Практика отечественного и зарубежного строительства выявила три основные конструктивные схемы многоэтажных зданий: схему с несущими стенами, каркасную, а также промежуточную схему — комбинированную, которая включает несущие стены и каркас.
Конструктивные схемы многоэтажных зданий с несущими стенами высотой 9—17 и более этажей можно подразделить на следующие разновидности (рис. 1.1).
1. С поперечными несущими стенами. Эта схема в свою очередь в зависимости от компоновки и расположения несущих конструкций подразделяется на схемы:
- а) с узким шагом поперечных стен — в пределах до 3,6 м (рис. 1.1, а);
- б) с широким шагом поперечных стен — более 3,6 м (рис. 1.1,6);
- в) со смешанными шагами — как узкими, так и широкими (рис. 1.1, в).
2. С поперечными и продольными несущими стенами (рис. 1.1, г).
Эта схема в зависимости от характера опирания перекрытий и соответственно статической работы продольных стен подразделяется на схему с несущими поперечными и внутренней продольной стеной (т. е. с опиранием перекрытий на три стороны) и схему с несущими поперечными и всеми продольными, в том числе фасадными, стенами (т. е. с опиранием перекрытий на четыре стороны).
3. С продольными несущими стенами (рис. 1.1, б). Поперечные стены в этом случае служат только диафрагмами жесткости.
1. Конструктивная схема с поперечными несущими стенами
Схема с узким шагом поперечных стен
Конструктивная схема крупнопанельных девятиэтажных домов массовых серий (11-57, II-49, 1605/9)1, принятая в результате обобщения предшествующего опыта пятиэтажного полносборного домостроения, принципиально не отличается от схемы с поперечными несущими стенами в пятиэтажных домах серии 1605 (1-464): тот же узкий шаг поперечных стен, конструктивные формы элементов в виде плоских панелей размером на комнату. 
Серия П-57 (рис. 1.2). Основные конструкции домов этой серии — внутренние несущие стены, перекрытия, наружные стены — выполняются на вибропрокат-ных станах. Изготовление и монтаж домов осуществляет домостроительный комбинат № 3.
В серию II-57 включено шесть разновидностей домов протяженностью 3, 5 и 7 секций, с различной ориентацией по странам света. Чтобы обеспечить наиболее эффективную производительность стана и ограничить количество типоразмеров изделий, принят единый шаг поперечных несущих стен 3,2 м и продольных 5,6 м. Конструктивную основу дома составляют внутренние поперечные несущие стены толщиной 14 см и сплошные размером на комнату панели перекрытий такой же толщины.
Наружные стены — самонесущие, из керамзитобетонных прокатных панелей толщиной 32 см, длиной на два модуля (6,4 м). На продольных и торцовых фасадах предусмотрено устройство лоджий.
Особенность конструктивного решения дома состоит в том, что соединение элементов стен и перекрытий выполняется с помощью болтов. Стыки наружных стеновых панелей замоноличиваются с дополнительной герметизацией. Таким образом, полностью исключены сварные соединения.
Основной узел несущих конструкций— сопряжение поперечных панелей между собой и с перекрытиями — решен по принципу «платформенного стыка». Панели перекрытий «перерезают» сечение поперечной стены, опираясь на половину ее толщины. Таким образом, передача усилий по несущим поперечным панелям в узле становится многоступенчатой— через опорные части плит перекрытий и два растворных шва.
Дома серии П-49 (рис. 1.3) по существу повторяют принципиальные конструктивные решения домов серии II-57. Планировочная компоновка дома основана на двух продольных шагах 3,3 и 2,7 м и поперечном 6 м. Серия состоит из шести разновидностей домов протяженностью 4, 6 и 8 секций, широтной и меридиональной ориентации.
Дома этой серии изготовляются различными предприятиями, что определило некоторое различие в отдельных конструктивных решениях. На домостроительном комбинате №1 (серия П-49д) наружные стены выполняются в виде многослойных железобетонных панелей.
Толщина внутреннего слоя многослойной наружной панели увеличена до 10 см (см. главу 6).
Объем строительства домов серии 11-49 достигает в Москве более 1 млн. м2 жилой площади в год. Возводятся также 12-этажные дома, в которых в наиболее полной мере удается использовать действительную несущую способность конструкций.
Дома серии 1605 представляют по существу разновидность рассмотренных выше типов. Дома этой серии выпускаются домостроительным комбинатом № 2, где они заменили изготовлявшиеся ранее пятиэтажные дома.
Общий объем производства девятиэтажных панельных домов указанных трех серий достигает в Москве 1,7 млн. м2 жилой площади в год.
Острая потребность застройки города жилыми домами повышенной этажности определила четко выраженную тенденцию к увеличению высоты крупнопанельных зданий. В связи с этим наряду с массовым строительством по типовым проектам 9-, а в последнее время 12-этажных жилых домов развернулось экспериментальное строительство домов высотой 17 и более этажей.
Опытные многоэтажные крупнопанельные 17-этажные дома построены в 1966 и 1967 гг. на проспекте Мира и на Смоленском бульваре (рис. 1.4)2. Сооружение их отвечало задаче создания нового типа многоэтажного жилого дома на базе изделий вибропрокатного производства и по существу открывало новое направление в строительстве домов повышенной этажности.
