Модульное строительство многоквартирных зданий
Востребованность строительства многоквартирных домов растет с каждым годом. Связано это с тем, что в одном здании можно поселить большое количество жильцов или использовать его как коммерческое для магазинов и офисов. Минусом конструкции считается длительный срок строительства и большое финансовое вложение. Перечисленные недостатки можно существенно уменьшить, если возводить модульные многоквартирные сооружения. Обсудим, что такое дома из модулей, в чем преимущества и недостатки метода, а также особенности конструкции.
Особенности модульных зданий
В настоящее время при строительстве домов важную роль играют сроки возведения и финансовые вложения, чем быстрее и дешевле застройщик предлагает выполнить работу, тем больше у него будет заказчиков. В связи с этим исполнители все чаще стали предлагать возведение зданий из модулей. Далее рассмотрим почему конструкция носит такое название.
При возведении зданий данным методом используются готовые блоки — модули. Строительство начинается с составления проекта дома, в котором осуществляются расчеты по нагрузкам, выбору вида фундамента, коммуникаций и т.д. По данным проекта выбирают и заказывают модули. Далее блоки доставляют на объект и после оформления фундамента возводится дом. В завершении внутри и снаружи зданий делается отделка.
При строительстве многоквартирных сооружений из блоков огромную роль играет профессионализм и наличие опыта у рабочих, осуществляющих монтаж и отделку. Дополнительно от знаний зависит качество оформления коммуникаций (водоснабжение, отопление и проводка) и их подключение.
Для строительства многоквартирных сооружений используют модули, состоящие из: металлического каркаса, утеплителя и древесной плиты, также предусмотрены коммуникации. Вид материалов и конструкция подбираются индивидуально в зависимости от специфики здания. Например, вместо каркаса из металла может использоваться брус, а деревянная обшивка заменена на металлопрофиль.
При возведении многоквартирных домов из модулей около 80% работ — это производство блоков, а 20% — сборка здания на месте его возведения. При этом объем работ на оформление фундамента учитывается отдельно, но так как такие конструкции существенно легче, то для их установки особо прочная основа не нужна. Кроме этого, модульные здания отличаются от капитальных: коротким сроком монтажа, невысокой ценой и меньшей сложностью строительных работ.
Преимущества и недостатки зданий из модулей
Рассмотрим подробнее все плюсы и минусы многоквартирных сооружений из модулей. К преимуществам строений относят:
- Быстрота и простота возведения здания. При сравнении с капитальным строительством, сооружение модульных зданий занимает в два раза (иногда и больше) меньше времени.
- Экономия бюджета. Благодаря быстроте возведения сооружения на строительство тратится меньше средств, например, оплата труда рабочим, расходы на освещение строительной площадки и т.д.
- Блоки производят в цехах, поэтому погодные условия не затормаживают строительство и не влияют на качество сооружения.
- Разнообразие размеров блоков. Максимальная длина может составлять до 12 метров.
- При возведении здания не образуется мусор. Это помогает экономить время и деньги (не нужно заказывать машину для вывоза отходов).
- Экологичность. Модули изготавливают из безопасных материалов, которые не выделяют вещества вредные для человека и окружающей среды.
- Высокая надежность. Производители блоков изготавливают модули с соблюдением ГОСТов и строгим контролем качества на каждом этапе.
- Качественная теплоизоляционная оболочка. Достигается это за счет отсутствия многогранных выступов, башен и других архитектурных элементов.
- Не требуется сооружения особо прочного фундамента, так как конструкция имеет небольшой вес при сравнении с капитальными зданиями. Это также позволяет экономить деньги и время.
- Здания из модулей можно возводить на неровном рельефе. Например, на склоне. Также допускается установка в сейсмоактивной зоне.
- После возведения сооружения можно сразу приступать к отделке, так как из-за легкости конструкции усадки фундамента нет.
- Строение, после монтажа блоков, быстро сдается в эксплуатацию, так как все необходимые коммуникации предусмотрены в блоках, их достаточно только подключить.
- Идеальный внешний вид. Стены строения ровные, окна расположены симметрично и т.д.
- Мобильность. Невысокие многоэтажные дома можно разбирать на блоки и перевозить на специализированном транспорте на новое место.
- Можно изменять конфигурацию зданий, пристраивая к ним дополнительные блоки.
Есть у модульных зданий и минусы: пределы по этажности, (всего допустимо 3, так как, чем ниже здание, тем надежнее его конструкция), ограничения по конфигурации, высокая стоимость перевозки и сложность транспортировки блоков на объект, плохая вентиляция модуля (требуется использование мощной вытяжки), также производители указывают максимальный срок эксплуатации до 70 лет, но значение на данный момент не подтверждено.
