Новые направления развития многоэтажного индустриального домостроения

Как мы видели из рассмотрения последних решений панельных домов повышенной этажности, обычные панельные конструкции могут применяться в домах до 25 этажей. Уже при такой высоте в конструкциях панельных домов возникают дополнительные и довольно значительные усложнения. Они связаны прежде всего с обеспечением необходимой пространственной жесткости здания, что при большой этажности становится сложной инженерной проблемой.

Эта задача усложняется в домах с широким шагом поперечных стен в связи с ростом горизонтальных нагрузок на редко расположенные поперечные конструкции. В зданиях такой этажности короткие панели поперечных стен, разрезанные проемами, вследствие недостаточной жесткости, не могут воспринимать действующие ветровые нагрузки и надежно обеспечивать жесткость здания. Возможным направлением для повышения жесткости является объединение панелей поперечных стен в единый вертикальный диск, для чего перемычки, соединяющие панели, должны быть рассчитаны и законструированы таким образом, чтобы они могли воспринимать возникающие при этом сдвигающие усилия (значительные в нижних этажах). Проектные проработки показали, что такое решение для панельных зданий получается достаточно сложным. Наиболее целесообразный метод повышения жесткости здания — компоновка плана панельного дома с развитыми на всю его ширину поперечными стенами, которые в этом случае будут обладать достаточно высокой жесткостью и в зданиях высотой до 16—17 этажей относительно легко воспринимать   горизонтальные нагрузки.

По-новому решена проблема обеспечения поперечной жесткости в 25-этаж-иом доме из вибропрокатных панелей, расположенных с узким шагом (см. рис. 1.5), и в проекте 27-этажного дома аналогичной конструктивной схемы (см. рис. 1.6). В этих домах даже при компоновке поперечных стен на всю ширину здания их несущая способность и жесткость оказались недостаточными для восприятия горизонтальных нагрузок. Поэтому межсекционные стены были превращены в диафрагмы жесткости, выполненные в виде сборно-монолитной конструкции, состоящей из спаренных сборных панелей, между которыми уложен слой монолитного железобетона.

Таким образом, с ростом этажности в структуре панельного дома появилась система жесткостей, которая воспринимает основные ветровые нагрузки, действующие на здание (до 70—80% всей ветровой нагрузки). При этом не только усложняется возведение панельного дома, но и существенно возрастает расход основных материалов — бетона, цемента, стали (табл. 1.5).

Помимо принципиального   изменения конструкции  связевых   диафрагм с ростом этажности меняются и конструкции самих поперечных панелей, работающих на вертикальные нагрузки. Здесь уже не удается использовать типовые панели массового производства, а приходится создавать и осваивать свою номенклатуру панелей с усиленным армированием и повышенной маркой бетона. Усложняются с ростом нагрузок и узловые сопряжения.

Проведенные исследования и проектные проработки показали, что традиционные конструкции панельных домов, выработанные сегодняшней практикой проектирования, могут применяться для зданий высотой до 17—20 этажей.

Вместе с тем практика застройки Москвы (и других крупных городов) требует создания индустриальных домов и большей этажности.

В настоящее время разработан ряд таких систем, которые приняты для проверки в экспериментальном строительстве. Идея заключается в логичном сочетании монолитных железобетонных конструкций со стандартными панельными, что позволит возводить на высоком индустриальном уровне здания высотой до 40 и более этажей.

Несущей основой одной из таких конструкций 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 конструкции 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).

Другое направление в поисках новых конструктивных решений панельных зданий большой этажности также связано с применением монолитного железобетона. Предлагаемая конструктивная схема представляет собой монолитный железобетонный ствол, из которого «выпущены» на нескольких уровнях мощные железобетонные консольные полые плиты, являющиеся как бы платформами для опирания домов-блоков любой панельной конструкции. Как и в предыдущем решении, панельная конструкция собирается из стандартных (типовых) элементов и служит заполнением этой основной несущей конструкции. Монолитный железобетонный ствол наиболее рационально возводить в индустриальной подвижной опалубке или с помощью подъемного агрегата, в котором совмещены опалубка, подъемный механизм и подъемный кран для монтажа сборных конструкций. Прообразом такой установки может служить агрегат, использованный (и при том очень успешно) при возведении Останкинской телевизионной башни.

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.

Разновидность этой системы представляет сборно-монолитная железобетонная конструкция (рис. 1.14), в которой пространственная система диафрагм в виде ядра жесткости выполняется в монолитном железобетоне (например, в той же подвижной опалубке) и к этому ядру «привязывается» сборная панельная конструкция, работающая здесь только на вертикальные нагрузки. Панельные дома такой конструкции могут возводиться высотой до 30 этажей. Представляется,   что  этот  тип дома   должен получить достаточно широкое распространение в практике строительства в Москве. Важное преимущество такой конструкции'—возможность создания домов различной конфигурации.

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.