Готовая дипломная работа: 9-этажный дом в Тюмени

Выпускная квалификационная работа на тему «Строительство 9-этажного жилого дома в г. Тюмень» выполнена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования и представляет собой комплексное проектно-расчетное исследование, охватывающее все этапы жизненного цикла строительного объекта — от архитектурно-планировочных решений до экономического обоснования.
В архитектурно-строительном разделе обоснован выбор стеновой (бескаркасной) конструктивной системы с применением несущих стен из силикатного кирпича марки М150. Такое решение обеспечивает оптимальное соотношение прочности, долговечности, теплотехнических характеристик и технологичности возведения. Проведенный теплотехнический расчет наружной стены выявил недостаточность первоначального проектного решения (толщина утеплителя 150 мм) и обосновал необходимость увеличения толщины минераловатного утеплителя до 180 мм для обеспечения требуемого сопротивления теплопередаче Rтр = 3,46 м²·°С/Вт в условиях сурового климата Тюменской области (климатический район IIB). Скорректированная конструкция стены (380 мм кирпича + 180 мм минеральной ваты + 120 мм облицовочного кирпича) обеспечивает Rфакт = 3,73 м²·°С/Вт с запасом 8% относительно нормативного требования. Основные технико-экономические показатели здания подтверждают его эффективность: общая площадь 10 017 м², жилая площадь 5 578 м², коэффициент застройки участка 0,28, удельный строительный объем 5,59 м³/м², что соответствует нормативным диапазонам для 9-этажных жилых домов.
В расчетно-конструктивном разделе выполнены детальные расчеты основных несущих элементов здания по первой и второй группам предельных состояний в соответствии с требованиями СП 63.13330.2018:
Для многопустотной плиты перекрытия типа ПК 60-12-8 (пролет 5,98 м) подобрано продольное армирование 8Ø10 А800 (Аs = 628 мм²) при требуемом 538 мм², что обеспечивает запас прочности 17%. Расчет по наклонному сечению показал отсутствие необходимости в поперечной арматуре по расчету (требуется только конструктивная). Проверка по второй группе предельных состояний подтвердила отсутствие трещин при нормативной нагрузке и прогиб 24,7 мм при допустимом 29,9 мм.
Для сборного железобетонного лестничного марша подобрано армирование 2Ø14 А300 с обеспечением прочности при изгибающем моменте 13,2 кН·м. Поперечная арматура не требуется по расчету.
Для площадочной плиты подобраны арматурные сетки Ø3 В500 с шагом 200 мм для полки и 2Ø10 А300 для лобового ребра.
Все рассчитанные элементы удовлетворяют требованиям прочности, трещиностойкости и деформативности, что гарантирует безопасную эксплуатацию здания в течение нормативного срока службы 100 лет.
В технологическом разделе разработаны две детализированные технологические карты, обеспечивающие высокую степень механизации работ:
Технологическая карта на земляные работы предусматривает разработку котлована объемом 8 420 м³ экскаватором ЭО-4225А с прямой лопатой (емкость ковша 1,25 м³) в комплексе с 6 автосамосвалами КамАЗ-6520. Продолжительность работ — 12 суток при двухсменном режиме. Для обеспечения качества предусмотрены операции по доработке дна котлована вручную (последние 10 см) и уплотнению грунта катком ДУ-31А до коэффициента уплотнения Купл ≥ 0,95.
Технологическая карта на возведение надземной части обосновывает применение крана КС-55729-1 грузоподъемностью 25 т для монтажа плит перекрытий и подачи материалов, а также комплексной бригады каменщиков в составе 25 человек для возведения кирпичных стен. Продолжительность возведения одного этажа — 8 рабочих дней, всего надземной части — 72 суток. Для зимнего периода предусмотрены специальные мероприятия: применение противоморозных добавок в раствор (нитрит натрия 4% при температуре до –20 °С), подогрев воды до +60 °С, укрытие свежей кладки теплоизолирующими матами.
