Перспективы жилищного домостроения Д.В. Цыгулёв
кандидат технических наук, доцент кафедры "Строительство", Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева,
e-mail: [email protected];
Т.М. Уртамбаев
Вестник ЕНУ им. Л.Н.Гумилева,-Астана, 2011. -№4.
Аннотация. Работа содержит современные решения проблемы жилищного строительства с применением конструктивных особенностей и материало- емкости. Основная цель работы – составить эффективную методику по строительству жилых зданий с целью решения жилищного вопроса и внедре- ния инноваций в сфере технико-экономических показателей.
Abstract. The paper contains a modern solution to the problem of housing with de- sign features and materials. The main objective of the work - to make an effective me- thod for the construction of residential buildings in order to solve the housing prob- lem and innovation in the field of technical and economic indicators.
Ключевые слова: массовое строительство, доступное жилье, комфортабель- ный дом.
В последние годы объемы малоэтажного строительства в нашей стране существенно возросли. Причиной этого является желание людей жить в собст- венном комфортабельном и обустроенном доме, а применение инновационных технологий, позволит вывести малоэтажное строительство на новый уровень, значительно сократив сроки строительства и стоимость.
Доступное и комфортное жилье – программа, имеющая первостепенное значение для общества. От того, в каких квартирах мы будем жить, в какие са- ды и школы будут ходить наши дети, зависит будущее всех последующих по- колений. Красивый двор и уютный подъезд – это не только эстетика окружаю- щего пространства, но и основа воспитания. Осуществление данной идеи ста- новится возможным благодаря инновационным технологиям нового поколения.
В последние годы большинство развитых стран мира, особенно Европы, активно и целенаправленно занимаются вопросами энергосбережения при экс- плуатации жилых и общественных зданий, так как стоимость энергоносителей имеет устойчивую тенденцию к росту. При проектировании закладываются вы- сокоэффективные материалы и технологические решения, направленные на те- плосбережение. Для Казахстана, отличающегося от Европы более суровыми климатическими условиями, этот вопрос особенно актуален и требует незамед- лительно практического решения. Особенно важно, чтобы при небольшой стоимости возведения, жилье отвечало требованиям экологической безопасно- сти, долговечности, энергоэффективности и экономичности в эксплуатации.
Сегодня массовое жилищное строительство действительно стало для го- сударства первостепенным приоритетом. Не секрет, что в сфере эксплуатации
жилищного фонда ключевая «болевая точка» – большое количество ветхих многоквартирных домов, находящихся в предаварийном или аварийном со- стоянии. Де-факто, многие из них являются непригодными для постоянного проживания, однако финансовые и социально-экономические трудности, кото- рые испытывают казахстанские регионы, не позволяют быстро решить пробле- му расселения граждан из ветхих многоквартирных домов, количество которых растёт из года в год.
На сегодняшний день можно предложить несколько конструктивных ре- шений данной проблемы.
Во-первых, возрождение домостроительных комбинатов по производству строительных конструкций для крупнопанельных и объемно-блочных зданий, этажностью до 12 этажей. Актуально для Казахстана и то, что данный тип зда- ний относится к категории сейсмостойких.
На сегодня в Казахстане, с учетом территориально-экономических факто- ров, возможно возрождение как минимум трёх крупных центров производства на базе имеющихся мощностей Акмолинской, Алматинской и Актюбинской областей.
Крупнопанельные здания - являются одними из самых прогрессивных ви- дов строительства, однако трудовые затраты относительно велики. Это объяс- няется тем, что помимо монтажа сборных конструкций и работ нулевого цикла, приходиться выполнять ряд отделочных операций и прокладывать инженерные коммуникации. При строительстве объемно-блочных зданий эти затраты сво- дятся к минимуму.
Объемные блоки изготавливаются в цехах домостроительных заводов, причем выполняют не только несущие конструкции, но и все работы по отделке и внутреннему оборудованию. Это позволяет в большей степени механизиро- вать работу, повысить качество и снизить стоимость.
Технико-экономические показатели объемно-блочного домостроения близки к крупнопанельному, а по ряду параметров превосходят их:
- на завод переносится около 80% трудозатрат (в крупнопанельном – 40%);
- удельный вес затрат труда на стройке снижается до 25% (вместо 60%);
- число монтажных элементов уменьшается в 4 – 5 раз;
- срок строительства сокращается в 3 – 4 раза;
- трудоемкость на стройке уменьшается в 2,5 – 2,8 раз;
- расход бетона снижается на 25 – 28%.
Преимущества объемно-блочного домостроения не исчерпываются толь- ко экономическими показателями. Они дают большой социальный эффект – улучшение труда строителей, качества работ, а в конечном итоге – строитель- ного и эстетического качества наших зданий и сооружений.
