Надстройки, т. е. повышение отдельных частей здания или всего его в целом, выполняют в связи с изменяющимися условиями эксплуатации или по градостроительным требованиям. По конструктивным признакам надстройки можно разделить на три вида: обычные, с изменением конструктивной схемы и ненагружающие (рис. 140).

Обычная надстройка (рис. 140, а)-это продолжение здания в высоту с сохранением его внутренней структуры, особенностей габарита, несущего стенового или другого остова. Почти все здания традиционной постройки в два этажа и более можно надстроить на 1-2 этажа, исходя от состояния их оснований, фундаментов и стен. На 1-2 этажа можно увеличивать высоту зданий, уже надстроенных 10 лет назад и более. Такие надстройки возможны вследствие уплотнения грунта основания в процессе эксплуатации здания, при удовлетворительном состоянии фундаментов и запасах прочности в стенах и опорах.

Надстройки с изменением конструктивной схемы здания (рис. 140, б) производят путем освобождения от дополнительной нагрузки, т. е. массы надстраиваемых этажей, основных несущих элементов существующего здания и передачей ее на те конструкции, которые в существующем здании не нагружены или слабо нагружены. Такого вида надстройки целесообразно сооружать лишь тогда, когда необходимый объем надстройки нельзя осуществить обычным способом, что должно быть доказано при обследовании здания для подготовки к проектированию.

Рис. 140. Виды и конструктивные схемы надстроек: а -обычная надстройка; б - то же, с изменением конструктивной схемы; в - то же, ненагружающая, на платформе основания; г - то же, с поэтажными балками (фермами, рамами); д - разрезы и конструктивные схемы планов; 1 - надстраиваемые этажи; 2 - пояс жесткости по стенам; 3 -схема перекрытия, имеющегося в здании; 4 - схема перекрытия в надстраиваемых этажах; 5 - колонна надстройки; 6 - главные балки платформы основания; 7 - второстепенные балки; 8 - балки-стенки надстраиваемых этажей

На рис. 140, б показана примерная схема перекрытий в здании, предназначенном для надстройки. Нагрузка от перекрытий воспринимается тут продольными несущими стенами. При надстройке нагрузка от перекрытий добавляемых этажей передается на поперечные стены. Таким образом, масса надстройки распределяется более равномерно: наращивают все стены, а нагрузку от перекрытий надстройки передают только на ранее мало нагруженные поперечные стены. Для других конструктивных схем зданий должны быть изысканы иные варианты конструктивных решений надстраиваемых этажей.

Надстройки с изменением конструктивной схемы дают возможность повысить здание на 3-4 этажа.

Ненагружающие надстройки, как показывает само название, могут быть сооружены над любым зданием и на любую высоту.
В наших городах, как было сказано, имеется много старых кварталов и недавно застроенных микрорайонов, где плотность жилого фонда недостаточна по современным нормам, а иногда оказывается даже меньше допускаемой для соответствующей средней этажности зданий.

В кварталах и по улицам имеются также отдельные здания, этажность которых ниже желательной в этих местах и они плохо связываются с обликом застройки, ухудшают цельность ее восприятия. В таких случаях, когда надо поднять высоту здания иногда на много этажей, целесообразно применять ненагружающие надстройки.

Конструктивное решение ненагружающих надстроек представляет собой устройство новых опор или других несущих элементов надстраиваемой части здания, которые основываются на собственных фундаментах.

Эти несущие конструкции можно устанавливать, размещать как внутри габарита существующего здания, так и вне его. С учетом трудности сооружения фундаментов для дополнительных опор эти опоры желательно располагать с большими расстояниями, чем в новом строительстве. Во многих случаях подходят фундаменты в виде монолитных бетонных массивов или набивных свай, так как установка на место крупноразмерных элементов уместна далеко не всегда.

Планировка и конструкции надстраиваемых этажей могут быть совсем иными, чем в существующем здании, так как они зависят только от вида несущих конструкций или остова ненагружающей надстройки.

Несущий остов надстраиваемых этажей имеет два конструктивных варианта. Возможно устройство платформы (стола) основания, на котором новые этажи могут иметь какие угодно конструктивные решения (рис. 140, в).

Можно также предусмотреть в каждом этаже или даже через этаж несущие элементы в виде балок (ферм, рам), устанавливаемых на колоннах надстройки (рис. 140,г).

Примеры надстроек зданий имеются в различных городах нашей страны и за рубежом. В Москве этим способом надстроено, в частности, старое пятиэтажное здание на восемь этажей - правое крыло гостиницы «Москва», обращенное в сторону Манежа.
В Симферополе в последние годы создалось тяжелое положение с новой территорией для строительства, так как городская застройка подошла к окружающим город виноградникам и предгорьям. Между тем послевоенная капитальная застройка состоит в основном из двухэтажных домов. Ненагружающие надстройки типа «фламинго», как их назвали в Симферополе, представляют собой одно из решений городской проблемы.