В организационном разделе разработан оптимизированный календарный план строительства общей продолжительностью 224 рабочих суток (12 календарных месяцев с учетом климатических ограничений). Анализ сетевого графика выявил критический путь, проходящий через работы нулевого цикла и возведение надземной части. Применение поточной организации работ и параллельного выполнения операций позволило сократить сроки строительства на 25 суток по сравнению с последовательным методом. Строительный генеральный план обеспечивает рациональную организацию площадки: минимальные транспортные пути (средняя дальность перемещения материалов 45 м), соблюдение противопожарных разрывов, обеспечение безопасности труда и охраны окружающей среды. Парк строительных машин подобран с учетом объемов работ и климатических условий региона, коэффициент использования основного оборудования составляет не менее 0,85.
В экономическом разделе составлены локальные сметы на подземную и надземную части здания, а также объектная смета. Общая сметная стоимость строительства составила 3 818,6 млн руб. (без НДС), что соответствует 381 200 руб. за 1 м² общей площади. Данный показатель находится в пределах нормативного диапазона для кирпичных домов г. Тюмени (370 000–395 000 руб./м²), что подтверждает экономическую обоснованность проектных решений. Структура затрат рациональна: наибольшую долю составляют отделочные работы и инженерные системы (64% от стоимости надземной части), что характерно для современного жилищного строительства с высоким уровнем комфортности. Расчет экономической эффективности для инвестора показал рентабельность проекта 60% и срок окупаемости 1,67 года при рыночной стоимости продажи 160 000 руб./м² общей площади.
Основные результаты и выводы:
Разработано архитектурно-конструктивное решение 9-этажного жилого дома, отвечающее всем требованиям нормативных документов, климатическим условиям г. Тюмени и обеспечивающее комфортные условия проживания.
Выполнены детальные расчеты несущих конструкций, подтвердившие их соответствие требованиям прочности, трещиностойкости и деформативности при минимальном расходе материалов.
Обоснованы технологические процессы производства основных видов работ с применением современных строительных машин и оборудования, обеспечивающих высокую производительность труда и качество работ.
Разработана эффективная организационная структура строительства с оптимизированным календарным планом и рациональным строительным генеральным планом.
Проведена комплексная экономическая оценка проекта, подтвердившая его экономическую целесообразность и инвестиционную привлекательность.
Учтены особенности строительства в условиях сурового климата Западной Сибири: применены специальные технологии для зимнего периода, увеличена толщина утеплителя наружных стен, выбраны морозостойкие материалы.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования разработанных технологических карт, календарного плана и строительного генерального плана при возведении аналогичных объектов в климатических условиях Тюменской области. Результаты теплотехнического расчета могут быть применены при проектировании наружных стен жилых зданий в регионах с продолжительным отопительным периодом.
Рекомендуется при реализации проекта:
строго соблюдать технологические регламенты, особенно при производстве бетонных и каменных работ в зимний период;
осуществлять непрерывный геодезический и лабораторный контроль качества работ;
применять современные методы логистики для минимизации простоев строительной техники;
использовать энергосберегающие технологии при монтаже инженерных систем для снижения эксплуатационных расходов.
Таким образом, поставленные в работе цели достигнуты, все задачи решены в полном объеме. Разработанный проект строительства 9-этажного жилого дома в г. Тюмень является технически обоснованным, технологически осуществимым, экономически эффективным и отвечает современным требованиям к качеству, безопасности и энергоэффективности жилых зданий.

Приложения
ГЛАВА 1. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
1.1. Характеристика здания
Проектируемый объект — 9-этажный трёхсекционный жилой дом (секции А, Б, В), размещаемый на участке в микрорайоне г. Тюмень. Здание предназначено для постоянного проживания граждан и соответствует требованиям, предъявляемым к жилым зданиям по СП 54.13330.2016 «Здания жилые многоквартирные».
Класс ответственности здания — КС-2 (согласно ГОСТ 27751-2014), что означает нормальную степень ответственности при эксплуатации. Срок службы здания — не менее 100 лет. Степень огнестойкости — II, предел огнестойкости несущих конструкций — REI 90.
Здание относится к категории малоэтажного многоквартирного жилья (по классификации Минстроя РФ), хотя формально превышает порог в 8 этажей — это обусловлено использованием лифтов и соблюдением требований пожарной безопасности (высота менее 28 м).
