Хорошая статья, программная и интересная:

"Для современного строительного рынка характерен широчайший выбор конструкционных и технологических решений по строительству зданий и сооружений. Достаточно перспективными на сегодняшний день являются здания каркасного типа. Во всем мире с применением металлического каркаса строятся и знаменитые небоскребы, и торгово-зрелищные комплексы, и жилые дома, не говоря уже о строительстве промышленных предприятий и других объектов. Конечно, каркасные конструкции могут быть и железобетонными, и деревянными, однако именно металлокаркас обладает рядом неоспоримых преимуществ. К сожалению, не смотря на широкое распространение в строительстве промышленных и общественных зданий конструкции из металла пока еще плохо «приживаются» на отечественной строительной «ниве»… О причинах этого явления и других вопросах, связанных с перспективами применения металлоконструкций нам рассказал руководитель Союза строительных организаций Ленинградской области («ЛенОблСоюзСтрой»), вице-президент петербургского концерна «Завод металлоконструкций» А. В. ЛЕБЕДИНСКИЙ.

Металлоконструкции начали применяться в строительстве еще в XVIII–XIX вв.В основном — в качестве балок перекрытий, колонн, лестниц и так далее. Из металла изготовлен, например, 22-метровый купол Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. Основным материалом для изготовления металлоконструкций в те времена служил чугун.

Вместе с тем началом широкого применения металлоконструкций в строительной индустрии следует считать 1880-е годы, когда были освоены промышленные способы производства стали — мартеновский, бессемеровский и томасовский процессы. К концу XIX в. в России и за рубежом были построены здания внушительных размеров, основные конструкции которых были выполнены из стали: это павильоны Нижегородской ярмарки, Бруклинский мост в Нью-Йорке, Эйфелева башня в Париже.

Современные металлические конструкции выполняются как правило либо из стали и ее сплавов, либо из легких, например алюминиевых, сплавов. Наибольшее распространение получили стальные конструкции, используемые в несущих каркасах общественных зданий, промышленных, спортивных и зрелищных сооружениях, выставочных павильонах.

Благодаря высокой прочности стали такие конструкции надежны в эксплуатации, имеют малую массу и небольшие габариты по сравнению с конструкциями из других материалов.

За счет использования типовых металлоконструкций обеспечивается минимальный расход стали, снижение трудоемкости изготовления конструкций в заводских условиях, удобство и быстрота монтажа их на месте и, соответственно, снижение себестоимости всего строительства в целом.

Конструкции из алюминиевых сплавов, обладающие такими достоинствами, как легкость, коррозионная стойкость, технологичность, высокие декоративные свойства, наиболее широко применяются в качестве ограждающих элементов, отделочных деталей зданий и для изготовления разборных домиков-бытовок, небольших торговых павильонов.
— Производство и монтаж металлокаркаса — это высокотехнологичный процесс, с высокой степенью заводской готовности конструкций, — рассказывает Алексей Лебединский. — Благодаря этому каркас можно изготовить и смонтировать на стройплощадке с высокой точностью и в короткие сроки. При этом монтаж ограждающих панелей или стен можно доверить даже малоквалифицированному персоналу.

При использовании металлокаркаса удается сэкономить и за счет сокращения сроков строительства здания. Ведь все строительные проекты сейчас реализуются с привлечением заемных или кредитных средств, поэтому сокращение цикла строительства даже на 1–2 месяца сулит значительную экономию.

Скептики возражают, что металл ржавеет. Но современные методы антикоррозионной обработки позволяют решить эту проблему. Кроме того, в жилом здании значительная часть металлокаркаса закрыта защищающим его от внешних воздействий среды железобетоном, раствором, панелями, другими элементами конструкции, также препятствующими коррозии. В целом, технологии защиты металла от окружающей среды давно отработаны и подтверждены десятилетиями практики строительства таких зданий на Западе.

