Главная » Литература » Эксплуатация. Ремонт. Реконструкция. Обследования » Матвеев - Технические решения по усилению и теплозащите конструкций жилых и общественных зданий (1998)
Матвеев - Технические решения по усилению и теплозащите конструкций жилых и общественных зданий (1998)
1998
Технические решения по усилению и теплозащите конструкций жилых и общественных зданий (чертежи, узлы, детали, расчеты, технология производства). Авторами, Матвеевым Е. П. и Мешечеком В. В., обобщен передовой опыт научно-исследовательских, проектных и ремонтно-строительных организаций, занимающихся проектированием и производством работ по усилению и теплозащите конструкций жилых и общественных зданий. Учтены требования Российских федеративных и межгосударственных СНиП и ГОСТ. Решением кафедры городского хозяйства ЦМИПКС рекомендовано для практической работы специалистов строительных и проектных организаций, занимающихся вопросами ремонта и реконструкции жилых и общественных зданий, а также для слушателей ЦМИПКС.
ПРЕДИСЛОВИЕ.
С увеличением жилищного фонда возрастает и потребность в его ремонте, модернизации и реконструкции. Минимально Необходимые объемы реконструкций жилых зданий в Российской Федерации чрезвычайно велики. По приблизительным подсчетам они составляет не менее 750 млн м2 общей площади. Эта цифра складывается из большей части жилых зданий дореволюционной постройки 6% существующего жилищного фонда), части жилых зданий, построенных в довоенные и первые послевоенные годы (27%) и полносборных жилых зданий первого поколения индустриального домостроения (т.н. "пятиэтажек") - около 250 млн м2. Материалы пособия посвящены решению практических задач, возникающих при реконструкции и модернизации жилых зданий. При его подготовке учтены новые достижения в области реконструктивных работ, различные приемы усиления и замены строительных конструкций, упрочнения Фунтов основания, методы повышения эксплуатационных характеристик жилых зданий, технологии, обеспечивающие снижение теплопотерь и теплозащиту, а также другие вопросы, связанные с реконструкцией зданий. Основная часть пособия подготовлена в виде схем и чертежей, которые сопровождаются пояснительными текстами.
РАЗДЕЛ 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.
Общие положения по реконструкции жилых зданий.
С момента введения здания в эксплуатацию все элементы и конструкции постепенно снижают свои качества. Эти изменения являются следствием воздействия многих физико-механических и химических факторов. К наиболее важным факторам относятся: неоднородность материалов; напряжения, вызывающие микротрещины в материале; попеременное увлажнение и высушивание; периодические замораживания и оттаивания; высокий температурный градиент, приводящий к неоднородным деформациям и разрушениям структуры материала; химическое воздействие кислот и солей; коррозия металла; загнивание 'древесины и т.п. При этом интенсивность протекания процессов колеблется в достаточно широких пределах и является следствием экологического состояния окружающей среды, уровнем технической эксплуатации, капитальностью зданий и качеством выполнения строительно-монтажных работ.
Надежность и долговечность конструкций зависит от интенсивности разрушительных процессов. Основной характеристикой здания является долговечность. Под этим термином понимают такой расчетный срок службы, в течение которого материал или конструкция сохраняют свои свойства и заданные характеристики. В то время как под физическим износом конструкций и зданий подразумевается ухудшение технического состояния, приводящее к потере прочностных, эксплуатационных и других качеств. Величина физического износа - это количественная оценка технического состояния, показывающая долю ущерба по сравнению с первоначальным состоянием технических и эксплуатационных свойств конструкций и здания в целом. В строгом смысле восстановлению (ремонта) должны подвергаться только сменяемые конструкции, срок службы которых менее нормативного срока несменяемых конструкций. В свою очередь, несменяемые конструкции при наличии физического износа должны подвергаться восстановительным реконструктивным работам, то есть процессам, обеспечивающим восстановление или увеличение несущей и эксплуатационной способности. В результате использования новых материалов и технологий восстановительные работы могут существенно повысить уровень надежности и долговечности конструкций и здания в целом.