В Ереване среди 8-9-этажных домов на центральных улицах сохранились ранее построенные малоэтажные здания. Некоторые из них надстроены ненагружающим способом, благодаря чему улучшен облик застройки улиц (см. рис. 144).

В Нью-Йорке центральный железнодорожный вокзал, являющийся архитектурно-историческим памятником, надстроен 59 рабочими и техническими этажами общей высотой в 244 м. Основное здание вокзала превращено как бы в подиум высотного здания.

Способы надстройки жилых, общественных, промышленных зданий приведены в табл. 3.1.

Принятию решения по надстройке должно предшествовать детальное обследование оснований, фундаментов, размеров и прочностных характеристик кладки стен.

Надстройка одного или нескольких этажей подчас становится достаточным условием для придания зданию соответствующего эстетического облика, сообразуясь со сложившейся композицией фасадов соседних домов.

Надстройки, как правило, всегда ухудшают освещение и ин­соляцию соседних зданий, поэтому при решении вопроса о воз­ведении надстроек в старых кварталах и об их высоте следует учи­тывать комплекс проблем: градостроительных, экономических, эс­тетических и социальных. Надстройка без усиления представляет собой увеличение зда­ния в высоту с сохранением его конструктивной схемы и внутрен­ней структуры.

Практика показывает, что для большинства капитальных мно­гоэтажных зданий старой застройки, имеющих, как правило, по­вышенную толщину стен и расширенную конструкцию фундамен­тов со значительным запасом прочности, надстройки не представ­ляют затруднений и не требуют усиления подземной части зданий. Вследствие уплотнения грунта основания уже через 10-15 лет после возведения многоэтажных зданий нагрузки на основания можно увеличивать приблизительно на 30%. Как показали обсле­дования состояния оснований кирпичных и полносборных домов послевоенного и более позднего поколения, их также возможно практически повсеместно надстраивать на 2-3 этажа.

Надстройка с изменением конструктивной схемы здания пред­полагает перераспределение схемы передачи усилий от массы над­страиваемых этажей и существующего здания на несущие элемен­ты, нагружая их более равномерно. Такого вида надстройки осу­ществляют в тех случаях, когда при инженерных изысканиях и проектировании предстоящей надстройки выявляется невозмож­ность надстройки простым увеличением здания в высоту.

Надстройки с изменением конструктивной схемы позволяют наращивать здания на несколько этажей.

Надстройка, опирающаяся на самостоятельные конструкции, или метод «встроенного каркаса», т.е. надстройка, не переда­ющая нагрузки на существующее здание, может быть сооружена над любым зданием и теоретически на любую высоту сообразно облику существующей застройки квартала, улицы, площади. Та­кого вида надстройки применяются для сохранения и улучше­ния ценной, как правило исторической, застройки при невоз­можности использования существующих стен и фундаментов для наращивания этажей.

Конструктивное решение надстроек, не нагружающих сущест­вующее здание, представляет собой устройство новых несущих конструкций, которые опираются на собственные фундаменты. Новые несущие конструкции можно возводить как внутри сущест­вующего габарита, так и вне его. Конструкция дополнительного каркаса состоит из железобетонных или металлических колонн по высоте существующего здания, прогонов и обвязки. Обвязка пе­редает нагрузку от надстройки на колонны, устанавливаемые вдоль наружных стен и опирающиеся на самостоятельные фундаменты. Трудность сооружения фундаментов для дополнительных опор вызывает необходимость расположения опор с увеличенными рас­стояниями по сравнению с новым строительством. Наиболее приемлемыми фундаментами становятся монолитные бетонные мас­сивы или набивные сваи, которые в этих условиях становятся менее трудоемкими и более экономичными.

Планировка и конструкция надстраиваемых этажей могут быть иными, чем в существующем здании, так как они зависят только от решения несущих конструкций или остова ненагружающей надстройки.

Несущий остов надстраиваемых этажей имеет два конструктив­ных варианта. Возможно устройство платформы (стола) основа­ния, на котором новые этажи могут иметь любые планировочные и конструктивные решения. Можно также предусмотреть в каж­дом этаже или даже через этаж несущие элементы в виде балок (ферм, рам), устанавливаемых на колоннах надстройки.

Надстройка зданий может выполняться в двух вариантах: с выселением жильцов или временным переводом сотрудников из административно-хозяйственных строений при полной реконст­рукции существующей части здания и без выселения жильцов и прекращения работы учреждений при возведении нескольких до­полнительных этажей, идентичных существующим.

В первом случае сначала выполняют работы по усилению фун­даментов и несущих стен, затем во всем здании производят заме­ну деревянных перекрытий железобетонными, а потом с уровня перекрытия последнего этажа ведется кладка стен надстройки и монтаж новых перекрытий.