Совершенно надуманной проблемой является и огнезащита. Конечно, незащищенный металл обладает пределом огнестойкости и при пожаре под воздействием пламени начинает скручиваться, плавиться… Прежде всего есть ряд технологий, хоть и довольно дорогих, которые существенно повышают огнестойкость металлоконструкций. Кроме того, в жилом доме эта проблема решается почти полностью благодаря тому, что почти весь металлокаркас закрыт ограждающими (негорючими!) конструкциями, стенами, перекрытиями и тому подобным. Оставшийся открытым, металл как правило не превышает 5% от общей массы каркаса и может быть закрыт специальными вспучивающимися, вспенивающимися красителями, гипроком.

Еще одним предубеждением против домов с металлокаркасом является возможность возникновения в металле блуждающих, наведенных токов, магнитных полей… Эти процессы действительно возникают в металле, и их влияние на здоровье человека пока еще в полной мере не изучено. Однако от этого явления не свободны и железобетонные крупнопанельные, и монолитные, и каркасные здания, ведь в них применяется достаточно мощное армирование. Да и в кирпичных домах в качестве перекрытий используются железобетонные изделия, в которых металла вполне достаточно… Конечно, лучше всего жить в деревянном доме. Однако с развитием домостроения огромное количество людей живет в многоэтажных домах, которые не возможно строить без использования металла, и де-факто во всем мире признано, что эти технологии не влияют на здоровье и разрешены во всех странах.

Словом, против использования металлокаркасов в гражданском строительстве нет никаких мало-мальски весомых аргументов.

— С помощью легких, быстровозводимых металлоконструкций строятся многие общественные здания и сооружения, — продолжает Алексей Лебединский, — склады промышленных и продовольственных товаров, различного оборудования, предприятия торговли и общественного питания, хранения и переработки продуктов сельского хозяйства, гаражи для легковых и большегрузных автомобилей, установки холодильного оборудования, небольшие промышленные производства, выставочные комплексы, ярмарки и рынки, спортивно-оздоровительные комплексы.

Наиболее широкое распространение на современном этапе получили быстровозводимые здания на основе прочного каркаса и легких ограждающих конструкций. Их активное применение позволяет быстро возводить здания различной формы, размера и этажности. По сроку службы такие здания сопоставимы со зданиями из традиционных материалов (кирпича, железобетона), при этом их использование позволяет до 40% снизить затраты на проектирование, монтаж, демонтаж и последующую эксплуатацию.
Металлокаркас может быть как стандартным, так и выполненным на основе гнутых сварных профилей коробчатого сечения. Преимущества тонкостенного металлокаркаса заключаются в большем сроке эксплуатации и низкой нагрузке на фундамент, что и обусловливает высокую скорость сборки и сравнительно небольшую цену. К преимуществам быстровозводимых зданий также можно отнести низкую (в сравнении с капитальными строениями) стоимость при сравнимых сроках эксплуатации.

Каркас из легких металлических конструкций легко монтируется и демонтируется для перемещения на другую площадку, причем это не требует дополнительной техники или рабочих. При монтаже конструкции исключаются сварочные работы, что ускоряет сборку и повышает качество конструкции. Снижение металлоемкости зданий из легких металлоконструкций достигается за счет применения гнутых сварных профилей коробчатого сечения, которые обеспечивают снижение металлоемкости до 15% при тех же нагрузках, что и традиционные прокатные металлопрофили.

Каркас быстровозводимого здания представляет собой металлические рамы и фермы с жестким или шарнирным соединением, объединенные между собой стальными прогонами и распорками. Он предназначен для обеспечения устойчивости и восприятия нагрузок во время эксплуатации сооружения. Пространственная жесткость металлического каркаса обеспечивается вертикальными и горизонтальными связями. Соединения конструкций могут быть сварными или болтовыми.

