2. Факторы, влияющие на выбор оптимальных конструктивных решений
1. Общие тенденции развития жилищного строительства
Подъем благосостияния всех слоев и социальных групп населения, усиление социальной ориентации развития экономики страны выдвигают ряд важных задач перед жилищным строительством. К 2000 г. намечено обеспечить практически кажцую семью отдельной квартирой или инцивидуальным домом, что потребует к этиму периоду ввода в эксллуатацию жилых домов не менее 2 млрд м 2 .
В целях закрепления кадров и рациональноrо размещения производительных сил намечается приоритетное выделение государственных капитальных вложений на жилищное и социально-культурное строительство во вновь осваиваемых районах Севера, Сибири и Дальнего Востока, а такжс в сельской местности. Для ускоренного решения жилищно-бытовых проблем будут привлекаться средства предприятий, формируемых за счет прибыли, а также средства трудящихся — через жилищно-строительные кооперативы и индивидуальное строительства.
По общим объемам строительства жилья СССР с конца пятидесятых годов превосходит все страны мира, а из расчета на 10 000 чел. населения вводит в эксплуатацию квартир больше, чем США, Канада, ФРГ, Франция, Великобритания, несколько уступая лишь Японии, Финляндии и Австралии.
2 /чел.
Периодически меняющиеся стандарты жилья вызвали дополнительные проблемы по модернизации жилого фонда, построенного в 1956-1973 гг. Дело в том, что в целях устранения жилищной проблемы в то время были несколько снижены требования к качественным характеристикам жилых зданий: по воздействиям от ударного и воздушного шумов, по теплотехнике, габаритам помещений квартиры и т. п. Из-за недоучета общегородских затрат и затрат на инженерные сети и благоустройство микрорайонов, стоимость земли основная концепция жилой застройки сводилась к застройке пятиэтажными домами.
В настоящее время в связи с тем, что жилые здания с совмещенными санузлами в двухкомнатных квартирах, с кухнями, размеры которых уменьшены до 4,5 м, «сжатыми» прихожими и т. д. строить запрещено, а также в связи с ростом этажности — стоимость жилищного строительства возросла за последние 20 лет из расчета на I м 2 общей площади более чем в два раза. Часть этого удорожания связана с ценообразующими факторами и применением затратного метода в фермировании цен, другая же часть объясняется улучшением качества жилья: повышением уровня инженерного о6орудования (наличием лифтов, мусоропроводов, горячего водоснабжения и др.), увеличением средней этажности, улучшением качества отделки и санитарно-технических приборов.
Промышленное, гражданское и сельскохозяйственное строительство
... подразделять на: гражданские, промышленные и сельскохозяйственные. 2. Гражданское, промышленное и сельскохозяйственное строительство Здания и сооружения принято ... также размеры отдельных помещений, этажность и другие характерные признаки ... есть уровня искусства, отражающего средствами архитектуры определенную идею, ... помещение, часть здания между основаниями, расчленяющими его стенами и другое); ...
| Группы домов | Годы | |||
| 1960 | 1970 | 1980 | 1990 | |
|
А. По конструктивным решениям: панельные и каркасные блочные деревянные |
8 8,3 75,2 8,5 — |
40 7,1 45,6 7,3 — |
53 6,5 28,2 8,3 4 |
45 2,6 35,4 13,1 3,6 |
|
В том числе монолитные |
— | — | — | 3,4 |
|
Б. По этажности: 1 — 4 этажа 5 — 9 » Св. 9 » |
59 40 1 |
41,7 54,3 4 |
48 44 8 |
45 42 13 |
Как видно из табл. 1 резкий прирост объемов жилищного строительства в двенадцатой пятилетке изменил структуру возводимых жилых домов по конструктивным решениям в пользу деревянных и кирпичных зданий в связи с тем, что создание материальнo-технической базы для их строительства может быть осуществлено в более короткие сроки и с меньшими капитальными вложениями. Преимущества индустриального монолитного домостроения до последнего времени использовались не полностью. Лишь 0,1 % общего объема строительства велось на начало 1990 г. этим эффектиъным способом. Многие разработки научно-исследовательских и проектных институтои не внедрялись в практику.
строительства, особенно зданиями выше 9 этажей.