Если надстройка здания производится без выселения жильцов, то строительные работы необходимо вести так, чтобы не наруша­лась нормальная жизнь людей в надстраиваемом и соседних до­мах. Должны быть приняты также меры безопасности движения пешеходов и транспорта возле объекта надстройки.

Надстройке здания предшествует тщательное изучение техни­ческого состояния зданий, конструкций, фундаментов и основа­ния под ними, верхнего чердачного перекрытия, чердака, где обычно размещаются вентиляционные короба, камеры, расшири­тельные баки и трубопроводы.

Особое внимание при обследовании и изучении уделяется не­сущим конструкциям и определению запаса прочности для рас­чета возможности их дополнительного нагружения надстраива­емыми этажами, а также состоянию технических устройств, определению мест присоединения к ним соответствующих систем надстраиваемой части здания.

При надстройке зданий, имеющих избыточную ширину корпуса, обращается внимание на устройство вентиляции. В средней части таких зданий, удаленной от светового фронта, образуется застойная зона, поэтому к устройству вентиляции предъявляются повышенные требования по сравнению с новым строительством. Кроме вытяж­ной вентиляции с естественной тягой в кухнях и санитарных узлах, в надстройке такая же вентиляция должна быть устроена во всех по­мещениях, удаленных от светового фронта на расстояние более 6 м, а также в неосвещаемых общих коридорах домов.

При надстройках без усиления и с изменением конструктивной схемы обязательно предусматривают устройство поясов жесткости по верху всех старых стен для увеличения жесткости стенового ос­това и более равномерной передачи нагрузок от надстройки.

В зависимости от состояния кладки стен, возможных размеров пояса по вертикали, учитывая величину и распределение нагруз­ки, выбирают один из видов конструкций пояса жесткости: железокирпичный малой жесткости в виде 6-8 рядов кладки с армиро­ванными стержнями диаметром 10 мм; то же большой жесткости, представляющий собой такую же конструкцию, но при высоте 13-20 рядов кладки; пояс железобетонный в виде двух плит в один ряд высотой 100-200 мм; то же высотой 150-300 мм; железобетон­ный пояс с жесткой арматурой в виде прокатных профилей.

В двух последних случаях необходимо проверять расчетом теп­лозащитные свойства стены в месте пояса и в случае необходи­мости использовать теплозащитные прокладки.

Опирание пола надстраиваемого этажа зачастую устраивают на специально укладываемые балки, оставляя существующие без из­менения.

Для получения необходимых объемно-планировочных реше­ний применяются балки-стенки, выполняемые по толщине рав­ными перегородкам порядка 100 мм. Высоту можно назначить двух видов: от верха дверного проема до потолка и на всю высо­ту помещения со специально предусмотренными проемами для дверей, учтенными при конструировании балки. Устраивают так­же балки-стенки меньшей высоты, которые в процессе эксплуа­тации здания дают возможность изменять и переносить дверные проемы. Перегородки рекомендуется применять каркасные с гипсоволокнистыми и древесно-волокнистыми плитами, гипсобетонные или гипсокартонные с металлическим каркасом на всю высоту помещения.

По конструкции балки-стенки могли быть полностью из моно­литного железобетона с обычным армированием, или их можно заранее заготовить, если позволяют условия ремонтно-строитель­ных работ, на данном объекте. Кроме того, применяются балки-стенки в виде легких ферм из прокатных профилей или труб с их обетонированием. Такие фермы служат каркасом для опалубки или сами выполняют ее роль с помощью металлической сетки при подаче бетонной смеси насосами. В них удобно размещать места для дверных и других проемов.

При надстройках двух первых видов нередко приходится усиливать фундаменты, как это было рассмотрено выше, а при ненагружающих надстройках требуется сооружать специальные фундаменты для новых опор надстраиваемой части. Для этого учитывают условия расположения опор и особенности их со­оружения.

Простой конструкцией является монолитный массивный фун­дамент под колонну. В месте его расположения в существующем фундаменте предусматривают проем, перекрываемый балками. Другой конструкцией фундаментов под колонны являются буро-набивные или корневидные (буроинъекционные) сваи. Однако такие конструкции значительно дороже.

Для производства работ по надстройке зданий ремонтно-стро­ительные организации используют широкий ассортимент грузо­подъемных средств. Существенное значение имеют такие харак­теристики средств, как их мобильность, габарит в транспортном положении и собственная масса, простота переоснастки, способ­ность маневрирования с грузом на крюке, в ограниченном про­странстве и др.

Лекция 7. Надстройка, пристройка и передвижка зданий.

Вопросы для самопроверки

1. Расскажите о достоинствах местных тепловых пунктов.

2. От каких факторов, на Ваш взгляд, зависят удельные тепловые потери здания?

3. Назовите основные пути повышения надежности и экономичности систем централизованного теплоснабжения и теплофикации в условиях новой инвестиционной политики.

4. Могут ли автономные системы теплоснабжения быть экономичнее централизованных в конкретных реальных условиях?

