Современные прогрессивные технологии строительного производства
Первая часть доклада главного инженера Научно-исследовательского и проектно-технологического института стройиндустрии (НИПТИС) В. А. Потерщука была посвящена тепловой санации ограждающих конструкций при строительстве, реконструкции и ремонте зданий, вторая - сравнительному анализу различных конструктивных систем жилых зданий и конкретным результатам, полученным НИПТИС.
- Практика проектирования и сравнения фактических энергозатрат с проектными показала, что принятые несколько лет назад нормы термического сопротивления различных видов ограждающих конструкций не являются гарантией обеспечения энергосбережения, - сказал Владимир Анатольевич. - За пределами нормирования остались объемно-планировочные решения, поэтому мы при определении ориентиров очередного этапа нормотворчества и ввели 3 уровня нормирования ограждающих конструкций.
На первом уровне нормируются минимально допустимые термические сопротивления элементов ограждающих конструкций. Эти нормы могут остаться без изменения, то есть такими, какие приведены в действующих ныне СНБ "Строительная теплотехника".
На втором уровне нормируется характеристика, определяющая объемно-планировочное решение самого здания. Чем больше удельный периметр наружных стен, приходящийся на единицу общей площади, тем больше теплопотери. Анализ типовых серий показал, что площадь остекления составляет от 18 до 30% площади наружных стен жилых зданий.
На третьем уровне нормируется расход тепла на отопительный сезон. При этом как минимум половина данного тепла идет на подогрев воздуха, поступающего в помещение при его естественной вентиляции. Сегодня, проектируя экспериментальные дома, мы видим, что чем совершеннее их теплозащита, тем больше удельный вес их вентиляции. Поэтому невозможно решать вопросы энергосбережения, не решая вопросов вентилирования.
Например, применение столярки, обеспечивающей действующие термосопротивление и воздухопроницание, не способствует созданию требуемого микроклимата в помещении.
Гигиенистами установлено, что при температуре на внутренней поверхности наружного ограждения +12°С, соответствующей температуре воздуха в помещении +18°С, находящийся там человек не испытывает дискомфорта вследствие переохлаждения. Есть смысл, оставив, как уже было сказано, действующие требуемые термосопротивления наружных ограждений без изменения, ужесточить требования к термосопротивлениям заполнений и обрамлений проемов, в частности, оконных. Разумным представляется требование термосопротивления R=0,8 м 2°С/Вт. В этом случае герметичная столярка и начинает работать более или менее оптимально.
В Германии сегодня широко внедряется принудительная вентиляция, приточно-вытяжная, причем теплом, отбираемым у вытяжного воздуха, подогревается приточный. Поступая таким же образом, мы, коль скоро нам не избежать одновременно с решениями вопросов герметизации обрамления решения вопросов вентилирования, можем сэкономить половину тепла, необходимого для подогрева приточного воздуха.
Есть целый ряд вопросов теплотехнического решения наружных стен, которые, как известно, должны сочетать несущие и ограждающие функции. Разработанные в свое время ЛенЦНИИЭПом и московским ЦНИИСКом детали колодцевых кладок позволяли возводить дома высотой от 5 до 9 этажей с несущими наружными стенами. Потом обследования показали, что вертикальные тычковые ребра, связывающие наружный (ограждающий) слой с внутренним (несущим), вследствие горизонтальных и вертикальных температурных деформаций покрываются трещинами, что в дальнейшем может вызвать отделение наружного слоя от базовой стены. Поэтому возведение 9-этажных домов такой конструкции было запрещено.
Сегодня московский ЦНИИСК предлагает за довольно приличную цену альбомы чертежей конструкций, включающие, например, такое решение: можно устраивать самонесущие стены в 9-этажных зданиях, причем связь несущего и ограждающего слоя осуществляется через 60-64 см. В этом случае может применяться колодцевая кладка. Но в ходу остаются лишь серии, предусматривающие поперечные, а не продольные самонесущие стены. Такие разработки были выполнены АП "Белпроект". Конструктивная схема с комбинированными стенами предусматривает устройство поперечных стен даже из силикатного кирпича, внутренних продольных - из газосиликатных или керамзитобетонных ленточных панелей.
