Реконструкция зданий и сооружений

1. Общие положения

Реконструкция жилых зданий старой постройки включает в себя достаточно широкий диапазон возможных мероприятий — снос, модернизацию, встройку, обстройку и надстройку нескольких этажей. Важная роль при этом отводится обеспечению заданного уровня капитальности и долговечности всех объемов предназначаемого для реконструкции здания.  
           Принятие решения является сложной экономической и социальной задачей, так как базируется на ряде важных факторов — степень износа здания, техническое состояние конструктивных элементов, объем капитальных вложений в реконструкцию и возможный эффект, наличие инвестора, сроки предполагаемой реконструкции, потребность в отселенческом фонде и ряд других.  
            Целесообразность реконструкции диктуется многими факторами, к числу которых относятся: архитектурная значимость объекта, комфортность его расположения в квартале застройки, положение здания в инфраструктуре города (центр, деловая часть, экологически чистый район, промышленный, окраина), удаленность от городских транспортных средств, наличие инфраструктуры и т. д. Эти факторы служат элементами предварительной оценки здания. На этом этапе решают общие вопросы: оставить объект реконструкции в жилом фонде или перепрофилировать его в административное, офисное, складское, торговое здание.  
            Основные задачи, решаемые при реконструкции: увеличение жизненного цикла здания на 70... 100 лет; прирост общей площади жилья; повышение потребительского уровня и качества реконструируемого и вновь возводимого жилища; инженерное переоборудование квартир и помещений с целью повышения комфортности; значительное повышение тепло- и звукоизоляции помещений.

2. Разборка и ликвидация зданий и сооружений

Снос зданий, сооружений и их фундаментов. Снос зданий выполняют путем разделения их на части (для последующего демонтажа) или обрушением механическим или взрывным способом. Деревянные строения разбирают, отбирая качественные элементы для последующего их использования.  
При разделении строения сборные железобетонные конструкции разбирают по схеме сноса, обратной схеме монтажа. Перед началом изъятия элемент освобождают от связей. При разборке каждый отделяемый сборный элемент должен предварительно раскрепляться и занимать устойчивое положение. Сборные элементы, не поддающиеся поэлементному разделению, разбирают как монолитные.  
Монолитные и металлические составные части строения разбирают по специально разработанной схеме сноса, обеспечивающей устойчивость строения в целом. Разделение на блоки разборки начинают со вскрытия арматуры. Затем блок раскрепляют, после чего режут арматуру и разрушают блок отбойными молотками на мелкие части. Металлические элементы срезают после раскрепления. Максимальная масса железобетонного блока разборки или металлического элемента не должна превышать половины грузоподъемности крана при наибольшем вылете стрелы.  
          Поэлементная разборка зданий отвечает экологическим требованиям. Она выполняется значительно медленнее, но при этом обеспечивается выход конструкций, пригодных для вторичного использования. Панели стен, перегородок, настилы перекрытий после переработки их на дробильных комплексах дают сырье, пригодное для изготовления неответственных конструкций, материал для оснований под полы, дороги, заполнитель для бетонных полов, цементной стяжки под полы и кровли.