Конструктивная система.
Выбрана стеновая конструктивная система (бескаркасная), при которой все вертикальные нагрузки воспринимаются несущими наружными и внутренними продольными стенами. Такая система характерна для массового жилищного строительства благодаря:
-простоте технологии возведения,
-экономичности за счёт унификации конструкций,
-высокой пространственной жёсткости,
-возможности применения традиционных материалов (кирпич, блоки, плиты).
Несущие стены выполнены из силикатного кирпича марки М150, кладка — на цементно-песчаном растворе М100. Продольные стены толщиной 510 мм (в местах повышенной нагрузки) и 380 мм (в основном массиве), поперечные — 380 мм.
Система обеспечивает:
-передачу веса перекрытий, кровли, оборудования,
-устойчивость здания при ветровых и сейсмических (условных) воздействиях,
-соответствие деформационным ограничениям (прогибы, осадки).
Альтернативные варианты (каркасно-панельная система, монолитный железобетонный каркас) были рассмотрены, но отклонены по следующим причинам:
каркасные системы требуют большего количества монолитных работ и кранового оборудования,
панельные дома ограничены по планировочной гибкости,
кирпичная кладка обеспечивает лучшие акустические свойства и долговечность при умеренном уровне трудозатрат.
Технико-экономические показатели здания
Технико-экономические показатели (ТЭП) являются важнейшим критерием оценки эффективности проектных решений. Они позволяют сравнить проект с аналогами, определить его рациональность и соответствие градостроительным нормам.
Таблица 1 - Основные ТЭП
Коэффициенты рациональности
Коэффициент рациональности использования площади:
K1=Sжил/Sобщ=5578/10017=0,557
Нормативное значение для 9-этажных домов — 0,55–0,60. Показатель соответствует норме.
Коэффициент компактности здания:
Kкомп=Fогр/Vобщ
где Fогр — площадь наружных ограждающих конструкций.
При Fогр≈14200 м2, получаем:
Kкомп=14200/56012=0,253
Чем меньше Kкомп​, тем меньше теплопотери. Для 9-этажного дома допустимый диапазон — 0,22–0,28, значит, компактность оптимальна.
Коэффициент остекления (для фасадов северной ориентации):
Kост=SоконSфасад≤0,18
В проекте: 0,16–0,17, что соответствует требованиям энергосбережения.
Анализ эффективности.
Проект демонстрирует:
-высокую плотность застройки при сохранении комфортных условий проживания,
-оптимальное соотношение жилой и общей площади,
-соответствие требованиям СП 42.13330.2016 по размещению в жилой зоне.
1.2. Климатические условия строительства
Город Тюмень расположен в Западной Сибири, в Тюменской области.
Климат — резко континентальный, характеризуется холодной продолжительной зимой и коротким тёплым летом.
Таблица 2 - Нормативные климатические параметры
Расчётные температурно-влажностные условия
Для расчёта ограждающих конструкций по условиям воздухопроницаемости, паропроницаемости и конденсации влаги используется:
-Расчётная температура внутреннего воздуха: +20 °C (СП 60.13330.2020),
-Относительная влажность внутреннего воздуха: 55%,
-Средняя температура наружного воздуха за отопительный период: –6,4 °C,
-Средняя влажность наружного воздуха: 88%.
Данные параметры определяют зону влажности — нормальная, а условия эксплуатации ограждающих конструкций — Б (по СП 50.13330.2012), т.к. конструкция вентилируется с одной стороны и подвержена увлажнению.
Влияние климата на проектные решения.
Климатические особенности напрямую влияют на:
Теплотехнические характеристики стен и покрытий — требуется повышенное сопротивление теплопередаче.
Выбор кровельного ковра — необходима повышенная морозостойкость и устойчивость к циклическому нагреву/охлаждению.
Фундаменты — глубина заложения ниже глубины промерзания (2,2 м).
Отделку цоколя — устойчивость к чередованию замораживания и оттаивания.
Систему водостоков — организованный внутренний водосток предпочтителен из-за обледенения наружных труб.
1.3. Объёмно-планировочное решение
Объёмно-планировочное решение (ОПР) определяет компоновку здания, взаимное расположение помещений, эвакуационные пути и архитектурную выразительность.
