Индустриальное домостроение в трёхлучевой системе координат Дома «Лотос». Часть 2. Конструкции, технология

Рис. 2.6 План типового этажа многоэтажного жилого дома «Лотос» с двух маршевым лестничным маршем.

Рис. 2.7 Пример плана типового этажа двадцати пятиэтажного жилого дома «Лотос».

Рис. 2.8 Общий вид двадцати пятиэтажного жилого дома «Лотос» с защищённым металлическим фасадом.

Рис. 2.9 Фрагмент общего вида двадцати пятиэтажного жилого дома «Лотос»

Рис. 2.10 План типового этажа домов «Лотос» из двух ветвей для узких участков застройки.

Рис. 2.11 Общий жилых домов «Лотос» для узких участков застройки.

Рис. 2.12 Фрагмент жилого дома «Лотос» для узких участков застройки.

Сложившаяся городская структура часто высвобождает узкие участки для новой застройки. Хотя дома «Лотос» предназначены в основном для новых микрорайонов и городов, но имея базу для строительства таких домов, можно создать секции и дома для узких участков. Дома для узких участков проще блокируются, а дом с тремя ветвями, одна из которых укорочена, может служить угловой секцией.

В зонах стихийных бедствий таких как наводнение, землетрясение и другие случаи важны уже не требования к повышенному конфорту и интерьерам, а возможность предоставить капитальное жильё в относительно короткие сроки с минимальными затратами. Особенно это важно для строительства в сейсмически активных районах.

Для таких ситуаций дома «Лотос» могут быть предложены в варианте с уменьшением площади ячеек и расположении в кажой их ветвей трилистника дома в плане не по девять, а по двенадцать ячеек. Это позволяет уменьшить площади квартир до размеров принятых нормативными документами при расселении. Возникает как раз тот случай, когда экономическая эффективность конструкции даёт возможность не увеличивать площдь квартир, а реально увеличивать количество комнат при той же себестоимоти.

Рис. 2.13 Пример плана двадцати пятиэтажного жилого дом «Лотос» для строительства в зонах чрезвычайных ситуаций.

2.3 Высотные дома, небоскрёбы «Лотос», сборно-монолитный дом конкурсного проекта «Революция в строительстве» (Канада)

, малоэтажные здания, офисные здания и индивидуальные жилые дома.

Высотные дома «Лотос» с этажностью тридцать и даже сорок этажей -уникальная ответственная конструкция, но с попыткой минимизировать расход материала и снизить стоимость. Здесь может ставиться задача создать тип сборных конструкций, которые будут столь же массовыми, как и уже теперь широко распространённые двадцати пятиэтажные панельные дома. Разработка высотных жилых домов «Лотос» позволит создать конструкции с минимальным расходом бетона, который может быть в пределах половины кубического метра на квадратный метр продаваемой площади. Такого типа дома могут быть одними из самых не дорогих из подобных сооружений.

Рис. 2.14 Общий вид тридцати трёхэтажных домов «Лотос».

Рис. 2.15 Фрагмент общего вида тридцати трёхэтажных домов «Лотос».

Рис. 2.16 Фрагмент общего вида сорокаэтажного дома «Лотос».

Рис. 2.17 План типового этажа тридцати трёхэтажного дома «Лотос» с освещённым лестнично-лифтовым узлом

Рис. 2.18 План типового этажа тридцати трёхэтажного дома «Лотос» с внутренним лестнично-лифтовым узлом

Рис. 2.19 Небоскрёб «Лотос»

Структуру зданий «Лотос» можно использовать и при строительстве небоскрёбов. Если это гостиницы, то упрощаются требования по инсоляции и возможна блокировка зданий уже по другим принципам.

Ещё один тип жилых домов «Лотос» в виде сборно-монолитного варианта возник при участии в конкурсе Марко-Поло 100 «Революция в строительстве» (Канада). Проект был шестым в списке второго тура из четырёхсот участников. Впереди оказались технологии в основном с 3Д принтерами. Он отличается тем, что сборные стены изготавливают на строительной площадке, а перекрытия монолитные.

Рис. 2.20 Общий вид двенадцатиэтажного дома «Лотос».

На основе системы «Лотос» можно возводить и малоэтажные здания, например, такие как экономичные детские сады, гостиницы, сейсмостойкие жилые дома. Такой детский сад разработан для конкурсного проекта «Сады Придонья». Финалист конкурса. При необходимости он может быть выполнен в сборном или в сборно- монолитном исполнении.

