Сталь и эстетика встретились в Европе и направляются в Россию

Строительство на стальном каркасе в Европе давно заслужило титул главной технологии

По данным Steel Construction Institute, в Великобритании 70% многоэтажных зданий строится на стальном каркасе, в Швеции порядка 65%, а в Норвегии — 48%.

Применение стали позволяет реализовывать практически любые архитектурные формы как для небольших зданий, так и для крупных сооружений. Стальные элементы несущего каркаса могут быть скрыты под фасадом или стать частью внешнего оформления. К остальным преимуществам стоит отнести высокую скорость монтажа, отсутствие мокрых процессов, экономическую эффективность строительства и свободу зонирования внутреннего пространства.

Строительство на стальном каркасе в Европе давно заслужило титул главной технологии, так как представляет симбиоз экономической эффективности, экологичности и эстетики. Здесь на металлокаркасе строятся здания всех назначений: жилые дома, многофункциональные комплексы, гостиницы, офисные центры, больницы и школы.

По мнению генерального директора Ассоциации развития стального строительства Александра Данилова, в российском стальном строительстве будет полезно использовать опыт западных коллег. Самые удачные решения можно масштабировать во всех регионах страны, внося их в реестр экономически эффективной проектной документации повторного использования — так называемые типовые проекты.

СТАЛЬ — ДЛЯ БОЛЬНИЦ И ОФИСОВ

Медицинский центр, г. Фром, Англия

Металл дает возможность для реализации самых разных архитектурных форм, и этот объект — наглядный пример. Центр рассчитан на 35000 пациентов. Длина основного сооружения составляет около 100 м, а его особенность — наклонная крыша, которая повторяет изогнутую форму здания. Идея такого архитектурного решения заключалась в том, чтобы здание визуально вписывалось в окружающую среду. Для реализации такого проекта стальные конструкции были наиболее подходящим материалом для каркаса здания.

Большая часть металлоконструкций основана на довольно правильной сетке, включающей кривизну основного здания, что, в свою очередь, означает, что все линии колонн в этом секторе проекта следуют одному и тому же смещенному шаблону. Самые длинные пролеты — 9 м — расположены в зонах ожидания как в главном блоке, так и в крыльях.

Поперечное крепление, расположенное в лифтовых шахтах и на некоторых возвышениях, обеспечивает устойчивость конструкции.

Медицинский центр, г. Донкастер, Англия

При строительстве этого объекта также использовались металлоконструкции, что сделало проект максимально рентабельным благодаря экономичности технологии.

Конструктивно структура сетки металлоконструкций варьируется по зданию в зависимости от конечного использования площади. В помещениях для тренировок общей практики сетка 4,5 м, в то время как на больших площадях с отсеками высотой 8,7 м размещаются рабочие комнаты для групп и общественные помещения. Изменяющийся рисунок сетки диктует структурную и архитектурную планировку, поскольку все колонны выделяются в полостях стен. Единственные стальные колонны, оставшиеся открытыми во всей конструкции — в главной зоне входа.

При отсутствии крупных сердечников стабильность конструкции определяется креплением, в основном скрытым в полостях стен и лестничных клетках.

Офисный центр BishopSquare, г. Лондон, Великобритания

Это отличный пример офисного здания, причем аналогичные технологии могут применяться и для жилых объектов. Высота здания составляет 12 этажей, общая полезная площадь — около 80 тыс. кв. м, общая масса металлических конструкций — около 9500 т. Здание было полностью возведено за 30 недель, значительно опередив первоначальный 20-месячный план. Оно имеет полностью остекленный фасад, а также озелененную кровлю, расположенную в трех уровнях. Для обеспечения электроэнергией систем освещения были установлены кровельные солнечные панели, что снизило общие расходы на эксплуатацию здания и выбросы CO².

Офисный комплекс LeSeguana, г. Париж, на берегу Сены, Франция

Еще один интересный проект с общей площадью постройки 25 тыс. кв. м. Строительство здания длилось 22 месяца и было завершено в срок, не превысив бюджет финансирования, при этом монтаж 2000 т металлоконструкций занял всего 12 недель. Устойчивость зданий обеспечивают стальные и железобетонные ядра жесткости, для бетонирования которых использовалась скользящая опалубка.

СТАЛЬНЫЕ ШКОЛЫ

Строительство с применением стальных конструкций используется также и для общеобразовательных организаций, к проектам которых предъявляются особые требования в отношении объемно-планировочных решений, гибкости используемого пространства, виброзащиты и акустики. К тому же подобные работы ведутся на площадке, примыкающей непосредственно к жилым кварталам, что вынуждает застройщика принимать во внимание влияние строительных процессов на окружающую среду, необходимость снижать при монтаже уровни шума, загрязнения воздуха, вибрации и других раздражающих факторов. Немаловажно и то, что сроки возведения зданий общеобразовательных организаций обычно сжаты до 12 месяцев и определяются началом нового учебного года. Все эти факторы легко учитываются при использовании технологий стального строительства.

