Ядро жесткости толщина стены

Ядра жесткости

Ядра жесткости представляют собой стены лестничных клеток, лифто­вых шахт и т.п. Они способны сопротивляться горизонтальным воздействиям обоих главных направлений и могут иметь различный профиль (рис.ниже).

Стены ядра могут выполняться из сборного железобетона аналогично сборным диафрагмам жесткости, из монолитного бетона или из кирпича.

Ядра жесткости

Если стены выполнены из сборного железобетона, жесткость ядра оп­ределяется аналогично жесткости диафрагмы. При этом определяются же­сткости в направлении обеих главных осей, а столбы принимаются соглас­но рис. выше.

Аналогично определяется жесткость ядра из монолитного железобето­на и из кирпича. При этом для стен из железобетона принимается к_ш = 1,0, а для стен из кирпича к_пк_фк_ш =1,0, Е_b = 0,8E₀, G = 0,4E₀.

Ядра жесткости замкнутого профиля (особенно значительных разме­ров) могут заметно сопротивляться поворотам перекрытий, возникающим в каркасах с несимметрично расположенными элементами жесткости. Жест­кость ядра при кручении определяется по формуле

где к_р,кр — коэффициент, учитывающий влияние перемычек над проемами в стенах ядра, равный

Ikp – момент инерции свободного кручения, определяемый по мормуле
Ikp=Ω 2 //Σ(S_w/δ_w)
здесь Ω — удвоенная площадь, ограниченная средней линией контура попереч­ного сечения ядра; s_w — длина w-ro участка ядра постоянной толщины δ_w (включая проемы); а и b — размеры ядра в плане по осям стен; С = h_пр/h -отношение высоты проема к высоте этажа; v — коэффициент, зависящий от от­ношения высоты перемычки /г_п к ширине проема / и определяемый по формуле

b_s — расстояние между центрами тяжести столбов по обе стороны проема.

Источник

Что такое ядро жёсткости здания

Ядро жесткости здания – это один из основных его элементов, задачей которого является обеспечение прочности конструкции, и ее безопасности во время эксплуатации.

По своему основному назначению данный элемент, а точнее – совокупность элементов, является “позвоночником” здания, обеспечивающим его долговечность и устойчивость к внешним воздействиям. Главная цель его создания – это восприятие горизонтальных нагрузок: ветра, вибраций от действия оборудования, сейсмических и так далее. К ядру жесткости в каркасных зданиях и монолитных зданиях относятся следующие части:

– лестничные клетки; шахты лифтов; несущие стеновые конструкции.

Монолитные ядра жесткости, кроме этого, могут находиться в колоннах или наружных стенах. Они могут быть рассчитаны не только на горизонтальные, но и вертикальные нагрузки, что также увеличивает прочность конструкции.

Особую важность создание ядра жесткости имеет для строительства многоэтажных зданий, поскольку в данном случае каждый следующий этаж должен быть построен только при условии упрочнения всей конструкции. Для строительства таких зданий используются высотные краны, с помощью которых формируются последующие этажи строения.

Монолитные ядра жесткости обеспечивают прочность и трещиностойкость конструкции, а также снижают ее деформативность.

При каркасном строительстве основа здания может быть из стали, железобетона или из комбинированных материалов. От этого зависит последовательность и специфика работ. Так, при использовании ж/б каркаса возведение каждого последующего яруса может производиться только после полного задела стыков колонн.

Существуют также технологии, по которым первоначально возводится ядро жесткости, а уже после этого – все остальные конструктивные элементы.

Источник

Секрет устойчивости небоскребов

Возведение высотных зданий по уровню сложности сродни полету в космос. Рассмотрим инженерно-конструкторские особенности небоскребов.

Фундамент небоскреба

Для фундамента небоскребов применяют сплошную железобетонную плиту, коробку, сваи, а также их комбинацию. Рассмотрим детально конструкцию несущего основания на примере 462 метровой башни Лахта Центр.

Подземные этажи башни конструктивно образуют коробчатый фундамент, который выполняет функцию равномерного распределения нагрузки с ядра башни на свайное основание. В качестве основания для фундамента используются 264 буронабивные сваи диаметром два метра и глубиной бурения 72 и 82 метра.

