Индустриальные методы полносборного домостроения, которые еще недавно применялись только в пятиэтажном строительстве, за последние годы начали широко использоваться в строительстве крупнейших административных и общественных зданий повышенной этажности.
Накопленный опыт возведения таких зданий позволяет в настоящее время рассмотреть ряд вопросов о выборе наиболее оптимальных конструктивных решений, которые бы отвечали современным требованиям в области проектирования, производства работ и экономики. Для проведения такого технико-экономического исследования нами выбраны проекты административного здания Госплана СССР на проспекте Маркса, одного из корпусов на проспекте Калинина, а также зданий гостиницы "Националь" на ул. Горького, проектного института Гидропроект и здания Института хирургии им. Вишневского.
Конструктивные решения рассматриваемых зданий основаны на унифицированном сборном железобетонном каркасе.
Было проведено сопоставление сборного железобетонного унифицированного каркаса с традиционной конструкцией, широко применяемой в настоящее время за рубежом в виде стального каркаса (колонны, ригели, диафрагмы жесткости) с железобетонными перекрытиями.
Для обеспечения противопожарной и антикоррозионной защиты металлические конструкции обетонируются.
Методика исследования предусматривала разработку традиционного варианта стального каркаса для указанных зданий. Полученные в результате расчетов показатели стоимости, трудоемкости, расхода бетона и стали на устройство каркаса и перекрытий приведены в табл. 9.6.
Анализируя показатели этой таблицы, можно установить, что стоимость стального каркаса превышает стоимость железобетонного в среднем на 20%.
Для варианта стального каркаса потребуется стали (приведенной к марке Ст.З) в 2 раза больше, а бетона на 3,5% меньше, чем для железобетонного.
В зарубежной практике строительства многоэтажных зданий противопожарная защита стальных конструкций осуществляется в последнее время также путем нанесения на поверхность конструкции методом торкретирования огнезащитного состава из вермикулита и асбеста. При этом расход бетона будет на 34% меньше, чем в варианте сборного железобетонного каркаса. При обработке стальных конструкций составом вермикулита с асбестом раствора требуется в 4 раза меньше. Однако стоимость 1 мг раствора, состоящего из вермикулита и асбеста, по предварительным расчетным данным будет в 4-5 раз выше стоимости 1 м3 обетонировки.
Экономические показатели по вариантам каркасов многоэтажных зданий были также рассмотрены по объему трудовых затрат. При этом для объективной оценки были определены трудовые затраты не только на строительной площадке, но и на заводах строительной промышленности, изготовляющих элементы каркаса и перекрытий. Показатели стоимости трудовых затрат на 1 м? строительного объема приведены в табл. 9.6.
Продолжительность монтажа здания со стальным каркасом с обетонировкой элементов, полученная в результате проведенных расчетов, будет в 1,3-1,8 раза выше срока монтажа зданий, выполняемых в сборном железобетоне.
Применение стального каркаса требует, как мы убедились, удвоенного расхода стали и затрат труда на его возведение. Создание заводов для изготовления стальных конструкций потребует, кроме того, увеличения ассигнований на капитальное строительство.
Проведенные исследования позволяют также проследить влияние планировочной схемы здания на стоимость устройства каркасов. Так, при строительстве административных зданий наиболее целесообразно применять проекты с широким корпусом, как в здании Госплана СССР, где ширина корпуса составляет 18-27 м, с расположением диафрагм жесткости в центре здания.
Решающее влияние оказывает ширина здания на стоимость ограждающих конструкций. Для зданий с широким корпусом (здание Госплана СССР) площадь ограждающих конструкций составляет 0,119 м2 на 1 мг здания, в то время как по всем остальным четырем проектам, имеющим ширину корпуса 15-18 м, площадь ограждающих конструкций составляет соответственно 0,143-0,166 м2. Это оказывает существенное влияние на эко-
номику строительства, поскольку стоимость ограждающих конструкций, включая стоимость заполнения оконных проемов, превышает стоимость устройства каркаса и перекрытия зданий (см. табл. 9.6).