Химические лаборатории, г. Оксфорд, Англия

Интересный проект был реализован при расширении здания университета в Оксфорде. К основному зданию с железобетонным каркасом пристроили корпус для размещения студенческих лабораторий кафедры химических наук. Несмотря на объединение, новая конструкция работает независимо и не передает вертикальные нагрузки на конструкции старого корпуса. В продольном направлении пристройка раскреплена вертикальными связями, в поперечном — устойчивость конструкции обеспечивается связью с существующим зданием.

Новое здание со стальным каркасом состоит из трех этажей. Площадь застройки имеет размеры 100 м в длину и 13 м в ширину. Длина свай — 10 м.

Все перекрытия пристройки сталежелезобетонные, с использованием стального профилированного листа в качестве опалубки. Для придания зданию большей выразительности архитекторы запроектировали необычный «вогнутый» фасад. Консольные балки длиной 3,5 м будут поддерживать ограждение этого фасада на уровне кровли.

Стальные колонны установлены с шагом 7,5 м х 12 м, в каркасе перекрытия были использованы перфорированные стальные балки.

Английская Школа Мартира в Хартпуле

Проект четырех средних школ со стальным каркасом предполагает строительство на площадках, где в настоящее время располагаются старые школьные корпуса. Пятый проект — здание начальной школы, было запроектировано модульным с применением тонкостенных стальных профилей. Два существующих корпуса будут демонтированы, а два других останутся частью нового комплекса. На первом этаже новой школы расположится декоративный парк.

Пространственная устойчивость здания обеспечивается устройством связевых блоков, скрытых в объеме перегородок и стен лестничных узлов. Общая длина здания вдоль двух крыльев составляет 81 м, ширина — 69 м.

В процессе оптимизации проектных решений была выбрана сетка колонн 7,2 м × 7,9 м, которая позволяет оптимально расставить колонны в здании. При этом в случае необходимости перегородки можно быстро демонтировать, т.к. конструкции перекрытий и покрытий здания представляют собой сборные железобетонные плиты, уложенные на стальные балки основного каркаса.

Также в здании запроектированы 3 большепролетных участка — спортивный зал длинной 18,5 м и два многофункциональных помещения рядом с главным входом по 21,5 м. Покрытие над ними запроектировано из стальных балок со стальным профилированным настилом.

В основании школы выполнен свайный фундамент, длина свай доходит до 17 м.

Средняя школа Берта Парк в Перте, Шотландия

Стоимость строительства школы оценивается в 31 млн фунтов, ее вместимость составит 1100 учеников.

Здание школы имеет трапецеидальную форму в плане с основными размерами 70 м по длине и 40 м по ширине северного фасада. Ширина здания изменяется в южном направлении, сокращаясь до 20 м вдоль крайней оси. Кровля выполнена с односторонним уклоном 5 градусов от северного фасада. Наклонная поверхность кровли создает переменную этажность здания, перекрывая третий этаж и соединяясь с перекрытием второго этажа в плоскости фасада. Учебные помещения всех этажей располагаются вокруг большого многосветного амфитеатра — центральной общественной зоны школы.

Большинство колонн каркаса в проекте расположены в соответствии со стандартной сеткой 7,5 м х 7,5 м; в местах устройства более вместительных классов была принята сетка колонн 7,5 м х 9 м. Перекрытия запроектированы сталежелезобетонными. Пространственная устойчивость обеспечивается устройством вертикальных связевых блоков, расположенных по всему зданию с регулярным шагом.

На первом этаже помимо учебных классов располагаются большой и малый спортивные залы, а также тренажерный зал. Большой спортивный зал устраивается на высоту двух этажей с пролетом 20 м. В центре расположены амфитеатр, зоны отдыха и столовая. Пространство над первым этажом пересекают пешеходные мостики, отделанные светопрозрачным покрытием для максимального освещения внутренних помещений естественным светом.

Россия: первые шаги в сторону «гражданской» стали

В России гражданское стальное строительство только набирает обороты, что связано скорее с историческими причинами: в СССР сталь применялась в первую очередь для военных нужд и промышленного строительства. Но в стране потенциал применения металлоконструкций очень большой, объемы производства стали ежегодно растут. Федеральные и региональные программы, Национальные проекты дают возможности для развития стального строительства в России. По словам Александра Данилова, использование зарубежного опыта послужит неплохим подспорьем для российских проектировщиков, архитекторов и монтажников.