При оценке степени износа немаловажная роль отводится причинным факторам. Как правило, к ним следует отнести условия и характер эксплуатации здания. Так, нарушение влажностного режима в виде протечки кровли, неудовлетворительного состояния водопровода и канализации, водоотвода атмосферных осадков может привести к интенсивной потере несущей способности за счет изменения сечения в результате коррозии или гниения деревянных конструкций, размораживания железобетонных элементов и др.
Периодическое локальное замокание подвальной части зданий приводит к возникновению деформаций фундаментов и, как следствие - образование просадок, приводящих к концентрации напряжений в теле фундамента, наружных и внутренних стенах, образованию и раскрытию трещин. Перенос транспортных артерий в непосредственной близости к зданиям, увеличение грузопотока и интенсивности движения приводит к возникновению динамических нагрузок, способствующих интенсивному износу фундаментов. В каждом конкретном случае превалирует ряд факторов внешнего воздействия, являющихся причиной интенсивного износа конструкций фундаментов. Моральный износ зданий - это устаревание со временем типов, параметров и объемно-планировочных решений зданий, их оборудования и отделки, художественно-стилевых особенностей архитектуры и внешнего облика зданий в связи с изменением представлений общества. Категория морального износа зданий включает прежде всего изменившиеся со временем нормы и представления об условиях проживания различных слоев населения. Это обстоятельство привело к разработке нормативов, являющихся обязательными при типовом проектировании жилых зданий.
Жилищный фонд городов и поселков городского типа РФ составляет более 2 млрд.м2. общей площади с населением более 70% общего числа. Жилой фонд характеризуется исключительным разнообразием застройки, типов зданий, квартир. Среди различных групп городов распределение жилищного фонда составляет:
Крупные города (более 500 тыс. жителей) - 35%, большие города (свыше 100 тыс жителей) - 27%, средние (свыше 50 тыс. жителей) - 10%, малые города - 28%. По периодам возведения жилой фонд распределяется следующим образом: дореволюционные постройки - 6%, здания периода строительства 1917... 1960 - 24%, постройки периода 1961... но настоящее время - 70%. При этом в жилищном фонде, возведенном в период с
Повышение уровня безопасности проживания жильцов может быть достигнуто четкой организацией служб по паспортизации жилого фонда, одной из задач которой является прогнозирование изменения физического износа и долговечности эксплуатируемых зданий. Зарубежный опыт эксплуатации жилого фонда показывает, что вопросам реконструкции, модернизации и капитального ремонта зданий отводится первостепенное значение. Из общего объема финансирования доля на новое строительство составляет 20...30%, тогда как оставшаяся часть идет на планомерную реконструкцию. При этом имеется в виду не только повышение капитальности зданий и восстановление их надежности, но и снижение фактора морального износа. Особое внимание уделяется вопросам снижения эксплуатационных затрат и, в частности, энергосбережению в зданиях. Проблемы энергосбережения и создания комфортных условий проживания являются весьма актуальными. Так, для условий РФ средний расход условного топлива на 1 mS площади составляет более 80кг в год. в то время как в Скандинавских странах, где условия близки и более суровы, эксплуатационные энергозатраты составляют 24...25кг/год. Важность данной проблемы существенно повышается и приобретает социально-важный характер в связи с проведением в РФ жилищной реформы. Вопросам реконструкции зданий в нашей стране уделялось недостаточно внимания. Так, основная масса финансирования преимущественно направлялась на новое строительство и только 1,5...3% средств выделялось на капитальный ремонт, модернизацию и реконструкцию. Результатом такой политики явилось разрастание городов за счет освоения новых территорий и интенсивный моральный и физический износ жилого фонда более старой постройки. По данным Минстроя РФ требуемый ежегодный объем реконструктивных работ составляет более 700млн м2. В то же время темпы реконструкции не превышают 4% от потребности. Социальные аспекты данной проблемы наиболее остры и состоят в коренном улучшении условий проживания населения и каждой семьи в отдельности, ликвидации коммунального заселения, снижения физического и морального износа зданий, эксплуатационных расходов, формировании инфраструктуры, адаптированной к современным условиям.