На сваях лежит коробка, состоящая из нижней плиты толщиной 3,6 м, верхней плиты толщиной 2,0 м, центрального ядра жесткости диаметром 28,5 м. Совместную работу нижней и верхней плит коробчатого фундамента обеспечивают 10 диафрагм жесткости, расходящиеся от ядра здания в радиальном направлении.

Бетон в нижней и верхней плитах класса по прочности на сжатие В 60, марки по водонепроницаемости W 8, марки по морозостойкости F 150. Бетон в диафрагмах жесткости и стенах ядра в пределах коробчатого фундамента класса по прочности на сжатие В 80, марки по водонепроницаемости и по морозостойкости — W 8 и F 150.

Стальной скелет высотной конструкции

В конце XIX века в строительстве промышленных зданий и вокзалов стали применяться конструкции со стальным каркасом, а в начале XX века с их помощью возводились городские многоэтажки. Металлический каркас обеспечивал устойчивость первых небоскребов. Так, например, каркас Эмпайр-стейт-билдинг состоит из сотен стальных профилей и весит 59 тысяч тонн.

В современных реалиях при строительстве зданий выше 300 метров стальной «скелет» из колонн и балок уже не так эффективен. Архитекторы фирмы Skidmore, Owings and Merrill (SOM) разработали совершенно новую структурную систему высотных зданий – «поддерживаемое ядро». По этой технологии ядро находится в центре, а по сторонам — опоры.

Поддерживаемое ядро лежит в основе структуры почти всех современных сверхвысоких небоскребов, в том числе и 462 — метрового Лахта Центра в Санкт-Петербурге, особенности фундамента которого рассмотрены выше.

Ядро – центральная конструктивная часть небоскреба. Данный железобетонный костяк здания возводится с помощью самоподъемной опалубки. Для бетонирования используется бетон по классу прочности выше, чем в фундаменте, — B 80. Внутри ядра размещаются все инженерные коммуникации — трубы и кабели, а также – вертикальный транспорт. Вокруг ядра собираются этажи полезной площади длиной от ядра до наружного периметра.

Маятниковый баланс

Современные инженеры уравновешивают небоскребы при помощи демпферов — устройств, которые гасят механические колебания постройки.

Источник

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время в городах страны с развитой базой полносборного домостроения наметилась устойчивая тенденция к рациональному сочетанию в многоэтажном строительстве монолитных ядер жесткости (стволов) и сборных конструкций заводского изготовления, позволяющему решать разнообразные градостроительные задачи.

Так, в частности, в Москве, Ленинграде, Минске, Алма-Ате и других городах, применяя возводимые в скользящей и переставной опалубках ядра жесткости, возводят многоэтажные жилые и общественные здания, в том числе с использованием изделий индустриального каталога.

Монолитное железобетонное ядро (ствол) обеспечивает высокую жесткость здания и значительно уменьшает горизонтальные нагрузки на остальные несущие конструкции.

Внедрение в строительную практику монолотных ядер жесткости для многоэтажных зданий позволяет получить определенные экономические преимущества за счет снижения расхода стали на армирование конструкций, уменьшения числа типоразмеров и марок сборных конструкций, число которых влияет на уровень производственных затрат при изготовлении, а также капитальных вложений в организацию строительного производства.

В ряде случаев применение монолитных ядер жесткости позволяет использовать конструкции 12 — 16-этажных зданий для возведения зданий высотой 16 этажей и более.

Вместе с тем многие технико-экономические вопросы применения и возведения монолитных ядер жесткости изучены недостаточно. К их числу следует отнести вопросы:

экономического эффекта от сочетания монолитных ядер жесткости с полносборными конструкциями многоэтажных зданий;

выбора оптимального конструктивно-технологического решения ядер с учетом их конфигурации в плане и высоты, а также сечения стен, марки применяемого бетона и армирования;

выбора оптимального типа опалубки для возведения монолитных ядер жесткости в зависимости от их конфигурации в плане и высоты, а также принятой технологии возведения здания;

определения сфер рационального применения монолитных ядер жесткости;

В связи с этим целью настоящих Рекомендаций являются экономические вопросы рационального применения монолитных ядер жесткости в сочетании со сборными конструкциями.

