15.2.Конструирование объемно-блочных зданий.

Объемные блоки - крупные конструктивные элементы, которые более точно будет наименовать объёмно-пространственными. Они являются крупной конструкцией объ­емной формы, в полом пространстве которой заключен определенный функциональный фрагмент здания. Объемные блоки могут заключать в себе комнату, лестничную клетку, либо служить пространственной границей между помещениями здания и внешней сре­дой (Т -, П или Z - образные элементы лоджий, эркеров, ризалитов).

Конструкции объемных блоков разработаны в СССР в 1950-х годах и после провер­ки в экспериментальном строительстве внедрены в массовое производство в конце 1960-х - начале 1970-х годов.

Опыт проектирования, производства и строительства здании из железобетонных объемных блоков в городе и на селе доказал конку­рентоспособность объемно-блочного домостроения по сравнению с другими индустриальными системами.

Объемно-блочные домостроение (ОБД) позволяет максимально использовать возможности заводского производства благодаря пере­несению на завод 75-80% трудовых процессов, в 5-6 раз сократить число типоразмеров сборочных элементов, повысить производитель­ность подъемно-транспортных механизмов и труда рабочих, в 2-3 раза сократить сроки возведения зданий, на 10-15 % снизить их стоимость и повысить качество строительства.

Из объемных блоков строят жилые здания, общежития и гостини­цы, спальные корпуса санаториев и др.

Объемный блок представляет собой законченную структурную со­ставляющую здания в виде замкнутой пространственной конструкции. В зависимости от назначения и размеров к объемным блокам предъявляются следующие основные требования: прочность, устойчивость, жесткость, долговечность, огнестойкость, трещиностойкость, неизменность при динамических нагрузках во время транспортировки и монтажа.

Готовые объемные блоки должны быть водонепроницаемыми, противостоять температурно-влажностным воздействиям, и удовлетворять эксплуатационным требованиям.

Объемные блоки должны быть рациональными по объемно-планировоч- ному и архитектурно-конструктивному решению, экономичными и технологичными в заводском производстве, иметь минималь­ную массу.

К ограждающим конструкциям блоков предъявляют требования звукоизоляции, теплозащиты, гидроизоляции, герметизации, санитар­но-гигиенических параметров.

В зависимости от применяемых в зданиях блочных элементов кон­структивные схемы зданий с применением объемных блоков делят на блочные, панельно-блочные, блочно-ствольные (рис.5.39-5.40).

Объем­но-блочные системы используют в основном для жилых домов, па­нельно-блочные - для зданий общественного назначения, в которых требуются большие безопорные площади. Каркасно-блочные и блочно-ствольные системы используют для уникальных жилых домов и общественных зданий большой этажности, а также для зданий санитарно-курортного назначения.

Объемные блоки могут быть классифицированы:

по типологическим признакам - блоки жилых комнат, санитарно-кухонные, смешанные (кухня-жилая комната, санитарный узел и часть коридора), блок лестницы, вспомогательные (рис. 5.42-5.43)

по функциональному назначению - блок санитарно-технических кабин, блок-комнаты, блок-квартиры, блок лифтовых шахт, машин­ных отделений лифтов, лестниц, фундаментов, крыши, вентиляци­онных камер и лоджий. Цельнофермонанная блок-лестница, представяет собой чегырехстенную железобетонную объемную конструкцию, с которой монолитно соединены две складки лестничных маршей и две лестничные площадкит. Эта конструкция обладает повышенной простанственной жесткостью и миеет минимальное количесво закладных деталей, необходимых лишь для поэтажного соединения лестничных блоков. Технико-экономические показатели конструкции цельноформованной блок-лестницы выгодно отличаются от показателей сборной лестницы: расход железобетона меньше на 24 %, арматурной стали на 26 %, а трудоемкость изготовления - на 22 %. В пространствен-ном лестничном блоке монолитно соединены между собой два лестничных марша, две лестничные площадки и опорный стеновой элемент, расположенный между маршами и площадками. Для облегчения массы конструкции стеновой элемент может выполняться с

Рис. 42. Конструктивные схемы блочных зданий

а - конструктивные схемы объемно-блочных зданий: а - блочная; б -панельно-блочная; в - каркасно-блочная; г - ствольно-блочная; Б — схемы зданий из объемных блоков: а — плоская; б — со сдвижкой по продольной оси; в — со сдвижкой по двум осям: г -со сдвижкой по вертикали; д — тер­расного расположения; 1 — объемные блоки; 2 — панели перекрытия; 3 -каркас; 4 - ядра (стволы).