Наряду с гостиницами, структура зданий «Лотос» позволяет создать определённый тип офисных зданий. В любом случае эта конструкция как сборная будет более экономичной, чем любые другие решения, особенно каркасные, требующие трудоёмких работ по возведению наружных и внутренних стен. Как итог, расход бетона на офисы «Лотос» приближается к каркасным зданиям, но конструкция получается с наружными несущими стенами, требующими только утепления.

Рис. 2.21 Четырёхэтажный детский сад

Рис. 2.22 Общий вид офисного здания в виде трилистника.

Можно создать дома «Лотос» индивидуальные жилые дома с определёнными преимуществами. Это быстровозводимые, капитальные, огнестойкие и сейсмостойкие малоэтажные дома с минимальным расходом такого основного материала, как железобетон. При этом обеспечивается минимальная себестоимость строительства.

Рис. 2.23 Индивидуальный жилой дом площадью сто пятьдесят квадратных метров.

2.4 Основные особенности архитектурных решений домов «Лотос»

Основное преимущество домов «Лотос» лежит в области создания конструкций с минимальным расходом материала и это служит обоснованием изменения архитектуры жилья и других сооружений. Без этого многие предложенные архитектурные решения теряют смысл. Применение криволинейных стен для снижения расхода материала вполне можно использовать для строительства массового жилья, высотных домов и общественных зданий. Такие дома более устойчивы к горизонтальным и сейсмическим нагрузкам. Можно создать индустриальное жильё по своей капитальности, долговечности не уступающее другим типам конструкций, но с существенно меньшей себестоимостью.

У домов «Лотос» квартиры необычные, однако площадь почти на тридцать процентов больше. Это непривычное жильё, но при больших площадях все неудобства нивелируются. Такие квартиры имеют и очевидные преимущества- жилая зона квартир расположена в наиболее освещённой зоне, а коммуникационная в менее освещённой сжата. Даже при массовом производстве, дома «Лотос имеют необычные фасады. Открывается возможность для архитекторов создавать совсем иной облик микрорайонов, районов и городов.

3. Конструкции домов «Лотос».

3.1 Конструктивная структура домов «Лотос». Патенты РФ.

Подавляющее большинство многоэтажных зданий проектируется в декартовых координатах в самом простом и экономичном случае это коробчатая структура с поперечными и продольными несущими стенами на которые действуют вертикальные и горизонтальные ветровые и сейсмические нагрузки. В крупнопанельных зданиях наружные стены обычно навесные, а основными расчётными стенами, воспринимающими горизонтальные нагрузки, являются поперечные стены. В монолитных каркасных зданиях вертикальную нагрузку преимущественно воспринимают колонны или стены-пилоны, а горизонтальную – монолитные лестнично-лифтовые узлы и, при необходимости, диафрагмы жёсткости. Примерно так же работает сборный железобетонный каркас. В домах из объёмных блоков вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают вертикальные столбы объёмных элементов, поэтому включаются в работу продольные, в том числе наружные стены здания.

Более жёсткая схема крупнопанельных зданий все равно остаётся самой недорогой при массовой застройки, поскольку скорость их возведения в три четыре раза выше монолитных и не требуется практически вручную возводить наружные стены и внутренние перегородки. Наружные стены, как более сложный элемент с отделкой фасадного слоя формуемый горизонтально, выполняют навесными. Обычно это трёхслойные панели, у которых два бетонных слоя и между ними утеплитель. Эта фасадная масса бетона практически выполняет только ограждающие функции и редко включается в работу конструкции.

Объёмно –блочные дома могут быть экономичнее панельных для зданий небольшой этажности, примерно до девяти, поскольку расход бетона тонких спаренных стен меньше. Конструкция из объёмных блоков – это вертикальные столбы гибко связны между собой. Здание при этом лишено монолитности или для зданий повышенной этажности, стыки между блоками выполняются монолитными. У домов повышенной этажности двойные поперечные стены необходимо выполнять более толстыми и суммарно они превосходят по толщине панельные. поперечные стены, поэтому их конкурентно способность снижается. Во многих случаях у объёмно-блочных зданий наружные стены так же навесные. Внешний вид объёмно-блочных зданий мало отличается от крупнопанельных.

