Стальная конструкция

　　Стальные конструкции по сравнению с другими типами конструкций – кирпично-монолитными и железобетонными – обладают преимуществами в функциональности, проектировании, строительстве и экономической эффективности. Преимущества использования стальных конструкций в жилых зданиях проявляются в следующих аспектах:

　　1. Возможность рационального планирования функциональных зон
　　Благодаря высокой прочности стали, в проектах можно использовать планировку с большими пролетами, что позволяет рационально зонировать площадь здания, обеспечивая гибкость и удобство, создавая открытые жилые помещения. Традиционные конструкции (кирпичные и железобетонные) из-за свойств материалов ограничивают свободу планировки пространства. Раньше пролеты обычно составляли 3,2 м, 3,4 м, 3,6 м. Если пролеты делать больше, это приводит к увеличению толщины плит, высоты балок и размеров колонн, создавая эффект "толстых балок и колонн", что не только портит внешний вид, но и увеличивает собственный вес конструкции, повышая стоимость. При последующей отделке покупатели часто изменяют расположение стен, создавая скрытые риски.

　　2. Небольшой собственный вес и высокая сейсмостойкость
　　При одинаковой площади здания и этажности стальные конструкции имеют меньший собственный вес. Например, вес шестиэтажного дома из легкой стали эквивалентен весу четырехэтажного кирпичного дома. Кроме того, сталь обладает пластичностью и хорошо поглощает энергию землетрясения, поэтому обладает высокой сейсмостойкостью и надежностью конструкции.

　　3. Простота и короткие сроки строительства
　　Стальные элементы конструкции можно производить на заводе и монтировать на месте. Благодаря небольшому объему работ на месте, конструкция оказывает минимальное воздействие на окружающую среду. Высокая степень механизации строительных работ ускоряет темпы строительства. Согласно статистике, для зданий одинаковой площади сроки строительства стальных конструкций короче, чем железобетонных, на треть, а также снижается потребность в опалубочных материалах.

　　4. Низкая общая стоимость
　　Благодаря небольшому собственному весу, снижаются затраты на фундамент, общее количество материалов, прямые затраты, а также сокращаются сроки строительства и косвенные расходы, поэтому общая стоимость строительства снижается.

　　5. Соответствие требованиям индустриализации жилищного строительства и устойчивого развития
　　Стальные конструкции подходят для крупносерийного заводского производства, имеют высокую степень индустриализации и могут сочетать в себе энергосберегающие, водонепроницаемые, теплоизоляционные материалы и современные окна, обеспечивая комплексное применение и объединяя проектирование, производство и строительство, повышая уровень индустриализации жилищного строительства.
　　В заключение следует отметить, что стальные конструкции являются подходящей системой для инновационных жилых зданий. Стальные конструкции позволяют создавать различные формы, размеры и пространства в соответствии с эстетическими предпочтениями и функциональными требованиями. Производители могут обеспечить высокую точность, качество и скорость изготовления, создавая красивые и экономичные здания. С развитием высоких технологий, меняющимися взглядами и стилем жизни людей, требования к общему качеству жилья будут постоянно повышаться. В связи с этим, при проектировании жилых домов необходимо учитывать эти меняющиеся факторы, что открывает новые возможности для гибкого проектирования. Стальные конструкции являются наиболее подходящей конструктивной системой для гибкого проектирования жилых домов.

