Объем зданий изменяют, надстраивая их или возводя рядом пристройки и встройки (рис. 1).

Далее рассмотрим основные конструктивно-технологические решения, цель которых — изменение объемно-планировочных решений существующих зданий и сооружений.

В основе концепции реконструкции зданий первой массовой серии лежит разработка и создание высокоиндустриальных гибких технологий, базирующихся на использовании принципиально новых объемных элементов заводского производства. Такое решение позволяет превратить технологический процесс реконструкции в монтажно-сборочный цикл и существенно сократить продолжительность работ.

Конструкции объемных блоков для надстройки и обстройки зданий производят с высоким уровнем заводской готовности, они обладают транспортной и монтажной технологичностью. Благодаря применению шарнирных узлов они способны к геометрической изменяемости.

Рис. 1. Варианты реконструкции жилых зданий: а — с пристройкой малых объемов и превращением чердачного этажа в мансардный; б — с надстройкой этажей и пристройкой объемов; в — с пристройкой корпуса к торцевой части здания; г, д — с обстройкой зданий; е — с пристройкой объемов криволинейных форм

Разработаны одно- и двухэтажные объемные блоки, обеспечивающие надстройку жилых зданий различных серий с шириной корпуса до 15 м. При этом габаритные размеры блоков принимаются в соответствии с шагом внутренних несущих стен для крупнопанельных зданий и кратным размещению оконных проемов для крупноблочных зданий с кирпичными стенами. Отличительной особенностью такой системы является возможность реализации пространства зального типа, что обеспечивает гибкую планировку квартир различного уровня.

Для снижения расхода металла и увеличения надежности конструктивных элементов оптимизированы конструктивные решения объемных блоков. Использование комбинированных конструкций из металла, плитного и заливочного утеплителя, тяжелого и легкого бетонов не только снижает общую массу, но и повышает тепло- и звукоизоляционные показатели.

Основными конструктивно-технологическими решениями являются надстройка мансардных этажей  и пристройка лифтовых шахт и эркеров. Это позволяет в кратчайшие сроки обеспечить цикл конструктивных работ без отселения жильцов. Также можно увеличить площадь кухонных помещений до 6 м², а за счет пристройки объемов в торцевой части заданий — получить дополнительные комнаты площадью до 25 м², расширить некоторые комнаты на 6…12 м².

Сопоставительные данные по реконструкции с надстройкой мансардных этажей компаниями «МНИИТЕП», «ОЛЛИ», «Велюкс», Stavoconsul, Miller GROUP и др. позволяют сделать вы вод о том, что применение объемно-блочной надстройки снижает удельные трудозатраты в построечных условиях в 8…10 раз и себестоимость 1 м² на 26…32 %.

Ситуация, сложившаяся в России в сфере капитального строительства и жилищно-коммунального хозяйства, характеризуется рядом негативных явлений, среди которых наиболее очевидны следующие:

• острый дефицит жилья, особенно социального назначения (для малообеспеченных граждан);
• неудовлетворительное состояние жилого фонда, объектов социальной, инженерной и транспортной инфраструктуры;
• непомерно высокие эксплуатационные затраты в жилищнокоммунальном хозяйстве и социальной сфере.

Наиболее актуальны и злободневны вопросы сохранности жилого фонда и рационального использования энергетических ресурсов. В энергетическом балансе страны до 40 % энергоресурсов расходуется на энергообеспечение зданий и сооружений. В районах Сибири и Крайнего Севера значение этого показателя превышает 50 %. Объем жилищного строительства сегодня составляет в России 45…50 млн м², это немногим более 2 % от эксплуатируемого жилого фонда.

В связи с этим экономия энергоресурсов за счет ужесточения норм строительной теплотехники в жилищном строительстве в ближайшие 10 лет вряд ли превысит 5 %.

Таким образом, можно констатировать следующее: для получения реальных и ощутимых результатов по энергосбережению основное внимание необходимо уделять сохранности, реконструкции, модернизации и капитальному ремонту жилого фонда.

1. Надстройка зданий

Под надстройкой понимают повышение этажности дома или его частей. Надстройка может быть также реализована посредством устройства мансард, т. е. расположения жилья в пространстве под крышей, на месте перестроенного чердака; размещения на эксплуатируемой крыше рекреационного пространства, позволяющего создавать места для досуга на свежем воздухе.