Планировочная и конструктивная структура основана на едином продольном шаге 3,2 м со сдвижкой продольных наружных и внутренних стен в шахматном порядке (рис. 1.4,6).
Внутренние стены и перекрытия выполнены из плоских железобетонных панелей. Панели поперечных стен в соответствии с величиной действующих усилий приняты толщиной 16 см, панели перекрытия — толщиной 14 см; размеры этих элементов соответствуют конструктивному шагу, что позволило получить равновесные элементы конструкций, а также исключить промежуточные швы в пределах комнат и тем самым улучшить звукоизоляцию помещений.
Основной узел сопряжения несущих конструкций — опирание панелей перекрытий на внутренние несущие стены — решен по принципу платформенного стыка. Впервые применена цементная пластифицированная паста, укладываемая толщиной всего 5 мм. Фиксация элементов осуществлена в узле при помощи бетонных фиксаторов, соединяющих непосредственно нижние и верхние панели (рис, 1.4,в). Применение такого стыка в условиях больших усилий, действующих в панелях (достигающих в нижних этажах 70 Т/м), возможно при высокой точности изготовления конструкций и принудительного монтажа с жесткими фиксирующими устройствами, что исключает опасность появления случайных эксцентриситетов и соответственно перегрузки панелей.
Пространственная жесткость здания обеспечивается совместной работой поперечных и продольных внутренних стеновых панелей и дисков перекрытий.
Наружные стены из керамзитобетона толщиной 32 см, длиной на два модуля-решены по принципу навесных панелей. Крепление панелей наружных стен к перекрытию производится с помощью посадки на фиксаторы и к поперечным стенам— с помощью металлических накладок на болтах. Принципиальной особенностью структурного решения стены служит выполнение всех стыков между наружными панелями внахлестку, благодаря чему вертикальные стыки между панелями (представляющие наибольшую опасность с точки зрения протекания) дополнительно защищены балконными плитами.
Выполнение стыков внахлестку также наилучшим образом решает проблему температурных деформаций наружных стен, так как по существу исключается раскрытие стыков при колебаниях температуры. Такое решение способствует погашению изготовительных, разбивочных и монтажных допусков.
Торцовые наружные стены, являющиеся по своему характеру несущими, выполняются раздельной конструкции — из-плоских железобетонных панелей и утепляющей керамзитобетонной панели с наружной стороны, опирающейся на выступающую кромку панели перекрытия.
Балконы, устройство которых при навесных наружных стенах представляет сложную конструктивную задачу, решены с опиранием на специальную панель — «щеку», подвешенную к торцовым частям поперечных стен и передающую вертикальную нагрузку на наружную керамзитобетонную панель. Чередование балконов и стеновых панелей через два пролета создает выразительное пластическое архитектурное решение фасадов, причем балконы легко могут быть заменены лоджиями или эркерами без изменения конструктивной и планировочной схемы здания.
Конструктивное решение 25-этажного жилого дома из вибропрокатных панелей3 (рис. 1.5) на проспекте Мира является развитием идей, заложенных в проектах построенных 17-этажных жилых домов. Конструктивная схема, как и в предыдущих домах такого типа, принята в виде поперечных несущих стен из прокатных железобетонных панелей толщиной 16 см, расположенных с шагом 3,2 м. Перекрытия — из прокатных плоских железобетонных панелей толщиной 14 см.
Особенность решения наружных стен из керамзитобетонных панелей — новая их структура и система разрезки. Наружные панели, западающие и выступающие, расположены в плоскости стен в шахматном порядке. Благодаря этому здесь не только вертикальные, но и верхние горизонтальные стыки решены внахлестку, т. е. закрыты кромками смежных панелей (рис. 1.5, в). Причем балконная плита служит как бы специальным защитным элементом для нижнего горизонтального стыка. Новый прием решения наружных стен наиболее надежно обеспечивает воздухо- и водонепроницаемость стыков.
Пространственная жесткость здания и восприятие ветровых нагрузок в поперечном направлении обеспечиваются по-новому. Для этого служат сборно-монолитные стены жесткости. Ветровые нагрузки передаются поэтажно на стены жесткости при помощи горизонтальных дисков перекрытий. В продольном направлении жесткость обеспечивается работой продольных несущих стен. Поперечные диафрагмы жесткости выполнены толщиной: средние — 72 см, торцовые — 56 см; слой монолитного железобетона заключен между двумя прокатными панелями толщиной по 16 см, которые служат опалубкой и одновременно полностью участвуют в статической работе диафрагмы жесткости.
Диск перекрытия представляет собой неразрезную трехпролетную плиту, опертую в горизонтальном направлении на четыре поперечные диафрагмы жесткости. Для восприятия растягивающих усилий в краевых участках диска в панелях перекрытий запроектированы арматурные пояса, которые на поперечных осях свариваются при помощи закладных деталей. Для восприятия сдвигающих усилий в плоскости диска предусмотрены шпонки, образующиеся после заполнения бетоном вырезов в плитах перекрытий.
Разновидностью дома такой конструкции может служить 27-этажный жилой дом, запроектированный МНИИТЭП на базе изделий типового проекта II-49 (рис. 1.6). По своим конструктивным принципам этот дом мало отличается от только что рассмотренного.
