Материалы несущих конструкций в гражданских зданиях: панель, монолит, кирпич

Для строительства таких домов не нужен ДСК, но на стройплощадке обычно монтируют бетоно-смесительный узел. Несущие элементы дома отливаются прямо на стройплощадке, стены формируются с помощью скользящей опалубки, которая поднимается по мере роста дома.

Обычно, это дома башенного типа или комбинация блочных и башенных элементов. Такой дом имеет монолитное неразрезное (выполненное методом непрерывного литья) ядро жесткости (лифто-лестничный узел), вокруг которого формируются жилые помещения.

Перекрытия в таком доме могут быть составными, а для домов, построенных в районах повышенной сейсмической активности, — монолитные.

Несущие стены идут как по периметру, так и внутри здания, в отличие от домов из сборного железобетона — несущая стена непрерывна от подвала до крыши здания.

Еще одно отличие домов из монолитного железобетона — отсутствие наружных швов и стыков.

Кирпичное здание. Стены являются основным элементом несущего остова здания и совместно с фундаментами и перекрытиями обеспечивают его жесткость и устойчивость. Жесткость и устойчивость эксплуатируемых кирпичных зданий определяется конструктивной схемой стен и конструктивной системой здания, обеспечивающей их взаимосвязь и совместную работу со всеми остальными элементами несущего остова.

По конструктивным схемам эксплуатируемые кирпичные здания делятся на схемы с продольными или поперечными несущими стенами и схемы с перекрестным расположением продольных и поперечных несущих стен. В кирпичных зданиях имеются также схемы с внутренними колоннами, заменяющими внутренние несущие стены. Кроме того, в кирпичных зданиях, и особенно, старой постройки, встречаются комбинированные конструктивные схемы, например, схемы с продольными и поперечными стенами, с продольными и поперечными стенами и внутренними колоннами и т. п. Основные виды конструктивных схем эксплуатируемых кирпичных зданий приведены на рисунке ниже.

Рис. 10. Конструктивно-планировочные схемы кирпичных зданий с продольными (а), поперечными (б) и перекрестными (в) несущими стенами и с неполным каркасом (г): 1 — однопролетные; 2 — двухпролетные; 3 — трехпролетные; 4 — многопролетные;

5 — смешанные; А — с внутренними несущими стенами; Б — с колоннами, заменяющими внутренние стены.

Следовательно, наружные несущие стены должны выполняться из прочных материалов, но обладающих в этой связи повышенной теплопроводностью. Для обеспечения ограждающей функции, и в частности, по теплозащите, наружные несущие стены должны выполняться из теплоизолирующих материалов, имеющих меньшую прочность по сравнению с материалами, используемыми для внутренних несущих конструкций. Необходимость использования в стенах материалов, обеспечивающих одновременно требования прочности и теплозащиты, привела к ограничению этажности кирпичных зданий с продольными несущими стенами в основном пятью этажами. При большей высоте здания толщина наружных стен определяется уже не требованиями норм теплозащиты, а требованиями прочности.

Кирпичные здания высотой девять этажей и более, как правило, возводились с поперечными несущими стенами. Схемы с перекрестным расположением продольных и поперечных несущих стен использовались при строительстве кирпичных зданий повышенной этажности. Наружные стены в этих зданиях, как правило, являются самонесущими и в основном выполняют ограждающие функции. По этой причине материал и толщина внутренних стен определялись необходимой прочностью, а наружных стен — их теплозащитными качествами при одновременном соблюдении требований прочности.

В зданиях с внутренними колоннами наружные кирпичные стены, как правило, выполнялись несущими. По этой причине здания с неполным каркасом возводились в основном высотой до пяти этажей. Все кирпичные здания вне зависимости от принятых конструктивных схем имеют стоечно-балочные конструктивные системы: коробчато-стеновую при сборных плитных, сборно-монолитных и монолитных железобетонных перекрытиях в современных зданиях и балочно-стеновую при балочных перекрытиях с деревянными, металлическими или железобетонными балками и с деревянным, кирпичным или бетонным межбалочным заполнением. Балочные перекрытия в основном применялись в зданиях постройки ранее 50-х гг. XX в.

Жесткость и устойчивость в кирпичных зданиях с коробчато-стеновой конструктивной системой обеспечивается жестким соединением продольных и поперечных стен и жесткими дисками перекрытий. В зданиях с балочно-стеновой системой жесткость и устойчивость в большей мере обеспечивается жестким соединением продольных и поперечных стен, а также за счет раскрепления стен балками перекрытий.

