Классификация конструкций блоков

Под объемным блоком понимается законченная структурная единица в виде пространственной тонкостенной конструкции, ограничивающей определенный объем здания или сооружения и обладающей необходимой прочностью, жесткостью и устойчивостью.

От характера этого элемента (форма, размер, конструктивные и эстетические качества) зависит объемно-планировочное решение дома, способы производства, транспортировки и монтажа блоков.

Известно большое количество типов конструкций блоков, поэтому определенная систематизация может оказаться полезной для раскрытия сущности конструктивных особенностей блоков, а также для упорядочения терминологии в этом новом виде домостроения. Классифицируют (различают) объемные блоки по назначению, по форме, по признаку замкнутости, по планировочному признаку, по материалу изготовления и т.п.

По назначению конструкции объемных блоков подразделяются на блоки жилых помещений, санитарно-кухонные блоки, смешанные блоки, блоки-лестницы и вспомогательные блоки (рис. 6.1).

а)            б)           в)            г)           д)             е)

Рис. 6.1. Функциональное назначение блоков:

а – жилая комната; б – санитарно-кухонный блок; в и г  – блоки смешанного назначения;  д  – блок-лестница; е и ж – вспомогательные блоки (шахты лифтов, шахты коммуникаций, блоки лестниц и т.д.)

Блоки жилых комнат (рис. 6.1, а) представляют собой шестиплоскостные замкнутые объемно-пространственные конструкции, имеющие в своем составе четыре стены, пол и потолок. Блоки могут полностью отделываться и оборудоваться на заводе с установкой столярных изделий, устройством полов и внутренней отделкой.

Санитарно-кухонные блоки (рис. 6.1, б) принципиальных отличий от блоков жилых комнат не имеют, за исключением того, что в них должна быть предусмотрена возможность пропуска и крепления коммуникаций и оборудования. В силу большой трудоемкости устройства инженерного оборудования, применение санитарно-кухонных блоков дает наибольший удельный экономический эффект. 

Смешанные блоки (рис. 6.1, в; г) представляют собой промежуточный тип блока. Они могут содержать в своем составе кухню или жилую комнату, санитарный узел и часть коридора. В этих блоках должна быть предусмотрена возможность крепления перегородок, оборудования и т.д.    

Блок-лестницы имеют существенные конструктивные отличия от других типов блоков (рис. 6.1, д). Как правило, блок-лестница представляет собой четырехстенник без пола и потолка, в котором закрепляются лестничные марши, площадки и т. д.   

К вспомогательным блокам (рис. 6.1, е; ж) относятся блоки шахт лифтов, шахт для коммуникаций, блоки-лоджии и т.д. Конструкция их, как правило, требует использование специальных формовочных машин и оборудования.

Деление блоков по размерам, вызванное их различным функциональным назначением, приводит к существенным конструктивным отличиям (рис. 6.2)

Блок размером на комнату (рис. 6.2, а) предназначен для одной конструктивно-планировачной ячейки. Блок размером на группу помещений (рис. 6.2, б; в) может представлять собой квартиру, часть секции или даже целый дом.

     а)                   б)                  в)

Рис. 6.2. Блоки различных размеров:

а – на комнату (на одну конструктивно-планировочную ячейку); б и в – на группу помещений (на квартиру, часть секции или дом)

Классификация блоков по массе вызвана их существенными отличиями. Так, наиболее распространенная конструкция блоков размером на комнату из тяжелого бетона для зданий высотой до девяти этажей укладывается в категорию с массой от 700 до 1000 кг/м² площади пола. Чтобы изготовить блоки размером на комнату массой до 700 кг/м², нужно применить небетонные материалы, т. е. принципиально менять конструкцию. Несущие железобетонные блоки (размером на комнату) для зданий высотой 12 и более этажей, а также блоки размером на группу помещений (даже с применением эффективных материалов) будут иметь массу свыше 1000 кг/м² из-за утолщения стен.

Классификация блоков по виду замкнутости заключается в наличии или отсутствии в объемном элементе тех или иных граней. Практика показала, что с этой точки зрения возможны самые разнообразные варианты блоков (рис. 6.3).

               а)                                   б)                               в)

               г)                                   д)                              е)

Рис. 6.3. Наличие граней в блоках:

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»

Однако целесообразно все их конструкции разделить лишь на 2 типа: замкнутые и незамкнутые (рис. 6.3). Отнесение блока к определенному типу целесообразно производить по виду транспортируемой и монтажной конструкции.

Замкнутый блок имеет все ограждения, образующие внутреннее замкнутое пространство, имеющее связь с внешним пространством лишь через двери и оконные проемы. У открытых блоков может отсутствовать одно или несколько ограждений.

Степень замкнутости объемного блока влияет на его планировочные качества, заводскую готовность, технологию изготовления и монтажа.

Стыковка и наращивание открытых объемных элементов дает возможность получить самые различные планировочные решения (этого лишены замкнутые блоки), формовать большие площади помещения.

Открытые блоки могут быть значительно легче замкнутых блоков. Однако они лишены основного преимущества замкнутых блоков – высокой степени заводской готовности элемента и меньших затрат труда и времени на монтаж.

Классификация блоков по форме может быть сведена к трем основным

разновидностям: прямоугольные, косоугольные, криволинейные (рис. 6.4).

 а)                                           

Рис. 6.4. Форма блоков:

а – прямоугольная; б – косоугольная; в– криволинейная

Более детальная классификация блоков по форме представляется в настоящее время нецелесообразной, поскольку в массовом объемо-блочном домостроении нашли применение в основном лишь блоки прямоугольные в плане.