Рис.43. Конструктивные схемы домов из объемных блоков:

а – блочные дома из блоков на одну комнату; б – панельно-блочные с рядовым

расположением блоков; в – каркасно-блочные дома.

вырезами различной конфигурации. При применении пространственных лестничных блоков вместо сборных лестниц достигается определенный экономический эффект: расход железобетона уменьшается на 3,4%, стали – на 3,6%, трудоемкость изготовления - на 31,4%. Объемный лестнично-лифтовой блок (рис. 46, в) состоит из железобетонной лифтовой шахты и монолитно-связанных с ней двух лестничных маршей и мусоропровода. Основные технико-экономические показатели этого лестнично-лифтового блока выгодно отличаются от показателей сборного варианта: количество монтажных элементов меньше в 2 раза, расход железобетона ниже на 14%, а стали – на 4%. Сборная блок-лестница представлена на рис.46, г, состоит из четырехстенного элемента и присоединенных к нему на сварке опорных балок, лестничных площадок и маршей;

Рис. 44. Примеры планировки квартир в зданиях из объемных блоков:

а – квартиры типового этажа; б – жилая комната; в – санитарно-кухонный блок;

г,д- блоки смешанного назначения; е - блок-лестницы; ж, з - вспомогательные

блоки (шахты лифтов, коммуникации и т.д.)

по размерам - малые блоки (блоки на одну комнату) с площадью до 15 м², средние (блоки на две комнаты) с площадью до 25 м² общей площади пола;по общей массе - легкие (до 10 т); средние (до 25 т); тяжелые (свы­ше 25 т);

по раскрытию внутреннего пространства - закрытые или замкну­тые, открытые с замкнутым контуром, открытые с незамкнутым кон­туром, открытые элементы объемных блоков;

по формам блоков - прямоугольные, косоугольные; криволинейные;

по виду опирания блоков - с линейным опиранием по контуру и на противолежащие стены, с точечным опиранием и со смешан­ным;

а б

в г

Рис.45. Железобетонные объемные лестничные блоки:

а – цельноформованная блок-лестница; б – пространственный лестничный блок; в

– объемный лестнично-лифтовой блок; г – сборная блок-лестница.

по способам соединения конструктивных элементов блоков - мо­нолитные на болтах, на сварке, смешанное;

по конструктивно-технологическому типу изготовления - "стакан", "лежачий стакан", "близнецы" (рис. 46).

Рис. 46. . Виды объемных блоков:

а - по количеству и виду ограждающих конструкций.- а - замкнутый; б — открытый с одной стороны: в — открытый с двух противоположных сторон; г — открытый с двух противоположных вертикальных сторон и одной горизонтальной; д — двухгранный угол; е — столик; Б — по форме: а -прямоугольные: б — косоугольные; в, г — криволинейные

В зависимости от положения объемных блоков по высоте различа­ют конструктивные схемы плоские и со сдвижками (рис. 46, Б). Сдвиж­ка блоков обычно продольная, горизонтальная с образованием консольно- выступающих или западающих за плоскость фасада блоков.

Производственная база объемно-блочного домостроения сосре­доточена в ряде городов СНГ .

Тонкостенные керамзитобетонные блоки типа "лежащий стакан" формируются без наружной стены, которая изготавливается отдельно и присоединяется к блоку при монтаже. Основная номенклатура со­держит восемь типоразмеров блоков длиной 4,8 и 6 м, шириной 2,7; 3,0; 3,3 и 3,6 м. Лестничные клетки, санитарно-кухонный узел и малые спальни располагают обычно в блоках размером в плане 6 х 2,7 м, общие комнаты -

Рис. 47. Типы объемных блоков в зависимости от способов изготовления и условий

опирания:

а – «колпак»; б – стакан; в – «лежачий стакан» (а,б,в – монолитные); г - сборные;

д - линейное опирание по контуру; е — опирание на продольные стены: ж — опирание на две торцевые стены; з, и, к — консольное опирание; л, м - опирание на одну стену и по четырем углам.

в блоке 6 х 3,6 м, малые спальни или кухни с пере­дними - в блоках 4,8 х 2,7 и 4,8 хЗ,0 м.

Формируются объемные блоки типа "колпак" из тяжелого бетона с промоноличиванием заранее отформованной однослойной легко-бетонной панели наружной стены. Колпак устанавливают на ребрис­тую железобетонную панель пола . Плита потолка имеет минималь­ную толщину в центре (25 мм).