Если физический износ (ветшание) конструкций не превышает 20 % и несущие элементы здания обладают достаточной прочностью, допускается надстроить один-два этажа без усиления существующих фундаментов, стен или колонн нижних этажей. Это способствует увеличению площади проживания при существующих коммуникациях и развитой инфраструктуре жилой зоны. Как правило, большинство капитальных конструкций зданий сохранили достаточный запас прочности.

Различают два типа конструктивных схем надстроек. В первом случае речь идет о реконструкции с восприятием нагрузки от надстраиваемых этаже на старое здание. Во втором — о передаче нагрузки от надстроенных этажей на самостоятельные фундаменты (рис. 2).

Рис. 2. Реконструкция здания методом надстройки

Реконструкцией первого типа следует считать реконструкцию, при которой нагрузка от новых этажей передается на старое здание. Разновидностью этого типа является надстройка без изменения конструктивно-планировочной схемы здания и существенного усиления его несущих элементов. В стенах и фундаментах используют резервы прочности, поэтому перепланировку решают с учетом сохранения этих элементов. При этом по периметру несущих стен надстраиваемого этажа необходимо устраивать сплошной монолитный железобетонный обвязочный пояс.

Вторая схема надстройки этого типа предполагает изменение конструктивнопланировочного решения и усиление несущих элементов. Главная задача — освободить от дополнительной нагрузки наиболее напряженные части существующего здания и загрузить другие, менее нагруженные. Перекрытия надстройки, например, опирают на поперечные стены, если существующие оперты на продольные. Когда расстояние между стенами превышает 7 м, вводят промежуточную колонну.

В надстройках, предусматривающих изменением конструктивной схемы, для восприятия нагрузки от надстройки на элементы существующего здания укладывают прогоны различных видов. Это дает возможность перераспределять нагрузку для использования резервов существующего остова надстраиваемого здания. Используя конструктивную схему с прогонами, опертыми на поперечные стены, которые в существующем здании не несут нагрузки, освобождается от нагрузки средняя продольная стена, находящаяся в наиболее трудных условиях, и уменьшается нагрузка на наружные стены в надстраиваемых этажах.

К реконструкции второго типа прибегают, если по градостроительным решениям нельзя ограничиться повышением высоты здания всего на четыре этажа. Эти решения сложны, но рациональны, особенно когда нужно кардинально изменить этажность застройки квартала.

Существует две принципиально различные схемы надстроек описываемого типа.

Согласно пер вой схеме колонны устанавливают по периметру здания и опирают на самостоятельные фундаменты. Между колоннами и существующими наружными стенами укладывают горизонтальные плиты балконов или лоджий, за счет чего увеличивают ширину корпуса. В надстройке получается однопролетная конструктивно-планировочная система с поперечными балкамистенками, совмещающими функции перегородки и несущей конструкции, установленными через этаж.

В соответствии со второй схемой над надстраиваемым зданием располагают горизонтальный диск-платформу (ростверк), которую не связывают с существующими вертикальными конструкциями дома, поскольку опирают на систему автономных колонн. Их отделяют пластичными прокладками от перекрытий и этим обеспечивают стабильность полов при естественных осадках надстройки.

В ростверках оборудуют технические этажи. Их повторяют через каждые пять-шесть этажей. В результате получают рамно-связевую систему, высота которой может достигать 250…300 м. Описанный метод удобен тем, что плотность застройки увеличивается многократно.

Для устройства надстроек с возведением несущих конструкций внутри существующего здания используют т.н. встроенные строительные системы. При этом используются сборные, сборномонолитные, монолитные системы (табл. 1).

Таблица 1. Встроенные системы при реконструкции зданий с надстройкой этажей

При устройстве надстроек с возведением несущих конструкций снаружи существующего здания, кроме вышеперечисленных, применяются также каркасные системы из металлоконструкций, например по методу «Фламинго» (табл. 2).