 
Обрушением экскаваторами с различным навесным оборудованием — шар-молотами, клин-молотами, отбойными молотками осуществляют снос самых разнообразных зданий и сооружений, в том числе всех каменных. Обломки зданий сдвигают в сторону бульдозерами или загружают в транспортные средства для удаления с площадки. Вертикальные части строений для предотвращения разброса обломков по территории площадки следует обрушать внутрь. Иногда обрушение осуществляют также и взрывным способом.  
Взрывной способ позволяет достаточно быстро освободить территорию от результатов взрыва, но при этом вторичным сырьем могут служить не более 30% бывших строительных материалов. Кроме этого к взрыву необходимо подготовить все сносимое здание, а не его часть, необходимы также значительные мероприятия по изоляции прилегающих жилых зданий от воздействия взрыва. Сложна и трудоемка разборка завалов после обрушения конструкций.  
Имеющийся опыт показывает, что массовый снос старых зданий не всегда является оптимальным решением. Разборка зданий на отдельные элементы часто требует трудозатрат, которые сопоставимы с трудозатратами на новое строительство аналогичного объема и даже превышают их. Нарушается экология, требуются серьезные капитальные вложения для утилизации отходов и возможного вторичного их использования.  
Проведенное обследование полносборных зданий различных серий показало для многих из них высокую сохранность сварных швов и закладных деталей, которые обеспечивают удовлетворительную несущую способность и устойчивость здания в целом. Прочность многих конструкций выше проектных значений на 20...30% за счет использования бетонов с высоким расходом цемента, длительного цикла его гидратации. Это касается основания зданий и фундаментов, их несущая способность по современным нормам недоиспользована более чем на 20...30%. Такое состояние конструкций позволяет сделать вывод о возможности надстройки таких зданий на 1...2 этажа без усиления фундаментов, наружных и внутренних несущих стен и других конструктивных элементов.  
Здания с кирпичными и крупноблочными стенами по результатам этих обследований по своим физико-техническим характеристикам и техническому состоянию имеют значительный запас прочности, который позволяет их реконструировать с надстройкой этажей. Эти заключения общие, решение о судьбе каждого конкретного здания следует принимать после его детального обследования и изучения полученных результатов.  
Отсоединение или перенос со строительной площадки существующих инженерных сетей является важным и обязательным элементом ее подготовки. В отдельных случаях на подготавливаемой строительной площадке могут быть расположены не только локальные, но и магистральные сети электроснабжения, водопровода, фекальной и ливневой канализации, газопровода, теплосети, телефонизации и телевидения. В этих случаях до начала строительства вышеназванные сети должны быть вынесены с территории застройки и проложены за пределами площадки, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование магистральных сетей.  
Первоначальная планировка строительной площадки осуществляется после выполнения всех рассмотренных ранее подготовительных работ и предшествует работам по подготовке и освоению площадки для отрывки котлована.

3. Надстройка мансардных этажей

Самым простым и эффективным техническим решением при реконструкции зданий массовых серий является надстройка мансардных этажей. Современные технологии позволяют выполнять данный вид работ без отселения жильцов. Для возведения мансард могут быть использованы конструктивные элементы, собираемые вручную, изделия полной или частичной заводской готовности. В качестве строительных материалов могут быть использованы дерево, металлы, сборный и монолитный бетон, комбинации указанных материалов в зависимости от требуемой долговечности и допускаемых стоимостных показателей.  
Надстройка мансардных этажей обеспечивает получение дополнительной жилой площади, стоимость которой не превышает 50% стоимости нового строительства. Имеется возможность использовать местные строительные и отделочные материалы, отличающиеся от материалов надстраиваемого здания, работы могут выполняться без применения кранового оборудования и других дорогостоящих средств механизации.  
Согласно нормам СНиПа, касающимся мансард, нет необходимости устраивать лифты, если в здании они не предусмотрены, сохраняется существующая система мусороудаления, кровлю необходимо проектировать с организованным водостоком. Высота помещений должна быть не менее 2,5...2,7 м при их минимальной площади, включая кухни, не менее 7 м2. 
Разрешено выполнять мансардные этажи из деревянных конструкций, что значительно расширяет область мансардного строительства. Хотя древесина несколько снижает общую долговечность здания, но этот легкий и удобный в обработке материал экономически оправдан и целесообразен. Повышение долговечности деревянных конструкций достигают путем пропитки антисептическими составами, исключающими гниение и появление биовредителей.  
Современные технологии позволяют существенно повысить индустриальность конструкций, мансардные этажи можно собирать из готовых элементов. Варианты конструктивных решений мансардных этажей, собираемых из металлических и деревянных конструкций, приведены на рис. 29.1.

Рис. 29.1. Конструктивные решения мансардных этажей: 
а — каркас из металлоконструкций; б — стойки из дерева и деревянные фермы с параллельными поясами; в — деревянные фермы на шпоночных соединениях; г — шпренгельные полуфермы по стойкам с обвязочным брусом

Высокой эффективностью обладают решения, базирующиеся на использовании деревянных ферм и рам на шпоночных соединениях. Это позволяет разнообразить геометрические формы верхнего пояса, что существенно расширяет архитектурный облик мансард. Конструкции ферм и их соединений позволяют доставлять на строительную площадку несущие элементы в виде полуферм и полурам, при их незначительной массе имеется возможность бескрановой сборки непосредственно на рабочих местах. Это повышает индустриальность решений, оптимизирует соответствующие параметры на стадиях изготовления, транспортирования и монтажа. После сборки рам или ферм осуществляют утепление покрытия минераловатными плитами и монтируют покрытие из металлочерепицы по обрешетке. Конструкция ферм позволяет выполнять надстройку с двухуровневыми квартирами мансардных этажей.