Этот тип дома предполагается включить. в состав серии, в которую входят жилые дома высотой 9—16 этажей, многосекционные, прямоугольной и усложненной конфигурации. Все дома серии основаны на единой конструктивной схеме.
Особенность компоновки дома — развитые в плане диафрагмы жесткости, выполняемые также в виде сборно-монолитной конструкции, состоящей из сборных панелей и заключенного между ними слоя монолитного железобетона. Они воспринимают до 80% ветровой нагрузки, действующей на здание.
Наружные стены навесные, но в отличие от предыдущих решений — в виде железобетонных трехслойных панелей.
В московском строительстве последнего времени наметилась определенная тенденция к укрупнению пролетов между поперечными стенами, что вызвано стремлением к большей свободе планировочных решений в крупнопанельных зданиях.
В пределах рассмотренной конструктивной схемы с частым расположением поперечных стен разрабатываются новые проектные решения домов, в которых применен увеличенный продольный шаг — 3,6 м. Это позволит улучшить пропорции комнат, более четко выявить главную комнату в планировочной структуре квартиры.
Тенденция к освобождению площади от лишних несущих конструкций получила отражение в конструктивных схемах с широким шагом, а также в смешанных панельно-каркасных решениях, в схемах с продольными несущими стенами и, наконец, в каркасных схемах многоэтажных домов.
Схема с широким шагом поперечных стен
В отличие от широко распространенных многоэтажных домов коридорной системы, построенный дом — секционный, с широтной ориентацией.
В первом этаже расположены помещения для обслуживания жильцов дома — кафетерий, стол заказов, бюро добрых услуг, комнаты дневного пребывания детей, пункт по приему белья в стирку и т. д.
Поперечные несущие панели выполняются из плоских железобетонных плит толщиной 20 см, перекрытия — из предварительно напряженных плоских панелей толщиной 16 см. По-новому запроектирован основной узел опирания перекрытия на несущие поперечные стены, решение которого составляет главную проблему крупнопанельного домостроения. В отличие от многоступенчатой передачи усилий в платформенных стыках здесь предусмотрена непосредственная передача усилий с панели на панель (рис. 1.7, в) с замоиоличиванием узла. В конструктивном отношении такое решение в наибольшей мере отвечает природе железобетона и структуре панельного дома. Узел решен следующим образом: панель перекрытия опирается железобетонными «пальцами» на верхнюю плоскость поперечной стеновой панели; поперечная панель устанавливается на фиксаторы — регулирующие гайки на болтах. Плиты перекрытий в узле соединяются горизонтальными металлическими накладками, «пропущенными» через панель. Благодаря этим связям создается единый диск перекрытия. Фиксаторы обеспечивают высокую точность монтажа. После установки, выверки и рихтовки панелей по всему ярусу раствор выстилался вдоль панели с одной стороны и вибратором перемещался в стык; показателем полного и гарантированного заполнения стыка служило вытеснение раствора с другой стороны панели. Таким образом, растворный шов в стыке как бы заключен в обойму, что значительно повышает несущую способность узла.
Практика монтажа показала простоту принятого типа соединений. В зимних условиях выполнение замоноличенного стыка не вызывало осложнений — бетонирование производилось с применением противоморозных добавок нитрата натрия. в сильные морозы с дополнительным прогревом.
Имеет свои особенности и решение наружных стен. По статической схеме работы они навесные, увеличенной длины — до 7—11 м (ленточные). Это дало возможность не только повысить индустриальность решения наружных стен, но и разместить стыки по границам дверных проемов. Таким образом, стыки оказались под защитой перекрытий лоджий, что наиболее кардинально решает проблему защиты стыка от атмосферных вод. Керамзитобетонные ленточные панели опираются на кромки перекрытий и крепятся к поперечным панелям.
Лоджии выполняются навесными. Основным несущим элементом являются «щеки», которые в каждом этаже крепятся в двух уровнях: верхнее крепление к поперечной внутренней стене работает на горизонтальные растягивающие усилия, нижнее — опирание на керамзитобетонные панели — служит для передачи вертикальной нагрузки и горизонтальных усилий сжатия. Опыт показал, что такая конструкция лоджий выполняется достаточно просто.
Торцовые несущие стены запроектированы трехслойной конструкции; внутренний слой — из железобетона толщиной 12 см, утеплитель — из пеностекла, наружный слой — из железобетона толщиной 5 см.
Благодаря четкой компоновке удалось получить унифицированное решение сборных железобетонных конструкций. Перекрытия имеют по существу один типоразмер; поперечные несущие панели выполняются двух типоразмеров; навесные наружные панели — четырех типоразмеров. Таким образом, решение с широким шагом поперечных стен дает возможность получать из ограниченного набора унифицированных панелей дома с разнообразными типами квартир, что составляет одну из важнейших задач современного жилищного строительства.
Конструктивная схема первого этажа — каркасная (см. главу 3).
Опытный 12-этажный жилой дом 1 с широким шагом поперечных стен построен в 1964 г. на Ленинградском проспекте (рис. 1.8). Конструктивная схема дома принята с широким шагом опор — 6,1 м; в первом и втором этажах — двухэтажный рамный каркас из сборных железобетонных элементов.