Ограждающие конструкции могут быть выполнены из любых материалов — стекла, пластика, сэндвич-панелей. В последнем случае в качестве наружной обшивки сэндвич-панелей используются профилированные тонкие оцинкованные листы с защитным полимерным покрытием. Внутренний слой панелей может быть выполнен из пенополиуретана, пенополистирола или минеральной ваты.
Надо отметить, что приблизительно в  95% сэндвич-панелей, производимых во всем мире, используется в качестве наполнителя пенополиуретан. По многим показателям он превосходит все остальные материалы, за исключением показателей горючести. В России — и это неоспоримое преимущество отечественного стройкомплекса — наибольшее распространение получили панели из минеральной ваты, поскольку этот материал относится к классу негорючих и соответствует российским пожарным нормам. Кроме того, минераловатные панели практически не впитывают воду, однако по теплопроводности они несколько уступают другим наполнителям.

Ярким примером быстрого и высокоэффективного строительства является система на основе применения современных гнутых сварных профилей коробчатого сечения. Анализ мирового строительного рынка показывает, что подобная технология довольно успешно применяется в Японии, Европе и в США — порядка 15–20% от общих объемов строительной индустрии. Применение при строительстве ферм из гнутых сварных профилей без единой внутренней опоры дает возможность реализовывать любую планировку.

Быстровозводимые здания удобны в транспортировке и не требуют особых условий погрузки и разгрузки. Кроме того, они обладают высокой прочностью, устойчивостью и высокими акустическими и теплоизоляционными характеристиками.
Как правило, типовые проекты быстровозводимых зданий ориентированы на определенную сферу бизнеса. Наиболее широко они применяются для строительства магазинов, торговых павильонов, рынков, гостиниц, автосервисов и АЗС, кафе и так далее. Готовые проекты могут комплектоваться всем необходимым, вплоть до мебели и кондиционеров. Как правило, возведение таких зданий ведется «под ключ». Остается добавить, что еще одним важным преимуществом быстровозводимых зданий является всепогодность их монтажа.

— Остается добавить, что широкое распространение металлоконструкций и современных технологий металлообработки в строительстве нашло свое отражение и в дизайне, — продолжает Алексей Лебединский. — Если в советское время изготовители металлоконструкций покрывали свои изделия (для защиты от коррозии) ржаво-красным суриком, то сегодня в распоряжении дизайнеров вся цветовая палитра и идеально ровные поверхности металлоконструкций, прошедших высокотехнологичную пескоструйную или дробеструйную обработку. Даже сам крепеж — это никелированные, хромированные или анодированные болты, которые также могут являться элементами дизайна, декора.

Поэтому в современных строениях металлокаркас зачастую сам является элементом дизайна: его не закрывают — он на виду. Кроме того, металл отлично гармонирует со светопрозрачными конструкциями. Уверен, что со временем технология строительства с использованием металлокаркаса преодолеет до сих пор встречающуюся в нашей стране косность мышления некоторых проектировщиков и застройщиков и займет достойное место в жилищном домостроении.

Железобетон или металл + бетон?

— В нашей стране — и сегодня, и в советский период времени — металлические конструкции широко применялись и применяются при строительстве промышленных, торговых и общественных зданий, транспортных и инфраструктурных сооружений, — рассказывает Алексей Лебединский. — Однако в отечественном жилищном строительстве большинство домов по-прежнему строятся из железобетона. В то время как в западных странах, где металлопрокат стоит дороже — а деньги, как известно, на Западе считать умеют! — до 80% жилых зданий возводится на основе металлокаркаса.

Конечно, за прошедшее время российский строительный рынок также «шагнул вперед». Современные крупнопанельные дома по планировке, уровню комфортности и другим характеристикам нельзя сравнивать с первыми массовыми сериями, которые, как известно, прозвали «хрущевками». Кроме того, в начале 1990-х гг. к нам с Запада буквально хлынули современные строительные технологии. В их числе — получившее огромное распространение в крупных городах России монолитное домостроение.

Однако, когда отечественные компании кинулись закупать на Западе разборную опалубку, мобильные бетонные заводы, растворные узлы и другое оборудование, для развитых зарубежных стран — не только Европы и Америки, но и Юго-Восточной Азии — монолитное домостроение было уже все-таки «вчерашним днем». А «днем сегодняшним» стало строительство жилья на основе каркаса из металлоконструкций.

