Применение современных фасадных строительных материалов при проектировании высотных зданий

Применение современных фасадных строительных материалов при проектировании высотных зданий

Д.В. Гранкина, Д.К. Васильева, А.Д. Тютина, А.Г. Мартиросян Донской Государственный Технический Университет

Аннотация: Статья представляет собой структурированный источник актуальных видов строительных материалов, применяемых в проектировании фасадов высотных зданий и сооружений. Рассматриваются технологические особенности каждого из них и приводятся примеры из практики строительства, в частности г. Ростов-на-Дону.

Ключевые слова: Высотное здание, фасад, панорама города, строительный материал, архитектурно-планировочное решение, атмосферное воздействие, «зеркальный» материал, экономичное сырье, вентилирование, комбинированный фасад.

Все чаще наше внимание приковано к большим объемам. В обозрение

зачастую попадает архитектурный облик городских улиц, парков, привлекают панорамы городов. Анализируя разнообразие стилей, тонкость деталей и палитру исполнения фасадов зданий или сооружений, можно увидеть, как локализовано менялись тенденции строительной индустрии с течением времени. Делать акцент на детализации зданий и сооружений в 1020 веке было целесообразным, так как каждый правитель считал нужным оставить после себя, как память, значимое сооружение с авторскими именными формами и элементами (Антониин Благочестивый - римский император - строит храм Антонина и Фаустины в Риме; Марк Аврелий -именную колонну по подобию Трояновой и др.).

В 70-ых годах 20-ого века начинается эпоха модернизма и предшествующих стилей, когда архитекторы полностью отказываются от различных украшательств, деталей, тонкостей и переходят к лаконичности форм, строгости и полному геометризму. Примером можно назвать, здание, открывающее панораму города Ростов-на-Дону "Промстройниипроект", построенное в 1971 году.

Фасады уже не так усложнены и имеют четко выраженные линии и объемы. Также новая эпоха наступает и у строительных материалов, которые

начинают уверенно применяться в фасадах зданий современного направления. Это могут быть совершенно разные материалы: от тяжелого бетона до легкого хрупкого стекла. Также немаловажно, что сейчас высотные здания служат и как стратегический элемент. Это объясняется тем, что фасадная линия с контрастными, узнаваемыми небоскребами - «визитная карточка» больших городов и нередко такие объекты располагают рядом с международными транспортными узлами, вокзалами и другими существенно важными локациями городской инфраструктуры. [1]. Эта причина также побудила опытных конструкторов и архитекторов использовать элементы трансформации зданий, изменяющая внешнюю оболочку объекта. [2]

Сейчас даже самому непрофессиональному взгляду заметно противостояние эпох прошлых столетий современности на городских улицах. Это не может не привлекать, а значит желание постижения новых форм и концепций у архитекторов актуально и побуждает создавать новые тенденции строительства. Также существует взаимосвязь архитектурно-планировочных и конструктивных решений, так как переход к новым стилям затрагивает и конструктивную составляющую в процессе возведения зданий.

Не каждый материал, применяемый в отделке фасадов подходит для использования в строительстве высотных зданий. Необходимо учесть несущую способность, надежность конструкций фундамента, каркаса небоскреба и, соответственно, использовать в качестве отделки фасадов более легкие и менее габаритные материалы, а также применять улучшенные технологии монтажа и использовать более эффективные строительные материалы.[3]. Заметим, что при монтаже фасадных конструкций на высотные здания необходима установка строительных лесов, и это напрямую связывает монтаж с погодными условиями и другими сложностями (работа на высоте). Это влечёт дополнительные требования при выборе материала фасадов. Поэтому существенно важной задачей является сведение к

минимуму или полное исключение всех возможных рисков при подъеме и монтаже элементов конструкций на высоту.

Говоря о высотных зданиях (менее 100 метров высотой), актуальным материалом при строительстве фасадов будут служить все виды пенного сырья (штукатурка, пенопласт, полистирол и т.д.), с точки зрения экономической составляющей и практичности в использовании.

Стоит отметить такой вид штукатурки фасадов как "мокрый" фасад. Эта технология нередко используется при облицовке высотных зданий и заключается в:

- утеплении фасада (в качестве утеплителя - минеральная вата, пенополистирол, утеплители на базальтовой основе негорючие-НГ);

- креплении арматурной сетки на всю поверхность;

- финишной отделке штукатурной смесью, которая должна соответствовать требованиям ГОСТ и не снижать гидрофобность и паропроницаемость защитного слоя;

- декоративном покрытии краской.