Конструкция опирания перекрытий на несущие вертикальные панели — в виде консольного узла со стыком в уровне верха перекрытия, что позволило обеспечить непосредственную и наиболее четкую передачу усилий в стыке. Растворный шов выполняется весьма просто, путем установки панелей на подкладках с последующим заполнением швов раствором непосредственно с перекрытия.
В конструктивном решении дома удалось четко провести принцип унификации сборных железобетонных панелей. Так, основные несущие панели поперечных стен выполнены только двух типоразмеров, элементы перекрытия — одного типоразмера.
Успешный опыт возведения этого дома позволил принять такую конструкцию для 16-этажного жилого дома.
Схема с поперечными несущими стенами нашла широкое применение в строительстве кирпичных и крупноблочных зданий. В Москве построено значительное количество жилых домов высотой 9—14 этажей с кирпичными несущими поперечными стенами, расположенными с широким шагом — около 6—6,4 м, с самонесущими наружными стенами. По сравнению с традиционными схемами кирпичных домов с продольными несущими стенами удается резко уменьшить толщину наружных ограждений до пределов, ограниченных теплотехническими расчетами, и в целом получить ощутимую экономию кирпича — до 15%.
Конструктивную схему дома составляют поперечные несущие стены, выполненные из крупноразмерных бетонных блоков толщиной 40 см из бетона марки 200 с круглыми пустотами, используемыми для размещения вентиляционных каналов. Система разрезки стен двухрядная. Поясные блоки по всему периметру стен соединяются с помощью сварки закладных деталей и образуют таким образом жесткий, по существу, монолитный пояс.
Наружные стены, которые по статической схеме работы самонесущие, выполняются из керамзитобетонных блоков марки 75, объемным весом 1200 кг/м3, толщиной 40 см. В торцовых стенах (несущих) для нижних этажей толщина этих блоков увеличена до 50 см. Пространственная жесткость дома обеспечивается совместной работой поперечных и продольных стен, которая создается соединением стен в местах примыканий путем установки жестких металлических шпонок (рис. 1.9, в).
Междуэтажные перекрытия выполняются из сборных многопустотных настилов с усиленными торцами (см. главу 5).
Схема со смешанными шагами
Примером такой схемы служат проекты 9- и 16-этажных крупнопанельных жилых домов серии II-607. Объемно-планировочное решение всех типов домов этой серии основано на двух продольных шагах — 6 и 3 м. Размещение несущих поперечных железобетонных стен принято по границам квартир. Именно поэтому в компоновку планов наряду с основным пролетом 6 м введен дополнительный узкий шаг 3 м. Таким образом, поперечные стены совмещают функции несущей конструкции и межквартирной перегородки. В рассмотренном 17-этажном доме с широким шагом (тип М-10) межквартирные перегородки не совпадали с несущими и их приходилось выполнять из спаренных гипсобетонных панелей, которые располагались в середине пролета перекрытий, что приводило к утяжелению плит перекрытий.2. Конструктивная схема с продольными несущими стенами
Перекрытия из многопустотных настилов с замоноличенными стыками представляют собой горизонтальные .диски, передающие ветровые нагрузки на стены лестничных клеток.
Наружные керамзитобетонные стены — толщиной 40 см, из керамзитобетона марки 75, объемным весом 1200 кг/м3. Продольная внутренняя стена — из бетонных панелей толщиной 27 см. Стены лестничной клетки — из бетонных блоков толщиной 40 см, внутри которых размещаются вентиляционные каналы.
Недостатки домов этой серии вызваны в основном характером конструктивной схемы — применением несущих наружных стен из керамзитобетонных панелей, в которых совмещены несущие и теплоизоляционные функции. Это ведет к увеличению толщины стены до 40 см (что приближает ее к толщине кирпичной стены), повышению расхода стали и цемента.
3. Конструктивная схема с поперечными и продольными несущими стенами
Схема с поперечными и продольными несущими стенами в зданиях повышенной этажности нашла ограниченное применение. И это не случайно. При использовании схемы с несущими поперечными стенами логично стремление к всемерному облегчению продольных фасадных стен. Более того, как мы смогли проследить, при высоте зданий более 12 этажей возникает решение с навесными наружными стенами, которое является оптимальным для зданий повышенной этажности. Вместе с тем опирание перекрытий на внутренние продольные стены в ряде случаев может оказаться целесообразным. Создание условий для опирания плит перекрытий по трем сторонам не только несколько облегчает сами плиты (что, вообще говоря, при малых пролетах — до 3,6 м — несущественно), но и значительно улучшает совместную работу поперечных и продольных стен, так как плиты в этом случае являются своего рода жесткими шпонками в местах сопряжения этих стен.
Поэтому возможной (целесообразной) разновидностью такой схемы будет схема с несущими поперечными и внутренними продольными стенами.
4. Комбинированная (панельно-каркасная) схема
Схемы с внутренним каркасом и наружными несущими стенами пока нашли применение в московском строительстве только для девятиэтажных жилых домов серии II-29 (см. рис. 1.1, е). Несущую основу дома составляют наружные и внутренние кирпичные стены и внутренний продольный железобетонный каркас. Перекрытия выполняются в виде сборных железобетонных настилов, опирающихся на наружные кирпичные стены и на продольный ригель каркаса.