　　Выбор конструктивного решения
　　1. Стальной каркас – комбинированная конструкция из железобетонных и стальных элементов
　　Поскольку первоначально использовалась железобетонная конструкция, железобетонные стены были сохранены. Преимущество такого конструктивного решения заключается в более низкой стоимости по сравнению с полностью стальной конструкцией, а стены с лифтами являются одновременно несущими и разделительными. Недостатками являются сложность строительства, особенно из-за особенностей планировки здания, бетонные стены нельзя строить раньше стальной конструкции, что замедляет процесс строительства. В условиях существующей планировки железобетонной конструкции, используя преимущества большой сетки колонн стальной конструкции, четыре ряда колонн на осях 1, 3, 4 заменены тремя рядами, на оси 1/4 оставлена только одна колонна на оси G, что уменьшило количество колонн и их сечение, реализуя преимущества стальной конструкции и создавая благоприятные условия для продажи/аренды квартир.
　　2. Полностью стальная конструкция со стальным каркасом и системой поддерживающих элементов
　　Этот вариант также хорошо отвечает требованиям планировки здания. Преимуществами конструкции являются небольшой собственный вес, малые сейсмические воздействия, уменьшение влияния эксцентриситета жесткости в плоскости комбинированной железобетонно-стальной конструкции и хорошая пластичность. Недостатком является высокая стоимость по сравнению с комбинированной железобетонно-стальной конструкцией. После завершения строительства сравнение показало, что для обеспечения рационального строительства комбинированной железобетонно-стальной конструкции с использованием варианта, описанного в третьем разделе, фактическое потребление стали мало отличается от полностью стальной конструкции.

　　Использование железобетонных стен с стальным каркасом:
　　1. Почему в данном проекте используются железобетонные стены с внутренним стальным каркасом:
　　1) Рациональная организация поточной работы, сокращение сроков строительства. В планировке здания стены не образуют независимую трубчатую конструкцию, поэтому их нельзя строить в первую очередь. Во многих российских комбинированных железобетонно-стальных конструкциях используется трубчатая структура "труба в трубе", где бетонные стены можно заливать до установки стальной конструкции на 6-10 этажах. В данном проекте, если использовать обычные железобетонные стены, необходимо синхронно строить стальную конструкцию и стены, что неизбежно замедлит строительство стальной конструкции, лишая ее главного преимущества – скорости строительства. Поэтому в железобетонных стенах предусмотрены стальные колонны, балки и распорки, образующие временную устойчивую конструкцию, которая вместе со стальным каркасом образует общую каркасно-поддерживающую конструкцию. После установки конструкция заливается железобетоном поэтажно. Таким образом, установка стальной конструкции и бетонирование выполняются раздельно, не влияя друг на друга.
　　2) В комбинированных железобетонно-стальных конструкциях погрешность установки стальных балок в 10 раз больше, чем погрешность при заливке бетонных стен. Из-за искривления бетонных стен часто возникают ситуации, когда стальные балки трудно установить на место. В данном проекте, после установки стального каркаса внутри стен, закладные детали, соединяющие стальные балки и внутренние стальные колонны, позволяют контролировать отклонение стальной конструкции, обеспечивая точное положение балок и устраняя проблемы с установкой.
　　3) Нижние десять этажей здания предназначены для парковки на 200 автомобилей, поэтому площадь очень ограничена. В соответствии с требованиями к размещению автомобилей, железобетонная стена на оси 1 не может проходить сквозь все этажи, поэтому требуется частичное изменение конструкции. Внутренний стальной каркас в верхней части стены образует в нижней части железобетонную колонну с внутренним стальным каркасом в качестве одного из несущих элементов, что лучше отвечает требованиям конструкции.
　　4) Установка стального каркаса повышает несущую способность и пластичность железобетонных стен с внутренним стальным каркасом. Добавление стальных колонн позволяет уменьшить сечение бетона и вертикальную арматуру, повышая несущую способность стен на сжатие и изгиб.

　　2. Конструкция и монтаж железобетонных стен с внутренним стальным каркасом: стальной каркас устанавливается на концах стен и в углах, в местах соединения со стальным каркасом балок выступают стальные кронштейны и соединяются с закладными деталями, сверху приваривается соединительная пластина, а к стенке стальной балки крепится высокопрочными болтами. Поскольку внутренние стальные колонны и балки относительно небольшие, они служат временной поддерживающей конструкцией. В таком состоянии расчет на ветровую и обычную нагрузку выполняется для 6-этажной каркасно-распорной конструкции и отвечает требованиям к предельному боковому смещению. Поэтому при строительстве необходимо, чтобы монтаж стальной конструкции и заливка бетона не превышали 6 этажей. Практика показала, что принятый способ строительства железобетонных стен с внутренним стальным каркасом достиг ожидаемых результатов.