Сферы применения модульных зданий
Модульные сооружения очень популярны за рубежом, в России метод еще только начинает развиваться. В настоящее время из блоков возводят коттеджи и жилые дома, которые требуют использования особо прочных и утепленных модулей с необходимой коммуникацией для комфортного проживания. Военные здания, при их строительстве необходимо, чтобы постройка была особо прочной и защищенной от несанкционированного проникновения.
Сооружения для выставок, которые делают чаще одноэтажными используя легкие модули, чтобы конструкцию было просто демонтировать и перемещать на новое место. Промышленные помещения, сооружение должно быть пожароустойчивым, иметь необходимую коммуникацию, а также защищенным от взлома. Склады, при изготовлении модулей используют двери, защищенные от взлома, а также внутренние панели обрабатывают противопожарными средствами.
Гостиницы, торговые и офисные центры. В таких постройках необходимо тщательно продумать оборудование коммуникациями. Кафе, столовые. Их сооружают из легких блоков оснащенных достаточным количеством коммуникаций. Из модулей часто возводят летние варианты кафе, которые закрывают на зимнее время. Такие постройки более дешевые, так как не требуют проведения отопления.
Поликлиники и больницы. Постройки должны быть максимально надежными и оснащены усиленной проводкой, чтобы обеспечить бесперебойную работу оборудования. Также в России максимальное распространение получили модульные летние домики, которые строят для приема туристов. Благодаря разнообразию комбинаций соединения модулей можно создать интересную конфигурацию с большим количеством комнат.
Классификация многоквартирных домов из модулей
Здания, возводимые из блоков, имеют множества классификаций. Рассмотрим основные из них:
- По скорости возведения: блочно-модульные, которые требуют более тщательной установки, и быстровозводимые.
- По климатической ориентированности: утепленные, для северных регионов, всесезонные и летние.
- По габаритам. Габаритные с шириной 250 см и негабаритные — более 250 см.
- По виду блоков: профилированный металлический лист на каркасе, плиты из ОСБ и сэндвичи.
- По мобильности. Немобильные и мобильные. Последний вариант состоит из разборных модулей, которые легко транспортировать на другое место.
Также здания из модулей разделяют по назначению: жилые, производственные, общественные, складские и вспомогательные.
Особенности конструкции многоквартирных домов из модулей
Здания из блоков по коммуникации, надежности, теплоизоляции и другим параметрам не отличаются от капитальных домов. Возведение сооружения начинается с фундамента, вид которого зависит от количества квартир и цели применения здания. При оформлении основы заранее проектируется прокладка коммуникаций, так как в зависимости от вида фундамента электрокабеля, водопроводные трубы и т.д. может потребоваться проложить заранее.
Далее на объект доставляются модуля, состоящие из верхнего и нижнего перекрытия и стен, которые могут быть, как с трех сторон, так и с четырех, но тогда в одной стене устанавливается дверь. Также в модуле могут быть предусмотрены межкомнатные перегородки. Пол, потолок и стены имеют теплоизоляционный контур, при этом пол имеет дополнительную гидроизоляцию. На внешних стенах модуля установлены окна, которые могут быть как пластиковыми, так и деревянными.
После установки модулей, их фиксируют. Если запланировано возведение капитального многоквартирного здания, то блоки скрепляют сваркой, временные дома, которые планируется демонтировать устанавливают без сварки модулей. После фиксации устанавливают стропила и оформляют крышу, вид конструкции указан в проекте. При ее монтаже применяют утеплитель, гидро и ветрозащиту, а также пароизоляцию.
В завершении выполняют внутреннюю и внешнюю отделку готового здания для придания ему эстетического вида. Временные постройки во внешней обшивке не нуждаются. Конструкция модульного многоэтажного дома может отличаться от классической по индивидуальным пожеланиям заказчика, которые прописываются в проекте.
Для создания модулей многоквартирных домов чаще используют сэндвич-панели, которые состоят из двух пластин и утеплительного слоя между ними. Разберемся, почему изделия пользуются спросом:
- При использовании сэндвич-панелей сборка модулей по замерам выполняется в короткие сроки. В результате возведение здания занимает меньше времени.
- Многоквартирные дома из таких модулей обладают высокой звуко- и теплоизоляцией, что обеспечит комфортное проживание жильцам.
- Невысокая цена конструкции из сэндвич-панелей.
- Большой выбор цветовой гаммы и материалов и фактуры плит.
К минусам относят возможность деформации, в случае воздействия на них нагрузки выше допустимой.
Основные этапы возведения модульных многоквартирных домов
Рассмотрим по каким этапам выполняется строительство многоквартирных сооружений из модулей:
1 этап
Работы начинаются с изучения грунта, глубины расположения подземных вод, особенностей рельефа и других параметров, которые необходимы для выбора фундамента. Далее с клиентом оговариваются особенности конструкции здания:
- планировка расположения квартир и всей постройки;
- этажность: 1, 2 или 3 этажа;
- где будут находиться двери и окна;
- схема размещения инженерных систем;
- индивидуальные пожелания заказчика, которая чаще затрагивает отделку и особенности расположения коммуникаций.