При внутреннем утеплении наружной стены в зону отрицательных температур может попасть часть ее поперечного сечения, идущая непосредственно за утеплителем, тогда потребуется в 2 раза увеличивать слой морозостойкого кирпича. Не следует забывать и о том, что при утеплении изнутри расчетная разница температурных усилий (и соответствующих им деформаций) между январем и июлем возрастает на 30%. Это может привести, особенно на верхних этажах, где относительные деформации максимальны, к развитию трещин в кладке. Нечто аналогичное может возникнуть в случае внутреннего утепления здания, по длине либо приближающегося к температурному отсеку, либо превышающего его. Кроме того, зона выпадения конденсата может появиться за пределами утеплителя, то есть внутри помещения. Поэтому вопрос внутреннего утепления следует решать комплексно. При утеплении же снаружи межсезонные температурные деформации уменьшаются на 20%.
Сегодня в РБ накоплен достаточно большой опыт наружного утепления жилых зданий. Это и утепление торкрет-методом с использованием полистиролбетона, и его модификация, предусматривающая предварительную облицовку зон с худшими теплотехническими характеристиками пенопластом. Известны горючие и негорючие утеплители, с тонким слоем защиты на полимерной сетке, с толстым - на металлической.
Вспомним, что несколько домов еще в БССР лет 20 назад были утеплены без знания передовой зарубежной технологии и что выполненное утепление с толстым слоем штукатурки стоит до сих пор. Толстослойное решение требует скрупулезного поэтапного послойного нанесения всех необходимых слоев, обеспечивающих защиту утеплителя как от атмосферных, так и от огневых воздействий.
Что касается теплых чердаков, то популярны они были в прежние годы, когда в домах не было такого недотопа, как сегодня, и на чердаки попадало больше теплого воздуха. Впрочем, даже когда на чердак попадает достаточно тепла, очень часто абсолютного перемешивания теплого и холодного воздуха в соответствии с методикой ЦНИИЭПжилища в объеме теплого чердака не происходит. Особенно проблематичным становится расчет теплых чердаков при условии наличия различных перемычек, ригелей и стеновых панелей. Теплый влажный воздух, пока он не остынет, гуляет по всем этим ловушкам, после чего концентрируется на покрытии либо, остывая, уходит в вентшахту.
Итак, переход к открытым чердакам не всегда приносит пользу. Плюс опрокидывание вентиляции при перемене направления ветра, когда, стоит лишь открыть форточку, вентиляция начинает опрокидываться на последние этажи, втягиваться с теплых чердаков в помещения и через форточку уходить наружу. Иными словами, воздух устремляется в место наименьшего сопротивления вторжению его масс.
Еще замечание: если в РБ уже освоен мокрый метод защиты утеплителя, то за рубежом все большее распространение получают вентилируемые фасады с сухим методом защиты утеплителя, то есть по металлическому, в основном алюминиевому каркасу, монтируются керамические и цементно-песчаные листы и плиты, разнообразные фазовые и волокнистые цементные изделия. Особенно это распространено в Германии и Финляндии. В РБ это пока находится в разработке, но уже сейчас можно сказать, что препятствием может оказаться отсутствие требуемой номенклатуры листовых материалов.
Мысленно возвращаясь назад, можно сказать, что определенный урон стройкомплексу СССР нанесла единая техническая политика. Был потерян ряд конструктивных направлений: армокерамические перекрытия, сухие штукатурки и перегородки на их основе. Было потеряно очень многое из того, что было хорошо отработано и хорошо действовало. А ведь в 50-е годы предлагалось очень много серий для массового строительства, которые опирались и на каркасные системы, и на системы балок-стенок, и на системы толстых панелей.