Современное строительство — это индустриальный, высокотехнологичный процесс. На мой взгляд, если говорить именно об индустриальном домостроении с применением железобетонных конструкций, перспективными являются только крупнопанельные и каркасные здания. Но обе эти технологии по ряду позиций серьезно уступают домостроению на основе металлокаркасов.

Принципиальное отличие железобетонной и металлической конструкции заключается в том, что бетон под воздействием ветровых, температурных, сейсмических и других нагрузок «работает» только на сжатие. Поэтому, чтобы конструкция панельного или монолитного здания «работала» и на растяжение, используется арматура.

Но поскольку бетон под воздействием нагрузок со временем может растрескиваться, то металл в железобетонных конструкциях под влиянием внешней агрессивной среды корродирует и постепенно теряет свои свойства, что приводит к снижению прочности всей конструкции здания. Вплоть до потери несущей способности сооружения, как произошло на известном петербургском мосту Александра Невского, выполненном из железобетона. К тому же металлоконструкции обладают более прогнозируемыми и, следовательно, более управляемыми свойствами, нежели другие виды конструкций

Металлический каркас позволяет возводить высотные здания, небоскребы да и любые здания сложной архитектуры, например, с большими пролетами. Как известно, в тех же крупнопанельных и некоторых конструктивных системах монолитных домов несущей конструкцией являются железобетонные стены — либо внутренние, либо наружные ограждающие. На практике было доказано, что на определенном этапе толщина стен — если именно они играют роль каркаса здания — становится непропорционально велика. Логичным выходом стало использование металлических конструкций.

В целом, именно за счет того, что функции несущей конструкции исполняют одни элементы здания, а функции ограждающих конструкций — другие, металлокаркас является прогрессивным решением при строительстве любых зданий. Когда наружные стены должны одновременно играть роль каркаса и при этом сохранять тепло внутри здания, они становятся слишком массивными по толщине (у железобетона достаточно высокая теплопроводность), что является не рентабельным для застройщика. Либо придется создавать дополнительные теплосберегающие слои, например дополнительно навешивать сэндвич-панели, либо — смириться с огромными затратами на отопление и высокими теплопотерями.

Конечно, можно вспомнить и о каркасных железобетонных системах домостроения. Но за счет высокой прочности стали удается заметно снизить массу конструкции здания и, следовательно, сократить затраты на сооружение фундамента. Если же говорить о проектах крупнопанельных домов, где функции каркаса играют внутренние стены, а наружные стены выполнены, скажем, из газобетона, то в таких зданиях практически нет возможности гибко менять внутреннюю планировку. Ведь убирая внутреннюю стену, мы ослабляем всю конструкцию.

Быстро, экономично, эффективно

Монтаж металлокаркаса — это высокотехнологичный процесс, поскольку его сборка осуществляется с применением конструкций высокой степени заводской готовности. Использование типовых металлоконструкций (интересно, что впервые в мире сортамент первичных стальных прокатных элементов различного профиля был разработан в 1900 г. русским инженером Н. А. Белелюбским) позволяет сократить расход стали, снизить трудоемкость изготовления конструкций в заводских условиях,обеспечить удобство и быстроту монтажа их на стройплощадке и, таким образом, добиться снижения себестоимости всего строительства в целом.

Последние 20–25 лет прослеживается тенденция замены в строительстве традиционных прокатных профилей (швеллер, двутавр, уголок…) на гнутый, сварной прямоугольного сечения. Это революция в проектировании и строительстве. Использование низколегированного сырья, более высокие прочностные характеристики таких профилей позволяют снизить вес стального каркаса на 15–17% по сравнению с традиционным, а для окраски замкнутого профиля требуется на 40% меньше красителей. Снижение стоимости строительства — соответствующее!

— Хотел бы напомнить, что технология строительства зданий на основе металлокаркаса позволяет получить заметный экономический выигрыш за счет сокращения сроков строительства здания и более быстрого оборота инвестиционных средств при сравнении даже с наиболее индустриальным — панельным домостроением. Не говоря уже о монолитной или кирпичной домостроительной технологии, — продолжает Алексей Лебединский.