5. Перечислите возможные способы реконструкции систем электроснабжения районов реконструируемой жилой застройки.

Реконструкция жилых и общественных зданий старой постройки имеет достаточно широкий диапазон для принятия решений – модернизация, встройка, обстройка и надстройка нескольких этажей.

Все многообразие малоэтажных жилых и общественных зданий по своим принципиальным конструктивным системам, определяющим те или иные возможности их модернизации и реконструкции, можно условно свести к нескольким группам:

Здания с несущими продольными стенами из кирпича или крупных блоков (так называемые трех- и четырехстенки);

крупнопанельные жилые дома с мелким шагом поперечных несущих стен;

крупнопанельные жилые дома с укрупненным шагом поперечных несущих стен;

крупнопанельные жилые дома с неполным несущим каркасом.

Общая площадь кирпичных и панельных жилых зданий, построенных на территории России в 50-60-е годы прошлого столетия по разным оценкам составляет от 250 до 500 млн. кв. м. При средней высоте таких зданий в 4-5 – это 50-100 млн. кв. м площадей плоских покрытий и пустующих чердаков, надстройка на которых хотя бы одного этажа позволяет получить дополнительно 40-80 млн. кв. м жилья. Кроме того, экономия городской территории для нового строительства составит около 10 тыс. га. У города появляется реальная возможность получить дополнительную жилую площадь при меньших затратах, без отвода новых земель, на благоустроенной территории, уже имеющей социальную и транспортную инфраструктуру.

Возможны три вида надстроек:

Устройство мансард , т. е. расположение помещений в подкрышном пространстве, на месте переустроенного чердака;

Собственно надстройка здания, т. е. возведение еще нескольких этажей на существующих или автономных конструкциях;

Размещение на функционально эксплуатируемой крыше небольших помещений и рекреационных пространств (например, устройство престижного жилья – «пентхауса», площадок обзорных, прогулочных, для приготовления барбекю и пр.).

Наиболее экономичным, простым и эффективным техническим решением при реконструкции зданий массовых серий любых конструктивных систем является надстройка мансардных этажей. Современные решения 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, комбинированные варианты в зависимости о 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, отличные от остальных конструкций и материалов надстраиваемого здания, работы могут выполняться без применения кранового оборудования и других дорогостоящих средств механизации работ.

Согласно нормам СНиПа, касающихся мансард, нет необходимости устраивать лифты, если в здании они не предусмотрены, сохраняется существующая система мусороудаления, кровля должна решаться с организованным водостоком. Высота помещений должна быть не менее 2,5-2,7 м при минимальной площади помещений, включая кухни не менее 7 кв. м.

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 достигается путем пропитки антисептическими составами, исключающими гниение и появление биовредителей.

Современные технологии позволяют существенно повысить индустриальность конструкций, устройство мансардных этажей может быть решено в виде сборки из готовых элементов.

Объемно-планировочные решения мансард определяются следующими признаками: этажность (одно- и двухуровневые), очертание крыши (треугольные, ломаные и односкатные, симметричные и ассиметричные), включение в компоновку мансарды нижележащих этажей. (См. рис. 7.1). Окна в помещениях мансарды могут располагаться: а) непосредственно в плоскости ската крыши; б) в вертикальной плоскости (по аналогии со слуховыми чердачными окнами); в) в плоскости наращиваемых по высоте стен здания (т. е. в фасадной плоскости).

При устройстве двухуровневых (двухэтажных) мансард площадь верхнего уровня получается, как правило, очень малой и здесь реально можно разместить лишь спальные помещения. Возникают также проблемы размещения внутриквартирных лестниц, являющихся не только коммуникативным средством, но и очень важным фактором решения (украшения) интерьера.

Рис. 7.1. Типы мансардных этажей: с симметричной крышей (а, б, д, ж); с ассиметричной крышей (в, г, е, з); с треугольной крышей (а, в, д, ж); с односкатной крышей (е);

одноуровневые а, б, в, г); двухуровневые (ж, з);

с включением в композицию нижнего этажа

Надстройка старых жилых и общественных зданий со стенами из каменных материалов высотой 2-5 этажей осуществляется в основном в крупных городах для увеличения плотности застройки, улучшения внутренней планировки помещений и архитектурного ансамбля города. Наружное обследование фундаментов и стен многих старых зданий свидетельствует об определенном резерве их несущей способности, что создает принципиальную возможность увеличения их высоты без ущерба для эксплуатационной надежности. Принятию решения по надстройке должно предшествовать детальное обследование оснований, фундаментов, размеров и прочностных характеристик кладки стен.

Надстройка осуществляется, как правило, в пределах 1-3-х этажей и сопровождается капитальным ремонтом существующего здания: заменой деревянных перекрытий на более долговечные железобетонные, перепланировкой помещений, заменой перегородок и т. п.