При этом отечественная нормативно-правовая база по стальному строительству находится на стадии активного развития, и существующую нормативную документацию необходимо адаптировать под строительство жилых и общественных зданий.

На данный момент Ассоциацией ведется работа по внесению в Постановление Правительства РФ №1521 сводов правил: СП 260.1325800 «Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов», СП 266.1325800 «Конструкции сталежелезобетонные», СП 294.1325800 «Конструкции стальные. Правила проектирования», а также обновленный СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Кроме того, вносятся изменения в действующие и разрабатываются новые своды правил и национальные стандарты (ГОСТы)».

Дальневосточный федеральный университет, остров Русский, РФ

Конструктивные решения на стальном каркасе в жилых и общественных зданиях впервые в России были применены при строительстве ДВФУ на полуострове Саперный острова Русский Владивостокского городского округа. Разработка велась в 2009–2010 гг., реализация — в 2009–2012 гг. На территории площадью 200 га возведено около 500 тыс. кв. м недвижимости.

Ведущими научно-проектными институтами — ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и ЦНИИЭП жилища были запроектированы здания комплекса с различной сложной в плане формой и переменной этажностью. Планировочные решения при пролетах от 3,3 до 40 м были бы практически невозможными в монолитных железобетонных конструкциях, но выполнены унифицированными конструкциями и типовыми узлами. Сейсмичность площадки строительства варьируется от 6 до 7 баллов. Основания зданий относятся ко всем трем категориям грунтов.

Одиннадцать общежитий комплекса рассчитаны на проживание 11000 студентов и преподавателей. Сетка колонн зданий общежитий комплекса — 3,6 м х 5,4 м и 3,6 м х 7,8 м, высота этажа — 3 м.

Здание отличается оригинальной архитектурной формой и, вследствие этого, сложностью принятия конструктивных решений: передача нагрузки от грунта на каркас через подпорную стену высотой около 25 м, выполнение витражного фасада высотой ~ 54 м со сплошным остеклением, конструктивное решение многосветного трехуровневого атриума с эксплуатируемыми перекрытиями пролетом до 40 м, структурная система покрытия сложной формы пролетом до 40 м с консолями до 8 м.

Развитие Президентского кадетского корпуса в г. Кызыл для дополнительного обучения кадетов и воспитанниц, РФ

Новый корпус училища привлекает внимание необычным строением с элементами буддийской архитектуры и удачно дополняет современный облик тувинской столицы. Срок реализации проекта — 2015–2017 гг. Президентский кадетский корпус занимает территорию площадью 21,68 га. Сейсмичность площадки — 7 баллов.

Здание учебного корпуса запроектировано одним объемом с учетом личного мнения Главы Республики — Шолбан Кара-оол собственноручно нарисовал 6 пагод, разместив их по периметру крыши. Здание называется каре — это шестиугольник с внутренней открытой площадью и двумя арками.

Здесь есть спальный блок на 168 мальчиков с жилыми комнатами на 2 места, административно-хозяйственными и бытовыми помещениями; учебный блок; спальный блок на 80 девочек с жилыми комнатами на 2 места каждая, административно-хозяйственными и бытовыми помещениями; столовая закрытого типа на 286 посадочных мест; спортивный блок; гараж; тир для стрельбы из лука; здание многофункционального спортивного комплекса с ледовой ареной.

У конструкции есть тайный и явный смысл. В Туве резко континентальный климат с холодной, безветренной зимой с ноября по апрель. Температура достигает -45 градусов, а летом +40. Поэтому замкнутый многоугольник — лучшее решение: кадеты могут жить, учиться и даже заниматься спортом, не выходя на улицу, передвигаясь между корпусами по предусмотренным теплым переходам.

Конструктивная схема зданий представляет собой рамно-связный каркас. Несущие конструкции здания — металлические рамы, образованные колоннами и балками, вертикальные связи, горизонтальные связи, прогоны. Колонны выполнены металлическими с двутавровым сечением. Каркасы зданий горизонтально вытянуты в плане, состоят из независимых блоков, разделенных сейсмическими швами. Схема каждого блока рамносвязевая с продольным расположением рам, поперечным расположением вертикальных связей, системой шарнирно опертых второстепенных балок перекрытий, шарнирно опертых второстепенных балок покрытия и шарнирно опертых прогонов. Наружные стены выполнены из газобетонных блоков толщиной 300 мм с наружным минераловатным утеплителем. Междуэтажные перекрытия — монолитные железобетонные толщиной 130 мм по профилированному настилу.

Источник