1.3.1. План этажей
Подземный этаж.
Подвал отсутствует. Вместо него предусмотрен технический подпол, высотой 2,15 м, в котором размещены:
-вводы инженерных сетей (ВК, ЭО, ОВ),
-тепловые узлы,
-электрощитовые,
-насосные установки.
Доступ — через запираемые люки в лестничных клетках.
1-й этаж.
На первом этаже расположены:
-квартиры с увеличенной площадью (с выходом на благоустроенный двор),
-помещения для консьержа (1 шт.),
-колясочные (по 1 на секцию),
-мусоросборные камеры.
Отметка пола — на 0,45 м выше уровня земли, что обеспечивает защиту от подтопления.
Типовой этаж (2–8).
Стандартная секция включает 15 квартир на этаж (всего 3 секции × 15 = 45 квартир/этаж).
Распределение:
1-комнатные: 2 шт. (49,16 м²),
2-комнатные: 5 шт. (62,3–71,8 м²),
3-комнатные: 7 шт. (89,4–102,1 м²),
4-комнатная: 1 шт. (110,43 м²).
Каждая квартира имеет:
-изолированные комнаты,
-кухню ≥ 9 м²,
-санузел (раздельный в 2- и 3-комнатных),
-лоджию ≥ 4 м².
Коридоры — глухие, длиной ≤ 12 м, что соответствует требованиям пожарной безопасности (СП 1.13130.2020).
9-й (последний) этаж.
Конструктивно повторяет типовой, но без лоджий в угловых квартирах (по архитектурному решению). Над квартирой №9–104 запроектирована эксплуатируемая терраса (общего пользования), ограждённая решёткой высотой 1,2 м.
1.3.2. Разрез
Вертикальное сечение здания выполнено в осях 5–6 (через лестничную клетку). Отметки:
±0,000 — пол 1-го этажа,
+2,700 — пол 2-го этажа,
+24,300 — пол 9-го этажа,
+25,500 — кровля.
Высота этажа — 3,0 м, включая перекрытие. Высота от пола до потолка — 2,7 м.
Лестничные марши — двухмаршевые, с площадками шириной 1,4 м.
1.3.3. Фасады
Здание имеет три основных фасада: главный (южный), боковые (восточный и западный). Северный фасад — глухой, без балконов.
Архитектурные особенности.
Чередование светлых и тёмных полос поэтажно.
Углублённые оконные проёмы.
Навесные бетонные козырьки над входами.
Балконы с остеклением (на 2–9 этажах).
Цветовое решение:
Наружная кладка — светло-бежевая (кирпич лицевой),
Цоколь — тёмно-серый (керамогранит),
Оконные рамы — белый ПВХ.
Рис. 1.4. Главный фасад (вставить из «Фасады.pdf»)
Балконы и лоджии.
Балконы — 2,0×0,9 м,
Лоджии — 3,5×1,2 м,
Ограждение — бетонное высотой 0,9 м + металлические секции 0,3 м.
1.4. Конструктивное решение
1.4.1. Основание и фундамент
Инженерно-геологические условия.
По данным инженерных изысканий:
Грунты: супеси, суглинки, пески средней крупности.
Уровень грунтовых вод — на глубине 5,8 м.
Расчётное сопротивление грунта основания R0=250 кПаR0​=250кПа.
Тип фундамента.
Выбран свайный фундамент с монолитным ростверком:
Сваи — забивные железобетонные, сечение 400×400 мм, длина 12 м,
Класс бетона — В25, армирование — каркас из А400,
Шаг свай — 2,4–3,0 м,
Ростверк — монолитный, высота 600 мм, ширина 500 мм.
Обоснование выбора:
Высокий УГВ,
Возможность передачи нагрузок на плотные слои ниже промерзающего слоя,
Минимизация осадок.
1.4.2. Стены и перегородки
Наружные стены.
Многослойная конструкция:
Внутренняя облицовка — силикатный кирпич 380 мм,
Утеплитель — минераловатные плиты «Роквул» 150 мм, λ=0,045 Вт/(м\cdotp°C)λ=0,045Вт/(м\cdotp°C),
Воздушная прослойка — 20 мм (для вентиляции утеплителя),
Наружная кладка — лицевой кирпич 120 мм.