Высокая стоимость металла — один из наиболее частых аргументов против строительства зданий на основе металлокаркаса. Но ведь строительство — комплексный процесс, и нельзя сравнивать стоимость материалов без сравнения затрат на их монтаж, а также на выполнение других строительных этапов. Включая и финансирование самого строительства… Еще раз подчеркну: при строительстве на заемные средства каждый «лишний» день работ — это лишние рубли из кармана строителей.

Если же говорить о материальных затратах, то, скажем, железобетонные изделия, как и используемая в них арматура, так же не слишком дешевые. Кроме того, за счет использования металлокаркаса удается снизить общий вес самого здания. Практика подтверждает, что снижение веса несущих конструкций уменьшает расходы на нулевой цикл до 30–60%.

Будучи «сухим» способом строительства, монтаж металлоконструкций может осуществляться всесезонно. Это также важно для инвестора, поскольку от этого зависит быстрота возврата вложенных средств.

Другим несомненным преимуществом металлокаркаса является возможность создания любых архитектурных форм без усложнения конструкций. Более того, этот способ строительства позволяет убрать все инженерные коммуникации в стены, смонтировав их внутри панелей прямо на заводе. Эта технология подходит для широкого диапазона климатических зон и геологических условий, в том числе для сейсмически опасных районов.

«Небоскребы, небоскребы…»

— Целесообразность использования металлокаркаса растет с высотой здания, — продолжает Алексей Лебединский. — Чем выше здание, тем более очевидны — в том числе и в денежном выражении — преимущества металлокаркаса:
 -  снижение веса конструкций здания и, соответственно, снижение затрат на об-устройство усиленного фундамента особенно актуально на наших сложных грунтах;
 -  возможность сделать более точные расчеты и спрогнозировать свойства как самого металлокаркаса, так и всего здания;
 -  большая сейсмостойкость, большая стойкость к вибрациям, нежели у других строительных материалов;
 -  металлокаркас эффективен при строительстве в стеснённых условиях, например, в историческом центе большого города, когда негде разместить растворный узел, негде «вязать» арматуру;
 -  скорость монтажа металлокаркаса, а значит и всего строительства — вне конкуренции;
 -  монтаж можно вести прямо с колес, значит не нужны площади для складирования, денежные и временные затраты на перевалку;
 -  металлокаркас собирается и выставляется очень точно, точность задается при заводском изготовлении, это значит, что кладка стен или навеска ограждающих конструкций не требует от рабочих высокой квалификации  — экономия на зарплате и отсутствие поводов для строительного брака;
 -  в современном элитном жилье принято понятие «свободная планировка», подразумевающее открытые помещения с большими пролетами; большие пролеты дешевле реализуются с применением стального каркаса.
 
Именно благодаря использованию металлокаркаса была построена двойная башня Петрона в Куала Лумпур (Малайзия). Два жилых здания — башни высотой 452 м — соединены металлическим мостом. Этот комплекс является самым высоким в мире после крушения башень-близнецов Мирового торгового центра в Нью-Йорке.

К слову сказать, некоторые противники металлоконструкций в строительстве считают случившуюся 11 сентября в США катастрофу аргументом против использования металлокаркасов. Однако их доводы, будто другие строительные конструкции смогли бы выдержать таран самолетом и взрыв десятков тонн авиационного топлива, уместны только в «кухонных спорах»… Профессионалам известно, что в такой ситуации не устояло бы ни одно многоэтажное здание в мире, нужно просто не допускать повторения подобных катастроф.

Раз уж речь зашла о разрушении, то должен отметить, что здания, где опорный каркас и ограждающие, теплосберегающие конструкции функционально разнесены, легче не только монтировать, но и утилизировать, а также реконструировать. Это хорошо известно и в нашей стране, где металлокаркасы широко применялись с дореволюционных и советских лет в промышленном строительстве. Сегодня промышленные цеха и ангары, выполненные на основе металлокаркаса, легко реконструируются, обшиваются современными ограждающими панелями, оснащаются современным технологическим оборудованием и системами жизнеобеспечения.