На основе разработанной методики технико-экономической оценки в работе приведены результаты сравнительного технико-экономического анализа эффективности применения монолитных ядер жесткости в многоэтажных зданиях, выбора их оптимального сечения в зависимости от армирования, марки применяемого бетона и типа опалубки.

Приведены также нормативные сроки возведения ядер жесткости в зависимости от их проектной высоты и применяемой опалубки.

Разработаны показатели затрат на возведение ядер жесткости в инвентарных опалубках (себестоимость, трудоемкость, зарплатоемкость, удельные капитальные вложения).

Рекомендации разработаны ЦНИИЭП жилища Госгражданстроя (инженеры Е.М. Альтшуллер и Г.И. Ашрина).

1. МОНОЛИТНЫЕ ЯДРА ЖЕСТКОСТИ В МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЯХ

1.1. Конструктивная схема зданий с монолитным ядром жесткости принципиально отличается от стеновой и каркасной схемы.

В центре такого здания находится несущий железобетонный ствол (ядро), выполняемый из монолитного бетона в инвентарных опалубках (скользящей, крупнощитовой или блочной).

1.2. Монолитный ствол представляет собой замкнутый в плане контур практически любой конфигурации (рис. 1).

В стволе размещается лестнично-лифтовой узел, вертикальные инженерные коммуникации, некоторые технические помещения.

Имеются примеры практики зарубежного строительства, когда при больших размерах ядра в плане в них располагают санитарно-технические узлы и подсобные помещения (рис. 2).

1.3. Монолитные ядра жесткости применяют главным образом в домах башенного типа, хотя имеются примеры возведения и протяженных домов с несколькими ядрами. Обычно такие дома имеют коридорную планировку и в конструктивном отношении принципиально не отличаются от зданий башенного типа с одним центральным стволом.

1.4. Планировочные решения домов башенного типа характеризуются центральным расположением монолитного ядра и лестнично-лифтового узла, вокруг которого размещаются все основные помещения.

Наиболее распространены три варианта планировочных решений таких зданий (рис. 3) с входами в помещения [1]: непосредственно из ствола, из холлов, из контурного коридора.

Первое планировочное решение характерно для домов с многокомнатными квартирами и административных и т.п. зданий с большими площадями помещений на этаже.

Второе решение наиболее характерно для домов с квартирами средних размеров.

Наличие контурного коридора предопределяется необходимостью строительства зданий с однокомнатными квартирами, гостиниц, общежитий, спальных корпусов, а также общественных зданий с большим числом мелких помещений.

1.5. Здания со стволами в зависимости ох принятых объемно-планировочных решений можно разделить на две группы, характеризуемые использованием первых этажей: застроенных или свободных.

1.6. Здания первой группы, нашедшие распространение в отечественной строительной практике, имеют сборные или монолитные несущие стены, а также каркас (сборный или монолитный) и навесные наружные стены.

1.7. Определенный интерес представляют здания со свободными первыми этажами, получившие относительно широкое применение за рубежом.

Решения таких зданий в большинстве случаев мало оправданы по функциональным или градостроительным соображениям и связаны с рекламными целями фирм, строящих для себя административные (конторские) здания. Освобожденная под зданием территория равна потерянной площади первых этажей, что ухудшает экономические показатели.

Вместе с тем в некоторых случаях здания такого типа позволяют экономить территорию при их строительстве на крутом рельефе или над дорогами (рис. 4).

Рис. 1. Варианты планов монолитных стволов и зданий

Рис. 2. Примеры планировочных решений монолитных ядер жесткости

Рис. 3. Планировочные решения башенных зданий с монолитными ядрами жесткости (квартиры выделены штриховкой)

а — с входами в квартиры непосредственно из ядра; б — с входами в квартиры из холлов; в — с входами в квартиры из контурного коридора

1.8. Здания со свободными (незастроенными) первыми этажами возводят, применяя следующие конструктивные решения (рис. 5):

с поэтажными консольными перекрытиями;

с подвешенными перекрытиями [2].

1.9. Общим недостатком конструктивных решений зданий со свободными первыми этажами является их повышенная материалоемкость (особенно арматурной стали), сложность и трудоемкость их возведения.

Прежде всего это относится к зданиям с подвешенными перекрытиями, которые имеют наихудшие показатели по расходу материальных ресурсов, надежности и сложности узлов.