Материалами кирпичных стен являются кирпичи различных способов производства и кладочные строительные растворы. Кирпичи относятся к искусственным строительным материалам. По виду производства кирпичи бывают обжигового и автоклавного изготовления. К обжиговым относятся глиняные кирпичи. Они бывают сплошного сечения и с пустотами. К автоклавным относятся силикатные и шлаковые кирпичи. Все кирпичи, использованные в кладке существующих зданий, условно можно разделить на три вида:

− керамические (глиняные) полнотелые кирпичи;

− силикатные кирпичи;

− облегченные (легковесные) кирпичи.

К легковесным кирпичам относятся сорта кирпичей, имеющих объемную плотность ≤ 1500 кг/м3. По этому признаку к легковесным кирпичам относятся пористые кирпичи, трепельные, глинянотрепельные, пустотелые, дырчатые, шлаковые и др. Наибольшее распространение в практике имеют здания с кирпичными стенами, выполненными из керамических и силикатных кирпичей.

Конструктивное решение кирпичных стен во многом определяется типом их кладки. В период до начала ХХ в. стены выполнялись со сплошной массивной кладкой толщиной от 69 см (2,5 кирпича) до 150 см (5,5 кирпича). Большая толщина стен определялась низкими прочностными характеристиками кирпичей и кладочных растворов, а также отсутствием надежной теории расчета каменных конструкций.

В гражданском строительстве существует несколько видов сплошной кладки:

Рис. 11. Виды кирпичной кладки:

а — цепная; б — крестовая; в — голландская; г — готическая; д — английская; е — многорядная.

Рис. 12. Системы перевязок кладки из кирпича: а — цепная перевязка кладки из кирпича толщиной 65 мм; б — то же, из кирпича толщиной 88 мм;

в — многорядная перевязка кладки из кирпича толщиной 65 мм;

г — то же, из кирпича 88 мм.

Рис. 13. Наружная самонесущая кирпичная стена (разрез): 1 — плита покрытия; 2 — анкер, скрепляющий стену с плитами покрытия; 3 — балка покрытия; 4— железобетонная колонна; 5 — железобетонная перемычка; 6 — железобетонные подоконные доски; 7 — гидроизоляция; 8 — железобетонная фундаментная балка; 9 — подсыпка под балку.

Рис. 14. Колодцевая кладка: а — планы; б — сечение по колодцу;

в — сечение по поперечной стенке; г — сечение по колодцу при устройстве засыпки; 1 — ложковые ряды; 2 — поперечная стенка; 3 — легкий бетон; 4 — засыпка шлаком; 5 — армированные растворные диафрагмы.

Начиная с 30-х г. ХХ в. и по настоящее время в практике строительства применяются в основном две системы перевязки: цепная и многорядная. При этом кладка с многорядной системой перевязки имеет более широкое распространение. Это связано с целым рядом прочностных, технологических и эксплуатационных преимуществ многорядной системы.

В последнее время в связи с повышением норм по теплозащите зданий наружные кирпичные стены начинают выполнять с конструктивными решениями, обеспечивающими более четкое разделение несущих и ограждающих функций стены. Это достигается путем устройства многослойных конструкций, состоящих из несущей кирпичной части и из теплоизолирующей конструкции, расположенной с внутренней или наружной поверхности кладки. Такие решения принимаются также и в случаях дополнительного утепления стен при капитальном ремонте и реконструкции зданий.

Выводы К настоящему времени распространение в жилищном гражданском строительстве получили полносборные каркасные и бескаркасные многоэтажные здания и здания из объемных элементов. В конструктивном отношении такие многоэтажные здания обладают пониженной жесткостью, устойчивостью и долговечностью в связи с податливостью связей между отдельными сборными элементами и повышенным риском коррозии стальных деталей связей. С повышением этажности эти недостатки усугубляются.

В настоящее время в г. Москва многоэтажные гражданские каркасные и панельные здания проектируют высотой 12−16 этажей, а в ряде случаев — 20 этажей и выше. Каркасные конструкции применяют для различных административных общественных и других зданий с большими помещениями, а в некоторых случаях и для жилых домов высотой более 25 этажей. Основными несущими конструкциями многоэтажного каркасного здания в гражданском строительстве являются железобетонные рамы, вертикальные связевые диафрагмы и связующие их перекрытия. Ригели применяют однопролетными, таврового сечения, с частично защемленными стыками. Сборные перекрытия, благодаря сварке закладных деталей и замоноличиванию швов между отдельными плитами, обладают высокой жесткостью при изгибе в своей плоскости.

Панельные конструкции применяют для жилых домов, гостиниц и т. п. зданий с часто расположенными перегородками и стенами. В панельных зданиях основными несущими конструкциями служат вертикальные диафрагмы, образованные панелями внутренних несущих стен, расположенными в поперечном, иногда, в продольном направлениях и, связывающие их, междуэтажные перекрытия. Панели наружных стен навешивают на торцы панелей несущих поперечных стен. Многоэтажное панельное здание, как в поперечном, так и в продольном направлениях воспринимает горизонтальную нагрузку по связевой системе.

