Особенности конструктивных решений надстраиваемых зданий

Ниже описаны особенности конструктивных решений, которые относятся к подготовке, изменению или укреплению зданий, подлежащих надстройке, а также некоторые виды конструкций, присущие именно надстройкам.

При решении вопроса о надстройке необходимо тщательно изучить техническое состояние здания, его конструкций, в особенности несущих, а также верхнего (чердачного) перекрытия и самого чердака, так как в нем размещается много оборудования: вентиляционные короба, камеры, расширительные баки и трубопроводы, которые нужно учитывать при наращивании здания в высоту. Необходимо внимательно изучить все каналы в стенах и вентиляционные конструкции других видов, чтобы после надстройки они не оказались случайно заглушёнными, что совершенно недопустимо.

Чердачное перекрытие в случаях обычной надстройки или с изменением конструктивной схемы является основанием или составной частью перекрытия под первый из надстраиваемых этажей. Поэтому чердачное перекрытие нередко приходится усиливать для воспринятая нагрузок от размещаемого на нем этажа — конструкций пола, перегородок, мебели и т. п.
Усиливают перекрытия способами, описанными выше, однако в более сложных случаях применяют и специфические решения. Часто приходится опирать пол надстраиваемого этажа на специально укладываемые балки, оставляя существующие без изменения (рис. 141,в).

При такой конструкции толщина перекрытия значительно увеличивается, что нежелательно, так как усложняется конструкция лестниц, необоснованно увеличивается объем отапливаемой части здания и появляется большое расстояние между окнами двух смежных по вертикали этажей, что создает неприятное впечатление.

Укладывать новые балки желательно возможно ниже, для чего их располагают между старыми балками и снимают или уменьшают засыпку чердачного перекрытия.

При надстройках обычного вида в ряде случаев целесообразно сохранять конструкции крыш. Например, в Москве было сделано большое количество надстроек на один этаж домов, просуществовавших до надстройки примерно десять лет. Конструкции стропил и кровли были в хорошем состоянии. В процессе надстройки, по мере кладки стен, крыши поднимали с помощью домкратов.

img-217

Рис. 141. Конструктивные особенности и узлы надстроек: а — жесткие пояса различных видов; б— деталь армирования; в — два варианта пола первого надстраиваемого этажа при сохранении существующего перекрытия; г —существующая конструктивная схема; д — передача части нагрузки на ненагруженные поперечные стены; е— передача всей нагрузки; ж — введение новых опор для разгрузки стен; и — фундамент для новых опор; 1 — старая стена подвала; 2 — разбираемые места стен и фундаментов; 3— балка, перекрывающая проем в фундаменте; 4— фундамент под колонну; 5 — колонна

При обычных надстройках и с изменением конструктивной схемы обязательно предусматривают устройство поясов жесткости по верху всех старых стен для увеличения жесткости стенового остова и более равномерной передачи нагрузок от надстройки.
В зависимости от состояния кладки стен, возможных размеров пояса по вертикали, учитывая величину и распределение нагрузки, выбирают один из перечисленных ниже видов конструкций пояса жесткости (рис. 141,а, б):
пояс железокирпичный малой жесткости в виде 6—8 рядов кладки с армированием стержнями d= 10 мм;
то же, большой жесткости, представляющий собой такую же конструкцию, но при высоте 13—20 рядов кладки;
пояс железобетонный в виде двух плит в один ряд высотой; то же, высотой 150—300 мм;
железобетонный пояс с жесткой арматурой в виде прокатных профилей.

В двух последних конструкциях необходимо проверять расчетом теплозащитные свойства стены в месте пояса и в случае необходимости применять теплоизоляционные прокладки.

Усиливаемое или вновь устраиваемое перекрытие под первым надстраиваемым этажом нужно соединить системой анкеров с поясами жесткости для создания жесткой диафрагмы.

В надстройках с изменением конструктивной схемы или системы воспринятия нагрузки от надстройки на элементы существующего здания применяют прогоны различных видов по расположению и устройству. Прогоны дают возможность перераспределить нагрузку, чтобы в полной мере использовать свойства и резервы несущего остова надстраиваемого здания.

На рис. 141 показано три примера подобных решений. На рис. 141, г изображена существующая конструктивная схема здания с тремя продольными несущими стенами; на рис. 141, д показаны прогоны, основанные на поперечных стенах, которые в существующем здании не несут нагрузки. Таким приемом освобождается от нагрузки средняя продольная стена, находящаяся в наиболее трудных условиях, и уменьшаются нагрузки на наружные стены в надстраиваемых этажах. На рис. 141, е показан случай, когда при помощи трех прогонов от нагрузки освобождены все продольные стены, причем средняя заменена прогоном.

На рис. 141, ж показана конструкция для разгрузки несущих стен с помощью прогона с двумя консолями, опирающегося на дополнительно введенные опоры. Такое решение применяют в практике обычно в тех случаях, когда требуется усиливать и существующие перекрытия. Но этот прием приближается к приему надстроек третьего вида — ненагружающих.

Прогоны выполняют часто из прокатных и даже составных металлических профилей. Для этого используют также балки из монолитного железобетона.

Для достижнеия хороших объемно-планировочных решений удобно применять балки-стенки, которые к тому же достаточно эффективны по статической работе и, следовательно, расходу материалов.

Балки-стенки выполняют по толщине равными перегородкам — порядка 100 мм. Высоту можно назначать двух видов — от верха дверного проема до потолка и на всю высоту помещения, со специально предусмотренными проемами для дверей, учтенными при конструировании балки. Более удобны балки-стенки меньшей высоты, так как в процессе эксплуатации здания они дают возможность изменения и переноса дверных проемов; перегородка из обычных материалов под ними также удобнее, чем из жесткого железобетона на всю высоту.