Наиболее экономична надстройка зданий с использованием существующих стен и фундаментов без их усиления. Ее осуществляют после тщательной технико-экономической, социальной и архитектурной оценки целесообразности проведения работ. Изучив гидрогеологические условия грунтов основания, допускаемое давление под подошвой фундаментов и прочностные характеристики кладки наружных и внутренних стен, принимают конструктивное решение надстраиваемых этажей и их количество. Учитывая жесткие ограничения по дополнительной нагрузке на существующие стены и фундаменты, следует стремиться к максимальному снижению массы несущих и самонесущих конструкций надстраиваемых этажей. В такой ситуации возможна надстройка без выселения жильцов, 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, надстройка здания выполняется на самостоятельном несущем каркасе, опирающемся на собственный фундамент. Если несущие наружные конструкции надежны, а внутренние изношены физически и морально устарели, может быть принято решение о полной разборке всех внутренних конструкций и возведении нового каркаса внутри реконструируемого здания на самостоятельных фундаментах при использовании наружных стен как самонесущих или воспринимающих частично нагрузку от возводимого каркаса.

Актуальной проблемой для нашей страны является модернизация малоэтажных крупнопанельных жилых домов первых массовых серий, построенных в конце 1950-1960-х годов. Их внешний облик и внутренняя планировка не отвечают возросшим эстетическим и социальным требованиям. Наряду с предложениями о постепенной (по мере решения жилищной проблемы) разборке первых индустриальных жилых домов и строительстве на их месте более современных жилых зданий разработаны более экономичные предложения по их реконструкции и надстройке. К наиболее перспективным из этих решений относятся:

надстройка над существующими зданиями 2-4-х этажей, опирающихся на автономные опоры, в которых размещаются лифты, лестницы, санузлы, коммуникации, инженерное оборудование и т. п.;

«вторичная застройка» многоэтажными ширококорпусными домами, возводимыми на месте старых домов без их сноса;

пристройка эркеров, лоджий вдоль протяженного фасада.

Все варианты обеспечивают повышение комфортности жилых помещений, увеличение полезной площади жилых комнат, кухонь, подсобных помещений, а также улучшение архитектурного облика зданий.

Первый и второй варианты изображены на рисунках, третий не требует особых разъяснений. (См. рис. 7.2, 7.3).

Рис. 7.2. Надстройка здания с опиранием

на собственные опоры

Рис. 7. 3.«Вторичная застройка» ширококорпусным домом

В практике надстройки зданий с плоскими крышами встречаются варианты, когда на них сооружаются небольшие помещения под клубы, вспомогательные помещения, мини-кафе, дополнительные помещения, например, архитектурная (художественная, изобразительная) мастерская на крыше при квартирах верхнего этажа, или открытые места (террасы), на которых разбиваются газоны, площадки для игр и отдыха, ставят перголы и беседки. При этом возникает необходимость не только усиления перекрытий над последним этажом, но и создания условий для эксплуатации крыши. Например, зеленые насаждения выставляются в емкостях с грунтом, газоны устраиваются из рулонных ковров по усиленной гидроизоляции.

Надстройки над зданиями, пристройки к зданиям и встройки

Надстройка является наиболее эффективным приемом реконструкции малоэтажных жилых зданий, поскольку она не требует увеличения земельного участка и позволяет реализовать все запасы несущей способности конструкций зданий. Особенно это имеет значение в современных условиях, когда земля выступает в качестве товара и стоимость ее постоянно растет. Кроме того, растут и затраты по землеотводу, развитию инженерной и социальной инфраструктур. Таким образом, по мере формирования рынка городских земель эффективность надстройки зданий будет неуклонно возрастать. Использование различных конструктивных схем надстроек позволяет получать разнообразные архитектурно-планировочные решения, а в сочетании с утеплением и облицовкой наружных стен достигается обновления зданий и продление их жизненного цикла. Основными техническими решениями при надстройке зданий являются: - возведение несущих стен; - устройство междуэтажных перекрытий; - перепланировка помещений; - устройство лифтов при общей высоте здания 6 и более этажей; - замена инженерного оборудования; - устройство кровельного покрытия; - утепление стенового ограждения и замена светопрозрачных заполнений существующего здания. Особое место при выполнении работ по надстройке этажей отводится архитектурному облику здания путем применения карнизов сложной формы, лепных деталей и др. элементов, изготовленных из дисперсно-армированных и полимерных материалов. Существует два типа архитектурно-конструктивных схем надстроек:

С передачей нагрузки от надстраиваемых этажей на старое здание (рис.127, а);

С передачей части или всей нагрузки от надстраиваемого здания на дополнительно устраиваемый каркас (рис.127, б-г).