Предусматривается изготовление монолитных объемных блоков типа "колпак" из аглопоритобетона. Основная номенклатура содер­жит два типа блоков 3,5 х 5,7 и 3,5 х 4,5 м.

Для зданий блочно-панельной конструктивной схемы полностью оборудуются и отделываются блоки типа "колпак" с элементами сан­технических устройств, инженерных коммуникаций, лестниц. Все объемные блоки имеют единый унифицированный размер по шири­не (3 м) и три размера по длине 6,0,4,5 и 3,0 м. Объемный блок типа "колпак" формируется из тяжелого бетона с гладкими стенами и вспарушенной плитой потолка. Колпак устанавливают на ребристую железобетонную плиту пола и утепляют со стороны фасада навесной двухслойной бетонной панелью.

По конструктивному решению блоки могут быть цельноформи-рованными (монолитными) или сборными, замкнутыми и незамкну­тыми (без плиты пола). Замкнутые блоки изготавливают при типах "колпак", "лежащий стакан", а также при полублоках.

Конструктивное решение блоков зависят от принятого сечения его элементов, от узлов, стыков, типов арматуры, способов армирования, класса бетона, величины и характера действующих нагрузок, спосо­бов обеспечения звукоизоляции и т.д.

Объемные блоки изготовляют из железобетона класса В15 и В25 плотностью равной 2506 кг/м³, из керамзитобетона классов В10 и В15 плотностью 1600... 1800кг/м³ и аглопоритобетона классов В15 и В25 плотностью 1000 кг/м³.

Потолки объемных блоков в период эксплуатации воспринима­ют усилия, возникающие от действия нагрузки собственной массы и вышележащих этажей. Для восприятия опорных моментов приопорные зоны усиливают путем утолщений, округлений, наплывов и т.д. Нижняя поверхность потолка в этих же целях может быть вы­полнена вспарушенной, а потолок - в виде ребристой плиты с реб­рами вверх.

Плита пола представляет собой ребристую плиту с минимальной толщиной 50 мм, армируемую сетками из проволоки диаметром 3... 5 мм, при ширине плиты 3,6 м и более. Армирование производят с пред­варительным напряжением. Армирование контурных и промежуточ­ных ребер осуществляется плоскими каркасами из арматуры класса А-П и А-Ш. По контуру пола блока предусматриваются закладные детали для сварки с закладными деталями, расположенными по низу "колпаков" .

Толщину стен блока принимают по условиям звукоизоляции не менее 50 мм при тяжелом бетоне и не менее 60...80 мм-при легком. Армирование стен осуществляется сетками из холоднотянутой про­волоки диаметром 3...4 мм и пространственными каркасами из ар­матуры классов А-П и А-Ш.

Блоки типа "стакан" отличаются монолитной связью плиты пола со стенами. Плиту потолка изготовляют отдельно и соединяют с блоком в процессе его комплектации путем сварки закладных де­талей.

Блоки типа "лежачий стакан" представляют собой про­странственные железобетонные оболочки, состоящие из 5 монолит­но-связанных плоскостей в виде трех стен, пола и потолка и одной стены,

Рис.48. Объемный блок типа «колпак» (Вологодское напраление):

а – схема передачи вертикальной нагрузки на блок; б – горизонтальный стык наужных стен; б – конструкция объемного блока; в – горизонтальный стык наружных тен; г – то же, внутренних; д – вертикальный стык наружных стен; е – то же, внутренних; 1 – навесная керамзитобетонная панель наружной стены; 2 – 2колпак»; 3 – панель перекрытия; 4 – упругая прокладка; 5 – цементный раствор; 6 – деревянная рейка; 7 – минераловатная плита; 8 – керамзитобетон замоноличивания; 9 – рубероид.

Рис. 50. Конструкция объемного блика типа "колпак" (КременчугскоеДСК-3):

а — конструкция объемного блока; б — горизонтальный стык наружных стен

объемного блока; в — то же, внутренних; г —угловой стык наружных стен; д —

цокольный узел наружных стен; е ~ вертикальный стык внутрен­них стен; ж - то

же, наружных стен; I — перекрытие; 2 - перегородка блока; 3 - приставная панель

пола; 4 — приставная наружная стеновая панель; 5 - внутренние стены; 6 –

цокольная наружная панель; 7 - фунда­ментный блок; 8 - внутренняя цокольная

панель; 9 — торцевая навесная панель наружной стены; 10 - защитное покрытие; И

- герметизирующая мастика; 12-упругая прокладка; 13—конопатка; ! 4—

цементный раствор; 15 - бетон замоноличивания; I б - деревянная рейка; 17 –

полоса рубероида и слой минеральной ваты

присоединяемой к блоку в процессе его сборки. Блоки изго­тавливаются с гладкими или ребристыми стенами. Проемы устраи­вают между ребрами.

