В этой небольшой заметке обрисую в общих чертах, как на современном этапе развития технологий, выполняют конструкции здания с коэффициентом использования близкому к 1, что, как следствие, обеспечивает максимальную экономичность и эксплуатационную эффективность сооружения.
Итак, возьмем обычные классические кирпичные многоэтажные дома, которые до сих пор строят и преподносят даже все чаще, как "элитные" с "всамделишного" кирпича построенные.
Кирпич действительно в них настоящий, однако этим зданиям присущи серьезные минусы:
1. Использование несущей способности конструкций вхолостую. Например, наружные стены для обеспечения хоть каких-то ниже плинтуса требований по сопротивлению теплопередаче делают толщиной 680мм (очень любимый многими строительными фирмами "уширенный шов"). Причем зачастую на эти стены даже плиты не опираются - они самонесущие. Сколько кирпича лежит в стене просто как балласт. Кирпич и прочность свою не использует даже на 50% и по теплотехнике кирпич - бесполезный материал.
2. Многие компании перестроились и начали возводить наружные стены уже с нормальным слоем утепления 100-120мм и облицовочной кладкой или вентилируемым легким фасадом. Но толщина из кирпича все-равно остается 380мм - зачастую избыточно и неэффективно.
3. Вследствие серьезных толщин стен, вес здания большой. Фундаменты шире, армирования больше и т.д. и т.п.
4. В кирпичных зданиях с несущими стенами крайне сложно организовать подземную парковку - слишком велики нагрузки на перекрытия над парковкой. В последнем объекте, например, пришлось делать полностью монолитное балочное перекрытие, чтобы обеспечить прочность. Очень большие материальные и трудовые расходы: большие высоты балок, большие диаметры арматуры.
5. Вследствие "разносортности" конструкций кирпичных зданий с подземным паркингом, возникает неоднозначность расчетных моделей, ввиду того, что усилия в конструкциях будут зависеть даже от того, у каком месте будут возводить сначала кладку. Приходится прорабатывать слишком много вариантов - это замедление процесса проектирования.
6. Кирпичное здание, обладая толстыми наружными стенами и сплошными внутренними стенами тоже приличной толщины (из-за прочности, размещения в них вентканалов) крайне неэффективно использует свою площадь застройки: отношение полезной внутренней площади помещений к площади застройки у таких зданий крайне низкое.
7. Всю зиму жителям приходится прогревать за свои деньги многие кубометры кирпичных стен: тепло, которое уходит в никуда.
Вот видя все эти факторы, умные люди много лет назад проанализировали и выяснили, что "идеальной" схемой здания будет такая схема, где несущая способность каждого элемента будет использоваться на 100%. Вроде это очевидно, но в строительстве, как очень инертной сфере такой подход тормозился долгие годы и тормозиться сейчас следующими факторами:
1. У строительных компаний есть куча каменщиков, которые могут класть только кладку.
2. Психологически многие (я лично разговаривал с директорами и выяснял их позицию) директора строительных компаний считают классические здания более надежными долговечными и качественными.
3. Психологически многие покупатели недвижимости хотят "толстые стены" (без шуток) и обязательно кирпичные.
4. Из-за того, что технологически многие компании не готовы работать на высоком уровне с прогрессивными конструкциями, но зато имеют долголетний опыт работы с кирпичом, получается ситуация когда кирпичные дома действительно по качеству лучше.
5. До недавнего времени не было возможности считать сложные монолитные схемы с нетривиальной геометрией, что ограничивало применение высокоэффективных конструкций.
Как мы можем получить высокоэффективный и экономичный остов здания? Есть два основных пути по которым идет современное строительство:
1. Так как мы наблюдаем избыточность несущей способности классического кирпича в наружных и внутренних стенах при недостаточном сопротивлении теплопередаче, то самый простой путь: просто снизить плотность материалов до такой степени, чтобы и прочность обеспечить и теплопроводность снизить при адекватных толщинах стен. Это привело к появления газосиликатных и пенобетонных стен. При плотности D600-D800 (в 2-2.5 раза ниже чем у кирпича) данные блоки отлично выдерживают нагрузку 2-3 этажей при толщине стен 400-500мм, обеспечивая наружным стенам вполне приличную теплоизоляцию. Такие стены экономят стоимость на доставке материалов, кладке стен, уменьшают фундаменты, т.к. здание весит меньше. Широко используется на данный момент в частном домостроении и тайн-хаусах.
2. Так как снижение плотности материалов при сохранении обычной стеновой конструкции эффективно только для небольшой этажности, то для многоэтажных зданий стали применять почти обратный метод: увеличение плотности несущих конструкций и их прочность до максимума возможного при нынешних технологиях и максимальное уменьшение несущих вертикальных элементов. Стали применять железобетон и сталь.
Что это дает. Это дает колоссальную экономию площадей, т.к. в качестве несущих элементов выступают не сплошные стены 380-510мм толщиной, а колонны или пилоны сечением 200х500мм, 200х700мм и т.д. (такие габариты пилонов удобны в жилых зданиях). При использовании колонн большого сечения их можно ставить с шагом 6-8-9м, что дает архитекторам и дизайнерам простор для воображения, а покупателям свободную планировку.
Наружные стены выполняются из совсем легких элементов, играющих только ограждающую и теплозащитную роль. Легкость обеспечивает минимальную толщину стен, что, опять же дает дополнительные площади.
Так как легкие стены не смогут себя нести даже на 2 этажа, здания стали делать с поэтажным опиранием наружных стен на монолитные плиты перекрытий.
Существенно уменьшается масса здания.
В нашей стране массово начали строить здания такого типа примерно 15 лет назад, когда программные комплексы для их расчета стали обеспечивать приемлемую скорость и точность работы, а также накопился опыт строительства и эксплуатации.
Итак, наиболее эффективная на данный момент технологического развития строительной сферы является каркасное здание с ненесущими наружными стенами.
В таких зданиях использование всех материалов очень близко к желаемым 100%. Такие здания также быстрее в возведении, проектировании и проще в эксплуатации. Без проблем решаются подземные помещения паркингов, магазинов и т.д., т.к. нет поэтажной резкой смены конструктивных схем и существенных усилий из-за этого: колонны идут над колоннами, стены над стенами.
Также хочу отметить, что данные прогрессивные схемы зданий получили толчок к развитию еще по причине того, что из кирпича строить здания выше 12-14 этажей - это конструктивный кошмар и перерасход средств в космическом масштабе. Поэтому (в первую очередь в Москве) альтернативы монолитному домостроению, в общем-то и не было: его пришлось развивать. В итоге оно приобрело массовость и распространилось даже на малоэтажные постройки, ввиду своей заслуженной эффективности.
Кстати, альтернатива монолитному домостроению были еще панельные здания (их и сейчас строят в большом количестве и развивают эту сферу), но у них существенно ограничен архитектурный полет фантазии, а также срок эксплуатации. И такие новостройки более бюджетны, чем монолит.
В тексте я упоминал сталь в качестве эффективного решения для каркаса. В нашей стране распространения в жилье они не получили ввиду проблем с пожарными нормами, а также ограничениями СП по доступу к осмотру данных конструкций. Поэтому стальной каркас в основной массе применяется в общественных, складских и производственных зданиях.
Постарался обойтись без цифр, чтобы не утяжелять материал.
Понравилось - поставьте лайк!