Кладка с гибкими связями (сталь Ø5 мм, шаг 500×500 мм).
Внутренние несущие стены.
Толщина: 380–510 мм,
Материал: керамический и силикатный кирпич,
Кладка — на тёплом растворе (с перлитом) для снижения теплопроводности швов.
Перегородки.
88-мм — для жилых комнат (силикатный кирпич),
65-мм — для санузлов (керамический кирпич с гидроизоляцией).
1.4.3. Перекрытия
Тип: сборные многопустотные плиты ПК 60-12-8,
Толщина: 220 мм,
Пролёт: 6,0 м,
Нагрузка: 8,0 кПа,
Марка бетона: В25.
Уложены на слой цементно-песчаного раствора М150.
1.4.4. Крыша и кровля
Тип: плоская, неэксплуатируемая,
Уклон: 3% (создан за счёт стяжки),
Кровельный ковёр:
Пароизоляция — «Изоспан АМ»,
Утеплитель — «Пеноплэкс» 120 мм,
Гидроизоляция — 2 слоя «Техноэласт».
Водосток — внутренний, диаметр воронок — 100 мм.
1.4.5. Лестницы
Марши — сборные ЖБ, тип ЛМ,
Ширина марша — 1,2 м,
Высота ступени — 150 мм, ширина — 300 мм,
Ограждение — стальные поручни Ø50 мм.
1.4.6. Полы
Таблица 3 – Конструкции пола
1.4.7. Окна и двери
Окна — ПВХ, двухкамерный стеклопакет 4М1–16–4М1–16–4М1,
Приведённое сопротивление теплопередаче: 0,76 м²·°C/Вт,
Двери — филёнчатые, с уплотнением.
1.4.8. Цоколь
Высота: 0,9 м,
Материал: фундаментные блоки ФБС,
Отделка: клинкерная плитка,
Отмостка: бетонная, ширина 1,2 м, уклон 3%.
1.4.9. Отделка
Наружная: без оштукатуривания («под расшивку»),
Внутренняя:
Штукатурка — «Кнауф»,
Покраска — водоэмульсионная,
Обои — виниловые под покраску.
1.5. Системы технического обеспечения здания
Отопление: двухтрубная тупиковая система, радиаторы «Глобус».
Вентиляция: естественная, с регулируемыми клапанами.
Водоснабжение: холодное и горячее от городской сети.
Канализация: внутридомовая сеть → коллектор.
Электроснабжение: ВРУ на 1 этаже, групповые щиты на этажах.
Слаботочные системы: СКС, пожарная сигнализация, видеонаблюдение.
Газоснабжение: не предусмотрено (электроплиты).
1.6. Теплотехнический расчёт наружной стены
Исходные данные и условия проектирования.
Теплотехнические характеристики наружных ограждающих конструкций являются определяющим фактором для обеспечения энергоэффективности здания и комфортного микроклимата в помещениях, особенно в суровых климатических условиях Тюменской области. Конструкция наружной стены должна отвечать требованиям действующего нормативного документа СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
Внутренний слой — сплошная кирпичная кладка из силикатного кирпича, толщиной δ1​=380 мм.
Теплоизоляционный слой — минераловатные плиты, толщиной δ2​=150 мм.
Наружный слой — облицовочная кладка из силикатного кирпича, толщиной δ3​=120 мм.
На основании задания на проектирование и норм СП 131.13330.2018 «Строительная климатология» для расчёта принимаются следующие климатические параметры для города Тюмени:
Назначение здания: жилое.
Расчётная температура внутреннего воздуха: tвн​=+20°C.
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период: tот​=−6.4°C.
Продолжительность отопительного периода: zот​=223 сут.
Расчётная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0.92): tн​=−39°C.
Условия эксплуатации ограждающих конструкций приняты как «Б», что предполагает более влажный режим работы конструкции.
Коэффициенты теплопроводности материалов принимаются по СП 50.13330.2012 и техническим данным производителей:
Кирпичная кладка из силикатного кирпича (на цементно-песчаном растворе): λ1​=λ3​=0.87 Вт/(м·°C).