Изложенные данные позволяют сделать следующие выводы.
При строительстве административных и общественных зданий высотой 20-30 этажей применение сборного железобетонного каркаса является наиболее целесообразным как по стоимости, так и по oпоказателям расхода стали, трудовых затрат и продолжительности строительства. Для зданий выше 30 этажей применение стального каркаса со сборными железобетонными перекрытиями может оказаться целесообразным при обязательном условии индустриальной эффективной противопожарной защиты стальных несущих конструкций.
Колонны нижних нетиповых этажей целесообразно выполнять стальными. Для отдельных случаев, когда по технологическим требованиям необходима более крупная сетка колонн (более 9Х Х9 м), и при повышенных расчетных нагрузках на перекрытия, для чего потребовалось бы создание новой номенклатуры сборных железобетонных изделий, целесообразно применение стальных конструкций. (Изготовление сборных железобетонных конструкций по индивидуальному заказу увеличивает их стоимость против типовых в 1,5-2 раза и вызывает необходимость специального изготовления металлических форм без возможности их дальнейшего использования до полной амортизации.)
В качестве наиболее рациональной системы жесткости каркаса зданий высотой свыше 16 этажей следует рекомендовать пространственно-связевую систему в виде ядер жесткости (ядер-оболочек).
Планировочные решения зданий повышенной этажности наиболее выгодны при широком корпусе и сетке колонн 6Х Хб м (эта сетка колонн наиболее экономична по расходу материалов).
Пути снижения стоимости основных конструкций зданий следует изыскивать в применении более экономичных конструкций наружных стен в сочетании с современными требованиями архитектуры, индустриальноеT изготовления и монтажа панелей.
Технико-экономические исследования подтвердили правильность развития в московском строительстве унифицированных каркасных решений зданий в сборном железобетоне. На этой конструктивной основе будет осуществляться все предстоящее строительство многоэтажных общественных зданий высотой до 30-35 этажей и жилых домов высотой более 16-20 этажей.
В каких же направлениях представляется дальнейшее развитие каркасных решений?
Прежде всего будет последовательно и настойчиво расширяться номенклатура унифицированного каркаса. Освоение всего набора изделий номенклатуры, т.е. изделий для полного модульного ряда пролетов (см. выше), создаст высокую вариабельность и гибкость каркаса (что является основным достоинством каркасной схемы по сравнению со схемой с несущими стенами - панельной, блочной и т. п.).
Проектные проработки последнего времени показали, что на этой номенклатуре изделий каркаса удается получить широкое разнообразие объемно-планировочных решений для зданий различного назначения, конфигурации и высоты.
Создание набора изделий фасадов для образования лоджий, эркеров, ризалитов, пилястр и т. п. позволит создать выразительные пластические архитектурные решения. Таким образом, при создании унифицированного каркаса удалось получить по существу каталог изделий, из которых будут собираться разнообразные здания и сооружения (т. е. здесь в значительной мере преодолеваются противоречия между архитектурным творчеством и индустриальностью конструкций).
В отношении вариабельности сборный железобетонный каркас при этих условиях перестает уступать традиционному стальному, обладая, как мы видели, значительными экономическими преимуществами и высокой индустриальностью.
Перспективным направлением, которое значительно расширяет возможности сборного унифицированного каркаса, является его сочетание с монолитным железобетоном (рис. 9.18), выполняемым наиболее индустриальными методами, например, в подвижной опалубке (см. ниже). Применение индустриального монолитного железобетона для таких элементов каркаса, как пространственные ядра жесткости, позволяет не только наиболее рациональным путем обеспечить жесткость (что становится сложнее с возрастанием высоты здания), но и открывает новые возможности для создания интересных архитектурных решений.
Успешное развитие каркаса во многом определяется рациональным решением конструкции его элементов, узлов, перекрытий, наружных ограждений. Предложения по этим конструкциям приводятся в главах 10-12.