1.10. В отечественной строительной практике монолитные ядра жесткости в основном применяют при строительстве каркасно-панельных зданий высотой более 20 этажей, ранее возводившихся с диафрагмами жесткости, а также зданий, возводимых методам подъема перекрытий. Имеется единственный пример (г. Сочи) строительства здания спального корпуса с подвешенными к ядру объемными блоками.

Рис. 4. Схемы зданий с незастроенным первым этажом

а — освобождение территории для движения или автостоянки; б — строительство на крутом рельефе

Рис. 5. Конструктивные решения здания с незастроенным первым этажом

а — с поэтажными консольными перекрытиями; б — чашеобразное; в — с подвешенными перекрытиями

1.11. Применение монолитных ядер жесткости в каркасно-панельных зданиях позволяет освободить от поперечных и продольных диафрагм жесткости, создает значительно большую планировочную свободу как для жилых, так и для первых этажей, где становится возможным проектировать большие встроенные помещения торговых и бытовых предприятий и др.

1.12. Отказ от диафрагм жесткости в каркасных зданиях не только улучшает их планировочные возможности, но и сокращает число применяемых в здании малотиражных сборных элементов, что в конечном счете сказывается на затратах при изготовления комплекта сборных железобетонных конструкций.

1.13. Учитывая возросший интерес к возведению многоэтажных каркасно-панельных зданий с монолитными ядрами жесткости, ряд проектных институтов страны (МНИИТЭП, УП ОПЖР, Моспроект, Белгоспроект и др.) провели разработку унифицированных решений монолитных ядер жесткости для региональных условий строительства. В частности, Белгоспроектом Госстроя БССР проведена унификация ядер жесткости для каркасно-панельных зданий, строительство которых осуществляется в республике.

1.14. В результате унификации, осуществленной с целью создания номенклатуры комплектов для возведения ядер, а также для сокращения материалоемкости и трудоемкости, разработаны ядра трех типоразмеров прямоугольного сечения в плане 6 ´ 6, 6 ´ 9 и 9 ´ 9 м.

Планировочная модульная сетка ядер принята 600 ´ 600 мм с габаритом ядер в осях, вписываемом в сетку каркаса ИИ-0,4.

Рекомендуемая толщина стен в зависимости от высоты здания и армирования — 300, 350, 400, 450, 500, 550 и 600 мм. Стены ядер жесткости приняты из тяжелого бетона классов В 22,5 и В 15.

1.15. Сокращение количества возможных вариантов ядер жесткости до трех не вызывает затруднений при компоновке зданий, поскольку существует ограничение числа типоразмеров сеткой каркаса, а свободная внутренняя планировка ядер не ограничивает их вариабельного применения.

1.16. Институтом «Белгоспроект» проведены также расчеты ядер жесткости размерами в плане 6 ´ 6, 6 ´ 9 и 9 ´ 9 м при высоте зданий соответственно 16, 20 и 25 этажей и толщине стен для всех вариантов 450 мм.

Армирование ядер осуществлялось арматурой класса А-III, А-I и B-I.

Расход ресурсов по этим ядрам характеризуется следующими данными, свидетельствующими об их относительно малой металлоемкости (табл. 1).

Расход ресурсов на унифицированные монолитные ядра жесткости, разработанные Белгоспроектом

Размер ядра толщиной 450 мм в плане, м

Расход бетона, м 3

Расход натуральной стали, т

В том числе классов

Расход натуральной стали на 1 м 3 конструкции, кг

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕНЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ В ЖИЛИЩНО-ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

2.1. Технико-экономический анализ основывается на сопоставлении показателей себестоимости возведения сравниваемых альтернативных вариантов конструкций, капитальных вложений в организацию производства конструкций и их монтажа (возведения), приведенных затрат, суммарной трудоемкости.

2.2. Текущие затраты (себестоимость) строительно-монтажных работ С _i по сравниваемым вариантам конструктивных решений определяются по формуле

(1)

где — полная себестоимость изготовления конструкций или полуфабрикатов (бетонной смеси, арматурных изделий) по i -му конструктивному варианту, руб/м (руб/конструкцию); — себестоимость транспортирования конструкций или полуфабрикатов на строительную площадку по i -му конструктивному варианту, руб/м (руб/конструкцию), — себестоимость возведения конструкций на строительной площадке по i -му конструктивному варианту, руб/м (руб/конструкцию).