Таблица 2. Пристроенные системы при реконструкции зданий с надстройкой этажей

Преимущества способа надстройки. Основное достоинство способа обусловлено тем, что для надстройки здания не требуется, чтобы оно надстраивалось по всей его длине и ширине. Надстроить можно любую часть здания, ограниченную капитальными стенами.

Вполне допустимо принимать толщину стен надстраиваемых этажей такой же, как у существующих, или, если это возможно, то даже тоньше стен верхнего этажа. В надстраиваемой части здания можно без труда обустроить вытяжную вентиляцию. При выполнении кладки стен оставляют дополнительное количество вентиляционных каналов.

Недостатки способа надстройки. Существенный недостаток рассматриваемого способа связан с тем, что разборка крыши ухудшает условия эксплуатации существующего верхнего этажа. Также неудобства вызваны необходимостью устраивать крыши заново, что после надстройки удорожает стоимость здания.

Как правило, существующие чердачные перекрытия рассчитаны на ограниченную полезную нагрузку и по своей прочности не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к междуэтажным перекрытиям. Поэтому такие перекрытия или приходится усиливать, или устраивать второе междуэтажное перекрытие, рассчитанное на нагрузку от собственного веса пола и полезную нагрузку. Требуется усиливать несущую способность отдельных простенков нижних этажей надстраиваемого здания. Кроме того, при надстройке производится разборка и монтаж заново системы отопления, так как диаметры существующих стояков оказываются недостаточными по сечению для присоединения к ним дополнительных отопительных приборов надстраиваемых этажей.

Если в надстраиваемом здании имеется подвесное чердачное перекрытие, объемы работ по надстройке значительно возрастают. Традиционно подобные конструкции встречаются в школьных и других зданиях объектов социальной значимости (в связи с устройством в верхнем этаже большого зала отсутствует средняя продольная стена). В таких случаях приходится на верхнем эксплуатируемом этаже дополнительно сложить стену или другую конструкцию, заменяющую ее, и перекреплять подвесное к стропилам чердачное перекрытие на вновь подводимую конструкцию, что также ведет к серьезному удорожанию работ по надстройке.

2. Пристройки, вставки

Пристройки, вставки конструктивно решают как дома нового строительства. Однако в наиболее ответственных местах — узлах примыкания к существующим стенам — предусматривают специальные мероприятия. Это связано с потенциальной возможностью появления деформаций в местах стыков. Такое явление объясняется тем, что в основаниях старых зданий, простоявших много лет, грунт уплотнился. В результате осадки стабилизировались. Основание же под новыми фундаментами будет обжиматься по мере его подгрузки во время строительства. Процесс завершится только через несколько лет эксплуатации, поэтому примыкания новой и старой кладки делают скользящими, предусматривая осадочные швы.

Для связи в стенах устанавливают стальные анкеры. Их предназначение — обеспечение беспрепятственного вертикального смещения пристройки по отношению к старому зданию. Вместе с тем они должны воспринимать горизонтальные нагрузки, препятствовать расширению шва.

Новые фундаменты выполняют, обеспечивая незыблемость оснований под старыми стенами. В тех случаях, когда отметки заложения совпадают, грунт предохраняют от вспучивания шпунтовым рядом. Если же новые фундаменты необходимо заглубить ниже подошвы существующего, то их относят, обеспечивая угол откоса не мене 30°.

В месте примыкания стены пристройки опирают на консоли. Если намечают смежно со старой стеной выложить новую, то под нее подводят опорный контр, зажимаемый в фундаменте.

Другие разработки также позволяют избежать просадок примыкающим к пристройкам и встройкам строений. Это различные методы водовоздушного упрочнения грунта.

Таким образом, новые технологии позволяют эффективно решать примыкания к старым зданиям.

3. Подъем зданий для осуществления подстройки

Для подъема зданий применяют батареи домкратов. Их устанавливают под стенами здания с шагом между ними 0,5…5,0 м. При редком шаге домкратов опорную конструкцию делают в виде рамы-обвязки под всем зданием, при частом — ограничиваются только опорными балками, устанавливаемыми поперек стен над штоком домкрата.

Раму-обвязку делают в виде жесткой конструкции, поскольку она должна обеспечивать незыблемость стен в плоскости среза и воспринимать сосредоточенную нагрузку от подъемных механизмов. Эту конструкцию выполняют в виде рандбалок, связей и опорных балок. Ее решают по аналогии с конструкциями, применяемыми для передвижки.