Вышеперечисленные материалы доступны и зачастую их используют при строительстве многоэтажных жилых зданий и зданий общественного назначения. Но говоря о зданиях серьёзных организаций и состоятельных предприятий, появляется новая цель - создание престижного облика, неповторимости и дизайна, соответствующего концепции здания. Внимание акцентируется на облицовку фасадов глянцевыми, "зеркальными" материалами - стекло, металл, пластик.

Одним из самых востребованных материалов, используемых при строительстве фасадов высотных зданий, является стекло. Его преимущества следующие:

- многообразие вариаций использования. Стекло подвергаемо деформированию и его состав может быть различной плотности, текучести,

тепло- и холодосохраняемости. Путём нагревания стекла (к примеру, принцип холодногнутого стекла [4]) создают различные конфигурации остекления фасадов [5]. Это позволяет объему здания придавать нетипичную композиционную мысль, создавать необычные формы фасадов.

- относительно недорогая стоимость применения, в сравнении с другими видами строительных материалов, что влияет на экономическую целесообразность использования данного вида материалов;

- обеспечение прямого освещения помещений здания или сооружения и, следовательно, экономия электричества;

- визуальная лёгкость и современность архитектурного облика, соответствующего представлению об идеальном современном здании или сооружении, в котором применяются изделия из стекла. Помимо стеклянных фасадов, проектируют также стеклянные входные группы в помещениях, различные архитектурные элементы декора из стекла.

Используют холодное и теплое остекление фасадов. Принцип холодного остекления заключается в обеспечении защиты от воздействия осадков и ветра, а также для придания архитектурной привлекательности фасаду. Холодное остекление применяется в жилых, общественных объектах торгово-развлекательного характера, только в тех помещениях, к которым не предъявляются теплотехнические требования. Теплое остекление предназначено для гражданских зданий, к которым предъявляются требования по теплотехнике с учетом энергосбережения. Также существуют виды фасадного остекления - рамное (стоечно-ригельные, модульные, структурные, полуструктурные системы) и безрамное (вантовые и спайдерные системы) [6];

Также нельзя не отметить металл, как незаменимый вариант фасадной отделки. Его основные преимущества среди других материалов:

2

- небольшой вес (7-8 кг/м ), что особенно важно для высоток, так как легкость металлических фасадов облегчает работу фундамента;

- долговечность;

- повышение прочности конструкции и защита стен и объекта в целом от внешних атмосферных воздействий;

- обеспечение вентилирования фасадов (при использовании металлических фасадов типа сайдинг или композитных материалов -алюкобонд, кассетные панели, следовательно, предотвращение появления конденсата) [7].

Популярностью пользуются фасады из алюминиевых панелей. Их применяют в зданиях и сооружениях с различными назначениями, уровнями ответственности, степенями огнестойкости, технологическими уровнями опасности. Различают алюминиевые панели-сайдинг и алюминиевые композитные панели (АКП). [8].

Пластиковые панели, как одна из разновидностей облицовки высотных зданий, менее востребована в строительстве высотных зданий, но имеет ряд преимуществ:

- эргономичность технологии монтажа, в сравнении с другими материалами (например, технология «мокрые» фасады подразумевает наличие определённых навыков, чтобы штукатурка или краска ложилась ровно и давала нужный результат), возможность установки при любых погодных условиях, отсутствие процесса подготовки поверхности стен перед монтажом;

- небольшой вес материала;

- отсутствие неблагоприятной восприимчивости к колебаниям температурного режима;

- доступная стоимость;

- разнообразие цветовой гаммы и фактуры, что позволяет воплощать самые смелые идеи экстерьера зданий. [9].

Многофункциональные здания, в составе которых предусмотрены помещения различного назначения - офисы, магазины, гостиницы, жилые площади - ставят перед архитектором более сложную задачу. Становится уместным применение комбинированных фасадов - смешения фасадов из разных строительных материалов. Делается это в первую очередь для соблюдения требований и особенностей освещения помещений того или иного функционала. [10]. Также важную роль при выборе решения фасадов играет его соответствие назначению здания. В настоящее время жилым домам свойственно применение панельных или кирпичных фасадов (учитываются конструктивные особенности, функциональность материала и климатические условия);административным - новейшие формы облицовок (керамогранит, композитные материалы, фасадные кассеты); торговым комплексам - любые современные отделки с акцентом на цветовое решение, с целью маркетинга и привлечения внимания (пример: здание торгово-развлекательного центра "Мегамаг" Огромным преимуществом применения комбинированных фасадов является своеобразие и индивидуальность, присущая объектам новой современной архитектурной индустрии.