Определенное достоинство такого конструктивного решения в исключении сильно нагруженной внутренней продольной кирпичной стены, что снижает трудоемкость строительства и создает возможности более гибких планировочных решений. Аналогичные решения принимались в ряде случаев для домов высотой до 14 этажей. Дальнейшее повышение этажности экономически нецелесообразно, так как требует увеличения толщины наружных кирпичных стен для повышения их несущей способности. Поэтому пределом целесообразности применения конструктивной схемы с несущими продольными кирпичными стенами следует считать 12 этажей.
Основная особенность конструкции дома — расположение поперечных и продольных стен по границам квартир. В этом проектном решении наиболее логично сочетается архитектурная и конструктивная компоновка здания. По существу в границах несущих стен можно предусматривать различные планировки квартир, причем размеры квартир могут меняться в зависимости от шага поперечных несущих конструкций.
Несущие поперечные и продольные стены — из панелей толщиной 20 см. В плоскости наружных стен во избежание перегрузки торцов поперечных панелей весом наружных стен расположен каркас с шагом колонн 6—9 м и более. Отличительная особенность этого каркаса — применение ригелей большого сечения, которые служат одновременно подоконными утепленными панелями.
Панели перекрытия, выполняемые плоскими железобетонными предварительно напряженными толщиной 16 см, опираются на этот продольный ригель и на несущие продольные внутренние стены.
5. О выборе конструктивных схем жилых домов повышенной этажности
Сложность экономического сопоставления рассмотренных зданий, выполненных по различным конструктивным схемам, определяется влиянием целого ряда факторов — различием объемно-планировочных решений, выбором материалов и конструкций для отдельных элементов, индивидуальным подходом того или иного проектировщика к конструированию элементов. Влияние на стоимость только планировочных факторов может достигать 20%.
Тем не менее с определенной степенью точности можно сопоставить дома примерно одинаковой этажности и однотипных планировочных решений по основным показателям — расходу стали, бетона, цемента и по трудоемкости. Учитывая, что показатели будут неодинаковыми для домов высотой 9 и 16 этажей, имеющих различия как в планировочных решениях, так и в самих конструкциях, приведем их раздельно по этим двум группам зданий (табл. 1.1 и 1.2).
Несущей основой одной из таких конструкций10 служит железобетонная «этажерка», в которую «вставлены» типовые конструкции обычных панельных домов (рис. 1.12).
Роль стоек выполняют стены жесткости, располагаемые в торцах здания, на границах секций и лестнично-лифтовых узлов. Эти стены жесткости, органически связанные с планировочным решением здания, возводятся по ходу монтажа элементов заполнения «этажерки». Опалубкой для стен жесткости служат сами панели. Стены жесткости опираются на монолитный железобетонный ростверк, устраиваемый поверх глубинных железобетонных свай большого диаметра, например типа «Беното» (см. главу 11).
В качестве ригелей сборно-монолитной рамы «этажерки» (рис. 1.12) применены продольные монолитные балки, имеющие пролеты, равные расстояниям между стенами жесткости, порядка 20 м. Ригели неразрезные, многопролетные и жестко соединены на опорах со стенами жесткости. Благодаря этому конструкция их значительно облегчается. Ригели располагаются в пределах высоты технических этажей и связываются по поперечным осям сборными железобетонными балками высотой 1,2 м. Ригели воспринимают нагрузку от 16 этажей панельного дома. Панели перекрытия передают ветровую нагрузку на стены жесткости по всей высоте, обеспечивая в то же время их устойчивость как стоек рамы.
Использование предложенной конструкции расширяет возможности архитектора, позволяет найти новые архитектурные формы зданий повышенной этажности, что особенно важно при застройке наиболее ответственных участков центральной части города.
Для возведения зданий этой конструкции могут быть использованы выпускаемые строительной промышленностью панели с одинаковыми размерами поперечного сечения и одинаковым армированием для всех этажей здания, т. е. обеспечена высокая степень унификации. Создание монолитных элементов «этажерочной» конструкции не требует опалубки (ни передвижной, ни переставной).
Первый этаж предназначен для размещения магазинов, ресторанов и других помещений культурно-бытового назначения, которые весьма сложно выполнять в обычных панельных домах (см. главу 3).
Важным качеством этой схемы является отсутствие в ней растягивающих усилий, которые всегда значительно усложняют конструкции панельных домов, приводят к существенному увеличению расхода стали. Более того, здесь с повышением этажности здания растягивающие усилия в стенах жесткости в месте примыкания к ростверку уменьшаются, так как вертикальная нагрузка в стенах жесткости резко возрастает и погашает растягивающие напряжения, возникающие от ветровой нагрузки.
Расход материалов — бетона и стали — на эту конструкцию для зданий высотой около 40 этажей оказывается не выше, чем на обычную панельную или каркасную конструкцию (табл. 1.6).
Дома такого типа могут возводиться в районах плотной застройки сложившейся части Москвы, так как для них требуется минимальная площадь земельного участка; кроме того, объем подземных работ, связанных с закладкой фундаментов, прокладкой коммуникаций и т. д., сравнительно невелик. Это решение позволяет создавать интересные и выразительные архитектурные композиции (рис. 1.13, а). Здания могут быть различной высоты — от 16 до 50 этажей.