По конструкции балки-стенки могут быть полностью из монолитного железобетона с обычным армированием или их можно заранее заготовить, если позволяют условия строительно-монтажных работ на данном объекте. Удобны балки-стенки в виде легких ферм из прокатных профилей или труб с их обетонированием. Такие фермы служат каркасом для опалубки или сами выполняют ее роль с помощью металлической сетки при подаче бетонной смеси насосами. В них удобно размещать места для дверных и других проемов.

При надстройках двух первых видов нередко приходится усиливать фундаменты, как это было рассмотрено выше, а при ненагру- жающих надстройках требуется сооружать специальные фундаменты для новых опор надстраиваемой части. Для этого учитывают условия расположения опор и особенности их сооружения.

Простой конструкцией является монолитный массивный фундамент под колонну. При этом в месте его расположения в существующем фундаменте предусматривают проем, перекрываемый балками.

Другой конструкцией фундаментов под колонны являются буро- набивные или корневидные (буроинъекционные) сваи. Однако такие конструкции значительно дороже.

Колонны надстройки можно устанавливать вплотную к конструкциям здания, но они не должны оказаться причиной деформации и осадки их.

Колонны при ненагружающих надстройках могут быть применены железобетонные, нередко монолитные из-за больших нагрузок. Однако очень большое разнообразие размеров, а также целесообразность устройства возможно меньших по сечению колонн оправдывает во многих случаях применение металлических стоек.

Если при возведении ненагружающей надстройки устраивают платформу-основание, то, как в любой каркасной схеме, ее можно выполнить с продольными или поперечными главными балками. Решение зависит от вида надстраиваемого здания, его конструктивной схемы и габаритов. При выборе схемы предпочтительно назначать разные размеры или пролеты главных балок, с тем чтобы второстепенные балки были одинаковыми, плиты основания — тоже. Количество главных балок всегда бывает меньше, чем других составных частей конструкции платформы, а из-за больших нагрузок на них требуются, как правило, индивидуальные решения. Второстепенные балки и плиты можно выполнять из изделий каталогов.

Главные балки платформы оказываются, исходя из нагрузки на них, достаточно больших сечений. Их высота (2—2,5 м) допускает устройство технического этажа, отделяющего старое здание от надстраиваемых этажей. Технический этаж в надстройках, не повторяющих планировку и внутреннюю организацию существующих, необходим для размещения переводов вентиляционных каналов, труб и кабелей инженерного оборудования здания, для сопряжения верхних этажей с нижними. Поэтому при конструировании главных балок необходимо предусматривать отверстия в них для возможности свободного прохода по всей площади технического этажа.

Когда конструкции надстраиваемых этажей выполняют с помощью описанных выше балок-стенок, перекрытия можно опирать на поэтажные балки или же укладывать как на верхний их пояс, так и на нижний. Таким путем можно вдвое сократить количество балок, устанавливая их через этаж.

Если при ненагружающей надстройке предусмотрена также полная смена перекрытий существующего здания, то уместны другие конструктивные схемы. Во-первых, можно заменить внутренние конструкции путем применения несущих стенозых панелей и эту несущую систему продлить вверх, в надстраиваемые этажи. Во- вторых, возможен метод подъема перекрытий как для замены существующих, так и для возводимых новых.
 

img-218

Рис. 142. Проектное предложение по реконструкции квартала с применением
ненагружающих надстроек: 1 — надстраиваемые здания

 

img-219
Рис. 143. Проект ненагружающей 8-этажной надстройки на платформе основания (дипломная работа); а —нижний этаж — объекты обслуживания в сохраняемых малоэтажных домах; б — надстраиваемые этажи; в — схема фасада; г — разрез; д— фрагмент плана нижнего этажа
 

Если перекрытия надстраиваемого здания сохраняют, то при пропуске через них колонн для надстраиваемых этажей они служат для гашения продольного изгиба колонн. В местах прохода колонн устраивают гильзы, т. е. не предусматривают непосредственных соединений колонн с существующими перекрытиями.

В тех случаях, когда колонны надстраиваемых этажей размещают вне здания (например, при небольшой ширине существующего дома или нежелательности затрагивать его конструкции), приходится особо заботиться о жесткости каркаса. В имеющихся разработках для этой цели использованы ограждения лоджий, образующихся между колоннами и стенами здания.

На рис. 142, 143 и 144 показаны разработанные в МИСИ проектные предложения по устройству ненагружающих надстроек над зданиями традиционной постройки и для повышения этажности современных полносборных зданий.

Заключение. Цель реконструкции зданий, как было показано выше, заключается в сохранении их как наследия прошедших времен, а также как матеэиальных ценностей.
 

img-220

Рис. 144. Проект ненагружаюшей надстройки с поэтажными фермами: а — генеральный план; б — план имеющегося я надстраиваемого этажей; г — фасад; в — разрез

Несмотря на то что художественные качества многих старых зданий с современной точки зрения могут показаться недостаточно высокими и даже спорными, почти все они представляют большую историческую ценность.

Не менее важной задачей реконструкции зданий является улучшение их функциональных качеств и технического состояния, для чего необходимо изучать практику ремонтно-строительных работ и изыскивать новые передовые технические решения. Таким образом, бережное отношение к существующему строительному фонду и улучшение его представляет собой важную патриотическую задачу, которую нужно решать технически совершенными и экономически обоснованными методами, кратко изложенными в настоящем учебнике.