Именно металлический каркас позволяет наиболее просто и с умеренными затратами реализовать проекты практически любой сложности. Например, спортивно-зрелищные сооружения Санкт-Петербурга — Ледовый дворец, СКК, «Юбилейный». Перекрыть кровлю в таких зданиях возможно только с помощью стальных ферм. При меньших пролетах можно использовать и монолитные перекрытия, но из-за толщины и количества арматуры они заметно превысят стоимость аналогичных металлических конструкций.

Сложные инженерные сооружения построить без металла невозможно. Например, современный Ладожский вокзал, который фактически представляет собой здание-мост, расположен прямо над железнодорожными путями. Его можно было реализовать только с применением стальных пролетных строений!

В мостостроении активно конкурируют две ветви технологий — сооружения пролетных строений из железобетона или металлокаркаса. В начале 1970-х гг. в Петербурге был построен уникальный железобетонный мост Александра Невского. Но уже в начале 2000-х гг. его пришлось закрыть на реконструкцию. И только с использованием стальных балок и очень сложной технологии натяжения железобетонных конструкций стальными тросами удалось про-длить жизнь этого моста. А стальные мосты, построенные в Петербурге еще при царе, закрывались только для ремонта проезжей части, разводных механизмов и так далее… В мостах с металлическим пролетным строением легче обеспечить доступ к несущим металлоконструкциям, провести их осмотр и при необходимости антикоррозионную обработку или усиление

В целом, металл, металлокаркас — это очень пластичный (в конструкторском смысле слова) материал. В нашей стране, как и на Западе, он широко используется для реализации любых проектов — от бензозаправочных станций, маленьких ангаров автосервиса, помещений складского или производственного назначения до грандиозных проектов возведения крупных заводов, фабрик, культурных сооружений. Проект второй арены Мариинского театра в Петербурге — это необычайно смелый и эффектный замысел, который удастся реализовать только с применением стального каркаса, открывающего широчайшие возможности по использованию модных (хай-тек) конструкций.

Помимо инженерной функции, металлоконструкции играют еще и архитектурную роль — они украшают здание. Если в советское время изготовители металлоконструкций покрывали свои изделия от коррозии ржаво-красным суриком, то сегодня в распоряжении дизайнеров вся цветовая палитра и идеально ровные поверхности металлоконструкций, прошедших высокотехнологичную пескоструйную или дробеструйную обработку. Даже сам крепеж — это никелированные, хромированные или анодированные болты, которые также могут являться элементами дизайна, декора.

Постепенно в нашей стране металлокаркас проникает в гражданское строительство. На основе металлоконструкций практически во всех городах России строятся торговые комплексы, бизнес-центры, офисные здания, гостиницы… Но жилых домов на основе металлокаркаса у нас пока еще считанные единицы… Например, построенный в начале 1990-х дом на Дворянской улице в Санкт-Петербурге. А ведь именно металлокаркас оптимально подходит для строительства зданий в центральной части Петербурга и других городов — в стесненных условиях городской застройки.

Интересным направлением строительства, основанном на использовании металлокаркаса, стало устройство мансард, завоевавшее признание во всем мире благодаря своей экономичности и оригинальности. Элегантная мансарда в наши дни не просто украшает дом, а представляет собой прекрасное жилье с интересными архитектурными решениями. И здесь как нельзя лучше находят свое применение достаточно легкие металлокаркасы, не требующие усиления существующих фундаментов зданий.

Сегодня в Петербурге и Москве пока еще нет зданий, которые можно было бы назвать небоскребами. Однако жилые и офисные здания с каждым годом все больше устремляются вверх. И именно при строительстве высотных зданий такой высокотехнологичный материал, как металл, просто вне конкуренции".

Благодарим Дмитрия Кропивницкого и журнал СтройПРОФИль за помощь в подготовке материала.

Больше ЛСК в России.