Для придания зданиям архитектурной выразительности и индивидуаль- ности, а также с целью решения вопросов энергосбережения, рекомендуется применение современных фасадных систем.
Вторым решением массового жилищного строительства является разви- тие модульного комплекса зданий малоэтажной застройки.
В настоящее время в домостроении наметилась и реализуется структур- ная перестройка. Еще недавно мы были очевидцами широкомасштабного строительства жилых домов из кирпича и бетона, сегодня оно перестало отве- чать современным требованиям. В основу этих требований положено прежде всего высокое качество теплозащиты в сочетании с переходом на рациональные несущие конструкции и более легкие многослойные ограждения с эффектив- ным утеплителем. Унифицируются конструктивные детали и узлы, внедряются новые эффективные материалы, предъявляются повышенные требования к эко- логии.
Решая жилищную проблему или коммерческие вопросы предпринима- тельства, необходимо проблемы малоэтажного домостроения ставить не в рам- ки индивидуального, а в масштабе индустриального строительства с широкой гаммой их разнообразия в архитектурном и конструктивном исполнении.
Особое место должны занимать домостроительные комбинаты по произ- водству домов полносборных и из объемных блоков. Серийное проектирование связано с разработкой проектов нескольких зданий, объединенных единством их конструктивного исполнения. В рамках существующих строительных норм под номенклатурой жилых домов обычно целесообразно разрабатывать набор 2-, 3-, 4-, 5-комнатных одно- или двухквартирных домов.
На протяжении многих тысячелетий древесина прекрасно отвечала всем требованиям жилищного домостроения, а сегодня в сочетании с достоинствами клееных деревянных конструкций и с простотой массового заводского изготов- ления применение ее позволяет решать количественные и качественные про- блемы нового строительства.
Дерево как строительный материал, прочный, легкий по массе и в обра- ботке, экологически чистый и относительно дешевый, декоративно вырази- тельный и эстетичный, всегда находил и находит широкое применение.
История оставила нам многочисленные примеры использования дерева в архитектуре прошлого, а также в строительных конструкциях современных зданий и сооружений различного назначения. Еще в середине прошлого века многие общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и спе- циальные сооружения, такие как башни, мачты, автодорожные мосты и др., вы- полнялись, исключительно из дерева. Первые пространственные конструкции типа оболочек и несущие конструкции больших пролетов были выполнены также из дерева.
В последующие десятилетия второй половины XX в., несмотря на уже созданную мощную базу индустриальных конструкций из других материалов (бетон, железобетон, металл), роль дерева и деревянных конструкций не только не снизилась, но и существенно преобразовалась. К этому времени значительно расширились возможности и области применения дерева в строительстве и ар- хитектуре, чему способствовали достижения технического прогресса, направ- ленные на улучшение свойств древесины, благодаря антисептированию, про- питке антипиренами и использованию водостойких синтетических клеев. Все это позволило делать древесину негниющим и трудносгораемым материалом, с
повышенной прочностью и неограниченными возможностями при создании различных архитектурных форм.
Мировая строительная практика не знает ограничений в масштабности и сферах применения клееных деревянных конструкций. Это здания и сооруже- ния различного назначения, многообразной конфигурации в плане и объемно- композиционном решении с различной величиной пролетов и статической схе- мой работы. Следует отметить, что даже в странах с незначительными лесными ресурсами считают рациональным применение деревянных и в первую очередь
— клееных деревянных конструкций. Так, например, в Англии, Дании, Голлан- дии, Франции, где лес является исключительно импортируемым сырьем, уже несколько десятилетий налажена сеть заводов по изготовлению типовых инду- стриальных конструкций балок, арок, рам, ферм и др., выполненных из клееной древесины. В таких же странах, как США, Канада, Германия, Швеция, Финлян- дия, традиционным материалом при строительстве зданий и сооружений счита- ется древесина. За длительное время развития традиций деревянного зодчества в этих странах найдены экономичные и целесообразные конструктивные реше- ния, методы производства работ и технологические аспекты заводского изго- товления деревянных конструкций. Применение древесины в строительстве яв- ляется для них одним из важных рычагов снижения затрат и времени на возве- дение объекта.
Наибольший интерес в деревянном домостроении представляют дома по- вышенной заводской готовности: щитовые, панельные, из сборных блоков.
Причем панельные дома могут собираться из мелких, средних или крупнораз- мерных панелей (рисунок 1), а блочные – из блоков на комнату или на квартиру (рисунок 2) [1].