Рис.127. Конструктивные схемы надстроек зданий в плане и разрезе

а – с передачей нагрузки на существующие несущие конструкции без изменения конструктивной схемы; б – то же, с изменением; в – с поперечными балками-стенками без передачи нагрузки на несущие конструкции существующего здания; г – то же, с горизонтальными дисками-платформами (ростверками)

В первом случае надстройка осуществляется без изменения конструктивно-планировочной схемы здания и существенного усиления его несущих элементов. По данному типу разрешается осуществлять надстройку не более двух этажей, используя резервы прочности, имеющиеся в стенах и фундаментах реконструируемого здания (рис.127, а). Для равномерной передачи нагрузки от надстраиваемых этажей в верхней части существующего здания устраивают железобетонный пояс. Перепланировка надстраиваемых этажей решается с учетом несущих элементов существующего здания.

В том случае, когда необходимо осуществить повысить этажность здания на 4 этажа, прибегают ко второму типу надстройки, когда есть возможность перенести нагрузку от надстройки на менее нагруженные элементы здания - продольные стены. Этот тип надстройки рекомендуется применять в зданиях перекрестно-стеновой конструктивной системы с малым шагом, что позволяет перейти в надстраиваемой части к продольно-стеновой системе. При этом варианте вместо массивных несущих внутренних стен используют легкие перегородки, что значительно снижает нагрузку на фундаменты надстраиваемого здания (рис.127, б).

При надстройке существующего здания от 5 до 10 этажей используют схему, которая предусматривает установку по периметру существующего здания на самостоятельные фундаменты несущие колонны каркаса, называемые колоннами «фламинго». Колонны устанавливают на самостоятельные фундаменты на расстоянии 1200-1500 мм от наружных стен существующего здания. Между колоннами и существующими наружными стенами укладывают горизонтальные плиты балконов или лоджий, что способствует увеличению ширины здания. В надстраиваемых этажах образуются однопролетные конструктивно-планировочные системы с поперечными балками-стенками, установленными через этаж, которые совмещают функции перегородок и несущих конструктивных элементов. Данная конструктивно-планировочная система позволяет в надстраиваемых этажах осуществлять свободную планировку помещений, независимо от планировки существующего здания (рис.127, в).

При большей этажности надстройки (до 60 этажей) необходимо над надстраиваемым зданием устраивать горизонтальный диск-платформу, называемый ростверком, который опирается на систему автономных колонн и совершенно не связан с существующими вертикальными конструкциями здания (рис.127, г).

На этих платформах возводится надстраиваемая часть жилого здания с использованием изделий заводского изготовления. Для исключения передачи нагрузки от надстраиваемой части здания на существующую между ними устраивается конструктивный зазор. В ростверках оборудуют технические этажи. Их повторяют через каждые 5-6 этажей.

Однако, как показал опыт, надстройка эффективна при этажности не более 6 этажей, так как в противном случае могут возникнуть неравномерные осадки фундаментов надстраиваемого и существующего объемов. В связи с этим наиболее часто производится надстройка 4-5 этажей, которая осуществляется путем устройства:

Встроенного каркаса;

Устройства внутренних монолитных стен с широким шагом и перекрытием из многопустотных плит, изготовленных по экструзионной технологии;

С использованием монолитной конструкции стен из несъемной опалубки из пенополистирольных блоков;

Для зданий сложной планировочной структуры рекомендуется надстройка в виде монолитных стен и перекрытий в щитовой опалубке.

Конструктивная схема встроенного каркаса включает возведение колонн в монолитном исполнении по наружным и внутренним стенам с устройством обвязочного пояса и последующим устройством преднапряженных плоских монолитных ригелей и безбалочного перекрытия толщиной, равной сечению ригеля. Применение диска перекрытия без выступающих в объем здания частей обеспечивает возможность размещения ограждающих конструкций в любом требуемом месте без ограничений. Конструктивная схема надстройки здания с использованием монолитного каркаса с преднапряженными плоскими ригелями приведена на рис. 9.32.

Рис.9.32. Схема надстройки зданий с использованием каркаса с преднапряженными плоскими ригелями

1- монолитные колонны; 2 - монолитные плоские ригели; 3 - монолитный диск перекрытия

Основной цикл выполнения строительно-монтажных работ состоит:

В устройстве обвязочного железобетонного пояса по периметру стен здания для перераспределения нагрузок от колонн;

Возведение колонн с армированием отдельными стержнями и использованием инвентарных щитов опалубки;

Подачей и укладкой бетонной смеси автобетононасосом;

Установка опалубки для ригелей из ламинированной фанеры с использованием телескопических поддерживающих элементов и армирование ригелей рабочей арматурой;

Бетонирование ригелей с электропрогревом греющими проводами до получения распалубочной прочности не менее 70% от расчетной;

Распалубка ригелей и устройство опалубки для монолитного перекрытия по телескопическим стойкам с армированием элементов плиты;

Укладка и уплотнение бетонной смеси с последующей тепловой обработкой до распалубочной прочности не менее 50% от расчетной.