Подъем зданий осуществляется двумя способами. Первый способ предусмотрен для подъема зданий на высоту до 2 м.

Сначала установленной группой домкратов поднимают здание на высоту, равную длине штока поршня. Под лапки подводят коротыши рельсов или специальные железобетонные блоки, обеспечивая надлежащую опору корпуса. После этого поршень втягивают в этот корпус, а под него подкладывают опоры, и цикл подъема возобновляют. Подъем сопровождают устройством под домкратом балочной клетки, которая является временным поддерживающим устройством. После завершения подъема под поднятыми стенами выкладывают новую кладку, а поддерживающее устройство разбирают.

Вторым способом подъем зданий можно осуществлять на высоту более 2 м. Для этого устанавливают две батареи домкратов. В работу включают одну батарею домкратов, а другую оставляют для временного крепления здания. После его подъема на высоту штока в образовавшуюся пустоту заводят блок стационарной конструкции стены или опоры. Включая попеременно разные батареи, здание поднимают на заданную высоту. Этот метод эффективен, так как нет необходимости во временных поддерживающих устройствах, однако требуется в два раза больше механизмов, чем в первом способе.

Преимущества способа подстройки. Работы по подстройке необходимо выполнять в подвале и с внешних сторон стен здания. Поскольку все коммуникации внутри здания сохраняются, есть возможность вести подстройку без каких-либо нарушений режима его эксплуатации. Только при необходимости устройства вентиляционных каналов в подстраиваемом этаже возникает необходимость в прокладке сквозь существующие перекрытия этажей труб для них.

В случае, когда при надстройке здания периодически возникает необходимость в предварительном уширении фундаментов, для подстройки обычно бывает достаточным уплотнить основание посредством опрессовки грунта, подстилающего фундаменты, теми же домкратами, которыми поднимают здание. Для этого поочередно придают домкратам нагрузку, величина которой на 20…30 % выше нагрузок, приходящихся на соответствующий отрезок стены.

При подстройке здания кладка стен значительно упрощается, поскольку ее ведут не на большой высоте, как при надстройке, а внизу; при этом не требуется установки лесов на всю высоту здания и в связи с этим последующий объем отделочных работ меньше, чем при надстройке.

Недостатки способа подстройки. Самый существенный недостаток заключается в том, что подстраивать можно одновременно только отдельно стоящее здание по всему его основанию.

Если в здании есть подвал, то все работы ведутся только внизу — в подвале. В противном случае рандбалки приходится заводить в стены первого этажа, в связи с чем эксплуатацию первого этажа на время прекращают. Если фундаменты здания заложены глубоко, отметку среза устанавливают на такой глубине, чтобы высота оставшейся части фундаментов (под домкратом) обеспечивала распределение давления на необходимую площадь основания. При возможности следует заводить рандбалки ниже стен первого этажа даже в тех случаях, когда требуется дополнительный объем земляных работ.

При опирании пола первого этажа непосредственно на грунт приходится вести выемку грунта широкими штольнями (между капитальными стенами) с установкой балок под полом первого этажа и опиранием их на стены.

При подстройке здания толщина стены может быть такой же или должна быть толще, поскольку не рекомендуется, чтобы она была тоньше стен существующего первого этажа.

Обратную линию отопления, которая расположена в подвале, разбирают в том случае, если она мешает работе домкратов. Если подстройка производится в зимнее время, то обратную линию отопления можно демонтировать и поднять выше рандбалки, а стояки отопления приварить к ней. При таком расположении обратной линии (выше линии среза) обеспечивается бесперебойное отопление всего здания. Следовательно, на время подъема требуется устраивать гибкое соединение только в двух местах: между котлом и трубопроводом к верхней разводке, а также между котлом и обратной линией отопления.

4. Передвижка зданий

Для осуществления передвижки ремонтируемого или реконструируемого здания необходимо спроектировать и разработать конструкции новых фундаментов, элементы пути с передвигающими механизмами и временные устройства, которые будут заменять фундамент и воспринимать нагрузки от стен в процессе передвижки.