В конструктивном отношении все панельные конструкции из дерева и пластмасс можно разделить на две группы: панели ребристые и панели со сплошным срединным слоем из пенопласта или сотопласта. Преимущественное место среди них занимают панели ребристой структуры, с несущими каркас- ными и обивочными элементами.
Отличительные особенности таких панелей могут заключаться в количе- стве обшивок (одна или две), в шаге несущих ребер, в материалах, используе- мых для обшивок, ребер и утеплителя, в наличии или отсутствии утеплителя, его толщины, вида обрамляющих элементов и конструкции стыков в обшивках и самих панелей.
В качестве обшивок панелей используются листовые материалы, такие как древесно-стружечные плиты, фанера (ФСФ), древесно-волокнистые плиты, цементно-стружечные плиты, гипсокартонные листы (ГКЛ), гипсоволокнистые плиты (ГВЛ). Несущие ребра могут быть выполненных из досок, брусков, по- лос фанеры или древесно-стружечных плит, фанерных швеллеров, а также ком- бинированными двутаврового или коробчатого сечения, склеенными из досок или досок и древесно-стружечных плит, древесно-волокнистых плит, фанеры.
Выбор того или иного типа несущих ребер, а также материала обшивок зависит не только от экономических показателей этих материалов, но в большей степе- ни связан с принятой технологией изготовления панелей, поскольку стоимость
в целом панели или дома определяется в большей степени конструктивно- технологическими параметрами, от которых зависит трудоемкость изготовле- ния конструкций и масштабность строительства домов.
Обшивки из фанеры, ПС, ДВП могут приклеиваться к ребрам, выполнен- ным из любых названных выше материалов. К ребрам из досок или брусков обшивки практически из всех вышеназванных материалов могут прикрепляться гвоздями или шурупами. Листы ЦСП, ГКЛ, ГВЛ прикрепляются к ребрам толь- ко гвоздями или шурупами.
Длина панелей может быть принята «на пролет», т. е. на длину участка, равную расстоянию между ближайшими стенами, на которые опирается панель, и на всю длину дома, т. е. быть неразрезной на всем участке между крайними наружными стенами. В последнем случае промежуточными опорами для пане- ли перекрытия служат несущие внутренние стены. Шаг несущих ребер назна- чается из условия прочности обшивки при местном изгибе, а также необходи- мости создания требуемой жесткости и несущей способности панели.
Панели внутренних и наружных стен выполняются также по принципу ребристой системы, только несущие ребра в них расположены не в продольном, а в поперечном направлении. Конструктивными элементами панели являются две обшивки, несущие вертикальные ребра, горизонтальные обвязочные ребра и оконные или дверные заполнения. В целях утепления (для панелей наружных стен) и повышения противопожарных требований, внутренние полости в пане- лях стен заполняются эффективным несгораемым утеплителем в виде прошив- ных листов или минераловатных плит.
Рассматривая вопросы проектирования и расчета современных индустри- альных конструкций из дерева и пластмассы, нельзя оставить без внимания ос- вещение наиболее прогрессивных видов соединений, применяемых сегодня, а именно: клеевые соединения, соединения на металлических зубчатых пласти- нах (МЗП), вклеенных стальных стержнях, клеестальных шайбах, вклеенных шпонках и др.
Все указанные соединения могут быть выполнены исключительно в заво- дских условиях, технология изготовления их хорошо подвергается механизации и даже автоматизации, и поэтому они могут быть рекомендованы при изготов- лении многих индустриальных конструкций и их элементов. Общей характер- ной особенностью названных соединений в их работе под нагрузкой (за исклю- чением МЗП) является монолитность, т. е. отсутствие податливости, что приво- дит к повышенной их несущей способности и жесткости.
Одним из важнейших требований, предъявляемых к клеям в деревянных конструкциях, является обеспечение надлежащей прочности. Это требование реализуется тем, что предел прочности клеевого шва должен быть не менее предела прочности древесины на скалывание вдоль волокон и на разрыв попе- рек волокон. Выполнение этого условия снимает вопрос расчета клеевого шва как такового, за исключением некоторых особых случаев. В большинстве слу- чаев расчетной проверке подвергается цельная древесина на площади клеевого шва, поскольку клеевой шов обеспечивает монолитность и прочность соедине- ния. Другой особенностью клеевых соединений является то, что клеевой шов
позволяет распределить действующее усилие на всю площадь шва, т. е. на сравнительно большую площадь, что в наилучшей степени отвечает основному требованию соединениям - так называемому «принципу дробности». Поэтому же принципу и соединения на МЗП находятся в предпочтительном положении.
Большое количество «гибких» зубьев в МЗП позволяет исключить опасность хрупкого скалывания древесины соединяемых элементов, заменив эту работу вязкой податливостью при смятии древесины и изгибе зубьев.