 
Благодаря созданию сборного или монолитного  обвязочного пояса по контуру надстраиваемой части здания представляется возможность проектирования внутреннего пространства помещений с различным коэффициентом использования и применения стропильных ферм при разном угле наклона. Для таких решений удачно подходят в качестве несущих элементов кровли шпренгельные деревометаллические фермы, имеющие высокую технологичность сборки и небольшую массу, позволяющую осуществлять их ручную сборку. Для ручной сборки используют полуфермы с верхним поясом из доски толщиной 40...50 мм и нижним поясом из арматурной стали диаметром 16... 18 мм при общей массе изделия до 100 кг. Полуфермы пролетом до 5...6 м соединяют между собой с помощью болтовых соединений в коньковой части и с устройством затяжки нижнего пояса. Между горизонтальной частью затяжки устанавливают вкладыши, являющиеся основанием для устройства перекрытия из дощатого настила.

 
Существует много вариантов применения древесины для мансардного строительства. Для индустриальной технологии подходят дощато-клееные гнутые рамы двух- и трехшарнирные, что облегчает их изготовление, транспортирование и монтаж. Те же рамы из прямолинейных элементов более технологичны в сборке и склейке между собой. Себестоимость клееных конструкций достаточно высока, поэтому их использование целесообразно при массовом производстве для реконструкции целого ряда аналогичных зданий.  
Наибольшее распространение получили решения, основанные на использовании металлоконструкций благодаря универсальности, надежности и технологичности их при изготовлении, транспортировании и сборке. Варианты конструктивного решения самые разнообразные. Технология производства работ должна предусматривать ручной или крановый монтаж металлоконструкций, устройство кровельного покрытия, демонтаж старой кровли и утеплителя, выполнение последующих работ, начиная с устройства нового кровельного покрытия.

 
Покрытие для мансард может  иметь много вариантов, но наиболее технологичными можно признать покрытия из листовой стали, металлочерепицы, стального профилированного настила или мелкоштучных материалов — керамической или цементно-песчаной черепицы.

 
Надстройка, подразумевающая возведение нескольких самостоятельных этажей над существующим зданием, может иметь много решений. При соответствующем технико-экономическом обосновании возможна надстройка здания на 2...3 этажа без выселения жильцов, при этом нагрузка от надстраиваемой части будет передаваться на существующие конструкции и фундаменты, имеющие необходимый запас прочности. Если прочность конструкций существующего здания не позволяет применить такое решение, допускается с наружной стороны здания установить стойки-колонны на самостоятельных фундаментах, на которые будет передаваться нагрузка от надстраиваемых этажей. При надежности наружных несущих конструкций и значительном износе внутренних (включая и моральный износ) может быть принято решение о полной разборке всех внутренних конструкций и возведении (встройке) нового каркаса на самостоятельных фундаментах при использовании наружных стен как самонесущих или воспринимающих частично нагрузку от возводимого каркаса.  
Существуют различные варианты надстройки без выселения жильцов. Возможны самые разнообразные решения, как традиционные в виде кирпичной кладки наружных и внутренних стен, так и с использованием современных конструктивно-технологических решений.  
При надстройке зданий устройство обвязочного пояса по периметру наружных и части внутренних стен обязательно. Обвязочный пояс может быть выполнен из монолитного железобетона или керамзитобетона и соединен в единое целое со стенами надстраиваемого здания. Он способствует равномерному распределению нагрузки от надстраиваемых этажей на реконструируемое здание, и в первую очередь он объединяет элементы реконструируемого здания с вновь возводимыми. Обвязочный пояс устраивают в виде ригеля с односторонней консолью, что дает ему возможность воспринимать усилия распора. Созданный единый монтажный горизонт позволяет монтировать конструкции и системы без их смещения от проектного положения. При наличии пояса можно устанавливать подмости, защитные козырьки, выносные ограждения для безопасного производства работ, а также организовывать водосток атмосферных осадков. 
Оправдана перестройка технического этажа пятиэтажного дома в жилой с надстройкой мансарды с каркасом из металлоконструкций при ручной сборке из элементов заводского изготовления. Перекрытие между надстраиваемыми этажами может быть монолитным, а утепление кровли — выполненным из минераловатных плит. Для подачи материалов и конструкций к месту проведения работ можно использовать подъемники, а для подачи бетонной смеси — бетононасосы.  
При возведении надстройки из монолитного железобетона применимы несъемная опалубка из пенополистирольных элементов, бетонирование с использованием автобетононасоса, ручные сборка опалубки и вязка арматуры. Возможно также использование мелкощитовой опалубки.  
Существует вариант возведения мансардного этажа в блочной горизонтально перемещаемой опалубке. Реализация этого варианта экономически целесообразна, если здание имеет не менее 5 секций, для подачи материалов используют монтажный кран, применяют технологию работ, обеспечивающую ускоренные методы твердения бетона.