2. Факторы, влияющие на выбор оптимальных конструктивных решений
здания. Необходимо отметить, что эти два фактора тесно связаны между собой, поскольку одни и те же материалы имеют различную эффективность в зависимости от того, в какой конструктивной системе они применены, и наоборот — выбранная конструктивная система может оказаться наиболее оптимальной, если она учитывает наличие конкретной базы строительных материалов.
B современном проектировании приняты как основные два типа конструктивной системы — каркасная и бескаркасная.
При каркасной системе прочность здания обеспечивает каркас, воспринимая все основные нагрузки, a стеновые конструкции выполняют только ограждающие функции.
При этом бескаркасная система может проектироваться в двух вариантах — с продольными или поперечными несущими стенами.
с продольиыми несущими стенами, так как строго регламентированный шаг несущих внутренних стен при поперечной системе создает ряд планировочных неудобств.
Выбор конструктивной системы при проектироеании промышленных зданий, так же как и их этажность, определяется технологическими условиями производства.
В проектировании всех типов зданий имеет также место применение так называемых смешанных конструктивных систем с наружными несущими стенами и неполным продольным или поперечным каркасом.
Примененне каждой из конструктивных систем в зданиях различного типа, назначения и этажности мoжет иметь разные экоиомические результаты.
Бескаркасная система обеспечивает лучшие экономические показатели в строительстве жилых домов до 9-16 этажей, а также для малоэтажных массовых типов абщественных зданий, не требующих сложных планировочных решений.
удельного расходв материалов, затрат труда и сметойстоимости здания. Кроме того, увеличение толщины стен соответственно увеличивает площадь занятую конструкциями, что при той же площади застройки сокращает полезную площадь здания. Таким образом, применение бескаркасной системы для большой (свыше 9-16 этажей) этажности становится экономически нерациональным, и более эффективным оказывается переход на каркас.
Вместе с тем применение каркасний системы жилых домив малой и средней этажности экономииески неоправдано, так как саздает излишний запас прочности с соответствующим увеличением расхода материалов трудовых ресурсов.
При проектировании в первых этажак жилых домов помещений общественного назначения — торговых, обществениого питания, службы быта и т. д. — бескаркасная система не всегдa соответствует объемно-планировочным параметрам, определяемым функциями этих помещений. Таким образом, в некоторых случаях экономически эффективно применение каркасов первых этажах с переходом на бескаркасную систему в жилой части здаиия.
Однако окончательная экономическая оценка применения той или иной конструктивной системы в конкретном проекте может быть осуществлена только с учетом выбора материалов, применяемых для изготовления отдельных конструктивных элементов.
Важно, чтобы строительные качества материала, выбранного для изготовления конструкций, использовались в данной конкретной конструктивной системе наиболее полно, и наоборот чтобы материал не «принуждался» к выполнению функиий, ему не свойственных. В этом случае, как правило, и экономические показатели оказываются оптимальными.
Например, кирпич, обладая значительной плотностью — 1700 кг/м 3 эоне толщина наружных кирпичных стеи должна быть не менее 51 см, а в районах с иизкими тсмеературвмн — 64 см и более.
В связи с этим экономически эффективным использоваине кирпича В наружных стенах может быть только в бескаркасхой продольной системе, поскольку расчетная толщина несущих продольмых наружиых стен по нагрузкам и по теплозаи1итным требованиям совпадает.
Наиболее эффективным матерналом для наружных стен в бескаркасной поперечной системе в настоящее время являются панели из легкик бетонов ллотностью не более 1200 кг/м 3 . Их расчетная толщина с учетом как прочностных, так и теплозащитных качеств практически совпадает.
Использование кирлича и тяжелых блоков с плотностью более 1500- 1600 кг/м 3 для заполнення каркасов экономически недопустимо, ибо ведет не только к перерасходу со6ственно стеновых материалов, но и к увеличению нагрузок на каркас.
Соответственно повышаются расход материалов и масса самого каркаса и фундаментов, увеличиваются затраты на транспортировку. Все это дает значительное повышение сметной стонмости и показателя удельных капитальных вложений в материальнотехническую базу строительства.