2.3. При технико-экономическом анализе транспортные затраты рассматриваются как технологические, зависящие от принятой технологии возведения конструкций.

2.4. Капитальные вложения в основные и оборотные фонды строительных организаций н сопряженные отрасли производства конструкций и полуфабрикатов определяются по формуле

(2)

где , , — соответственно капитальные вложения в заводское изготовление конструкций или полуфабрикатов, средства их транспортирования на строительную площадку, основные производственные фонды строительных организаций, занятых возведением i -го конструктивного варианта, (руб.-год)/м 3 (руб.-год/конструкцию).

2.5. Основным показателем сравнительной экономической эффективности вариантов конструктивных решений принят показатель приведенных затрат П _i , рассчитываемый по формуле

где C_i — себестоимость строительно-монтажных работ (текущие затраты) по i -му конструктивному варианту, руб/м (руб/конструкцию); E _Н — нормативный коэффициент сравнительной эффективности, равный 0,12,1/год; К _i — капитальные вложения в основные и оборотные фонды строительных организаций и сопряженные отрасли производства конструкций или полуфабрикатов (бетонной смеси и арматурных изделий), а также в транспортные средства, занятые доставкой конструкций или полуфабрикатов на строительную площадку по i -му конструктивному варианту, руб.-год./м 2 [руб.-год/конструкцию]; З _ni — заработная плата в себестоимости продукции строительного производства (включая себестоимость изготовления и транспортирования конструкций или полуфабрикатов на строительную площадку) по i -му конструктивному варианту, руб/м 2 (руб/конструкцию); N — норматив отчислений в фонд общественного потребления, определяемый на основе публикуемых статистических данных о соотношении среднегодовой заработной платы и выплачиваемой трудящимся ее денежной составляющей . По данным ЦСУ СССР N = 0,4.

2.6. Учет в составе приведенных затрат N З _ni позволяет выявить эффект от экономии трудовых затрат, имеющей определяющее значение в социально-экономической и технической политике индустриализации строительства.

2.7. По анализируемым вариантам конструктивных решений сравниваются также показатели:

суммарные трудоемкости, включающей в себя затраты труда на заводское изготовление конструкций или полуфабрикатов, их транспортирование па строительную площадку, а также на возведение конструкций на строительной площадке;

суммарной энергоемкости, характеризующей совокупный расход условного топлива на изготовление конструкций или полуфабрикатов, исходные компоненты, расходуемые на их изготовление, транспортировку их к месту применения, а также затраты топлива на строительной площадке (зимнее бетонирование, интенсификация твердения и т.п.).

2.8. С целью определения и анализа технико-экономических показателей по сравниваемым конструктивным решениям были разработаны укрупненные показатели затрат на возведение монолитных ядер жесткости в применяемых для этой цепи скользящей и крупнощитовой опалубках (табл. 2).

Показатели затрат на возведение монолитных ядер жесткости в инвентарных опалубках

Затраты труда, чел·ч

Удельные капитальные вложения, руб. · год

на заработную плату

на амортизационные отчисления

I. Скользящая опалубка

Монтаж системы скользящей металлической опалубки с применением гидродомкратов ОГД-64у, на 1 м осевой линии стен (опалубки)

Подъем 1 м скользящей опалубки на высоту 1 м

Установка в скользящую опалубку арматурных каркасов, сеток, закладных деталей (без затрат на товарную арматуру, определяемых в соответствии с [3, гл. 2], на 1 т:

арматурных каркасов и сеток

Бетонирование стен ядра (без затрат на бетонную смесь, определяемых в соответствии с [3, гл. 2], с к = 1,02 на 1 м 3 бетона, уложенного в конструкцию

Демонтаж системы скользящей опалубки, на 1 м осевой линии стен (опалубки)

II. Крупнощитовая опалубка

Монтаж крупнощитовой опалубки, на 1 м 2 бетонируемой конструкции без вычета проемов при средней площади щитов, м 2 :

Армирование конструкций (без затрат на товарную арматуру, определяемых в соответствии с [3, гл. 2], на 1 т:

каркасами и сетками

Бетонирование стен ядра (без затрат на бетонную смесь, определяемых в соответствии с [3, гл. 2], с к = 1,015, на 1 м 3 бетона, уложенного в конструкцию толщиной, см:

Демонтаж крупнощитовой опалубки, на 1 м 2 бетонируемой конструкции без вычета проемов при средней площади щитов, м:

* Учтены накладные расходы в размере 80 % суммы затрат на заработную плату и содержание машин и механизмов.