Особое место при реконструкции должно отводиться выполнению экологических требований, предъявляемых к строительным материалам и методам выполнения работ. Технология реконструктивных работ должна предусматривать утилизацию и вторичное использование элементов разборки, методы ведения работ, исключающие пыление, разброс материалов, повышенный шум и вибрацию. Большое внимание при этом должно уделяться исключению негативных электромагнитных воздействий линий электропередач, кабельных линий, радарных установок и др. Концепция реконструкции должна базироваться не на индивидуальном объекте - жилом доме, а рассматривать жилой квартал или микрорайон в целом. При этом из градостроительных задач реконструкции следует выделить общеградостроительные условия, инженерно-техническую инфраструктуру, охрану окружающей среды и благоустройство территорий. Особое место должно отводиться решению транспортных задач, что весьма актуально при значительном росте численности индивидуального транспорта. В то же время проведение комплекса реконструктивных работ должно осуществляться на базе индивидуального подхода к каждому из возможных объектов, обеспечивая при этом сохранение принципов общности архитектурных форм, характерных для конкретного города, эволюционной отработки и совершенствования форм и облика зданий.
В результате комплексной оценки градостроительной ситуации принимаются наиболее рациональные решения, отвечающие современным условиям и обеспечивающие логическую связь различных архитектурных течений. При этом возможны варианты уплотнения и разуплотнения застройки, рационального использования межквартального, подземного пространства и систем коммуникации. Комплексность подхода при реконструкции застройки определяется тем, что все известные решения, возможные применительно к жилому фонду (капитальный ремонт, модернизация, реконструкция и снос) рассматриваются как равнозначно ценные, а их осуществление преследует одну и ту же цель - преобразование устаревшего жилищного фонда с учетом градостроительной ситуации. Повышение коммерческой стоимости земли в центральных частях городов приводит к необходимости уплотнения застройки, приемы которой позволяют осуществить эти решения при одновременном сносе и расширении межквартального пространства. Экономические задачи связаны с необходимостью повышения эффективности использования территории, потребительская ценность которой резко возрастает. В связи с этим, градостроительное переустройство в первую очередь должно быть направлено на повышение плотности застройки, которая может быть увеличена при реконструкции в 1.5...2.0 раза.
Застройка разных периодов имеет свои особенности, что приводит к многообразию вариантных решений, эффективность которых может быть оценена сложившейся ситуацией и потребительским спросом. Переход от общих градостроительных задач к частным (на уровне реконструируемого объекта) требует учета факторов технического состояния; степени износа конструкций, состояние основных несущих и ограждающих элементов архитектурно-планировочных решений реконструируемого здания, инженерного оборудования и коммуникаций. На уровне принятия решения при рассмотрении реконструируемого объекта в градостроительной системе требуется владение информацией, существенно влияющей на оценку затрат по восстановлению несущей способности, повышению капитальности и компенсации затрат путем увеличения объема, перепрофилирования объектов и создания более высоких комфортных условий. Как правило, здания жилого фонда ранних периодов застройки имеют различный уровень капитальности конструктивных элементов, и сроков безотказной работы. Для периода до 40-х годов характерно применение деревянных перекрытий, долговечность которых существенно ниже ограждающих конструкций, выполненных в кирпиче. Переход на массовое использование железобетонных конструкций повысил долговечность перекрытий, но снизились характеристики ограждающих конструкций, их надежность и долговечность.
Для большинства жилых зданий старой постройки их реконструкция состоит в частичном или полном перепрофилировании, создании современных объемно-планировочных решений, исключающих коммунальное заселение, рациональном использовании первых этажей под различные административные, коммерческие и производственные нужды. Что касается жилого фонда первых и последующих массовых серий, то в основе реконструкции должны быть заложены принципы и технические решения, обеспечивающие снижение физического и морального износа зданий, повышение комфортности проживания и снижения эксплуатационных затрат. Опыт обновления жилых домов первых массовых серий по результатам проектных разработок и их практической реализации можно разделить на несколько уровней в зависимости от степени сложности:
- без изменения проектного решения жилого здания с выполнением реконструктивных работ по восстановлению надежности несущих конструкций и повышению эксплуатационных качеств;
- без изменения типового проектного решения, но с частичной перепланировкой и восстановлением эксплуатационных качеств здания;
- с изменением структуры квартир без увеличения строительного объема здания путем объединения квартир в пределах секции и их перепланировки;
- с изменением структуры квартир, увеличения объема здания за счет пристройки и надстройки этажей;
- с изменением структуры квартир, увеличением объема здания за счет
расширения корпуса и надстройки несколькими этажами.