После этого всем было четко сказано: истина в последней инстанции, наилучшая система для массового жилищного строительства - это узкий шаг внутренних поперечных стен. Безусловно, такие здания показали себя надежными, у них была малая построечная трудоемкость, но они были материалоемкими. На один квадратный метр общей площади приходилось около 2 т веса конструкций. (В каркасном здании этот показатель может быть снижен наполовину.)
Когда проектировались и строились одинаковые для всех бесплатные квартиры, может быть, и была хороша эта система. Но такой планировочной вариабельности, как каркасная, система жилых зданий с узким шагом поперечных стен не дает. Немцы говорят, что заставлять людей жить в одинаковых квартирах - значит ущемлять их права. И когда началось строительство коттеджей и особняков, как реакция на многолетнюю планировочную принудиловку появилось огромное разнообразие архитектурно-планировочных решений, подчас абсурдных, диктуемых заказчиками. Люди хотят жить так, как они хотят! Поэтому главное, что должна обеспечивать конструктивная система, - это свобода планировочных решений, свобода выбора. Идя по этому пути, можно просто возводить, грубо говоря, коробки, начиняя их необходимыми коммуникационными зонами или вертикалями коммуникаций, компоновка же квартир может идти уже в процессе строительства. То есть существует, допустим, какая-то базовая планировка, позволяющая оценить стоимость квадратного метра, а дальше начинается персональная работа с каждым из будущих квартировладельцев.
Активный поиск таких решений идет с 1991 г. по сей день. Сегодня можно сказать, что найдено несколько решений для исполнения их общестроительными трестами. Завершены 3 проекта, которые разработаны соответственно НИЭП БелНИИС, АО Белпромпроект и АП Белпроект совместно с НИПТИС и после конкурса намечены Минстройархитектуры РБ к строитель ству. Эти проекты представляют собой разные модификации каркасной конструктивной системы. Отличаясь друг от друга в деталях, они имеют почти равные возможности применения.
В области же панельного домостроения произошло ощутимое падение объема заказов. ДСК ряда городов получили официальные уведомления от архитектурного и муниципального руководства о том, что они могут построить в этих населенных пунктах лишь определенное, считанное количество домов определенных серий. Дескать, остальные дома по этим сериям стройте, где хотите. Попытки выйти с предложениями, касающимися индустриального домостроения, на Россию также не увенчались успехом. Последовало принятие официальных документов о полном перепрофилировании предприятий, находящихся в критическом положении. После того как на семинаре в Гродно было решено подумать о путях перепрофилирования, в работу над новыми проектами активно включились названные мною выше организации, "Витебскгражданпроект" и ряд других организаций. Сейчас уже есть о чем говорить на заседании коллегии Минстройархитектуры РБ, перенесенном с августа на сентябрь и посвященном будущему республиканского индустриального домостроения. Так или иначе, вот какая здесь видится модель взаимоотношений: есть заказчик, есть инвесторы, есть производитель, есть проектное решение либо научно-техническая разработка. Участники подобной модели и должны решать, что им строить. Иначе мы снова попадем в порочный круг единой технической политики.
Сегодня можно говорить о двух принципиальных направлениях переустройства предприятий индустриального домостроения. Это - либо кардинальная переоснастка заводов (фактическая ликвидация многих технологических переделов с последующим переходом на каркасную систему той или иной модификации), либо плавный переход предприятия на новые рельсы, включающий промежуточный этап, учитывающий особенности завода, этап, в течение которого может быть выработана продукция, находящаяся на складе предприятия. Поскольку для обучения монтажника, привыкшего устанавливать 4 стены и укладывать перекрытие, навыкам, необходимым для монтажа каркасных систем, нужен определенный адаптивный период, мы склонны отдавать предпочтение второй концепции, учитывающей как экономический, так и психологический фактор. Главное - дать производителям почувствовать, что работать с большей точностью, с большей ответственностью, по иной технологии не только возможно, но и эффективно.