 
Применение штучных конструктивных элементов приводит к достаточно высоким трудозатратам и значительной продолжительности возведения мансардной надстройки. Работы выполняют вручную с минимальной механизацией и максимальными неудобствами для жильцов, которых не выселяют. Сократить сроки работ можно только за счет существенного повышения технологичности конструктивных элементов, изготовления их сборными, с высокой степенью заводской готовности. Для успешной реализации принципа сборности необходимо переходить на легкие объемно-блочные строительные системы с минимальными трудозатратами на возведение и отделку.

 
В основу разработанного конструктивного  решения заложен принцип шарнирного соединения плоских элементов объемного блока, обеспечивающий снижение в 4...5 раз транспортных габаритов конструкции за счет ее складывания, что позволяет осуществлять одновременную перевозку 2...3 объемных блоков. Конструкция легко и быстро переводится из транспортного состояния в монтажное благодаря специальному кондуктору Блок состоит из плоских элементов стенового ограждения, перекрытия и покрытия, стоек и опор. Шарнирные соединения позволяют компактно сложить его перед транспортировкой.  
Размеры блоков принимают равными шагу расположения внутренних стеновых панелей для надстраиваемых крупнопанельных зданий и шагу оконных проемов для кирпичных зданий. Мансардные блоки изготавливают в заводских условиях длиной, равной половине пролета здания, предусмотрена возможность их болтового крепления на уровне перекрытия в коньковой и опорной частях стоек (рис. 29.2).

 
Рис. 29.2. Схема  монтажа объемных блоков мансардных этажей: 
1 — объемный блок в транспортном положении; 2 — раскрытый блок; 3 — опорная площадка для укрупнительной сборки; 4 — монтажный кран; 5 — объемные эркеры; 6 — траверса; 7 — укрупненный монтажный блок; I...IV — технологические этапы производства работ 

 Конструкция  блоков предусматривает получение стеновых ограждений в виде многослойной утепленной системы с облицовкой изнутри гипсокартонными листами, а с наружной стороны в виде кровельного покрытия из мелкоштучных металлических элементов или металлочерепицы по деревянной обрешетке. Потолочные элементы покрытия выполняют в виде тонкостенной монолитной плиты с утеплителем из минераловатных плит. Для исключения мостиков холода выступающие поверхности балочных элементов закрывают коробчатыми утепленными элементами.

4. Встроенные системы при реконструкции зданий

Использование встроенных строительных систем является одним из методов, обеспечивающих повышение  надежности, долговечности и капитальности  здания. Встроенная система может быть реализована в сборном, монолитном и сборно-монолитных вариантах. Главной отличительной особенностью встроенной системы является то, что она имеет самостоятельные фундаменты, поэтому сама воспринимает все технологические и эксплуатационные нагрузки, частично или полностью освобождая от них стеновые ограждающие конструкции. Это позволяет осуществить надстройку здания независимо от несущей способности старых фундаментов и стенового ограждения, значительно сократить объемы работ по укреплению основания, усилению существующих фундаментов и стен.