Модернизация жилых зданий без изменения строительного объема не требует значительных материальных затрат и составляет 25...40% восстановительной стоимости жилого дома. При изменении структуры квартир -35...50%. Реконструкция жилых зданий с увеличением строительного объема наиболее затратна, но имеет возможность удовлетворения практически любых демографических требований при достаточно высоком уровне комфортности жилья.
Расчеты показывают, что при реконструкции с надстройкой эффективность решений существенно повышается. Так, при устройстве мансардных этажей стоимость работ не превышает 60...65% от нового строительства, а возведение дополнительных этажей снижает себестоимость единицы площадей на 25.-30%.
При выполнении работ по модернизации и реконструкции жилых зданий особое внимание должно уделяться повышению эксплуатационных характеристик и, в первую очередь, снижению энергопотребления за счет повышения теплотехнических параметров ограждающих конструкций. Эти требования распространяются на здания старого жилого фонда, жилых домов первых и последующих массовых серий.
2. Методы реконструкции жилых зданий
Проблема реконструкции жилых зданий включает два аспекта: принцип интегральности, предполагающий комплексное рассмотрение внешних и внутренних факторов, воздействующих на здание в процессе его эксплуатации и, системный подход, означающий принятие решений по выбору наиболее рациональных принципов, методов и технологий реконструкции зданий. На выбор решения о реконструкции, прежде всего, влияет место реконструируемого объекта в развитии района. В процессе осуществления реконструкции сложившихся районов города происходит постоянная переоценка взглядов на предмет реконструкции того или иного здания. Экономические аспекты связаны с необходимостью повышения эффективности использования территории, потребительская ценность которой постоянно возрастает. Социально-функциональные требования диктуют необходимость повышения потребительского качества квартир путем устранения элементов морального износа. В таблице 1 обобщены факторы, влияющие на принятие решения, по реконструкции отдельно взятого объекта. Они включают комплекс показателей, совокупность которых приводит к указанной цели. Оценка комфортности расположения зданий учитывает такие позиции, как степень удаленности от основных видов транспорта, расстояние до центра города, наличие в прилегающей зоне экологически вредных производств, степень благоустроенности района, озеленение и т.п. Совокупность перечисленных факторов является определяющим при выборе уровня реконструктивных работой существенно влияют на рыночную стоимость единицы площади зданий. Уровень комфортности в ряде случаев диктует целесообразность изменения функционального назначения здания.
Варианты архитектурно-планировочного переустройства включают несколько позиций от сноса зданий до его сохранения без изменения объема. Сохранение здания без изменения объема и композиции характерно для объектов имеющих большую архитектурную значимость в районе застройки. Поэтому изменение архитектуры фасадов может нарушить его историческую ценность и композицию застройки. При этом допускается перепланировка помещений, а также перепрофилирование здания, в целом с изменением его функциональных качеств. Уровень реконструктивных работ определяется степенью изменение первоначального физического состояния элементов здания на основе оценки технического состояния и 'надежности. Реконструкция предусматривает решение широкого класса инженерных задач от укрепления основания и усиления фундаментов до комплекса работ, включающих повышение этажности и рационального использования подземного пространства. Для зданий старой постройки, имеющих высокий износ конструктивных элементов, как правило, требуется широкий спектр реконструктивных решений. Степень его расширения диктуется конечной целью проектов переустройства. При реконструкции квартала застройки малоэтажными типовыми зданиями первых массовых серии уровень реконструирования объекта определятся его положением в районе застройки, техническим состоянием, экономической целесообразностью и необходимостью. При этом наиболее важными критериями служат степень морального, физического износа и уровень снижения эксплуатационной надежности. Реконструкция путем расширения корпусов приемлемы для зданий старой и более поздней построек, способствует увеличению плотности застройки сохранением жилых функций и частичным или полным перепрофилированием. Изменение архитектурного облика зданий в результате пристройки и надстройки этажей должны сочетаться о общей композицией квартальной застройки или перспективами его переустройства. Особое значение при этом уделяется исключению факторов морального износа, повышению эксплуатационных характеристик зданий. Основой реконструктивных процессов является конструктивно- технологический комплекс решений, обеспечивающий наиболее рациональное конструктивное решение в сочетании с эффективными технологиями, обеспечивающими производство работ в условиях стесненной городской застройки. Экономическая оценка проектов реконструкции базируется на учете рыночных показателей, в основе которых заложена надежность инвестиционных проектов, их доходность и прибыльность, а также устойчивость к колебаниям инфляционного характера.