2.9. Все показатели табл. 2 , дополняющие Рекомендации [ 3 ], определены с учетом действующих с 1.01.1982 г. оптовых ценна материалы, полуфабрикаты, топливо, оборудование и т.п., тарифов на перевозку, а также действующих норм амортизационных отчислений.

2.10. Система расчетных показателей, упомянутых в п. 2.9, позволяет определить среднеотраслевой уровень затрат (денежных, трудовых, материальных) для ядер жесткости любого конструктивного решения, любой высоты и конфигурации в плане, а также для заменяемых решений лестнично-лифтового узла, диафрагм жесткости и т.п.

2.11. С целью технико-экономической оценки вариантов возведения монолитных ядер жесткости должны быть также выявлены показатели продолжительности их возведения (табл. 3).

Показатели продолжительности возведения стен монолитных ядер жесткости

Продолжительность возведения опалубки, дни

Стены ядра в пределах

одного этажа — 2 дня

2.12. Приводимые в табл. 2 показатели продолжительности возведения стен монолитных ядер жесткости учитывают специфику применения скользящей и крупнощитовой опалубок.

При использовании скользящей опалубки бетонирование стен ядра по технологическим требованиям должно вестись непрерывно с опережением по отношению с обстройке. Продолжительность возведения в скользящей опалубке слагается из постоянных затрат времени, не зависящих от высоты ядра и его конфигурации в плане, на монтаж и демонтаж системы скользящей опалубки (20 дней на ядро) и переменных затрат времени на возведение стен ядра (этаж — 3 м/сут).

2.13. Применяя крупнощитовую опалубку, монолитные ядра жесткости наиболее целесообразно возводить в совмещенном цикле с обстройкой здания. В этом случае ядро жесткости бетонируют с перекрытия нижележащего этажа, обеспечивая тем самым сокращение трудозатрат, связанных с перестановкой опалубки на следующий ярус бетонирования (этаж). Продолжительность возведения ядра жесткости при такой организация технологического процесса не превышает двух дней на стены ядра в пределах этажа.

3. ЭКОНОМИКА ПРИМЕНЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ в 16- и 25-ЭТАЖНЫХ КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ

3.1. С целью выявления эффекта от применения монолитных ядер жесткости в зданиях повышенной этажности был проведен сравнительный технико-экономический анализ конструктивно-технологических вариантов возведения каркасно-панельных эдакий высотой 16 и 25 этажей.

3.2. В качестве эталона для сравнения по 16-этажным зданиям принят индивидуальный проект 90-квартирного жилого дома, запроектированного в 1980 г. МНИИТЭПом для строительства в 73 квартале Хорошево — Мневники (И-808).

3.3. Рассмотрены два варианта конструктивно-технологического решения здания.

Первый — связевый каркас, при котором коммуникационное ядро, размещаемое в центре здания, возводится в каркасе и имеет вертикальные диафрагмы в виде железобетонных стен жесткости, работающих на горизонтальные нагрузки.

Общая жесткость здания и его устойчивость обеспечивается совместной работой писков и диафрагм жесткости.

Второй — в котором коммуникационное ядро возводится из монолитного железобетона в индустриальной опалубке. Такое решение позволяет отказаться от применения в здании вертикальных диафрагм в виде железобетонных стен жесткости, поскольку жесткость и устойчивость здания в этом случае обеспечивается работой перекрытия и монолитного ядра.

3.4. При технико-экономическом анализе вариантов 25-этажных зданий в качестве эталона для сравнения был принят проект жилого дома (И-521), строительство которого осуществлено в Москве (Хорошево — Мневники, проспект маршала Жукова, 31).

3.5. Сравнение вариантов осуществлялось на основе принципов моделирования, предусматривающих замену каркаса коммуникационного узла и диафрагм жесткости монолитным ядром (16-этажный дом), либо монолитного ядра жесткости связевым каркасом (25-этажный дом).