Сборные объемные блоки собирают в заводских условиях из плос­ких элементов с ребрами по контуру и из часторебристых вибропрокатных панелей.

Наружные стены объемных блоков могут быть выполнены из бетонных материалов в виде однослойных, двухслойных, трехслойных (с различными утеплителями) панелей или из небетонных материалов в виде многослойных конструкций с эффективными утеплителями .

Рис. 51. Конструкция объемного блока типа "лежачий стакан"

а — конструкция объемного блока; б — горизонтальный стык объемных блоков по продольным наружным стенам; в — то же, по торцевым; г — горизонтальный стык внутренних стен объемных блоков: д — вертикаль­ный стык внутренних стен объемных блоков; I — перекрытиия; 2 — при­ставная однослойная керамзито-бетонная наружная стеновая панеяь; 3 — объемный блок; 4 — цементный раствор; 5 — керамзитпобетон; 6 — оклейка из рубероида; 7 — защитное покрытие; 8 ~ герметик; 9 — упругая проклад­ка; 10 - арматурная сетка; II - деревянная рейка

В конструкциях блока типа "лежащий стакан" наружные стены предусматриваются приставными и в основном однослойными.

Блоки типа "колпак" имеют трехслойные, двухслойные и одно-

шные наружные стеновые панели.

Конструкции перегородок в ОБД выполняются сборными или мо­нолитными. В конструкции блока типа "лежащий стакан" перегород­ки предусматриваются только сборными. А в блоках типа "колпак" перегородки выполняются сборными и монолитными.

Лестничные клетки в объемно-блочных зданиях устраивают из специальных объемных блок-лестниц с двухмаршевой лестницей, рас­положенной перпендикулярно наружной стене дома.

Другие элементы объемно-блочных зданий и, в частности, конст­рукции фундаментов и крыш, аналогичны конструкциям крупнопа­нельных зданий.

Блоки балконов и лоджий могут быть запроектированы в виде от­дельных несущих, самонесущих и подвесных объемных блоков.

Объемно-блочное здание рассматривается как система заделанных в фундамент консолей, состоящих из поставленных друг на друга блоков, объединенных связями с определенной податливостью. Несущие объемные блоки опираются друг на друга так, что вер­тикальная нагрузка передается на них или по контуру, или по двум противоположным сторонам, или па углам. Способ опирания блоков друг на друга предопределяет характер работы конструкций здания под нагрузкой.

При одирании по контуру и по двум противоположным сторонам через растворный шов образуется конструктивная схема крупнопанельного здания здания с несущими стенами, работающими на сжа­тие; при опирании на углы через растворный шов в опорных угловых частях блока - с несущими стенами, работающими в сво­ей плоскости на изгиб.

Объемные блоки, устанавливаемые друг на друга столбами, соединяются друг с другом при помощи гибких (обычные условия строительства) или жестких связей (особые условия строи­тельства, а, именно, большие ветровые нагрузки и высота зда­ний более девяти этажей, сейсмические воздействия и т.д.).

При гибких связях объемные блоки, работающие как отдельностоящие столбы, соединяются между собой во верху в углах накладками из полосовой стали толщиной 6-8 мм или арматурных стержней Ф 10-12 мм на сварке по закладным деталям.

При жестких связях вертикальные столбы из блоков соединены жесткими горизонтальными дисками перекрытий в уровне потолоч­ных плит или объемных блоков. По вертикали столбы блоков соединены между собой упругоподатливыми связями, выполняемыми в виде вертикальных железобетонных стоек со шпонками, получаемыми и результате замоноличивания вертикальных колодцев с расположенной в них арматурой.

Особенностью перекрытия ОБЗ является то, что оно - акусти­чески неоднородное и состоит из двух элементов - плит потолка и пола - с воздушным зазором между ними, что сказывается поло­жительно на звукоизоляционных характеристиках перекрытия.