Поскольку наибольшие по величине усилия от действующей нагрузки в каркасных системах распределены в створах колонн, поэтому в этих створах размещаются скрытые в плоскости монолитной плиты перекрытия объемные арматурные каркасы, образующие несущие ригели (рис. 1, а). Ширину объемного арматурного каркаса следует принимать равной двойной ширине сечения колонны

Рис. 1. Схема объемного армирования плоского монолитного перекрытия (а) и фрагмент каркаса (б)

1- колонны; 2- плоские арматурные сетки ячеек плиты перекрытия; 3- объемные арматурные каркасы «условных» ригелей в створах колонн; 4- створы колонн и поперечная арматура (хомуты) объемных арматурных каркасов; 5 - бортовая балка перекрытия

Таким образом, в плите перекрытия в створах колонн после укладки бетона образуется система перекрестных скрытых железобетонных ригелей в пределах толщины диска перекрытия. При такой схеме армирования плиты перекрытий в пределах каждой ячейки каркаса оказываются защемленными по контуру в этих скрытых ригелях, что позволяет обеспечить требуемую несущую способность плит перекрытия при минимальном расходе арматурной стали.

Чтобы обеспечить примерно одинаковые условия работы под нагрузкой всех ячеек плиты перекрытия, в створах наружного ряда колонн устраивают бортовую балку с высотой сечения, превышающей толщину плиты перекрытия (рис.1, б). Бортовые балки также, как скрытые ригели, содержат объемные арматурные каркасы. Высоту сечения бортовой балки следует назначать в пределах 1,5-2,0 толщины плиты перекрытия, а ширину, равной ширине колонны.

Для ускорения твердения бетона используется тепловая обработка колонн, ригелей и перекрытия с использованием греющих проводов, обеспечивающих распалубочную прочность бетона в течение 2-3 сут в зимний период и 1-2 сут - в летний.

Для создания предварительного напряжения в ригелях производится одностороннее натяжение арматуры с использованием мобильных гидравлических домкратов. Завершающим этапом натяжения арматуры является устройство анкеров, обеспечивающих проектное положение напрягаемой арматуры.

После окончания работ по возведению каркаса надстройки производится цикл технологических работ, связанных с устройством стенового ограждения, планировки помещений, выполнения кровельных, сантехнических, электромонтажных, отделочных и др. специальных работ.

Отсутствие внутри здания несущих стен способствует организации свободной планировки и ее трансформации путем устройства перегородок, не связанных жестко с несущими конструктивными элементами здания (каркасно-обшивные, пазогребневые, из ячеистых блоков и др.), что позволяет в процессе эксплуатации изменять планировку квартиры с учетом меняющихся потребностей и условий проживания семьи.

Ограждающие конструкции выполняют в виде наружных стен и перегородок, размещаемых в любом месте диска перекрытия. Наружные стены, как правило, выполняют в виде кладки из различных штучных изделий (из ячеистого бетона, кирпича и др.) поэтажно опертыми на диски перекрытий. Они могут быть однослойными и многослойными.

Рис.22. Узлы сопряжения наружных стен надстройки из ячеистых блоков (а) и трехслойноной слоистой кладки (б)

1 – сборные многопустотные плиты перекрытия, 2 – крайний монолитный ригель, 3 – кладка из ячеистобетонных камней, 4 – облицовочный слой кладки, 5 – утеплитель, 6 – компенсационная прокладка (пенополистирол), 7 – раствор

Для общественных зданий наружные стены могут выполняться навесными на каркас из эффективных панелей (например, из ячеистого бетона, сэндвич-панелей или трехслойных панелей) ленточной разрезки.

При устройстве наружных стен из штучных материалов по торцам крайних монолитных ригелей выполняют дискретную или сплошную теплоизоляцию из эффективного утеплителя

Для устройства балконов, лоджий или эркеров за крайние ряды колонн каркаса выпускают консоли длиной до 1,8 м от оси колонн, на которые опирают многопустотные плиты. Плиты отделяют от основного диска перекрытия сплошным по ее длине термовкладышем из эффективного утеплителя, толщину которого определяют расчетом. Консоли могут выполняться сложной в плане конфигурации, в связи с чем, плиты выполняют из монолитного железобетона.

Межквартирные и межкомнатные перегородки могут выполняться каркасно-обшивными из гипсокартонных, гипсоволокнистых или цементноволокнистых листов, которые обеспечивают трансформацию и перепланировку помещений при эксплуатации. Возможно применение в перегородках кладки из ячеистобетонных камней и пазогребневых плит.

В соответствии с конструктивными решениями надстройки могут быть обычными (без усиления) с изменением конструктивной схемы и опирающимися на самостоятельные конструкции, независимые от существующего здания. Надстройка без усиления представляет собой продолжение здания в высоту с сохранением его конструктивной схемы и внутренней структуры.