Вертикальные стыки стеновых панелей должны быть тщательным образом заделаны эластичными герметиками или пенопластами. Конструкция стыка долж- на обеспечить воздухо- и водонепроницаемость, достаточную теплоизоляцию и сво- боду линейных (температурных) деформаций панели. Между собой панели долж- ны иметь надежное крепление (рисунок 3). Крепления панелей наружных и внут- ренних стен должны обладать необходимой прочностью, быть удобными при мон- таже. Для полносборных деревянных домов наилучшим образом перечисленным требованиям отвечают крепления панелей при помощи металлических деталей и болтов.
Опирание кровельных щитов на панели перекрытия необходимо произво- дить через опорный деревянный брус (или доску на ребро), который позволяет более равномерно передавать давление со стропильных ног на панели перекры- тия по всей длине здания.
Наивысшая степень индустриального строительства полносборных домов может быть достигнута путем использования объемных блок-секций. Блок- секция представляет собой объемный элемент с различной внутренней плани- ровкой и оборудованием, с полной отделкой помещений, обеспеченный элек- тропроводкой и отопительными приборами. Такие блоки могут предназначать- ся для строительства быстромонтируемых помещений различного назначения:
жилых домов, столовых, магазинов. На строительную площадку они могут быть доставлены по железной дороге или автотранспортом и установлены на фундамент с помощью автокрана в процессе производства строительно- монтажных работ. Создавая различную блокировку нескольких блок-секций, можно добиться желаемой компоновки помещений и многообразной внешней архитектуры в зависимости от назначения здания.
Большинство регионов Казахстана испытывают недостаток строительной древесины. Для этих регионов решением массового малоэтажного жилищного строительства целесообразно вести по пути применения комплексных сэндвич- панелей и объемных блок-секций аналогичной конструкций. За основу разра- ботки номенклатуры изделий из комплексных сэндвич-панелей оптимально принять номенклатуру деревянного домостроения. Конструкция комплексной сэндвич-панели объединяет в себе стандартную ограждающую сэндвич-панель с внутренним стальным каркасом из тонкостенных гнутых профилей. Стыки панелей в данном случае рекомендуется выполнять на болтовых соединениях.
Комбинирование индустрии развития деревянного домостроения и ис- пользования комплексных сэндвич-панелей позволит вывести малоэтажное строительство на новый уровень, значительно сократив сроки строительства и стоимость [2].
К преимуществам домов из сэндвич панелей можно отнести то, что дома из сэндвич панелей изготавливаются на заводе, после чего их остается только доставить и собрать. Этот фактор позволяет провести строительство в кратчай- шие сроки, а также значительно сэкономить на отделке дома. Последний фак- тор обусловлен тем, что сэндвич панели обладают поверхностью, не требую- щей дополнительной обработки – шпатлевки или штукатурки, и выпускаются уже окрашенными в выбранный заказчиком цвет. Встроенный стальной каркас сэндвич-панели позволит их использовать в качестве несущих элементов, уда- лив из внутреннего пространства помещений каркас в ограждающие стены.
Но экономическая выгода таких товаров, как сэндвич панели, не означает, что данный материал не обладает другими преимуществами. Потребительские качества сэндвич панели уникальны [3].
Дома сэндвич панелей имеют низкие показатели поглощения влаги, обла- дают отличными теплоизоляционными свойствами. Именно поэтому, дома сэн- двич панелей имеют такую популярность при строительстве в регионах с низ- кими температурными показателями (например, на севере Казахстана). Быстро- возводимые здания из таких материалов, как сэндвич панели, практически уни- версальны, что также делает их строительство выгодным и популярным
Сэндвич панели (в том числе и сэндвич панель ПВХ) и быстровозводи- мые здания – это очень экологически чистый материал. В настоящее время, ко- гда так нарушена экология нашей планеты, этот фактор, подтвержденный мно- гочисленными исследованиями, крайне важен.
Таким образом, учитывая все преимущества таких изделий, как сэндвич панели, экономическую целесообразность использования быстровозводимых зданий, строительство быстровозводимых зданий становится наиболее попу- лярным и доступным, а широта использования сэндвич панелей – неограничен- ной.
Рисунок 1. Фасад крупнопанельного деревянного здания
Рисунок 2. План объемно-блочного здания
Рисунок 3. Конструктивные узлы соединений панелей здания Литература
1. Степанов И.С. Экономика строительства.- М.: Юрайт-Издат, 2007.- 620с.
2. Вдовин В.М. Конструкции из дерева и пластмасс. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 344,[1]с. : ил. – (Высшее образование).
3. Калугин А.В. Деревянные конструкции. – М.: Издательство АСВ, 2003. – 224с., с илл.
