Дыховичный - Конструирование и расчет жилых и общественных зданий повышенной этажности

ПРЕДИСЛОВИЕ

Конструирование и расчет зданий повышенной этажности (9—16 и более этажей), которые начинают составлять все больший удельный вес в застройке Москвы и ряда крупных городов страны, представляют одну из наиболее  актуальных и сложных инженерных проблем строительной техники.

По генеральному плану развития  Москвы объем строительства жилых домов высотой 12—16 и более этажей будет  доведен до 50—60%. Намечается  строительство общественных зданий высотой 30— 40 и более этажей. Новые задачи в  области многоэтажного строительства связаны с началом большой реконструкции  центральной части города. Повышение высоты зданий  сопровождается увеличением их стоимости, что приводит к поискам наиболее  рациональных архитектурно-планировочных и  конструктивных решений. На этом этапе особенно важен правильный выбор  конструктивных решений, которые станут основой строительства на будущие годы.

Все это поставило перед московскими конструкторами комплекс сложных  технических задач. Переход на сооружение зданий повышенной этажности не мог быть возвратом к многоэтажным  кирпичным домам или высотным зданиям,  строившимся в Москве в 1950—1955 гг., с их высокой стоимостью, трудоемкостью и кустарными методами возведения.  Нужно было создать принципиально новые типы полносборных зданий повышенной этажности, обладающие высокими  эксплуатационными и экономическими  качествами — капитальностью и надежностью при наименьших затратах материалов, труда и средств.

Первостепенное значение для  многоэтажного строительства имеет выбор  конструктивной схемы здания,  определяющей надежность, экономичность и  трудоемкость его возведения. Практика  многоэтажного строительства определила две основные конструктивные схемы — с  несущими стенами, в том числе  крупнопанельными, и каркасную. Изучение действительной работы  панельных конструкций, проведенное за  последние годы научно-исследовательскими организациями, обобщение опыта  изготовления и монтажа позволили  расширить область применения панельных схем и использовать их для зданий все большей этажности — сначала для 9-,  потом для 12-, 17- и, наконец, для  25-этажных зданий. Этот путь развития  панельных конструкций, проверенный в  процессе экспериментального строительства, представляет большой интерес.

Развитие конструктивных схем  каркасных многоэтажных зданий идет в  московском строительстве также по  принципиально новому направлению. Впервые в мировой практике строительства для каркасных зданий высотой 20—30 и  более этажей используется сборный  железобетон. Индустриальные методы  полносборного домостроения, которые еще недавно применялись только в  пятиэтажном строительстве, за последние годы стали основными в московском  строительстве крупнейших административных и общественных зданий повышенной этажности.

Таким образом, сегодня можно  говорить о создании в Москве новых по  существу типов жилых и общественных  зданий повышенной этажности, собираемых из железобетонных конструкций  заводского производства.

Однако в практике современного  индустриального домостроения создалось противоречие между недопустимо  широкой номенклатурой заводских изделий и ограниченным набором планировочных решений, тогда как принципы  унификации состоят в том, чтобы из ограниченного набора конструкций получить многообразие архитектурно-планировочных  решений. Разрешить это противоречие  должен переход на новую более высокую ступень типового проектирования — от типовых домов к типовым  унифицированным конструкциям, к созданию  единого каталога изделий, из которых могут быть собраны самые разнообразные типы зданий.

Создание унифицированного набора конструкций для зданий различного  назначения особенно важно потому, что в Москве с каждым годом строится все больше зданий, по которым не  существуют и не могут существовать типовые проекты (крупные гостиницы и жилые дома, административные здания,  научно-исследовательские и проектные  институты, научные центры, кинотеатры, крупные рестораны и магазины и т. п.).

Каталог представит собой  систематизированный набор взаимосвязанных и унифицированных конструктивных и  архитектурных элементов, обеспечивающий сооружение зданий, разнообразных по объемно-планировочным решениям,  архитектуре, этажности и назначению при минимальном количестве изделий. Создание каталога, несомненно,  сыграет решающую роль в дальнейшем  развитии индустриального домостроения. Естественно, что каталог должен быть построен на основе наиболее  рациональных и проверенных практикой  архитектурно-конструктивных решений зданий.

Рекомендации по выбору таких решений приводятся в книге. Эти рекомендации относятся к домам повышенной  этажности высотой 9, 12, 16, 20 и 25 этажей;  одновременно приводятся прогнозы  развития конструктивных решений зданий большей этажности.