3.6. Расчеты выполнялись по заменяемым элементам конструктивного решения лестнично-лифтового узла (ядра жесткости) с последующим отнесением затрат на 1 м 2 общей приведенной площади здания (см. прил. 1 — 11).

3.7. В табл. 4 приводятся результаты экономического анализа конструктивно-технологических решений 16- и 25-этажных зданий, решенных с монолитным ядром жесткости и в связевом каркасе.

3.8. Приводимые данные свидетельствуют, что отказ от применения в многоэтажных зданиях связевого каркаса и переход к применению в таких зданиях ядер жесткости, возводимых из монолитного бетона в индустриальных опалубках, позволяет в зданиях высотой 16 этажей сократить сметную стоимость строительства на 1,6 % (с 202,8 руб./м 2 при связевом каркасе до 199,6 руб./м 2 при применении в каркасно-панельном доме монолитного ядра жесткости), получить экономию арматурной стали в натуральном исчислении в размере 7,8 кг на 1 м 2 общей приведенной площади, снизить удельные капитальные вложения в производственную базу строительной индустрии на 5,5 руб. год/м 2 общей приведенной площади, а суммарную трудоемкость на 0,96 чел.-ч/м . Число монтажных единиц каркаса сокращается на 38 % (с 567 до 353 единиц).

Сравнительные технико-экономические показатели конструктивно-технологических решений 16- и 25-этажных каркасно-панельных жилых зданий, на 1 м 2 общей приведенной площади

Монолитное ядро жесткости

Монолитное ядро жесткости

Затраты на изменяемую часть здания

Себестоимость возведения заменяемых конструкций, руб/%

Удельные капитальные вложения в производство и возведение заменяемых конструкций, (руб · год)/%

Приведенные затраты на заменяемые конструкции (при Е_н = 0,12), руб/%

Суммарная трудоемкость возведения заменяемых конструкций, чел. · ч

на заводское изготовление конструкций и полуфабрикате

затраты труда на строительной площадке

Расход натуральной стали, кг

Затраты в целом на здание

Сметная стоимость возведения здания, руб./%

Построечная трудоемкость возведения здания, чел.-ч/%

Число монтажных единиц каркаса, шт./%

В зданиях высотой 25 этажей применение монолитных ядер жесткости позволяет сократить сметную стоимость на 1 % (с 210 руб. при связевом каркасе до 208,1 руб. на 1 м 2 общей приведенной площади), получить экономию арматурной натуральной стали в количестве 8,16 кг на 1 м 2 общей приведенной площади, снизить удельные капитальные вложения в производственную базу строительной индустрии на 5,5 руб. год на 1 м 2 общей приведенной площади, а суммарную трудоемкость примерно на 1,5 чел.-ч. Число монтажных единиц каркаса сокращается на 25 % (с 974 до 727 единиц).

3.9. Приводимые в п. 3.7 результаты технико-экономического анализа подтверждают экономическую целесообразность внедряли в строительную практику многоэтажного строительства монолитных железобетонных ядер жесткости, позволяющих получить существенную экономию материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ МОНОЛИТНЫХ ЯДЕР ЖЕСТКОСТИ 25- и 40-ЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

4.1. На основе методики, изложенной в главе 2, анализировались конструктивные варианты ядер жесткости, различающихся высотой, сечением стен (в том числе по высоте ядра), классами применяемых бетонов и армированием.

Исходные данные для технико-экономических расчетов, полученные на основании инженерных расчетов в УП ОПЖР и ЦНИИЭП жилища, приводятся в табл. 5 и 6.

4.2. Экономические показатели затрат на возведение монолитных ядер жесткости рассчитывались для двух возможных технологий их реализации, имеющих свои достоинства и недостатки:

с использованием скользящей опалубки, при которой монолитное ядро по технологическим требованиям необходимо возводить с опережением по отношению к обстройке здания;

с использованием крупнощитовой опалубки, при которой монолитное ядро (ствол) бетонируется в совмещенном цикле с обстройкой здания.

Всего этого, однако, можно добиться лишь при работе специализированными подразделениями монолитного домостроения.

К недостаткам скользящей опалубки следует отнести чрезвычайную техническую сложность (а следовательно, трудоемкость) изменения сечения конструкции стен ядра в процессе их возведения, повышенную чувствительность опалубки к нарушениям технологических режимов и, прежде всего, к неритмичному обеспечению строительных работ бетонной смесью.

