§ 10.10. Технологии реконструкции зданий с уширением корпусов и надстройкой этажей

Тенденция повышения плотности застройки привела к техническим решениям, основанным на расширении корпусов и надстройке зданий на 4-5 этажей.

Основная идея такого способа реконструкции состоит в создании самостоятельных конструктивных элементов обстройки, которые воспринимают нагрузки от надстраиваемых этажей. При этом существующая часть здания изолируется и функционирует как самостоятельный объем.

Имеют место конструктивные решения с асимметричным и симметричным уширением корпусов, где в качестве несущих элементов надстройки выступают пилоны, пристраиваемые объемы, рамы, фермы продольного и поперечного расположения, перекрытия в виде монолитного диска. Надстраиваемая часть здания выполняется по различным конструктивным схемам: в виде стеновой конструкции с монолитными несущими стенами и перекрытиями; с подвесными перекрытиями из сборно-монолитного железобетона; рамных конструкций с продольными и поперечными фермами и стенками жесткости и др. вариантов.

Основным условием сохранения несущей способности реконструируемого здания является передача нагрузок от надстраиваемых этажей на выносные конструктивные элементы с самостоятельными фундаментами. Это обстоятельство снижает ограничения по количеству надстраиваемых этажей.

В то же время работа пристраиваемой и надстраиваемой частей существенно отличается от существующего здания, склонна к дополнительным осадкам и воздействиям на реконструируемую часть вследствие механических связей между ними. Поэтому совместная работа конструкций может вызвать ряд негативных моментов, связанных с перераспределением нагрузок и вовлечением обстраиваемого здания в общую систему. Этот фактор необходимо учитывать при выполнении расчетов на прочностные характеристики, устойчивость и деформативность системы в целом.

Применение односторонней схемы уширения зданий создает асимметричные нагрузки, что требует устройства дополнительных конструктивных элементов в неуширяемой зоне, воспринимающей воздействия от надстраиваемых этажей. Для пристраиваемой части ими являются конструкции наружных и внутренних стен, а с противоположной стороны - пристроенные пилоны в виде колонн на всю высоту здания с промежуточными горизонтальными связями, выступающими в роли балконных плит. На уровне перекрытий 5-го этажа опорные части в виде пристраиваемых стеновых конструкций и пилонов объединяются путем устройства монолитной плиты или балочного пояса. Такое решение обеспечивает геометрическую неизменяемость реконструируемого объема и исключает передачу на него дополнительных нагрузок. Практически имеет место своеобразная пространственная обойма с самостоятельными фундаментами, воспринимающая нагрузки от надстраиваемых этажей и нагрузки, связанные с изменением поэтажных планировочных решений.

Расширение корпуса позволяет осуществить частичную перепланировку помещений реконструируемого здания, что, несомненно, улучшает комфортность квартир и повышает эксплуатационную надежность жилых домов (рис. 10.66). В то же время одностороннее уширение корпусов зданий, несомненно, приводит к некоторым техническим трудностям, связанным с обеспечением пространственной жесткости пилонов, устройством специальных фундаментов, исключающих неравномерные осадки, и т.п.

Рис. 10.66. Конструктивная схема (а) и планировочное решение (б) одностороннего уширения жилых домов серии 1-464 с надстройкой четырех этажей 1 - свайные фундаменты; 2 - монолитные железобетонные пилоны; 3 - пристраиваемые объемы; 4 - надстраиваемая часть в монолитном железобетоне; 5 - лифтовая шахта

Наиболее рациональным является симметричное расширение корпусов с двух сторон (рис. 10.67). Это решение создает условия равномерного распределения дополнительных нагрузок от пристраиваемых объемов и надстраиваемых этажей. Оно позволяет разнообразить технологии производства работ и может быть выполнено в монолитном, сборно-монолитном и сборном вариантах. Двустороннее увеличение ширины корпуса до 16-18 м позволяет коренным образом провести цикл перепланировки для большинства реконструируемых серий.