Из двух плит - потолка и пола - одна всегда будет ребристой. Плита потолка проектируется ненесущей, и поэтому она и плита пола не контактирует между ними обязательно предусматривает­ся зазор, всегда больший, чем максимальный допустимый прогиб плиты пола.

В блоке типа "стакан" плита потолка подвешивается к гото­вому блоку. В блоке типа "колпак" плита пола может быть под­вешено внутри блока

Рис.52. Системы связей между объемными блоками:

А – гибкие для обычных условий строительства; Б – для строительства в сложных

инженерно-геологических и сейсмических условиях; 1 – блок типа «колпак»; 2 –

приставная панель; 3 – ребристая панель пола объемного блока; 4 – закладная

деталь; 5 – связевая стальная накладка; 6 – подъемная петля; 7 – полость со

шпоночным рифлением граней; 8 – арматурный каркас; 9 – бетон

замоноличивания; 10 – цементный раствор

(соединения закладных деталей блока и плиты - на сварке), либо блоки могут опираться друг на друга ребро плиты поле.

При блочно-панельной конструктивной схеме в промежутках между объемными блоками предусматриваются плоские плиты пе­рекрытий, опирающиеся на консоли объемных блоков, приставные панели, консоли плит пола соседних объемных блоков. Основным правилом при проектировании такого перекрытии является обеспе­чение совпадения отметок частых полов объемно-блочной и панель­ной частей здания.

Покрытия объемно-блочных зданий могут выполняться аналогично покрытиям крупнопанельных зданий или из объемных бло­ков чердачных покрытий. Наиболее прогрессивными конструкциями покрытия являются объемнее блоки теплого черпака. Доборными конструкциями к теплому чердаку являются: блоки лотковые, вентшахты, блоки машинного отделения лифта. Объемный блок теплого чердака представляет собой блок-колпак со вставленной в него плитой пола. Высота блока соответствует нормативной высоте чердака. Особое внимание уделяется заделке стыков между бло­ками.

Фундаменты ОБЗ выполняют аналогично фундаментам крупнопанельных зданий. Нагрузка от веса столбов объемных блоков через цокольные панели передается на фундаментные подушки ила

сваи.

Причем, фундаментные подушки ила сваи в плане распола­гают вдоль

границ столбов объемных блоков соответственно схе­ме опирания блока на блок, то есть при линейном опирании блоков друг на друга подушки или ростверки свай проектируют в виде непрерывной ленты, расположенной по контурам столбов объем­ных блоков. При угловом опирании блоков элемента ленточного или свайного фундамента располагают под углами столбов бло­ков.

Новым прогрессивным решением являются фундаменты объемно-блочного типа. Объемная блок фундамента представляет собой блок-трубу или блок-колпак без плиты пола. Отличается такой блок высокой прочностью, жесткостью, влагоустойчивостью. Вы­сота блока равна нормальной высоте подвала или подполья. Схема опирания этажного блока на блок фундамента принимается такой же, как схема опирания этажных блоков друг на друга. Нагрузку на грунт фундаментные блоки могут передавать через фундаментные подушки или сваи.

Рис.53. Нижняя часть поперечного разреза девятиэтажного дома:

а – ленточный фундамент; б свайный фундамент с монолитным ростверком.

19.7. Балконы, лоджии и другие элементы объемно-блочных зданий.

Балконы в ОБЗ выполняются на консольном выносе платы пола. В этом случае между основной частью плиты пола и ее кон­солью (шириной 1100-1200 мм) обязательно устройство теплоизоляциии.

Лоджии. могут быть образованы:

- аналогично балконам - на выпуске консоли плиты пола. На консоль устанавливаются боковые ограждения лоджий из панелей;

- сдвижкой блоков в плане или с применением блоков разной длины. В этом случае боковые стены и перекрытия объемных блоковм (неутепленные) должны быть утеплены; -

- приставным объемным блоком лоджии.

Эркеры устраиваются в ОБЗ редко. Устройство эркеров возможно следующими способами:

-приставным отдельным блоком эркера;

-применением блоков разной длины.

Рис.54. Планы фундаментов:

а – ленточного; б – свайного с монолитным ростверком

В этом случае нижнее перекрытие эркера должна быть утеп­лено. А над верхним эркером выполняется совмещенное перекрытие со стоком воды наружу. Покрытие обязательно утепляется.

Лифтовые шахты - блок типа труба высотой на этаж и доборные блоки машинного отделения лифта.

Блок мусороприемной камеры — блок- «колпак»;

Выполняют также декоративный блок входного узла.