Минераловатные плиты (утеплитель): λ2​=0.060 Вт/(м·°C).
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности: αвн​=8.7 Вт/(м²·°C).
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности: αн​=23 Вт/(м²·°C).
Расчёт требуемого сопротивления теплопередаче.
Требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены определяется из санитарно-гигиенических, комфортных и энергосберегающих требований. Согласно СП 50.13330.2012, в условиях Тюменской области (регион с продолжительностью отопительного периода более 200 суток) определяющим является норматив по энергосбережению.
В первую очередь рассчитываем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):
ГСОП=(tвн−tот)*zот=(20−(−6.4))*223=5887.2°C*сут
Требуемое сопротивление теплопередаче Rтр​ определяется по формуле из таблицы 3 СП 50.13330.2012:
Rтр=a*ГСОП+b=0.00035*5887.2+1.4=3.46 м2*°C/Вт.
Проверка проектной конструкции стены.
Теперь определим фактическое сопротивление теплопередаче Rфакт​ стены по первоначальному проектному решению.
Общее сопротивление теплопередаче складывается из сопротивлений всех слоёв и поверхностного теплообмена:
Rфакт=1/αвн+∑ δi/λi  +1/αн
Подставляем значения:
Rфакт=1/8.7+0.38/0.87+0.15/0.06+0.12/0.87+1/23=0.115+0.437+2.5+0.138+0.043=3.23 м2*°C/Вт
Анализ результата:
Rфакт=3.23 м2*°C/Вт<Rтр=3.46 м2*°C/Вт
Фактическое сопротивление теплопередаче предложенной стены меньше требуемого на 7%. Это означает, что здание, возведённое по первоначальному проекту, не будет соответствовать нормам энергосбережения, будет иметь повышенные затраты на отопление и может обладать риском пониженных температур внутренней поверхности в углах и на стенах в период сильных морозов, что может привести к сырости и появлению плесени.
Вывод: первоначальное конструктивное решение наружной стены неприемлемо для строительства в г. Тюмени. Необходимо скорректировать проект, повысив теплозащитные свойства стены.
Подбор толщины утеплителя.
Наиболее рациональным и экономически целесообразным решением для выполнения нормативных требований является увеличение толщины слоя минераловатного утеплителя.
Определим требуемую толщину утеплителя δ2,тр​ из условия Rфакт=Rтр:
Rтр=1/αвн+δ1/λ1+δ2,тр/λ2+δ3/λ3+1/αн
Выразим δ2,тр​:
δ2,тр=λ2*(Rтр−1/αвн−δ1/λ1−δ3/λ3−1/αн)
δ2,тр=0.060*(3.46−0.115−0.437−0.138−0.043)=0.060*2.727=0.164 м
Расчётная толщина утеплителя составляет 164 мм. Принимаем ближайшую стандартную, выпускаемую промышленностью толщину 180 мм, что обеспечивает запас надёжности.
Выполним проверку сопротивления теплопередаче скорректированной конструкции стены (δ2​=180 мм):
Rфакт, скор=1/8.7+0.38/0.87+0.18/0.06+0.12/0.87+1/23=0.115+0.437+3.0+0.138+0.043=3.73 м2*°C/Вт
Итоговая проверка:
Rфакт, скор=3.73 м2*°C/Вт>Rтр=3.46 м2*°C/Вт
Условие выполнено с запасом около 8%.
Заключение по теплотехническому расчёту.
Первоначальное проектное решение наружной стены 9-этажного жилого дома в г. Тюмени с толщиной утеплителя 150 мм не соответствует требованиям СП 50.13330.2012 по тепловой защите. Для обеспечения выполнения норм энергосбережения и гарантии здорового и комфортного микроклимата в помещениях необходимо увеличить толщину минераловатного утеплителя с 150 мм до 180 мм.
Скорректированная конструкция стены (380 мм кирпича + 180 мм минеральной ваты + 120 мм облицовочного кирпича) обладает сопротивлением теплопередаче Rфакт​=3.73 м²·°C/Вт, что превышает требуемое значение 3.46 м²·°C/Вт.