Многообразие отделочных материалов фасадов, огромная цветовая гамма дают возможность создавать непохожие друг на друга объекты и воплощать самые смелые идеи архитекторов и конструкторов. В совокупности проект высотного здания с применением усовершенствованных современных объёмно-планировочных решений, а также конструктивных особенностей - это своего рода учебное пособие для проектировщиков. Опыт применения новых разработок в области строительных материалов фасадов высотных зданий широк и побуждает

совершенствовать существующие задумки и развивать высотное строительство в целом.

Литература

1. Высокие решения // Газета.ги URL: gazeta.ru/realty/2013/11/06_a_5740893.shtml (дата обращения: 14.11.2018).

2. Е.В. Пименова, В.И. Шумейко Трансформация в архитектуре уникальных общественных зданий // Инженерный вестник Дона, 2016, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3939

3. Шумейко В.И., Кудинов, О.А. Об особенностях проектирования уникальных, большепролетных и высотных зданий и сооружений // Инженерный вестник Дона, 2013, №4. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/2164.

4. Д.В. Гранкина, Н.В. Иванов, В.О. Коняхин Современные конструктивные решения высотных зданий на примере строительства Лахта-Центра // Инженерный вестник Дона, 2018, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5290

5. Маклакова Т.Г. Высотные здания. Градостроительные и архитектурно-конструктивные проблемы проектирования М: АСВ, 2008. 126 с.

6. Виды фасадных систем остекления // fasadec.ru URL: fasadec.ru/tehnologiya/svetoprozrachnye-fasady/vidy-fasadnogo-ostekleniya.html (дата обращения: 20.12.2018).

7. Ю. А. Вильман Технология строительных процессов и возведение зданий. Современные прогрессивные методы. изд. М: Издательство ACB, 2014. 193 с.

8. Фасад из алюминиевых композитных панелей: уникальные свойства и применение в строительстве // fasadevision.ru URL: fasadevision.ru/fasadnye-paneli/metallicheskie/alyuminievye-kompozitnye.html (дата обращения: 22.11.2018).

9. Karamysheva A.A., Shumeyko V.I. Rational constructional and planning concepts of high-rise buildings' stabilization // Engineering studies. Volume 9, №3,

2017. рр. 700-701.

10. Shumeyko V.I. The support systems of unique high-rise buildings // MATEC International science conference "Smart city". St. Petersburg: EDP Sciences, 2017. pp. 102-103

References

1. Gazeta.ru URL: gazeta.ru/realty/2013/11/06_a_5740893.shtml (data obrashcheniya: 14.11.2018).

2. E.V. Pimenova, V.I. SHumejko Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3939

3. Shumejko V. I., Kudinov O.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2164.

4. D.V. Grankina, N.V. Ivanov, V.O. Konyahin Inzenernyj vestnik Dona (Rus),

2018, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5290

5. Maklakova T.G. Vysotnye zdaniya [High-rise buildings]. Moscow: AVS, 2008. 126 p.

6. Vidy fasadnyh sistem ostekleniya [Types of front systems of glazing]. fasadec.ru URL: fasadec.ru/tehnologiya/svetoprozrachnye-fasady/vidy-fasadnogo-ostekleniya.html (data obrashcheniya: 20.12.2018).

7. YU. A. Vil'man Tekhnologiya stroitel'nyh processov i vozvedenie zdanij. Sovremennye progressivnye metody [Technology of construction processes and construction of buildings]. izd. M: Izdatel'stvo ACB, 2014. 193 p.

8. Fasad iz alyuminievyh kompozitnyh panelej: unikal'nye svojstva i primenenie v stroitel'stve [Facade from aluminum composite panels: unique properties and application in construction]. fasadevision.ru URL: fasadevision.ru/fasadnye-paneli/metallicheskie/alyuminievye-kompozitnye.html (data obrashcheniya: 22.11.2018).

9. Karamysheva A.A., Shumeyko V.I. Engineering studies. Volume 9, №3, 2017. рр. 700-701.

10. Shumeyko V.I. MATEC International science conference "Smart city". St. Petersburg: EDP Sciences, 2017. pp. 102-103.