В каркасной системе наиболее эффективны стеновые заполнения навесными панелями из бетонов плотностью не более 600 кг/м 3 либо слоистыми панелями из асбестоцемента или алюминия с эффективными утеплителями, обеспечивающими снижение массы наружных стен до 50-15 кг/м2 конструктивных решений проекта и отражающих их материалоемкость, т. е. физический расход сырья и материалов на изготовление единнцы конструкции. Уменьшение удельной массы зданий и сооружений и снижение их материалоёмкости обеспечивают реализацию ресурсосберегающего направления в развитии экономики. Снижение материалоемкости в строительстве в целом по стране толыко на 1% обеспечивает дополнительный национальный , доход около 350 млн руб. в год.
от завода-загoтовителя или карьера до места укладки и прямо пропорциональна их массе.
| Таблица 2. 1. Экономическая эффективность снижения материалов наружных стен жилых зданий | ||||||
|
Вид конструкции иприминя емых материалов |
материалов, кг/м 3 |
Толщина стены, см |
Масса 1 м 2 стены (ориентировочно), кг |
2 |
Стоимость материальных ресурсов, руб/м 2 | Приведенные затраты, руб/м 2 |
|
Самонесущие панельиые |
||||||
|
аглопорит на осиове зол газосиликатиая ячеисто6етонная |
1100 900 1200 700 700 |
30 26 35 25 25 |
360 260 450 200 200 |
10,1 9,6 12,05 8,45 10 |
7,8 7,3 9,75 7,1 7,7 |
‘2,2 11,5 14,6 11. 3 11. 9 |
|
Нввесиые панели: |
||||||
|
ячеистобетонная (поясная) |
600 600 200 |
20 20 20 |
140 140 40 — 50 |
9 9,2 1l — 12 |
б 6,2 7-8 |
10,4 10,7 (4- 15 |
| Несущие конструкции стен: | ||||||
| из глиняного кирпича силикатного кирпича кераммческих пустoтелых камией |
1700 1700 1300 |
52 66 53 |
1150 1150 720 |
20,4 16,55 16,3 |
10,4 8 8,6 |
23 18. 9 ‚8,7 |
| Крупноблочные: | ||||||
|
керамзитобетонная ячоистобетониая |
1100 800 800 |
40 40 40 |
470 350 350 |
14,3 14,5 13,4 |
10,3 12. 1 11,3 |
17,4 16,6 15,7 |
Таблица 2. 2 Экономическая эффективность материалоемкости наружных стен промышленных зданий
|
Плотность материалов, кг/м 3 |
Толщина стены, см |
2 стены (ориентировочно), кг |
Стоимость 2 |
Приведенные затраты, руб/м 2 | ||
| всего | в том числе материальные ресурсы | |||||
|
Кирпичные конструкции атапливаемых зданий: из силикатного кирпича глиняного кирпича Панельные конструкцни керамзитобетониая аглопоритобегонная шлакопемэобетонная трехслойная газосиликатная ячеистобетоиная 1U нсльныс конструкции неотапливаемых зданий: силикатобетоииая керамзитобетониая iплакобетоиная |
1700 1700 1100 1400 130о 600 700 700 2300 2200 1100 1400 1300 |
38 38 20 20 20 20 20 20 20 14 14 14 14 |
650 650 240 300 280 100 150 150 340 330 170 210 200 |
8,5 9,65 7,6 8. 2 8,15 9,5 6,7 7,1 5,75 5 5,6 6,15 8 |
4,5 5,65 6. 3 6:9 6,85 8,2 5,7 6,1 5 4,2 4,8 5,35 7,2 |
9,85 11. 3 9,05 10 9,76 11,25 8,05 8,55 6,95 6 6,65 7,25 8. 95 |
Следует, однако, отметить, что за последние годы в свяэи с тенiенцией повышения этажности зданий всех назначений (жилых, общестаенных и промышленных), а также с применением ряда конструктивных решений, напрааленных на улучшение эксплуатационных качеств зданий (например, увеличение толщины внутренних стен и перекрытий с целью повышения уровня звукоизоляции и т. п.) удельная масса зданий значительно возросла.
Индустриализация, в свою очередь, ведет к увеличению размеров отдельных конструкций, а следовательно, к необходимости прнменения транспортных и монтажнык средств большой грузоподъемности, что способствует повышению стоимости строительства. При увеличении массы наземной части здаиня возникает необходимость усиления фундамента, что, в свою очередь, еще повышает удельный расход материалов.
