Блочно-стеновая система: особенности и применение в строительстве

Блочно-стеновая система

При проектировании любого здания одним из ключевых этапов является выбор подходящей конструктивной схемы. Даже идентичные архитектурные задумки и планировки могут быть реализованы с помощью различающихся по принципу распределения нагрузок систем. От типа конструктивной системы напрямую зависят не только надежность и прочность строения, но также его экономическая эффективность, срок службы, соответствие эксплуатационным и гигиеническим требованиям.

Основные виды конструктивных систем зданий

Каждое здание формируется из системы элементов, среди которых выделяют несущие, ограждающие и инженерные составляющие. Все эти части взаимосвязаны и действуют как единое целое. Главная несущая часть здания берет на себя нагрузку и состоит из вертикальных конструкций (таких как стены, колонны, стволы жесткости) и горизонтальных элементов (перекрытия, покрытия). Классификация конструктивных систем проводится по критерию основных несущих составляющих, и на этой основе в строительстве различают пять основных типов систем.

1. Каркасная система. Вся нагрузка передается через перекрытия на систему колонн и ригелей (каркас). Стены в такой системе являются ненесущими (ограждающими) или самонесущими. Этот тип наиболее распространен в современном строительстве благодаря экономичности, гибкости планировок и широким возможностям для переустройства.
2. Стеновая (бескаркасная) конструктивная система. В отличие от каркасной, здесь отсутствуют колонны. Всю вертикальную и горизонтальную нагрузку воспринимают несущие стены, которые могут располагаться в продольном, поперечном или перекрестном направлениях.
3. Объемно-блочная система. Здание собирается из готовых объемных блоков — трехмерных модулей (например, комната или санузел), изготовленных на заводе.
4. Ствольная система. Пространственную жесткость и устойчивость высотного здания обеспечивает центральное ядро (ствол), в котором обычно размещают лифтовые шахты, лестничные клетки и инженерные коммуникации. Помещения располагаются консольно вокруг ствола. Применяется в зданиях выше 16 этажей.
5. Оболочковая система. Несущей конструкцией является внешняя оболочка здания, которая одновременно выполняет и ограждающую функцию.

Комбинированные конструктивные системы

В строительной практике всё чаще применяются смешанные конструктивные схемы, объединяющие разные структурные элементы. Такой гибридный подход делает возможным наиболее эффективное распределение нагрузок, улучшая технические характеристики зданий и их экономическую обоснованность. Наиболее востребованные среди подобных решений включают:

• Система с неполным каркасом: Сочетание несущих стен и отдельных колонн. Чаще всего используются две схемы: наружные несущие стены и внутренний ряд колонн, либо наоборот — наружный каркас и внутренние несущие стены.
• Ствольно-стеновая система: Совместная работа центрального ствола жесткости и несущих стен.
• Каркасно-ствольная система: Гибрид каркаса и внутреннего ядра жесткости.
• Блочно-стеновая система: Комбинация объемных блоков и стеновых панелей.

Он может иметь различные размеры, быть как цельным, так и пустотелым, а некоторые варианты изготавливаются уже в виде законченных пространственных модулей.

Блоки могут быть сплошными (из бетона) или пустотелыми, а также объемными, представляющими собой готовую ячейку пространства.

Особенности блочно-стеновой системы

Блочно-стеновая система относится к числу комбинированных конструктивных методик, при которой несущие столбы, сформированные из объемных блоков, работают совместно с плоскими стенами, несущими основные нагрузки. Эти различные по типу элементы связываются между собой посредством дисков перекрытий, формируя комплексную пространственную структуру. Такой подход дает возможность объединять достоинства объемных блоков и панельного строительства, что обеспечивает универсальность и прочность возводимых зданий.

В зависимости от того, как организовано опирание перекрытий и распределение нагрузок, блочно-стеновая (или блочно-панельная) система подразделяется на несколько конструктивных разновидностей:

1. Раздельная: Панели перекрытия опираются только на стеновые панели, а вышележащие объемные блоки — только на нижележащие объемные блоки.
2. Смешанная: Плиты перекрытий опираются одновременно и на стеновые панели, и на объемные блоки.
3. Совмещенная: Панели перекрытия опираются на объемные блоки, которые, в свою очередь, передают нагрузку на стеновые панели или фундамент.

Для обеспечения пространственной жесткости и стабильности сооружения в данной системе ключевую роль играют прочные соединения между блоками и стеновыми панелями, а также специальные укрепляющие элементы — ядра жесткости, которые часто формируются из шахт лифтов или других центральных конструкций.

Нерегулярные системы

Конструктивные решения в строительстве могут быть как регулярными, так и нерегулярными. В регулярных вариантах тип, интервал и параметры несущих компонентов совпадают на всех уровнях здания. В то же время встречаются и нерегулярные схемы, когда характеристики несущих конструкций варьируются на разных этажах или участках постройки. Например, стеновая конструктивная система нередко комбинируется с каркасной на первом уровне, чтобы организовать просторные общественные зоны или большие холлы. Несмотря на сложность расчетов таких комбинаций, они делают архитектурное проектирование более гибким и позволяют реализовать нестандартные объемно-пространственные решения.

На следующем этапе развития начали активно использовать блочно-панельные решения, благодаря чему появилась возможность увеличивать количество этажей вплоть до 22. Тем не менее столь интенсивное применение данной технологии сошло на нет уже к середине 1990-х. Чаще всего стеновая конструктивная система рассматривалась как оптимальное решение для построек, не превышающих девяти этажей, с точки зрения экономической эффективности и рациональности.

Окончательный выбор стеновой конструктивной системы является результатом совместной работы архитектора и инженера-расчетчика. На этом этапе специалисты анализируют назначение здания, предполагаемое количество этажей, характеристики грунта, сейсмическую активность региона и доступные методы строительства, чтобы подобрать оптимальный вариант с учетом всех проектных условий.