Практика показывает, что для большинства капитальных многоэтажных зданий старой застройки, имеющих, как правило, повышенную толщину стен и расширенную конструкцию фундаментов с определенным, часто очень значительным запасом прочности, надстройки не представляют затруднений и не требуют усиления подземной части зданий. Вследствие уплотнения грунта основания уже через 10... 15 лет после возведения многоэтажных зданий нагрузки на основания можно увеличивать приблизительно на 30%. Как показали обследования состояния оснований кирпичных и полносборных домов послевоенного и более позднего поколения, их также вполне возможно практически повсеместно надстраивать на 2...3 этажа.

Надстройка с изменением конструктивной схемы здания предполагает перераспределение схемы передачи нагрузок от массы надстраиваемых этажей и существующего здания на несущие элементы, нагружая их более равномерно. Такого вида надстройки осуществляют в тех случаях, когда при инженерных изысканиях и проектировании предстоящей надстройки выявляется невозможность надстройки простым продолжением строительства здания в высоту. Надстройки с изменением конструктивной схемы позволяют наращивать здания на несколько этажей. Надстройка, опирающаяся на самостоятельные конструкции, или метод «встроенного каркаса», т. е. надстройка, не передающая нагрузки на существующее здание, может быть сооружена над любым зданием и теоретически на любую высоту, сообразно облику существующей застройки квартала, улицы, площади.

Такого вида надстройки применяются для сохранения и улучшения ценной, как правило, исторической застройки при невозможности использования существующих стен и фундаментов для наращивания этажей. Конструктивное решение надстроек ненагружающих существующее здание представляет собой устройство новых несущих конструкций, которые основываются на собственных фундаментах. Новые несущие конструкции можно устраивать как внутри существующего габарита, так и вне его.

Конструкция дополнительного каркаса состоит из железобетонных или металлических колонн по высоте существующего здания, прогонов и обвязки. Обвязка передает нагрузку от надстройки на колонны, устанавливаемые вдоль наружных стен и опирающиеся на самостоятельные фундаменты. Трудность сооружения фундаментов для дополнительных опор вызывает необходимость расположения опор с увеличенными расстояниями по сравнению с новым строительством. Наиболее приемлемыми фундаментами становятся монолитные бетонные массивы или набивные сваи, которые в этих условиях становятся менее трудоемкими и более экономичными.

Планировка и конструкции надстраиваемых этажей могут быть иными, чем в существующем здании, так как они зависят только от решения несущих конструкций или остова ненагружающей надстройки. Несущий остов надстраиваемых этажей имеет два конструктивных варианта. Возможно устройство платформы (стола) основания, на котором новые этажи могут иметь любые планировочные и конструктивные решения. Можно также предусмотреть в каждом этаже или даже через этаж несущие элементы в виде балок (ферм, рам), устанавливаемых на колоннах надстройки. Примеры надстроек зданий имеются в различных городах нашей страны и за рубежом. В Москве этим способом надстроено, в частности, старое пятиэтажное здание на восемь этажей - правое крыло гостиницы «Москва», обращенное в сторону Манежа.

Особенно важное значение для современного градостроительства имеет надстройка типовых четырех- и пятиэтажных крупнопанельных, крупноблочных и кирпичных зданий, в массовом порядке возводимых в большинстве крупных городов страны в период 50-60-х годов. Не следует забывать, что такие дома имели полный набор инженерных устройств, т. е. вполне современную систему отопления, горячего водоснабжения, канализации и несколько позднее газификации, что представляло собой крупный шаг вперед по сравнению не только с дискомфортными малоэтажными постройками, включающими заселенные полуподвальные помещения, но и со старыми фундаментальными домами, в которых устройство инженерных сетей не всегда решалось в полном объеме.

Кроме того, типовые индустриальные дома предполагались для односемейного заселения квартир, что также по сравнению с коммунальными квартирами представляло собой качественно новое социальное достижение. Проведенное экспериментальное проектирование, подтвержденное необходимыми расчетами, показывает, что на существующие пятиэтажные крупнопанельные дома можно с незначительными затратами на усиление части оконных простенков нижних этажей надстроить 3...4 этажа и получить восьми- и девятиэтажные дома.

При надстройке крупноблочных пятиэтажных зданий с такими же усилениями может быть надстроено четыре этажа с доведением существующих зданий до девятиэтажной высоты. Экспериментальное проектирование также показало, что выполнение надстроек, опирающихся на самостоятельное основание, позволяет существенно повысить высоту существующих зданий. При надстройке зданий старой постройки можно применять как внутренний, так и наружный каркас. Дальнейшие работы в этом направлении дадут возможность отработать технические приемы для этих решений и установить пределы их экономической целесообразности, что позволит наращивать жилой фонд городов без использования границ селитебных территорий и связанных с этим больших затрат на инфраструктуру (развитие дорог, коммуникаций и транспорта). Это также улучшит облик кварталов, застроенных однотипными домами в первоначальный период индустриализации жилищного строительства, особенно если учесть, что во многих случаях устройство надстроек сопровождается ремонтом и обогащением фасадов зданий.