Проектируя жилые здания, мы должны уходить от чрезмерно изрезанных в плане домов приведенной ширины 11-12 м к домам ширококорпусным, приведенная ширина которых составляет 15-16 м. Выполненные нами и нашими коллегами работы показали, что в таких домах можно устраивать как нормативные, так и элитные, с большими площадями квартиры.
Это относится не только к крупнопанельным зданиям, но и к зданиям из кирпича, к зданиям каркасной системы. В этом случае налицо выигрыш в выходе жилой площади на одну лестничную площадку, в плотности застройки, а также в энергосбережении. При тех же термосопротивлениях ограждающих конструкций широкий корпус позволяет экономить 25-30% тепла по сравнению с узким.
Вариант каркаса со сборно-монолитным перекрытием, предложенный совместно НИПТИС, АП "Белпроект" и БГПА, отличается от варианта, предложенного НИЭП БелНИИС, конструкцией узлов сопряжения плит перекрытия и монолитного скрытого ригеля. Монолитная обвязка плит по контуру и их укладка со строительным подъемом, равным 15 мм, обеспечивают работу перекрытия как распорной самонапрягающей системы. Такой диск перекрытия воспринимает более чем утроенную сверх нормативной распределенную нагрузку, при этом в нем появляются вполне еще допустимые продольные и поперечные трещины. Как ни странно, передача усилий в плитах, работающих по такой схеме, происходит по контуру, хотя армированы все эти плиты в одном направлении. На продольный же ригель при этом воздействуют колоссальные распорные усилия плюс очень большая вертикальная реакция у колонн. Все это вызывает изгиб и кручение ригеля, особенно в опорных зонах.
Поддерживающая оснастка была доработана и усовершенствована таким образом, что на нее могут опираться как плиты сборно-монолитного, так и второстепенные балки монолитного перекрытия. При помощи такой оснастки можно изготавливать и полностью монолитный каркас. Разработана опалубка для колонн, шахт лифтов, диафрагм жесткости и, естественно, для перекрытий. Располагающий такой оснасткой стройтрест может выполнять сборно-монолитные работы где-либо на выезде, монолитные же - у себя дома.
По сравнению с вариантом неполного каркаса (колонны - только в среднем ряду, по краям же осуществляется омоноличивание стыков с пилястрами) вариант полного каркаса, предусматривающий наличие пристенных колонн, позволяет использовать те же стеновые панели, что и для зданий действующих серий.
Для устройства перекрытий используются выпускаемые заводом плиты, однако схема работы их меняется. Если раньше плита опиралась по 4 сторонам, нагрузка же распределялась по грузовым площадям на наружную, поперечную и продольную внутренние стены, то схема со стеновыми панелями и пилястрами или колоннами предусматривает передачу нагрузки на скрытую балку за счет усиленного армирования по контуру, а также на колонны и пилястры. Данная схема позволяет применять стеновые панели, находящиеся на складе предприятия и подходящие для данной планировки.
Всю нагрузку возьмут на себя монолитные Т-образные пилястры, омоноличиваемые с перекрытием через те отверстия, через которые ранее омоноличивались стыки между панелями. Испытание прошли и такие плиты, и платформенные стыки четырех участков перекрытия и двух участков колонн. Перекрытия специально были смонтированы на разных уровнях, чтобы сымитировать неточность монтажа, очень сильно влияющую на несущую способность приопорных сечений вертикальных несущих конструкций.
Каркас и продольные стены конкурируют в области создания более свободного пространства для планировки, а также по стоимостным показателям и показателям расхода материалов. Это лишний раз говорит о том, что нельзя какое-то одно решение возводить в абсолют, присваивая ему титул панацеи от всех болезней.
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 34 за 1997 год в рубрике материалы и технолгии