Снижение массы конструкций приибретает особое значение при строиельстве в труднодоступных, сейсмических районах и в условиях Крайнего Севера, имеющих специфические условия, такие, как рассредоточеиность строительства, слаборазвитые транспортные связи, сложные природноклиматические условия и недостаток рабочей силы. В этих условиях транспортировка сборных железобетониых конструкций и деталей из обжитых ранонов страны сопряжена с большими транспортными затратамн, которые увеличивают стоимость конструкций иа месте строительства в 2-З раза и более.
в конструкцкях легких бетонов на основе керамзитобетона, аглопорита, газосиликата, шлаковой и природной пемзы снижает массу конструкций до 20-25 % при одновременном сниженки их стоимости, замена тяжелоrо бетона легким в многопустотмом настиле перекрытий снижает расход напряженной арматуры на 14 %, транспортномонтажные расходы сокращаются при этом до 28 %, стоимость уменьшается до 7-8 %;
- примеиение слоистых ограждающих конструкций из anюминия и асбестоцемента с прослойкамн из эффективных теппо- и звукоизоляционных материалов, что обеспечивает уменьшение массы кровель в 7-10 раз, стен — в 10-15 и объем грузоперевозок — в 8-10 раз (по сравиенню с традиционными конструктивными решениями);
- прнменение пространственных, тонкостенных конструкций, напрнмер оболочек, в стронтельстве ряда общественкых зданий обеспечивает экономию бетонов, а следовательно, и снижение массы до 20-35 % при одновременном уменьшении расхода арматуры до 10-15 %;
- повышение прочности бетонов с соответствующим уменьшением сечения конструктивных элементов. Так, повышение nрочности бетона в тяжелых колоннах (под большую нагрузку), подкрановых балках, фермах с 500-600 кг/см 2 2 уменьшает в среднем на 23 % объем бетона в плотном теле, а следоательно, и массу единицы конструкции;
- применение конструкций с коробчатыми и складчатыми сечениями, кленых деревянных изделий — ферм, балок и др., что снижает массу изделий о сравнению с традиционными конструкциями из железобетона в 2-2,5 аза;
переход от конструкции стены из полнотелого кирпича к конструкции из дырчатого, имеющего плотность 1,3 вместо 1,7 т/м 3 , что поэволяет снизить массу 1 м2 наружного ограждения с 1240 до 800 кг;
- применение прогрессивных видов теплоизоляции. Так, применение минераловатных плит повышенной жесткости на синтетическом вяжущем, с плотностью до 200 кг/м 3 для покрытий с рулонной кровлей по стальному профилированному настилу или для стеновых панелей из стальных, алюмииневых и асбестоцементных листов позволяет снизить массу конструкций на 60-70 кг в расчете на 1м2 ;
- снижение массы несущих и ограждающих конструкций за счет применения отделочных материалов с малой мотностью — лаков, красок на полимерной основе, рулонных отделочных материалов взамен облицовок керамическими, стеклянными и другими материалами;
- в районах Крайнего Севера применение несущих конструкцнй из холодостойких сортов стали, клееных деревянных изделий, в качестве ограждающих конструкций — легких стеновых и кровельных панелей из листового алюминия, оцинкованных стальных листов, водостойкой фанеры;
- и поропластов, что дает бальшой экономический эффект и обеспечивает существенное снижение стоимости строительства на 30-40 % и более.
Кроме перечисленных значительные резервы снижения массы возводимых зданий и сооружений имеются также в сфере производства строительных материалов и конструкций. В частности, они заложены в экономии сырья и топлива, а также в использовании промышленных отходов.
Внедрение в строительство эффективных строительных материалов и сборных конструкций — одно из важнейших направлений научно-технического прогресса в проектировании.
1. Организация и планирование строительного производства. Управление строительными организациями. Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат,1999.
2. Организация строительного производства. Учеб. для вузов/ Т. Н. Цай, П. Г. Грабовый, В. А. Большаков — М. Издательство АСВ,1999.
3. Организация строительного производства / Учеб для строительных вузов/ Л. Г. Дикман – М.: Изд – во АСВ, 2002.
4. Экономика архитектурного проектирования и строительства. Учеб. для вузов/ В. А. Варежкин, В. С. Гребенкин и др.; Под ред. В. А. Варежкина – М.: Стройиздат, 1990.
5. Управление в строительстве. Учеб. для вузов. М.: Изд – во АСВ, 1994.
