной конфигурации для двухэтажного исполнения на втором этаже два планировочных блока по две группы (всего на 80 человек), при общем количестве мест в ДОО - 140 человек. Трехэтажное исполнение здания может включать: • только залы и учебные помещения в центральном блоке, общее количество мест в ДОО - 160 человек за счет размещения дополнительной группы на втором этаже;
8
112014
Научно-технический и производственный журнал
Modern design
• залы и блок на две группы (40 человек), общее количество мест в ДОО - 200 человек;
• залы и два планировочных блока по две группы (80 человек), при общем количестве мест в ДОО -240 человек.
Дополнительно к любой планировке в двухэтажном исполнении можно присоединить блок с бассейном общими размерами 6x18 м.
Для школьных зданий предлагается использовать различные сочетания двух планировочных блоков - учебного корпуса высотой до четырех этажей, размерами 54(60)х16,5 м и корпуса с общими залами, столовой и библиотекой высотой три этажа с размерами 30x30 м.
Возможные компоновочные схемы блоков с учетом ориентации зданий по сторонам света показаны на рис. 3.
Размеры учебного корпуса позволяет разместить основные классные и вспомогательные помещения отдельно для определенной возрастной группы, например для начальной школы.
Предлагаемые проекты могут быть объединены в крупный образовательный комплекс и дополнены при необходимости спальными корпусами.
Использование несущей каркасной системы в предлагаемых проектах обеспечивает не только свободную планировку помещений, но и позволяет получить до 40 м2 дополнительной площади за счет удаления внутренних массивных несущих стен.
Рассмотренные проектные решения направлены на снижение себестоимости строительства за счет уменьшения сроков возведения объектов и высокой техно логичности, обеспечения совместной работы элементов си стемы, уменьшения их номенклатуры, простоты изготовле ния, снижения металлоемкости и трудоемкости при изготов лении конструкций.
Рис. 2. Базовая компоновка здания в двухэтажном исполнении
Рис. 3. Варианты компоновочных схем школ
В сочетании с передовыми разработками по сопутствующим разделам проектов: отопление, вентиляция, водоснабжение, канализация и др. предложенные проектные решения позволят создать проекты «Эко-детский сад» и «Эко-школа».
Список литературы
References
1. Соколов Б.С. Теория силового сопротивления анизо-
тропных материалов сжатию и ее практическое применение. М: АСВ, 2011. 160 с.
3. Соколов Б.С., Антаков А.Б., Фабричная К.А. Комплексные исследования прочности пустотело-поризованных керамических камней и кладок при сжатии // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 5 (34). С. 65-71.
Sokolov B.S. Teoriya silovogo soprotivleniya anizotropnykh materialov szhatiyu i ee prakticheskoe primenenie [The theory of the power of resistance to compression of anisotropic materials and its practical application]. Moscow: ASV, 2011. 160 p. Sokolov B.S., Antakov A.B., Fabrichnaya K.A. Comprehensive research strength hollow-porous ceramic stone and masonry in compression. Vestnikgrazhdanskikh inzhenerov. 2012. No. 5 (34), pp. 65-71. (In Russian).
11'2014
9
1.
