Бескаркасные здания: конструктивные особенности и технологии возведения

Бескаркасные здания

Современные методы строительства предусматривают разнообразие конструктивных решений для возведения зданий разного назначения. Особенный интерес вызывает технология, при которой полностью отсутствует привычный несущий каркас. В этом случае речь идет о бескаркасных зданиях — таких строениях, где основную нагрузку воспринимают не колонны и балки, а массивные стены или специально сформированные пространственные оболочки. Такой тип организации конструкции определяет как достоинства, так и характерные ограничения бескаркасной системы здания.

Одним из самых узнаваемых примеров для массовой аудитории служат крупнопанельные дома, которые активно строились в прошлом веке. Сегодня, однако, понятие бескаркасная система здания включает в себя гораздо больше технологий: оно охватывает не только возведение многоквартирных жилых домов, но и применимо к строительству производственных ангаров, разнообразных складских комплексов, а также частных домостроек с использованием современных материалов. Независимо от типа объекта, характерной особенностью остается отсутствие стандартного внутреннего каркаса — все нагрузки воспринимаются и передаются на основание только через несущие стены или внешние оболочки.

Классификация бескаркасных зданий напрямую зависит от того, каким образом внутри сооружения расположены основные несущие стены. Этот конструктивный выбор определяет варианты организации пространства, возможное распределение эксплуатационных нагрузок и напрямую влияет на проектные решения. Хорошее понимание этих принципов важно для выбора оптимальной бескаркасной системы здания в каждом конкретном случае.

Конструктивные схемы бескаркасных зданий

Если в традиционных каркасных постройках устойчивость здания обеспечивается системой колонн и балок, то в бескаркасных сооружениях надежность достигается тщательно продуманным размещением несущих стен. Выделяют три основные схемы их организации:

1. С поперечным расположением несущих стен: В этой схеме внутренние поперечные стены и наружные ограждающие конструкции являются несущими. Она часто применяется в жилом строительстве, где шаг поперечных стен определяет ширину комнат.
2. С продольным расположением несущих стен: Здесь основную нагрузку принимают на себя продольные внутренние и наружные стены. Такая схема предоставляет большую свободу при планировке внутренних пространств, так как позволяет использовать легкие перегородки, не выполняющие несущую функцию.
3. С перекрестным расположением несущих стен: В данном случае несущими являются и продольные, и поперечные стены. Это создает жесткую и устойчивую пространственную структуру, способную эффективно воспринимать нагрузки.

Все вертикальные и горизонтальные нагрузки от собственного веса, перекрытий, людей и оборудования воспринимаются несущими стенами, которые затем передают их на фундамент.

Хотя существуют различные типы панельных домов, одним из основных их недостатков остается скудное разнообразие архитектурных и планировочных решений. Большая часть таких зданий собирается из типовых элементов, что приводит к однообразию фасадов и ограниченности внутреннего пространства. Тем не менее современные инновации, в частности внедрение эко-панелей, позволяют частично компенсировать эти ограничения, внося в конструкцию новые возможности и улучшая общий внешний вид и функциональность зданий.

Технологии и материалы в бескаркасном строительстве

В последние годы наряду с традиционным железобетоном в строительстве все чаще используются альтернативные материалы. Особенно это заметно в сегменте малоэтажных сооружений — частные дома, объекты общественного назначения, небольшие административные и производственные здания. Здесь находят широкое применение деревянные панели типа SIP и инновационные CLT-панели. Принцип работы конструкции остается прежним: бескаркасная система здания предполагает, что основная нагрузка распределяется между панелями-стенами без вовлечения колонн или ригелей. Иногда, в отдельных случаях, применяют частичный или облегчённый каркас, когда часть нагрузки может передаваться на специальные стойки, но ведущую роль по-прежнему выполняют именно несущие стены.

Технология строительства арочных ангаров

Одной из наиболее показательных современных реализаций бескаркасного подхода служит технология строительства арочных ангаров. В таких проектах процесс происходит поэтапно:

• Подготовка: На стройплощадку доставляется рулонная оцинкованная сталь и специальное профилегибочное оборудование.
• Формирование панелей: Прямо на месте из стального листа изготавливаются прямые панели (скобы) П-образного профиля.
• Создание арок: Панель изгибается на специальном станке, приобретая проектный радиус. Длина дуги соответствует ширине будущего ангара.
• Сборка секций: Отдельные арки соединяются между собой по 3-5 штук с помощью закаточной машины, образуя герметичную и прочную секцию.
• Монтаж: Готовые арочные секции поднимаются краном и устанавливаются на заранее подготовленный фундамент (ленточный или плитный), после чего скрепляются между собой.

В результате оболочка арочного ангара выполняет двойную функцию — она одновременно является главной несущей частью и служит ограждением здания. Такой подход даёт возможность быстро и экономично возводить объекты значительной площади. Однако у подобной бескаркасной системы здания присутствуют определённые ограничения. Осуществить качественное утепление подобной конструкции непросто: чаще всего требуется создание «двойной арки», где слой утеплителя помещается между наружной и внутренней оболочкой. К тому же добавление оборудования непосредственно к аркам может нарушить герметичность стыков и отрицательно повлиять на точность формы и прочность всей конструкции.

Преимущества, недостатки и область применения

Определение подходящей конструктивной схемы тесно связано с назначением будущего объекта, экономическими условиями строительства и местными климатическими особенностями. Каждая бескаркасная система здания обладает рядом уникальных характеристик, которые напрямую влияют на сферу её применения. Бескаркасные здания востребованы в тех ситуациях, где важны скорость сборки, простота монтажа и стабильность конструкции — и именно эти факторы зачастую становятся определяющими при выборе данной технологии.

Ключевые преимущества:

• Скорость возведения: Монтаж из готовых заводских элементов или формирование конструкций на площадке значительно сокращают сроки строительства.
• Экономичность: В некоторых случаях, особенно при массовом строительстве или возведении ангаров, стоимость проекта может быть ниже, чем у каркасных аналогов. Однако экономический эффект сильно зависит от логистики. Доставка оборудования и материалов на большие расстояния может сделать технологию нерентабельной.

Основные недостатки:

• Низкая планировочная гибкость: Наличие массивных несущих стен существенно ограничивает возможности перепланировки. В отличие от колонн, которые можно легко вписать в новый интерьер, несущую стену нельзя снести или перенести.
• Ограничения по архитектуре: Типовые панели и конструктивные особенности накладывают отпечаток на внешний вид зданий, делая его менее выразительным.

Такую технологию особенно выгодно применять для возведения жилых сооружений с типовыми компактными планировками — например, домов с небольшими жилыми ячейками, а также складских комплексов, промышленных ангаров, гаражных строений и производственных мастерских, не нуждающихся в изменяемой структуре пространства. В тех случаях, где необходима максимальная гибкость — для масштабных выставочных павильонов, больших магазинов и современных офисов открытой планировки — более рационально использовать каркасную строительную систему, способную эффективно реализовать индивидуальные архитектурные задачи.