Дома «Лотос» разрабатываются в трёх лучевой системе координат и представляют собой в плане более жёсткую конструкцию в виде трилистника. Трилистники в панельном исполнении хорошо известны. Преимущественно они представляют собой близкий к треугольной форме плана здания центр с лестнично-лифтовым узлом и с тремя ветвями повторяющими панельную структуру рядовых секций. Внутренние стены выполняются несущими.

В домах «Лотос», в отличии от известных конструкций трилистников, включая их крупнопанельное исполнения, в каждой из ветвей трилистника, несущими становятся наружные стены, которые выполняются криволинейными. Внутренне стены заменяются одним несущим ядром в каждой из трёх ветвей здания. В некоторых случаях добавляются несущие радиальные стены. При этом пролёт между криволинейными наружными стенами и ядром перекрывается круглой плитой и трапецеидально, опирающейся с одной стороны на ребро круглой плиты, а с другой на ядро ветви здания.

Таким образом, в домах «Лотос» основной несущей структурой секции являются три ветви здания с несущими криволинейными стенами и, объединяющая их, несущая конструкция лестнично-лифтового узла. Каждая из ветвей как бы три трубчатые конструкции со сложным контуром по периметру, с центральным ядром внутри, связанные жёстко криволинейным лестнично-лифтовым узлом. По сути вокруг ядра каждой ветки возникает трубчатая волнистая оболочка, которая может работать как цельная конструкция заменяющая внутренние стены сборных зданий построенных в декартовых координатах. Внутри этой оболочки, за исключением обязательного ядра, возникает свободная планировка. В некоторых случаях, при относительно небольшой этажности, смежные криволинейные стены не обязательно должны быть жёстко соединены между собой. Это определяется расчётом.

Как и в крупнопанельном варианте, сами по себе трилистники домов «Лотос» имеют развитый план, что придаёт конструкции большую жёсткость необходимую для восприятия горизонтальных нагрузок. Все конструкции в большинстве случаев индустриальные – сборные, выполненные в объёмно-блочном или панельном варианте.

У конструкции домов «Лотос» есть резерв, это дополнительно устройство радиальных стен, если такая необходимость возникнет при расчёте высотных зданий. По крайней мере одна радиальная панель присутствует всегда как межквартирная перегородка. Существует и уникальная возможность создания между криволинейными стенами практически без опалубки монолитного железобетонного каркаса, что позволяет значительно увеличить этажность. Перекрытия, сопрягаемые с криволинейными стенами, легко могут быть выполнены из самых экономичных железобетонных круглых вспарушенных плит с рёбрами по контуру, работающими с распором.

В обычных условиях дома «Лотос» башенного типа, но есть возможность блокировки их в виде дуплексов даже высотных зданий. Тридцатиэтажные дома, в случае если лестнично-лифтовый узел освещён, а значит в центре нет малых квартир, так же блокируются. За счёт этого конструкция приобретает дополнительную жёсткость.

Таким образом конструкция домов «Лотос», по сравнению с секциями самых не дорогих крупнопанельных зданий, имеет более развитый план, более устойчивые стены, более эффективные перекрытия и нет навесных стен, с не несущим бетоном.

Рис. 3.1 Несущие стены домов «Лотос»,

Рис. 3.2 Несущие конструкции домов «Лотос»,

В конструкции домов «Лотос», основные несущие стены криволинейные наружные стены как бы плавно становятся частично внутренними стена здания. Они могут быть в составе объёмных блоков или как сборные криволинейные стены в панельном варианте. Толщина этих стен определяется необходимой несущей способностью, требованиями звукоизоляции и пожарной безопасности.

Требования к звукоизоляции от внешнего шума, поскольку это наружные стены, обеспечиваются как бетоном стены, так и наличием утепляющего и фасадного слоя. Общепринятая минимальная толщина несущих стен, с точки зрения огнестойкости, у зданий повышенной этажности сто шестьдесят миллиметров. Является ли эта толщина обоснованной для наружных несущих стен, утеплённых со стороны улицы остаётся открытым вопросом, требующим изучения. Скорее всего она может быть для домов «Лотос» уменьшена, если это позволяет расчёт по несущей способности, поскольку стены наружные и, благодаря кривизне, более устойчивые.

Рис. 3.3 Пример конструкций крыши

Рис. 3.4 План перекрытия одной ветви домов «Лотос» с круглыми вспарушенными и трапецеидальными перекрытиями.