В данной статье автор затрагивает актуальные проблемы, связанные с современным строительством быстровозводимых энергоэффективных зданий и сооружений. Также в статье представлена разработанная автором новая одноэлементная плоская строительная система высокоскоростного монтажа полносборных зданий. Разработанная система не имеет аналогов в современном строительстве, что добавляет актуальность и новизну данной статье.
В связи с изменением климатическими условиями и увеличением населения на планете, ученые всего мира задумываются о проблеме возведения быстровозводимых энергоэффективных зданий и сооружений, которые возможно строить в любой точке земного шара, и они буду приспособлены для комфортного повседневного проживания людей.
В настоящее время, в малоэтажном строительстве быстровозводимых зданий популярностью пользуется технология строительства с применением панелей, которая обеспечивает скорость и качество строительства зданий и сооружений различного назначения [1]. По мнению автора, в панельной технологии одним из минусов является применение конструктивных элементов в сочетании с ограждающими конструкциями в виде панелей. В следствии этого, автор предлагает идею создания типового элемента, который выполняет функцию ограждающих конструкций и в тоже время является несущим элементом из стали и стекла. На базе такого типового элемента появляется возможность создавать разнообразные здания массовой серии.
Технической задачей типового элемента является снижение сроков строительства зданий, повышение качества строительства зданий за счет создания элементов в заводских условиях и расширение архитектурно-планировочных возможностей, а также повышение энергоэффективности зданий.
Поставленная задача решается тем, что все здание изготавливается из одинаковых строительных элементов, которые производятся в заводских условиях и проходят ряд испытаний на прочность, гибкость и энергоэффективность. Строительный элемент состоит из стального каркаса, остекления, элементов крепления остекления к стальному каркасу. Стальной каркас снабжен болтовыми отверстиями для присоединения элементов друг к другу с помощью высокопрочных болтов и планок. Строительные элементы снабжены креплениями для монтажа.
На рис.1 представлен общий вид основного элемента для строительства зданий с разных ракурсов. Быстровозводимое одноэлементное стеклянное здание состоит из одинаковых строительных элементов, которые крепятся между собой при помощи болтовых соединений.
Рис. 1. Общий вид основного элемента для строительства зданий с разных ракурсов. (1-типовой строительный элемент, 2-высокопрочные болтовые соединения. 3-стальной каркас, 4-триплекс стеклопакет, 5-специальные крепления, 7-каналы для прокладки инженерных сетей)
Рис. 2. Концептуальное пятиэтажное здание по технологии на основе одноэлементной плоской системе
Стеклянная составляющая элемента выполнена по технологии triplex, которая широко используется во всем мире. Стекло элемента предполагается производить по многослойной формуле: стекло 9 мм + 1,5 мм пленка + стекло 9 мм + воздушная прослойка из аргона 16 мм + стекло 9 мм + противоположное заполнение 5 мм + стекло 9 мм. Общая толщина составляет 5,85 см. Внешний слой имеет термоотражающие свойства. Внутренний слой стекла каленый, что позволяет придать стеклянной особую прочность, а при повреждении минимизирует количество осколков. Выбор аргона в качестве воздушной прослойки обусловлен тем, что теплопроводность этого газа составляет 0,68 от воздуха [4]. Также большим плюсом является большая вязкость аргона, что снижает скорость конвекции, а соответственно теплообмен между стеклами. Структура стеклянной составляющей элемента представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структура стеклопакета. (1-стекло 9 мм, 2-пленка 1,5 мм, 3-стекло 9 мм, 4-аргон 16 мм, 5-стекло 9 мм, 6-противопожарный заполнитель 5 мм, 7-стекло 9 мм)
Автором был произведен теплотехнический расчет типового элемента для условий эксплуатации в Санкт-Петербурге. Величина приведенного сопротивления теплопередаче получилась равной 1,45 м2*oC/Вт. Для сравнения, сопротивления стеклопакета с двумя камерами и обычным флоак-стеклом составляет не больше 0,47 м2*ос/Вт. В случае использования энергоэффективного стекла в двухкамерном стеклопакете приведенное сопротивление будет равным R = 0,75 м2*ос/Вт [6].
Предполагаемый типовой элемент из стали и стекла обладает следующими определенными преимуществами:
‒ быстровозводимые здания и сооружения, возведенные на основе предполагаемых элементов, не нуждаются в отделке фасада и внутренней отделке помещений, так как она может быть произведена на заводе изготовителе;
‒ изготовление элемента в заводских условиях на 100 %;
‒ возможность скоростного монтажа типовых элементов на стройплощадке;
‒ возможность изготовлять панели для зданий, находящихся в разных климатических условиях без изменения производства;
‒ многообразие планировочных решений.
Быстровозводимым энергоэффективным зданиям из предложенных автором типовых элементов свойственны совокупные характеристики, такие как:
‒ панели из стекла и стали имеют минимальное количество типовых размеров и могут использоваться для возведения объектов различного назначения (малоэтажное домостроение, промышленные, гражданские и сельскохозяйственные объекты), выполняя функции несущих и ограждающих конструкций, покрытий и перекрытий.
‒ предложенные элементы являются унифицированными для стен и перекрытий, что позволяет создавать резервы быстровозводимых зданий и сооружений на случай чрезвычайной ситуации и складировать на базах МЧС;
‒ однотипность предложенных элементов позволяет снизить затраты на стадии производства, транспортировки и монтажа конструкций;
‒ на стадии монтажа здания из совмещенных плит покрытия и стеновых панелей образуется пространственный блок, которому не требуется установка вертикальных и горизонтальных связей;
Вывод: типовые элементы на основе стали и стекла позволят обеспечить наиболее эффективный способ возведения быстровозводимых энергоэффективных зданий и сооружений. Оптимизируются финансовые и трудовые затраты за счет применения типовых одинаковых элементов с повышенной заводской готовностью, технологичности изготовления, относительно небольшого веса отдельных плит и панелей, минимальных сроков монтажа объекта. Быстровозводимые энергоэффективные здания по предложенной технологии возможно проектировать экологически чистыми и с требуемым классом пожарной опасности со сроком службы более 70 лет.
Литература:
- Казаков Ю. Н. Быстровозводимые индивидуальные жилые дома // Быстровозводимые и мобильные здания и сооружения: перспективы использования в современных условиях: Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. 10–11 декабря 1998 г. — СПб., 1998. — С. 176–178.
- Бадьин Г. М. Строительство и реконструкция малоэтажного энергоэффективного дома. — СПб.: БВХ-Петербург, 2011. — 432 с.
- Ясин В. Ю., Борискина И. В., Плотников А. А., Захаров А. В. Проектирование современных оконных систем гражданских зданий: Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2003 г. — 320 с.
- Александров А. В., Потапов В. Д., Державин Б. П. Сопротивление материалов: Учебник для вузов — 3-е изд. испр. — М.: Высш. шк., 2003. — 560 с.
- Zerboni, C. Static calculations on glass Text. / C. Zerboni //Glaston Technologies 2003. — C. 36–40
- Бадьин Г. М., Сычев С. А. Современные технологии строительства и реконструкции зданий. — СПб.: БВХ-Петербург, 2013. — 141 с.