По организации строительных работ предпочтение может быть отдано сооружению зданий из монолитною железобетона, обеспечивающих единый технологический процесс. В современном строительстве перекрытия (покрытия) и каркасы промышленных зданий и сооружений, выполненные из монолитного железобетона, являются более эффективными, чем сборные по затратам электроэнергии — в 5 раз; по расходу стали, примерно в 2 раза; по стоимости — в 2 раза. Однако, применение монолитного железобетона приводит к увеличению расхода бетона на 70%; трудозатрат на 100% (на строительной площадке); и, в целом, приводит к увеличению сроков строительства в 1,5 раза.

При отсутствии производственной базы (или при необходимости ее существенной модернизации) для изготовления сборных конструкций по экономическим показателям монолитные здания требуют значительно меньших первоначальных затрат и инвестиционного периода от капиталовложений до эксплуатации по сравнению со зданиями из сборного железобетона. Монолитные здания по архитектурным, конструктивным и технологическим показателям целесообразно выполнять рамно-связевой конструктивной системы с плоскими перекрытиями. На монолитные многоэтажные здания приходится значительная часть строительства, и у них большая перспектива.

Актуальность применения монолитных технологий усилилась с введением с 2000 года новых требований по теплосбережению ограждающих конструкций зданий. Поднимать сопротивление теплопередаче наружных стен, увеличивая толщину наружных стен, в многоэтажном строительстве экономически невыгодно. На помощь пришли системы наружного утепления фасадов — эффективные утеплители в сочетании с легкими конструкциями. В качестве ограждающих конструкций используются также полистирольные блоки с последующим оштукатуриванием с 2-х сторон, или газосиликатные блоки, с последующей штукатуркой и окраской.

Вывод После изученного материала, смело можно сказать, панельные дома по сравнению с кирпичными и монолитными дешевле, быстрее строятся, проще. Но ввиду их существенных недостатков, а именно похожесть фасадов; стандартная планировка квартир; слабая звукоизоляция; недостаточные теплозащитные свойства; ограниченная площадь комнат, прихожих, санузлов; протечка швов между панелями наружных стен, срок эксплуатации объекта не превышает 50 лет в настоящее время градостроители практически полностью отказались от них.

Дома из кирпича уютнее, прочнее, экологичнее, микроклимат в помещениях приближен к деревянным постройкам, их меньше, строят в основном центре, стоят дороже.

Наиболее оптимальным для решения градостроения Москвы является монолитное строительство, хотя они и не лишено существенных недостатков.

Список литературы

Горшков Р. К., Дикарева В. А. Формирование рынка доступного жилья в России. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010. — 152 с.

Синянский И.А., Манешина Н. И. Типология зданий и сооружений. — М.: Академия, 2004. — 176 с.

Дедюхова И.А. // Лекция на тему «Техническая типология серийного жилья. Единая модульная система в строительстве».

Фомина В.Ф., Содоров Н. В. // Конструкции общественных зданий: учебное пособие // УлГТУ, 2005. — 85 с.

Граник Ю. Г. // Проектирование и строительство высотных зданий // ОАО «ЦНИИЭП жилища».

Бондаренко В.М., Ляхович Л. С., Хлевчук В. В. и др. О нормативных требованиях к тепловой защите зданий // Строительные материалы. 2001. № 12. С. 2−8.

Гудков О.В., Ахундов А. А., Леонтьев Е. Н., Тяжлова В. Н. Трехслойные керамзитобетонные панели с утепляющим слоем из пенополистиролбетона // Строительные материалы. 2004. № 11. С. 38−39.

Ожигбесов Ю.П., Хабибуллин К. И., Калядин Ю. А. Предложения по улучшению теплозащитных характеристик стеновых конструкций // Бетон и железобетон. 1996. № 1. С. 21−23.

Ярмаковский В. Н. Модифицированные легкие бетоны различных видов для ограждающих и несущих конструкций зданий. Научные труды II-ой Международной конференции по бетону и железобетону. «Бетон и железобетон — пути развития», т. 4. 2010 — М., с. 176−186.

Пригоженко О.В., Андрианов А. А., Ярмаковский В. Н. Высокопрочный керамзитобетон из высокоподвижных смесей. — там же, что и (1), стр. 128−135.

Петров В.П., Макридин Н. И., Ярмаковский В. Н. Пористые заполнители и легкие бетоны. Материаловедение. Технология производства. — Учебное пособие, Сам

ГАСУ, г. Самара, 2009, — 436 с.

а — каркасная;

б — бескаркасная;

в — объемно-блочная (столбчатая);

г — ствольная;

д — оболочковая.