Другим направлением является возведение зданий в целом из монолитного железобетона с применением подвижной опалубки. Этот тип многоэтажных зданий получает в последние годы значительное распространение за рубежом. Недостаток решения — трудоемкость и многодельность, в связи с чем трудно ожидать распространения таких приемов конструктивных решений в практике московского строительства.
Показатели расхода бетона и стали для различных конструктивных схем применительно к жилому дому высотой 40 этажей практически одинаковы. Применение более сложных конструктивных форм — «этажерочной» конструкции или схемы с монолитным стволом — не вызывает ощутимого увеличения расхода материалов, открывая в то же время целый ряд важных качеств, о которых речь шла выше. Эти качества и определяют, с нашей точки зрения, перспективность предлагаемых конструктивных схем для зданий большой этажности в будущей застройке Москвы.
7. Создание каталога унифицированных изделий — новый этап в развитии индустриального строительства
Широкое применение унифицированных элементов заводского изготовления не только повышает уровень индустриализации строительства, но и одновременно дает большой экономический эффект, поскольку массовое изготовление таких элементов делает рентабельной автоматизацию всего процесса производства, а уменьшение трудовых затрат обеспечивает снижение стоимости унифицированных элементов.
При этом имеется в виду, что завод будет изготовлять только ограниченное по номенклатуре количество элементов и обязательно идентичных по своей конструкции. Такая организация производства унифицированных элементов, безусловно, положительно повлияет на улучшение их качества, так как в условиях массовости изготовления одного или нескольких видов изделий представляется реальная возможность непрерывно совершенствовать технологию.
К сожалению, при переходе к промышленному способу изготовления строительных конструкций, деталей и изделий в Москве вопросам унификации конструктивных элементов не было уделено должного внимания. Это привело к непомерному увеличению номенклатуры строительных элементов, что противоречит самому характеру современного индустриального способа производства. Более того, переход на новые типовые проекты жилых домов повышенной этажности вызвал резкое расширение номенклатуры конструктивных элементов.
Опыт проектирования и внедрения в практику строительства типовых проектов панельных жилых домов серии II-49, II-57, 1605 показал, что принятые в них различные решения конструктивных узлов, систем разрезки стен на панели и привязка их к модульным осям, различия в решении нулевых циклов при разных вариантах наружных стен и т. д. ведут к необоснованному росту количества типоразмеров строительных изделий и исключают возможность их применения в домах с аналогичными параметрами.
Каждый проект имеет собственную номенклатуру изделий, «привязанных» к домам только данной серии.
По существу однотипные в своих объемно-планировочных решениях девятиэтажные крупнопанельные дома с общей конструктивной схемой — с несущими поперечными стенами — имеют разнотипные конструкции, отличающиеся к тому же чрезвычайно большой номенклатурой изделий. Именно поэтому количество типоразмеров изделий катастрофически растет. Предприятия московской промышленности выпускают более 2560 типоразмеров изделий только для панельных домов, в том числе для перекрытий — 320, поперечных стен — 200, наружных ограждений — 400 типоразмеров. При этом рост количества типоразмеров изделий преимущественно определяется незначительными расхождениями конструктивных размеров и деталей конструкций в условиях весьма ограниченного выбора планировочных параметров. Несмотря на такое многообразие заводских изделий, набор архитектурно-планировочных решений крайне ограничен. Таким образом, создалось противоречие между недопустимо широкой номенклатурой изделий и также недопустимо ограниченным набором типов квартир, в то время как принципы унификации состоят в противоположной проблеме — из ограниченного набора конструкций получить многообразие архитектурно-планировочных решений. Эта проблема рождена противоречием между индустриальным способом изготовления конструкций и архитектурным творчеством. Первый требует максимального единообразия изделий, второму необходимо разнообразие. Разрешение этого противоречия — насущная задача сегодняшнего дня.
В каком же направлении должна решаться проблема унификации конструкций в московском строительстве?
Существует мнение, что между сериями, конструкции которых выпускаются различными предприятиями с разными технологиями производства, необязательна унификация. Однако анализ показал, что для разных серий, несмотря на самые различные архитектурно-планировочные решения, может быть строго унифицирован целый ряд конструктивных элементов.
Наиболее перспективной с точки зрения организации строительства является прежде всего унификация конструкций «нулевых» циклов. Такая унификация должна быть в первую очередь проведена внутри серий между ее вариантами.
Необходима также унификация лестнично-лифтовых узлов, санитарно-технических кабин, вентиляционных блоков и т. д. Должны быть созданы единые решения лестнично-лифтовых узлов как по планировочной компоновке, так и по конструкции отдельных элементов. То же относится к конструкции вентиляционных блоков. В большей мере за последние годы унифицированы санитарно-технические кабины для всех основных серий типовых проектов.
Унифицированными, как показала практика проектирования, могут быть и другие элементы дома, например конструкции первых этажей, если в них размещены общественные помещения (см. главу 3).
Другое важное направление унификации — создание унифицированных серий типовых проектов, т. е. серий, основанных на единой номенклатуре сборных железобетонных конструкций.
Вместе с тем все сказанное ни в коей мере не должно привести к однотипности, монотонности и однообразию архитектурных решений крупнопанельных домов. Значительное расширение номенклатуры ограждений позволит получить самые разнообразные решения фасадов. Наружные панели могут быть выполнены из различных материалов, с разными фактурами, с введением элементов лоджий, эркеров и т. п. Недостаточно используются различные приемы блокировки домов в целях создания ансамблей застройки, получения выразительных пространственных композиций. Дополнительный набор элементов, необходимый для этой блокировки, будет оправдан общей унификацией основных изделий всех панельных домов.