После получения всех данных выполняются расчеты и составление документов. После этого оформляется разрешение на строительство.
2 этап
Следующий шаг — подготовка участка. Для этого убирают весь мусор, подводят коммуникации и оформляют фундамент. Если почва каменистая и возводится одноэтажное многоквартирное здание, то возвести его можно без фундамента. В оставшихся случаях основа необходима. Ее вид определяется по типу грунта и нагрузке здания.
3 этап
Пока рабочие оформляют фундамент на объекте, на производстве приступают к изготовлению модулей. В зависимости от модели дома, блоки могут иметь следующую комплектацию:
- с полным или частичным выполнением внутренних отделочных работ;
- с проложенной системой коммуникаций внутри всей конструкции;
- с сантехникой и установленной системой отопления.
В дополнении к блокам может прилагаться мебель, например при строительстве многоквартирных складских помещений изготавливают стеллажи.
Сами модули производят по следующим шагам. Сначала делают секции, которые собираются в единую конструкцию, формируя готовое здание. Затем в сборке проводят коммуникации. После проверки качества сооружения всю документацию на дом передают заказчику, в том числе с указанием гарантии. Этап занимает от 2 до 4 месяцев. Срок зависит от количества квартир и этажей дома. Важно. Все работы выполняются на территории производителя, а не на объекте проведения строительства.
4 этап
На этом этапе выполняется доставка готовых секций на стройку, но предварительно их на заводе тщательно запечатывают в плотную пленку. Средний вес конструкции составляет 3 тонны. Далее модули погружают на специализированную технику и доставляют на объект, где выполняется строительство. Чтобы не возникло проблем с подъездом транспорта, заказчик должен тщательно подготовить территорию. Зимой необходимо убрать снежные сугробы, а если бездорожье из-за размытия дороги дождями, то рекомендовано заранее заключить договор с транспортным вертолетом, для доставки блоков.
Транспортировка готовых модулей может выполняться как самим клиентом, так и исполнителем, заключив договор с транспортной компанией. В последнем случае цена доставки входит в стоимость работ и указывается в договоре. Общая сумма услуги зависит от количества модулей многоквартирного дома и удаленности завода производителя от места возведения здания.
5 этап
На этим шаге выполняется сборка дома на объекте. На строительной площадке рекомендовано заранее установить строительный кран с грузоподъемностью не менее 3 тонн и продумать место для выгрузки модулей, если их много. Если завод изготовитель не оформил в модулях дверные и оконные проемы, то их делают на месте используя болгарку, а также оборудование для обработки места среза материала, чтобы придать ему ровный вид. Далее выполняется сборка многоквартирного здания из модулей согласно проектной документации.
6 этап
Завершающий этап, на котором выполняется отделка здания. Для наружных работ чаще используют панели и другие отделочные материалы, которые позволяют выполнить работы в короткие сроки и при этом сэкономить. При желании клиента могут применяться индивидуальные дизайнерские решения, но тогда следует учитывать, что этап займет больше времени и будет стоить дороже.
При внутренней отделке в первую очередь оформляют теплоизоляцию пола на первом этаже и потолка на верхнем, если здание двух или трехэтажное. После этого прокладывают электрокабеля. Они должны располагаться в специальных трубках, защищающих дом от пожара, который может возникнуть в случае перепадов напряжения в энергосистеме. Затем в стенах делают розетки и выключатели.
После окончания работ с проводкой, устанавливают светильники. Далее в помещениях оформляют вентиляцию, подключают и проверяют как функционируют: водопровод, канализация и отопительная система. И самый последний, завершающих штрих — внутренняя декорация помещения. Создания натяжных потолков или теплого пола, оклейка стен обоями и т.д.
Советы клиенту
При выборе возведения многоквартирного модульного дома особое внимание уделите отзывам о компании, в которую обращаетесь за услугой и наличие сертификатов на проведение работ. Кроме этого, выбирайте фирму, которая выполняет строительство под ключ, это позволяет гарантировать максимально высокое качество постройки. Так, как например, при заказе модулей у одного производителя, окон у второго, а монтаж у третьего, то скорее всего в готовой постройке будут расхождения в стыках или возникнут перекосы при монтаже.
Подведем итоги. Модульные многоквартирные дома в России в настоящее время являются новинкой, но уже успешно внедряются. Их превосходство обосновано невысокой ценой и коротким сроком строительства. При этом конструкции по сохранению тепла и комфорта не уступают капитальным домам. Стоимость и длительность возведения сооружения зависят от количества используемых блоков, этажности здания и выбранного дизайна.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
