Гражданcкие здания из крупноразмерных элементов

1.

РАЗДЕЛ 11.
ГРАЖДАНCКИЕ ЗДАНИЯ
ИЗ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ.

2.

ЛЕКЦИЯ 5.
КОНСТРУИРОВАНИЕ
ЗДАНИЙ ИЗ
ОБЪЕМНЫХ
БЛОКОВ.

3.

1. Краткие сведения и
классификация
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 и др.).

4.

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.
По сравнению с
крупнопанельным
строительством сокращает общие
затраты на 15%, а сроки
строительства в 2,5...3 раза.

5.

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.
К ограждающим конструкциям блоков предъявляют
требования звукоизоляции, теплозащиты,
гидроизоляции, герметизации, санитарногигиенических параметров

6.

Готовые объемные блоки должны быть
водонепроницаемыми, противостоять
температурно-влажностным
воздействиям, и удовлетворять
эксплуатационным требованиям.
Объемные блоки должны быть
рациональными по объемнопланировочному и архитектурноконструктивному решению,
экономичными и технологичными в
заводском производстве, иметь
минимальную массу.

7.

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. 1- 2)

8.

Рис. 1. Примеры планировки квартир в зданиях из
объемных блоков: а – квартиры типового этажа; б –
жилая комната; в – санитарно-кухонный блок; г, дблоки смешанного назначения; е - блок-лестницы; ж, з
- вспомогательные блоки (шахты лифтов,
коммуникации и т.д.)

9.

Рис. 2. Железобетонные объемные лестничные блоки : а
– цельноформованная блок-лестница; б пространственный лестничный блок; в – объемный
лестнично-лифтовой блок; г – сборная блок-лестница

10.

по
функциональному
назначению - блок санитарнотехнических кабин, блок-комнаты,
блок-квартиры, блок лифтовых
шахт, машинных отделений лифтов,
лестниц, фундаментов, крыши,
вентиляционных камер и лоджий .
по размерам - малые 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);

11.

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

12.

по виду опирания блоков - с
линейным опиранием по контуру и
на противолежащие стены, с
точечным опиранием и со
смешанным;
по способам соединения
конструктивных элементов
блоков - монолитные на болтах, на
сварке, смешанное;
по конструктивнотехнологическому типу
изготовления - "стакан", "лежачий
стакан", "близнецы" (рис. 3).

13.

Рис. 3. 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

14.

2. Конструктивные схемы
объемноблочных зданий.
Существуют три конструктивные схемы
зданий из объемных элементов:
блочная,
панельно-блочная
и
каркасно-блочная.
В
блочной
схеме
(рис.
4-6)
предусматривают
сплошную
расстановку
объемных
элементов,
каждый из которых воспринимает вес
вышележащих блоков и передает его
вместе со своим весом на нижележащий
блок. Сами элементы бывают трех
типов: блок-комната, блок на всю
ширину здания и блок-квартира .

15.

Рис. 4. Здания из объемных элементов блочной и
панельно-блочной схем: а —из блок-комнат; б — из
блоков на ширину здания; в — из блок-квартир; г —
из сото-блоков; д - здания из блоков на ширину
здания; в — план здания из блок-квартир

16.

Рис. 5. 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).

17.

Рис. 6. 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.

18.

Панельно-блочные
схемы -
являются облегченным вариантом
блочной схемы за счет исключения
внутренних спаренных стен, в
результате чередования объемных
элементов с плоскими в самых
разнообразных сочетаниях. Объемные
элементы устанавливают поперек
здания, но не впритык.
Пространство между объемными
элементами перекрывают плоскими
плитами, а с торцов ограждают
стеновыми панелями.

19.

Каркасно-блочная схема принципиально отличается от двух
рассмотренных выше. В этой схеме
осуществлен принцип дифференциации
несущих и ограждающих конструкций.
Несущие функции выполняет либо
обычный каркас, либо ядро жесткости в
виде сердечника башенных зданий. Эти
несущие конструкции изготовляют из
железобетона или металла. Объемные
самонесущие элементы, выполненные
из легких теплоизоляционных
материалов, устанавливают на ригели
каркаса или консольно крепят к
центральному ядру жесткости

20.

В случае устройства наверху ядра
жесткости мощной консольной
конструкции объемные элементы
одной стороной крепят на выступи
стен ядра жесткости, а другой,
наружной стороной, подвешивают
тяжами к консолям верхней
конструкции.
Такая схема получила название
зданий с подвесными этажами
(рис.3)

21.