Рис. 10.67. Надстройка зданий с сохранением наружных стен (а) и расширением корпуса на всю высоту надстройки (б) 1 - свайные фундаменты; 2 - монолитные железобетонные пилоны; 3 - демонстрируемые наружные стеновые панели; 4 - пристройка объемов из монолитного железобетона; 5 - надстройка этажей

В зависимости от конструктивной схемы здания возможно использование двух вариантов реконструкции: 1 - при сохранении наружных несущих стен возводятся монолитные железобетонные пилоны, которые являются несущими элементами надстройки и стенами лоджий реконструируемого здания; 2 - уширение корпуса на всю высоту здания путем демонтажа ограждающих панелей стен и пристройки объемов в монолитном варианте при узком шаге внутренних несущих стен. В том и другом случаях достигается улучшение планировочных решений, а в результате надстройки и пристройки объемов к торцевым частям зданий - получение дополнительных площадей, превышающих суммарную площадь реконструируемых зданий. Планировочное решение надстраиваемых этажей может быть индивидуальным независимо от конструктивного решения реконструируемого здания. Высота надстройки, как правило, ограничивается условиями инсоляции соседних зданий.

Технология одностороннего расширения корпусов и надстройки зданий

Технологическая последовательность выполнения работ при одностороннем уширении и надстройке дополнительными этажами включает: подготовительный период; нулевой цикл; возведение пристроек; устройство пилонов, распределительной плиты или балочной системы обвязочного пояса; надстройку этажей; перепланировку помещений; цикл специальных и отделочных работ.

Подготовительный этап состоит из работ по превращению зоны, прилегающей к реконструируемому объекту, в строительную площадку. С учетом сложившейся планировки территории, прилегающей к реконструируемому зданию, выделяются: зоны расположения кранов; движения машин и механизмов; складские площадки; зона размещения бытовых помещений; временное водо-, электроснабжение и т.п. В зависимости от типа квартальной застройки и расположения здания относительно магистральных дорог решение стройгенплана может существенно отличаться. При свободной дворовой территории расположение кранов может осуществляться со стороны дворового фасада и в радиусе его действия - размещение необходимых площадок и зон. Если реконструируемое здание посажено торцевой частью к магистральной дороге, то возможно расположение кранов и соответствующих площадок с двух продольных сторон. В каждом конкретном случае производится принятие решения с учетом оптимальных параметров прилегающей зоны, степени озеленения, наличия дополнительных построек, расположения инженерных коммуникаций.

Нулевой цикл.

При одностороннем уширении корпусов и надстройкой 4-5 этажей наиболее рациональной конструктивной схемой является устройство фундаментов из буронабивных свай с ростверком. Эта технология обеспечивает требуемый технологический эффект без значительных затрат на производство земляных работ.

Свайное поле рассчитывается таким образом, чтобы оси свай проходили по осям внутренних несущих стен. Это обстоятельство позволяет снизить осадки пристраиваемых объемов и обеспечить центральное нагружение свай. Создание единого ростверка объединяет элементы свайного поля и является достаточно надежным фундаментом для пристраиваемой части. Параметры свайного поля определяются характеристиками грунтового основания, нагрузками от пристраиваемой и надстраиваемой частей и принимаются по расчетным данным с учетом запаса прочности и обеспечения требуемого уровня надежности системы в целом.

В зависимости от инженерно-геологических условий площадки используются методы бурения скважин, исключающие обрушение стенок. Это особенно важно для мест примыкания новых фундаментов со старыми, где в результате обратной засыпки структура грунтов неоднородна. Поэтому глубина заложения свайного основания должна быть ниже подошвы старых фундаментов не менее чем на 0,5-1,0 м.

Наиболее эффективной является буроинъекционная технология, основанная на шнековом разрушении структуры грунта, подаче бетонной смеси бетононасосом через центральное отверстие в шнеке со скоростью, равной скорости извлечения грунта. После окончания цикла бетонирования устанавливается арматурный каркас, который погружается с помощью навесного вибратора. Данная технология не требует устройства обсадных труб, применима для различного состояния грунтов, в том числе водонасыщенных (рис. 10.68).

Рис. 10.68. Технология устройства свайных фундаментов под пристраиваемые объемы а - план свайного поля; б - технологическая последовательность производства работ; I - шнековое бурение скважины; II - нагнетание бетонной смеси через полость шнека; III - вибрационное погружение армокаркаса; IV - готовая свая

Для устройства ростверка используется инвентарная щитовая опалубка. Армирование производят каркасами или отдельными стержнями с ручной вязкой. Подача и укладка бетонной смеси осуществляются с использованием бетоносмесителей с лотковым питателем или автобетононасосом. Бетонная смесь укладывается слоями с уплотнением вибраторами.

При устройстве свайных опор под пилоны на уровне верха фундаментов реконструируемого здания устанавливается опорная площадка, служащая продолжением монолитных или сборных железобетонных пилонов.

Для зданий с двусторонним уширением корпуса процесс возведения фундаментов осуществляется с каждой стороны здания.