Создание унифицированных серий типовых проектов для условий московского строительства не решает полностью всех задач. На данном этапе, когда начинается большая реконструкция центральной части города, дальнейшее применение типовых решений домов может стать известным тормозом на пути прогресса архитектуры и техники строительства.
Принципы типового проектирования на новом более высоком этапе развития индустриального домостроения должны предусматривать переход от типовых домов к типовым унифицированным конструкциям и деталям; такой подход отвечает более высокому уровню проектирования.
Речь идет о создании единого сортамента строительных изделий для жилых и общественных зданий в Москве. Этот общий сортамент должен включать строго координированную единую систему типоразмеров унифицированных строительных изделий, которые должны применяться при проектировании жилых и общественных зданий различной конструкции: крупнопанельных жилых домов и отдельных унифицированных с ними по высоте этажа, общественных зданий с поперечными и продольными несущими стенами из крупных панелей; жилых домов и общественных зданий с несущими поперечными или продольными стенами из кирпича и крупных блоков; жилых и общественных зданий каркасно-панельной конструкции.
Главная цель разработки сортамента — преодоление существующего однообразия, а нередко и недостаточного качества объемно-планировочных решений зданий при одновременном упорядочении и сокращении общего количества типоразмеров строительных изделий.
Чтобы создать основу для составления каталогов и внедрения их в жизнь, разработана специальная модульно-координатная система. Сущность этой системы заключается в выявлении взаимосвязи между элементами здания и подчинения их наиболее целесообразным и обоснованным законам и правилам.
В частности:
- а) подчинение осевых размеров зданий, количества и градаций типоразмеров, размеров и конфигураций отдельных элементов и частей зданий, их сопряжений и привязок, градаций нагрузок и других параметров определенным закономерностям, основанным на математических модульных рядах;
- б) введение единых однозначных привязок всех элементов к сетке пространственных координатных осей здания;
- в) создание на этой основе нормалей и каталогов модулированных изделий и типовых узлов.
В основе ее следующие положения: осевые размеры по длине, ширине, высоте и толщине отдельных элементов, размеры отверстий и допусков, пролеты несущих конструкций, высоты этажей и т. д. должны быть кратны определенным величинам. Важно правильно выбрать модульный ряд и сам модуль.
В качестве такого модуля принят для московского строительства размер 600 мм и в случае необходимости дополнительный модуль — 300 мм.
На этом модульном ряде и основан каталог. Он содержит необходимую номенклатуру для строительства: жилых домов с высотой этажа от пола до пола 300 см, основанных на едином модульном ряде размеров в плане 120 — 180 — 240 — 300 — 360 — 420 — 480 — 540 — 600 — 660 см;, общественных зданий с высотой этажа от пола до пола 330 — 360 — 420 — 480 — 660 см, основанных на едином модульном ряде размеров в плане 120 — 240 — 300 — 360 — 480 — 600 — 720 — 900 — 1200 — 1500 — 1800 — 2400 см.
При составлении каталога предусмотрена возможность осуществления различных конструктивных схем зданий: панельных с узким, широким и смешанным шагом поперечных несущих стен для жилых домов; каркасных с поперечным и продольным направлением ригелей для жилых и общественных зданий и др.
Этажность жилых домов предусматривается 9 — 12 — 16 — 20 этажей, общественных зданий — до 30 этажей.
Каталог включает широкий набор изделий, обеспечивающих создание разнообразных архитектурно-планировочных и объемных структур зданий (дома с прямоугольной конфигурацией, угловой, ступенчатой со сдвижкой в плане, трилистник и т. п.).
Унификация сборных изделий проводится исходя из конструктивного признака, т. е. по каркасным и панельным конструкциям. Вместе с тем учтена возможность унификации наружных стен, лестнично-лифтовых узлов, санитарнотехнических устройств (вентиляции, санитарно-технических кабин и т. д.), электротехнических устройств (электропанели) и т. п. для жилых домов с различными несущими конструкциями.
Для наружных стен принимаются взаимозаменяемые конструкции панелей — однослойные керамзитобетонные и трехслойные с эффективным утеплителем. Наружные панели, независимо от этажности домов, предусмотрены навесными. В случаях когда они являются несущими, например на торцах панельных зданий, их конструкция может состоять из одного элемента соответствующей несущей способности или из двух элементов — внутренней несущей железобетонной панели и наружной утепляющей.
Разрезка наружных стен на панели предусматривает одно- и двухмодульные панели, горизонтальные и вертикальные с проемами. Кроме этого, номенклатура включает ленточные (полосовые) панели как горизонтальные, так и вертикальные (двухэтажные). Причем в пределах одного фасада может сочетаться как горизонтальная, так и вертикальная разрезка панелей, что позволит еще в большей мере разнообразить архитектуру зданий. Этой же задаче отвечает набор элементов лоджий, эркеров и других элементов фасадов.