Форма блока может предопределять материал, из которого он изготовляется, а следовательно, и его роль в здании. Криволинейные блоки целесообразно изготовлять из эффективных материалов – из пластмасс, алюминия, дерева, а это при строительстве многоэтажных зданий требует применение каркаса или несущего остова. Материал этих блоков позволяет менять их форму, и они могут транспортироваться в сложном виде.

Бетонные блоки по форме неизменяемы.

В отечественном объемно-блочном домостроении получили массовое применение пока лишь прямоугольные блоки. Надо надеяться, что по мере совершенствования объемно-блочного домостроения в нашей стране найдут применение и другие формы объемных элементов.

Наиболее важным признаком классификации блоков является восприятие ими нагрузок. По этому признаку блоки могут быть разделены на несущие и ненесущие[5]. Любая конструкция блока может быть отнесена лишь к одной из двух указанных разновидностей.

Несущие блоки являются основой блочной и блочно-панельной конструктивных систем зданий, а ненесущие – основным элементом заполнения блочно-каркасных или блочных систем с несущим остовом.

Классификация блоков по условиям опирания распространяется как на блоки несущие, так и ненесущие. Условия опирания определяют характер пространственной работы блоков, их напряженно-деформированное состояние. Известно два принципиальных типа опирания: линейное и точечное (рис. 6.5, д-ж).

Опирание по точкам вызывает необходимость усиленного армирования опорных зон.

Линейное опирание может иметь разновидности: опирание по всем четырем сторонам, по трем и по двум противоположным сторонам.

Необходимость в таких вариантах связана с различным возможным расположением блока в здании – выдвижной, разворотом и т.д.

При линейном опирании передача нагрузок происходит по всей опорной площади граней. При увеличении этажности зданий происходит сближение схем работы блоков с линейным и угловым опиранием. При подвеске блоков или консольном прикреплении к несущим остовам передача нагрузок осуществляется также, как при точечном или линейном опирании.

Классификация блоков по материалам является в известной мере условной, поскольку в любом блоке сочетаются различные материалы. Тем не менее, учитывая различные конструкции блоков, изготовленных из разных материалов, представляется целесообразным выделить два типа: железобетонные блоки и блоки из небетонных материалов. Железобетонные блоки являются, как правило, несущими, блоки из небетонных материалов – ненесущими. Определяющим признаком является обеспечение требуемой несущей способности.

По способу изготовления объемные блоки делятся на монолитные и сборные (или составные из отдельных элементов), рис 6.5.

Монолитные железобетонные блоки представляют собой пятистенную железобетонную коробку, к которой присоединяется шестое ограждение. Существуют несколько видов монолитных блоков (рис. 6.5, а-в):

а) типа «колпак», когда блок устанавливается на отдельную плиту пола;

б) типа «стакан», когда на блок опирается отдельно бетонируемая потолочная плита (т.е. имеет монолитно связанные стены и пол, но без потолка);

в) типа «лежащий стакан», когда одна из стен приваривается после завершения формовки блока, имеющего три внутренние стены, монолитно связанные с полом и потолком.

Монолитные железобетонные блоки являются пространственными элементами, обладающими высокой устойчивостью и жесткостью.

Монолитные объемные элементы формуют в специальных формующих установках, поэтому при их монтаже отпадает необходимость в стыковании отдельных плоскостных элементов, как это требуется при изготовлении объемных блоков из отдельных панелей.

В отечественном домостроении применяются преимущественно монолитные железобетонные блоки. Существуют монолитные объемные блоки из пластмасс.

Наиболее распространено было в последние годы строительство жилых домов из монолитных пятистенных ребристых керамзитобетонных блоков, размером на комнату, с открытой шестой торцовой плоскостью, к которой крепится панель наружной стены. Этот блок типа «лежащий стакан» условно именуется Краснодарским.

Такая конструкция блока по сравнению с другими является универсальной, так как панели наружных стен можно изготовлять с различной теплоизоляцией для любых климатических условий.

Сборные блоки собираются из отдельных элементов: из плоских панелей (блок бескаркасного типа), рис. 6.5. г, или из каркаса (стоек и ригелей) и отдельных плоских панелей (блок каркасного типа).

В зарубежной практике строительства широкое распространение получили объемные блоки из составных элементов, выполняемые из небетонных материалов (особенно для малоэтажного строительства). Наиболее распространенными являются блоки на основе деревянного или стального каркасов с различными видами заполнения – слоистой фанерой, дерево-плитами, панелями типа «сэндвич» с облицовкой асбестоцементными, алюминиевыми или пластмассовыми листами.

В отечественной практике строительства получили широкое распространение сборные объемные блоки из крупноразмерных железобетонных панелей, изготовленных прокатным путем либо кассетным способом, имеющие бескаркасную либо каркасную конструкцию.

Сборный (составной) объемный блок собирают на заводе в кондукторе из отдельных панелей с последующей сваркой закладных деталей (рис. 6.5, г).

Каркасный блок состоит из железобетонного каркаса (стоек и ригелей), навесных панелей стен и плит полов.

Рис. 6.5. Конструктивно-технологические типы блоков и схемы опирания:

а – «колпак»; б – «стакан»; в– «лежащий стакан» (а, б, в – монолитные); г  – сборные; д – передача нагрузок по периметру; е – по двум длинным сторонам; ж – по четырем углам

Изготовление блоков из отдельных панелей позволяет перед сборкой их в объемный элемент отделывать поверхности механизированным способом с минимальной затратой ручного труда, в то время как в монолитных блоках отделку внутренних поверхностей производят вручную.