Консольное
крепление объемны
элементов может осуществляться
не только к сердечнику зданий
башенного типа, но и к несущей
конструкции протяженного
здания. В этом случае несущий
остов здания — две продольные
стены — соединены поэтажно
перекрытиями. Стены лестничных
клеток и дополнительные
поперечные стены обеспечивают
устойчивость остова в поперечном
направлении. К продольным
стенам несущего остова Поэтажно
крепят консольные объемные
элементы.

22.

Рис. 3.
Здания из объемных элементов каркасно-блочной схемы:
а — с ядром жесткости в виде башни и консольными объемными элементами; 6 —
то же, с подвесными объемными элементами (здание с подвесными этажами); в —
здание с подвесными этажами при двух башнях (ядрах жесткости); г — консольные
объемные элементы при протяженном ядре жесткости; д — сложная структура для
размещения объемных жилых элементов (проект застройки г. Токио архит. Танге);
е—воронкообразная структура для размещения объемных жилых элементов и
смены их по мере их морального износа; ж — пространственная структура на
основе звездообразных «ежей» для заполнения объемными элементами

23.

Самонесущие объемные элементы могут
быть выполнены из легкого или
ячеистого бетона, из многослойных
конструкций, каркасной конструкции с
ограждением из высокоэффективных
теплозащитных материалов (пенопласт
и др.). Применяют и пластмассы,
которые армируют стекловолокном, и
этим придают ей высокие
конструктивные свойства. Несущие
объемные элементы изготовляют
монолитными или сборными из
железобетона.

24.

Монолитные
объемные элементы
по способу изготовления
разделяют на 3 типа (рис. 4):
«колпак» (четыре стены и
потолок),
«стакан» (четыре стены и пол),
«лежачий стакан» (три стены,
пол и потолок).

25.

Недостающий элемент (в первом типе
— пол, во втором — потолок, в
третьем — боковая стена) монтируют
отдельно. Сборные объемные
элементы собирают из отдельных
плоскостных панелей. Сборку
производят на кондукторе. Панели
крепят между собой сваркой
закладных элементов и соединяют
металлическими накладками со
штырями на эпоксидном клее. Стыки
объемных элементов защищают от
попадания в них влаги и
теплоизолируют.
.

26.

Рис. 4. Типы объемных элементов:
а — «колпак»; 6—«стакан»; в—«лежачий стакан»

27.

2.
Проектирование объемноблочных
зданий.
Производственная база объемноблочного домостроения сосредоточена в
ряде городов СНГ : Хабаровске,
Краснодаре, Днепропетровске, Витебске
(Завод ДСК,«Колпак», трехслойный,
сборный) ДСК-3, Минске («Лежачий
стакан», трехслойный, монолитный) и
др.

28.

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.

29.

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 (рис.7-8). Плита потолка
имеет минимальную толщину в
центре (25 мм). Предусматривается
изготовление монолитных
объемных блоков типа "колпак" из
аглопоритобетона.

30.

Типы объемных блоков в зависимости от способов
изготовления и условий опирания:
а – «колпак»; б – стакан; в – «лежачий стакан» (а,б,в –
Рис. 6 . 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

31.

Рис. 7 . 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 – цоколь-ная наружная
панель; 7 - фундаментный блок; 8 внутренняя цокольная панель; 9 —
торцевая навесная панель наружной
стены; 10 - защитное покрытие; И герметизирующая мастика; 12упругая прокладка; 13—конопатка; !
4—
цементный раствор; 15 - бетон
замоноличивания; I б - деревянная
рейка; 17 – полоса рубероида и слой
минеральной ваты

32.

Наружные
стены объемных блоков
могут быть выполнены из бетонных
материалов в виде однослойных,
двухслойных, трехслойных (с
различ ными утеплителями) панелей или
из небетонных материалов в виде
многослойных конструкций с
эффективными утеплителями
(рис.8).

33.

Рис. 8 . Конструкции наружных стен
объемных блоков:
а, б, в , е – для блоков типа
«колпак»; г, д – для блоков типа
«лежачий стакан».

34.

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

35.

Плита
пола представляет собой
ребристую плиту с минимальной
толщиной 50 мм.
Толщину стен блока принимают по
условиям звукоизоляции не менее
50 мм при тяжелом бетоне и не
менее 60...80 мм- при легком

36.

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.

37.

3. Связи между блоками.
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.

38.

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.
Аксонометрия жестких и гибких
связей приведена на рис. 9.

39.

Рис. 9
. 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

40.

4. Перекрытия и покрытия объемноблочных зданий.
Особенностью перекрытия ОБЗ: 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 соединения закладных
деталей блока и плиты - на сварке), либо блоки могут
опираться друг на друга ребро плиты поле.

41.

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

42.