Только таким образом, применяя крупнощитовую опалубку, можно сократить трудовые затраты при перестановке опалубки с бетонируемого яруса на землю, где должны в этом случае осуществляться чистка и смазка щитов опалубки, перемонтирование ее для бетонирования стен другой толщины, а затем произведен ее подъем для бетонирования следующего яруса (этажа). Совмещенный цикл бетонирования стен ядра жесткости отрицательно сказывается на сроках его возведения, оборачиваемости комплекта опалубки, возможности выполнения работ специализированными строительными подразделениями монолитного домостроения.

4.5. Выбор метода возведения монолитного ядра жесткости зависит не только от изложенных в пп. 4.3 и 4.4 особенностей применения скользящей и крупнощитовой опалубок, но и от ряда других факторов, главные из которых:

сложность конфигурации ядра и его размеры в плане;

намечаемые объемы строительства ядер;

наличие специализированных строительных подразделений монолитного домостроения.

4.6. Изложенные выше технологические особенности методов возведения монолитных ядер жесткости позволили при технико-экономическом анализе конструктивно-технологических решений ограничить рассмотрение вариантов применения скользящей опалубки лишь для ядер, имеющих единую по всей высоте толщину стен.

4.7. Результаты сравнительного технико-экономического анализа вариантов конструктивных решений монолитных ядер жесткости 25- и 40-этажных зданий приведены в табл. 7.

4.8. Приводимые в табл. 7 данные свидетельствуют, что наиболее экономичным методом возведения монолитных ядер жесткости простой конфигурации в плане является метод, использующий крупнощитовую опалубку. Эта опалубка позволяет по сравнению со скользящей уменьшить примерно на 10 % приведенные затраты, а суммарную трудоемкость работ в зависимости от конструктивного решения ядра жесткости — на 10 — 15 %.

4.9. Особенности метода крупнощитовой опалубки, позволяющего изменять толщину стен по высоте ядра, обеспечивают существенную экономию денежных, материальных и трудовых ресурсов.

4.10. Наиболее экономичным конструктивным вариантом ядра жесткости высотой 75 м, работающего на внецентренное сжатие, часть горизонтального сечения которого может быть растянута, является вариант, предусматривающий использование бетона класса В15, единую по высоте ядра толщину стен 30 см и расход стали на 1 м 2 стены «брутто» — 27 кг (вариант 1,2). Этот же вариант конструктивного решения характеризуется одним из минимальных удельных энергозатрат (84,6 — 89,5 кг у.т. на 1 м 2 стены), обеспечивает минимальные приведенные затраты при реализации проекта, а также минимальную трудоемкость работ на строительной площадке. Наиболее экономичным конструктивным вариантом ядра жесткости, работающего на внецентренное сжатие, все горизонтальное сечение которого сжато, является вариант 2.3, предусматривающий применение трех классов бетонов по высоте ядра: В30; В22,5; В15, а также изменение толщины стен ядра с 30 см в нижних ярусах до 20 см в верхних. Расход стали в этом конструктивном варианте ядра составляет 20 кг на 1 м 2 стены «брутто», а удельные энергетические затраты 88,67 кг у.т.

4.11. Для ядер жесткости высотой 120 м наиболее экономичным конструктивным решением ядра, работающего на внецентрениое сжатие, часть горизонтального сечения которого может быть растянута, является вариант 3.3. Он предусматривает переменную по высоте толщину степ 30 и 20 см. Обеспечивая минимальные приведенные затраты на возведение и один из наиболее низких показателей удельных затрат, этот вариант конструктивного решения требует увеличенного (примерно на 15 %) расхода натуральной стали на армирование конструкций.

Наиболее экономичным конструктивным вариантом ядра жесткости, работающего на внецентренное сжатие, все горизонтальное сечение которого сжато, является вариант 4.3. Он предусматривает применение трех классов бетонов: В30; В22,5; В15, изменяемую по высоте толщину стен 40, 30 и 20 см и минимальный расход натуральной стали — 19,9 кг на 1 м стены «брутто». Удельная энергоемкость этого варианта конструктивного решения составляет 91,13 кг у.т. на 1 м стены.

Исходные данные для технико-экономической оценки вариантов

Источник