Рекомендации, выработанные на  опыте проектирования, в котором принимал непосредственное участие автор,  проверены практикой строительства и  экспериментальными исследованиями,  проведенными за последние годы ЦНИИЭП  жилища, ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, НИИЖБ, ЫИИМосстроем и др. 

Использованы также последние проектные  проработки, выполненные рядом проектных организаций и прежде всего Моспроектом.

В книге получили отражение и  развитие рекомендации научно-технической конференции по строительству, которая была организована по инициативе МГК КПСС и Мосгорисполкома и проходила в Москве в 1968 г., а также  научно-технической конференции о мерах по  повышению эффективности капитальных  вложений, улучшению экономических  показателей и качества строительства в  феврале 1969 г.

В рекомендациях конференций  поставлена задача сделать организацию  застройки Москвы, качество строительства и инженерный уровень новых типов  жилых и общественных зданий образцом для всех городов страны.

Поэтому опыт Москвы, первой  вступившей на путь многоэтажного  индустриального домостроения, в процессе  освоения и развития которого разрешаются сложнейшие технические проблемы,  представляет интерес для использования при застройке всех крупных городов страны.

Анализу конструктивных схем и  отдельных конструктивных решений жилых и общественных зданий повышенной этажности, выявлению наиболее  рациональных конструкций и путей их  дальнейшего развития посвящена книга. 

Общая направленность предложений,  приведенных на страницах книги, — на  дальнейшее улучшение конструктивных, эксплуатационных и экономических  качеств полносборного многоэтажного домостроения.

Раздел I

КОНСТРУКЦИИ ЖИЛЫХ ДОМОВ С НЕСУЩИМИ СТЕНАМИ

Глава 1

КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ДОМОВ С НЕСУЩИМИ СТЕНАМИ

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. В первом случае все действующие на здание вертикальные и горизонтальные

усилия воспринимаются системой  поперечных и продольных стен; во втором — каркасом, обеспечивающим прочность, жесткость и устойчивость здания. В  комбинированной схеме в статической работе участвуют как несущие стены, так 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).

По статической схеме наружных  ограждений различаются здания: с  несущими, самонесущими наружными  стенами и с навесными наружными стенами.

2. С поперечными и продольными  несущими стенами (рис. 1.1, г). Эта схема в зависимости от характера стирания 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,E). 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 (П-57, П-49, 1605/9)*, принятая в результате обобщения предшествующего опыта пятиэтажного полносборного  домостроения, принципиально не  отличается от схемы с поперечными несущими стенами в пятиэтажных домах серии 1605 A-464): тот же узкий шаг поперечных стен, конструктивные формы элементов в виде плоских панелей размером на  комнату.

Выбор плоских железобетонных  конструкций логически вытекает из  многолетних поисков различных  конструктивных форм элементов перекрытий и  несущих вертикальных стен. Обобщение  опыта крупнопанельного строительства и  технико-экономический анализ показали, что плоские железобетонные панели  поперечных несущих стен и перекрытий по своим конструктивным и  технологическим качествам, а также  технико-экономическим показателям обладают  преимуществами по сравнению с другими  конструкциями. Серия 11-57 (рис. 1.2). Основные  конструкции домов этой серии — внутренние несущие стены, перекрытия, наружные стены — выполняются на  вибропрокатных станах. Изготовление и монтаж  домов осуществляет домостроительный  комбинат № 3. В серию П-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 F,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.

Основное инженерное оборудование совмещено со строительными  конструкциями: электропроводка замоноличена в панелях перекрытий и стен во время их изготовления, стояки отопления замоноличены в панелях поперечных стен,  вентиляция — в виде сборных  железобетонных тонкостенных каналов. Дома серии П-49 (рис. 1.3) по  существу повторяют принципиальные  конструктивные решения домов серии П-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.

Объем строительства домов серии П-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.

Первым шагом в строительстве  крупнопанельных зданий повышенной  этажности было сооружение в 1964 г.  12-этажного дома из вибропрокатных панелей на ул. Чкалова.

Опытные многоэтажные  крупнопанельные 17-этажные дома построены в 1966 и 1967 гг. на проспекте Мира и на Смоленском бульваре (рис. 1.4). 

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.

Проекты разработаны мастерской № 1 Моспроекта-1. 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).