Покрытия объемно-блочных зданий
(рис.10) 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

43.

Рис. 10 Разрез и план кровли ОБЗ:
а – верхняя часть поперечного разреза девятиэтажного объемноблочного
здания (покрытие – теплый чердак из объемных блоков); б – план
кровли этого же дома ( покрытие – теплый чердак с рулонной
кровлей).

44.

5. Фундаменты объемно-блочных
зданий.
Фундаменты ОБЗ выполняют аналогично
фундаментам крупнопанельных зданий. Нагрузка
от веса столбов объемных блоков через цокольные
панели передается на фундаментные подушки или
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.

45.

Новым прогрессивным решением
являются фундаменты объемноблочного 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

46.

Рис. 11. Нижняя часть поперечного разреза девятиэтажного дома:
а – ленточный фундамент; б свайный фундамент с монолитным
ростверком.

47.

Рис. 12. Планы фундаментов:
а – ленточного; б – свайного с монолитным ростверком

48.

Рис. 12. Планы фундаментов:
а – ленточного; б – свайного с монолитным ростверком

49.

6.
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.

50.

Лоджии. могут
- аналогично
быть образованы:
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
блоков (не утепленные) должны
быть утеплены;
- приставным объемным блоком
лоджии.

51.

Эркеры устраиваются в ОБЗ редко.
Устройство эркеров возможно
следующими способами:
-приставным отдельным блоком
эркера;
-применением блоков разной
длины.
В этом случае нижнее перекрытие
эркера должно быть утеплено.
Над верхним эркером выполняется
совмещенное перекрытие со стоком
воды наружу.
Покрытие обязательно утепляется.

52.

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

53.

7. Различные направления
объемно-блочного строительства.
Сложилось несколько направлений в
проектировании объемно-блочных
зданий, конструировании и технологии их
изготовления.
Эти технические направления
получили наименования по местам
расположения предприятий, на которых
они впервые были освоены Краснодарское, Минское, Вологодское,
Хабаровское, Кременчугское,
Приднепровское и др.
Конструктивные решения всех
направлений ориентированы на
возведение зданий средней и
повышенной этажности (до 12 этажей
включительно).

54.

Минское
направление ОБД
- основано на бескаркасной
объемно-блочной системе.
Основная номенклатура содержит
два типа блоков 3,5х5,7 и 3,5х4,5.
Вариантность планировки и
объемной формы достигается
различными смещениями
вертикальных столбов блоков по
отношению к фасадной плоскости,
Объемный блок типа «колпак»
формуют из аглопоритобетона.

55.

Наружную
стену трехслойной
конструкции формуют одновременно
с изготовлением всей монолитной
конструкции колпака.
В связи с передачей вертикальной
нагрузки по углам блока сечение
стен в местах их сопряжений
усилено.
Ребристая железобетонная панель
пола подвешена к стенам блока.
Минимальная толщина плиты
потолка в центральном сечении
составляет 40 мм.

56.

Минское направление ОБД -
основано на бескаркасной объемно-блочной
системе.
Основная номенклатура содержит два типа
блоков 3,5х5,7 и 3,5х4,5.
Вариантность планировки и объемной формы
достигается различными смещениями
вертикальных столбов блоков по отношению к
фасадной плоскости, Объемный блок типа
«колпак» формуют из аглопоритобетона.
Наружную стену трехслойной конструкции
формуют одновременно с изготовлением всей
монолитной конструкции колпака.
В связи с передачей вертикальной нагрузки
по углам блока сечение стен в местах их
сопряжений усилено.
Ребристая железобетонная панель пола
подвешена к стенам блока. Минимальная
толщина плиты потолка в центральном сечении
составляет 40 мм.

57.

Краснодарское направление ОБД
базируется на бескаркасной объемноблочной конструктивной системе.
Основная номенклатура сдержит восемь
типоразмеров блоков длиной 4,8 и 6 м,
шириной 2,7; 3; 3,3 и 3,6 м.
Объемный блок формуют из
конструктивного керамзитобетона по
типу "лежащий стакан".
Продольные стенки блока выполняют
ребристыми, потолок — ребристым или
плоским, плиту пола - всегда ребристой.
Наружные стены из однослойных
керамзитобетонных панелей,
примоноличиваемых к блокам.

58.

Повышение несущей способности
конструкций в сейсмостойком
варианте обеспечено устройством
железобетонных шпонок по
вертикальным и горизонтальным
стыкам блоков.
Шпонки образованы путем устройства
шпоночных пазов в горизонтальных и
вертикальных ребрах блоков снабженных арматурными петлевыми
выпусками и продольного
армирования каналов стыков, которые заполняют монолитным
бетоном.