Особое место при этом занимает оценка эффективности принятых решений с учетом 20...50 лет эксплуатации зданий. Уровень влияния эксплуатационных затрат свидетельствует об эффективности проектных разработок, направленных на их снижение, доля которых значительно возросла. Методы реконструкции жилых зданий старой постройки' достаточно разнообразны и определяются многими факторами (см. табл. 2). Варианты архитектурно-планировочного переустройства включают: сохранение здания без изменения его объема и композиции, но с перепланировкой помещений; сохранение здания и его функций с перепланировкой и включением его вновь формируемый комплекс застройки; сохранение здания в виде самостоятельного объекта, но с обязательным расширением или надстройкой; снос здания. В практике реконструктивных работ, учитывающей физический износ несменяемых конструкций, используются два варианта решений: без изменения конструктивных схем и с ее изменением.
Первый вариант предусматривает восстановление здания без изменения строительного объема, но с заменой перекрытий, кровельной части и других конструктивных элементов. При этом создается новая планировка, отвечающая современным требованиям и запросам социальных групп жильцов. Реконструируемое здание должно сохранять архитектурный облик фасадов, а его эксплуатационные характеристики должны быть доведены до современных нормативных требований. Вариант с изменением конструктивной схемы предусматривает увеличение строительного объема зданий путем: пристройки объемов и расширения, но без изменения его высоты; надстройки без изменения габаритов в плане;
надстройки несколькими этажами, пристройки дополнительных объемов с изменением габаритов здания в плане. Такая форма реконструкции сопровождается перепланировкой помещений. Для повышения комфортности проживания и эксплуатации каждый из вариантов предусматривает устройство лифтов, мусоропроводов, оформления входов и тамбуров. На рис. I приведены конструктивно-технологические варианты реконструкции зданий с сохранением (а) и с изменением конструктивной схем (б,в), без изменения объемов и с надстройкой, пристройкой и расширением плановых габаритов зданий, рациональным использованием дворового пространства для зданий колодцевого типа и включением этого пространства в функциональную сферу зданий , с образованием пассажа при перекрытии переулка или пространства между рядом стоящих зданий.
Особое место при реконструкции центров городской застройки должно отводиться рациональному освоению подземного, примыкающего к зданиям пространства, которое может быть использовано в качестве торговых центров, автостоянок, малых предприятий и т.п. (рис 3).
Основным конструктивно-технологическим приемом реконструкции здании без изменения расчетной схемы является сохранение несменяемых конструкций наружных и внутренних стен, лестничных клеток с устройством перекрытий повышенной капитальности, аспектами, основанными на получении качественного и количественного эффекта при минимальных затратах. При значительной степени износа внутренних стен в результате частых перепланировок с устройством дополнительных проемов, переносом вентиляционных каналов и т.п. реконструкция осуществляется путем устройства встроенных систем с сохранением только наружных стен как несущих и ограждающих конструкций. Реконструкция с изменением строительного объема предусматривает устройство встроенных несменяемых систем с самостоятельными фундаментами. Это обстоятельство позволяет осуществлять надстройку зданий несколькими этажами. При этом конструкции наружных и в ряде случаев внутренних стен освобождаются от нагрузок вышележащих этажей и превращаются в самонесущие ограждающие элементы.
При реконструкции с уширением здания возможны конструктивно- технологические варианты частичного использования существующих фундаментов и стен в качестве несущих с перераспределением нагрузок от надстраиваемых этажей на выносные элементы зданий. Принципы реконструкции зданий поздней постройки (30...40-е годы) диктуются более простой конфигурацией домов секционного типа, наличием перекрытий из мелкоштучных железобетонных плит или деревянных по балкам, а также меньшей толщиной наружных стен. Основные приемы реконструкции состоят в пристройке лифтовых шахт и других малых объемов в виде эркеров и вставок, надстройкой этажей и мансард, устройством выносных малоэтажных пристроек административного, коммерческого или хозяйственного назначения.
...