Надо иметь в виду, что широкое развитие альтернативного крупнопанельному и объёмно-блочному домостроению строительство многоэтажных зданий с применением монолитных или сборных железобетонных каркасов все же направлено на строительство не массовых индивидуальных более дорогих жилых домов, которые решают локальные задачи расселения, а панельное и объёмно – блочное домостроение являются более экономичными. Преодолеть конструктивные недостатки, сделать объёмно-блочное более эффективным и придать импульс панельному домостроению можно необычным путём, которому посвящена эта книга.
Значительно снизить расход бетона и стоимость строительства можно путём применения криволинейных стен в трёх лучевой системе координат. Если оптимальной структурой в декартовой системе координат является коробчатая структура, то в трёх лучевой с криволинейными несущими стенами – трилистник, т.е. существует конструктивная структура отличная от коробчатой. Сравнивая расход бетона на квадратный метр продаваемой площади, трилистник в трёхлучевой системе позволяет существенно его снизить. Процент снижения расхода железобетона зависит от множества факторов, но почти всегда он значителен.
Рис. 2.1 Оптимальная конструктивная структура многоэтажных зданиях в декартовой и в трёх лучевой системе координат.
Многоэтажные здания в трёхлучевой системе координат. Дома «Лотос».
В трёх лучевой системе координат наиболее простой и экономичной формой многоэтажного здания является уже не коробчатая структура, присущая панельному домостроению, а трилистник с криволинейными стенами и с тремя ветвями в плане, считающийся, как с конструктивной, так и с градостроительной точки зрения, одной из оптимальных структур и обеспечивающей инсоляцию помещений. В трилистнике повышается площадь секции, на один лестнично-лифтовый узел при стандартном решении приходится не четыре, а шесть и более квартир. Развитая в плане форма трилистника повышает несущую способность здания при воздействии горизонтальных ветровых и сейсмических нагрузках.
Трилистник домов «Лотос» в плане имеет свою особенность. Он состоит из трёх ветвей образованных несущими криволинейными стеновыми элементами, каждая из которых имеет центральное несущее ядро и, объединяющим лестнично-лифтовым узлом. При этом меняется устоявшееся представление о домах и квартирах панельного и объёмно-блочного домостроения, что может быть оправдано конструктивными преимуществами и особенностями таких домов, позволяющими резко снизить расход материалов и себестоимость строительства.
Отказ от плоских поперечных и продольных стен и применение при воздействии вертикальных нагрузок более устойчивых и экономичных криволинейных стен с наиболее простой круглой формой в плане создаёт новую конструктивную структуру здания. Основным сборным элементом при этом является изогнутая по кругу в плане стеновая панель или цилиндрический объёмный пространственный элемент. Такая панель или объёмный блок, могут быть расположены по кругу по внешнему контуру каждой их трёх ветвей здания и в виде круглого ядра в центре каждой из ветвей. Сами ветви объединены жёстким лестнично-лифтовым узлом в основном состоящим из таких же криволинейных элементов.
Рис. 3.1 Пример плана типового этажа жилого дома «Лотос».
Естественно, что конструкция с криволинейными стенами по контуру создаёт иной тип перекрытий в виде основной круглой плиты, которая уже может быть выполнена в виде высокоэкономичной переменной по толщине вспарушенной плиты с контурным ребром, работающей с распором. Толщина таких плит определяется только условиями звукоизоляции, поскольку несущая арматура расположена по её контуру и может быть предварительно напряжённой. Расход арматурной стали при этом минимальный, что снижает стоимость квадратного метр площади плиты.
В этой системе несущая наружная изогнутая в плане стена каждой из ветвей как бы плавно переходит во внутреннюю несущую, заменяя собой наружные и поперечные стены крупнопанельного здания. В крупнопанельном домостроении железобетонные наружные стены чаще всего выполняют только ограждающие функции, а это примерно двадцать процентов расхода бетона на квадратный метр общей площади. По сути дела, у каждой из трёх ветвей здания «Лотос» наружные стены становятся несущими в виде как – бы наружной несущей трубы с криволинейным контуром, что позволяет уменьшить количество внутренних стен и резко снизить расход железобетона. Несущие криволинейные стены обладают повышенной устойчивостью при воздействии вертикальных нагрузок и, следовательно, могут быть выполнены с меньшим расходом железобетона. Внутри внешней трубы ветви здания располагается внутреннее несущее ядро. В лестнично-лифтовым узле также применены криволинейные элементы стен, но могут быть использованы и плоские стены и типовые шахты лифтов.
Выполнив наружные стены и стены центральных ядер ветвей здания несущими, получаем экономический эффект в виде снижения расхода бетона. Между внутренним ядром ветвей и их круглыми плитами перекрытия расположены плоские трапецеидальные в плане элементы перекрытий, создающие глубину ветвей здания.
В более сложных случаях с повышением этажности, если не хватает несущей способности криволинейных стен, в конструкцию каждой ветви могут добавляться радиальные несущие стены. При необходимости, для высотных и сейсмостойких зданий, по внешнему периметру между криволинейными несущими стенами легко может быть выполнен монолитный железобетонный каркас, поскольку он не требует опалубки. Если в радиальных несущих стенах по расчёту нет необходимости, они могут быть заменены лёгкими перегородками.
По сравнению с крупнопанельным домостроением, где теперь уже достигнута возможность строить двадцати пятиэтажные здания, дома «Лотос» позволяют ещё больше повысить этажность сборных конструкций зданий до тридцати-сорока, а с монолитным каркасом и более этажей с минимальным расходом бетона. Этот факт вносит некоторые коррективы и при оценке эффективности с учётом стоимости земли. Строительство высотных зданий уменьшает затраты на землю. Ещё один фактор, влияющий на повышение эффективности при учёте стоимости земельного участка, – это большая площадь секции на этаже и большая ширина секции домов «Лотос» по сравнению с типовыми крупнопанельными секциями, что во многих случаях даёт возможность на участке разместить здание большей площади.
Наружные стены домов «Лотос» могут быть выполнены в панельном и объёмно-блочном исполнении, но все они имеют основу в виде несущих железобетонных криволинейных стен. Теплотехнические характеристики здания могут изменяться в зависимости от климатического региона строительства, поскольку внешние утепляющие стены независимы от несущих конструкций. Применим любой тип фасада – вентилируемый, «мокрый» с фактурным слоем по утеплителю, просто трёхслойный с бетонным фасадным слоем. Для домов «Лотос» предложен инновационный фасад из металлического рулонного оцинкованного листа с декоративной окраской, учитывающий особенность криволинейных стен. Периметр наружных стен может быть сокращён за счёт применения утепляющих доборных элементов установленных между криволинейными стенами ветвей. Образуется как – бы термос и, несмотря на сложный план, периметр наружных стен с доборными элементами оказывается меньшим, чем у типовых секций крупнопанельных зданий. Совокупность всех этих факторов приводит к существенному снижению расхода материалов и не считаться с возможностями такой экономии трудно.
Таким образом, конструкция здания «Лотос» в самом простом случае представляет собой объединённые между собой лестнично-лифтовым узлом три ветви, состоящие из внешнего жёсткого контура из утеплённых с внешней стороны несущих наружных стен и внутреннего круглого в плане несущего ядра. Внешний контур состоит из сопряжённых, друг с другом изогнутых по кругу в плане стен с доборными утепляющими элементами.