Сортамент предусматривает строго определенные решения узлов и деталей конструкций панельных домов, в наибольшей мере оправдавшие себя в практике крупнопанельного строительства. Так, например, на первом этапе опирание панелей перекрытий на внутренние стены принято по принципу платформенных узлов. Панели перекрытий размещаются в пределах планировочного шага, размером на конструктивный модуль, вследствие чего их конструктивные размеры будут отличаться от планировочных только на толщину шва между панелями.
В основу каталога положены унифицированные решения стыков наружных и внутренних несущих и ограждающих конструкций, выбранные в результате анализа существующих решений (см. главы 4—6). Унификация конструкций стыков позволит избавиться от существующей необоснованной их разновидности.
Сопряжение панелей внутренних и наружных стен предусматривается с заведением панелей внутренней стены на 30 мм в паз, образующийся между панелями наружных стен. Панели внутренних стен в одном из направлений проходят насквозь, а в другом примыкают к стене с разрывом.
Соединение наружной стены с перекрытием для случая несущих и навесных наружных ограждений решается однотипно, что позволит применять панели наружных стен в различных конструктивных схемах зданий.
В результате создается общая номенклатура — серия каталогов отдельных сборных элементов, изделий, закладных деталей, узлов сопряжений, типовых блоков, типовых секций, нормалей пролетов, сечений элементов и т. д. для всех типов зданий, материалов и конструкций.
Переход на модульно-координатную систему позволит осуществить подлинную техническую революцию в промышленности строительных материалов и деталей, где изготовление изделий по смодулированным каталогам сделает возможным унификацию бортов форм и изготовление их из прокатных профилей; закладные детали можно будет изготовлять из ограниченного количества смодулированных изделий; будут созданы каталоги арматурных каркасов и сеток, определены нормали длин арматуры и т. п.
Переход на применение единого сортамента конструкций для индустриального строительства создает предпосылки для новой организации заводского производства по открытой системе, когда заводы выпускают широкую номенклатуру изделий, из которых могут быть собраны здания самых различных типов. Эта система должна вытеснить действующую сейчас закрытую систему производства, являющуюся основной в работе домостроительных комбинатов, при которой домостроительными комбинатами выпускаются изделия только для строго определенных типов зданий. Тенденция к открытой системе, которая намечается в индустриальном строительстве, в значительной мере подтверждается практикой зарубежного строительства.
Поиски индустриальных методов строительства за рубежом прошли стадию так называемой «закрытой сборности» (закрытые системы «Камю», «Куанье» и т.п.). Закрытая система предусматривала использование сборных элементов, изготовляемых по индивидуальному заказу для каждого проекта, намеченного к осуществлению. Этим определилась недостаточная экономическая эффективность таких систем из-за малой серийности и нарушения ритмичности производства вследствие частой переналадки оборудования.
Характерно, что ни одна из закрытых систем не обладала свойством взаимозаменяемости с другими системами. Это затрудняло специализацию строительной промышленности и снижало эффективность использования капиталовложений.
В связи с этим в ряде западноевропейских стран возникла тенденция развития заводского производства взаимозаменяемых частей и функциональных элементов, из которых можно составить большое число различных комбинаций,— переход к так называемой открытой системе индустриализации. По прогнозам французских специалистов применение открытой системы индустриализации позволит значительно увеличить объем производства серийных элементов и соответственно объем полносборного строительства.
В этом же направлении ведутся работы в Англии, Дании и других странах.
Зарубежные специалисты (архитекторы, инженеры-конструкторы, технологи) считают, что дальнейший технический прогресс в области сборного домостроения может быть обеспечен в значительной степени комбинацией метода гибкой технологии с методами стандартизации. В качестве примеров сборного домостроения, развивающегося в этом направлении, можно указать на датскую систему «Есперсен» и английскую систему «Состой». Система «Есперсен» получила распространение благодаря своей технологичности и широкому варьированию планировки квартир на базе продольного модуля 30 см и поперечного модуля 120 см при высоте этажа от пола до пола 280 см. В основу системы «Состой» положен планировочный модуль 60Х20 см. Пролет плит перекрытий варьируется от 3,6 до 4,8 м с градацией 20 см, а ширина — с градацией 60 см.
При разработке новых типов панельных домов принимаются постоянными лишь те параметры, которые не имеют отношения к архитектурному решению жилых домов (например, высота этажа, постоянство формы боковых ребер панели), в то время как длина панели может изменяться.
Примечания
1. Типовые проекты домов этих серий разработаны Московским научно-исследовательским и проектным институтом типового и экспериментального проектирования (МНИИТЭП).
2. Проекты разработаны мастерской № 1 Моспроекта-1.
3. Проект разработан мастерской № 1 Моспроекта-1.
4. Проект разработан мастерской № 10 Моспроекта-1.
5. Проект разработан в мастерской № 2 «Моспроекта-1.
6. Проекты этой серии разработаны МНИИТЭП.
7. Проекты разработаны авторским коллективом МНИИТЭП и ЦНИИЭП жилища.
8. Проекты этой серии разработаны в МНИИТЭП.
9. В процессе совершенствования технологии монтажа, особенно при возведении силами домостроительных комбинатов, затраты труда на строительной площадке систематически снижаются и составляют в настоящее время для домов серии П-49Д по отчетным данным ДСК-1 — 1,4 чел.-дня.
10. Проект разработан мастерской № 1 Моспроекта-1.
11. Проект разработан мастерской № 10 Моспроекта-1.