Архитектура будущего: метод сухого строительства

17—18 октября 2006 года в Санкт-Петербурге состоялся 3-ий Симпозиум по строительным материалам КНАУФ для СНГ.

С докладом на тему «Современное жилищное строительство — трансформируемость и экономичность. Преимущества комплексной доставки гипсокартонных листов на отдельные этажи стройплощадки» выступил профессор В. Кренц (Высшее техническое училище Бохум и университет Бонн).

Уже в 20-е годы XX столетия архитектор Ле Корбюзье определил взаимосвязь между функцией, экономичностью и качеством в архитектуре. Своим «домом Домино», который воплотил принцип свободного пространства, Ле Корбюзье заложил основу дальнейшего развития архитектуры. Потолочные плиты из железобетона и железобетонные колонны, установленные в соответствии с требованиями статики, образовывали базовый каркас — несущую конструкцию «дома Домино». Поэтажная планировка и внутренняя отделка этажей выполнялась свободно в зависимости от требований пользователя, без оглядки на несущую конструкцию. Тогда, в годы архитектурного переосмысления, понятия «легкое строительство» и «сухое строительство» впервые получили признание специалистов и нашли свое практическое применение.

Но ограниченные возможности того времени позволили лишь отчасти реализовать идеи Ле Корбюзье относительно высокого качества выполнения работ при минимальных затратах материальных средств и трудовых ресурсов. Лишь в 50-х годах прошлого века появились новые разработки в области «сухого строительства», которые определили масштаб изменений и позволили выполнять требования пользователей.

В процессе своего развития метод сухого строительства нашел распространение, прежде всего, в сфере офисного строительства. Начиная с 50-х годов XX столетия, спрос на офисные помещения был особенно высок в Германии. Архитекторы и проектировщики того времени разглядели преимущества железобетонных каркасных конструкций в сочетании с сухим методом отделочных работ и воспользовались ими. И в течение короткого промежутка времени появились офисные здания, выполненные с применением экономных технологий, которые и сегодня обеспечивают высокое качество жизни и работы, а также отвечают требованиях изменяемой «гибкой» планировки.

В 70-е годы данный метод стали применять и в сфере жилищного строительства. Начиная с этого времени, по всей Германии по проектам профессора Кренца строятся многочисленные жилые многоквартирные объекты, жилые комплексы и индивидуальные дома.

С начала 80-х годов требования к жилищному строительству были дополнительно специфицированы. Простые, изменяемые и длительное время адаптируемые пространства и строительные формы в рамках доступного и экономного строительства были тогда и остаются сегодня важными аспектами, влияющими на процесс проектирования жилого здания.

Вот один из проектов, выполненных архитектурным бюро «Профессор Кренц Архитектен» с использованием принципов сухого строительства.

Офисный комплекс «Бонн Сити» (г. Бонн, Германия):

• время возведения — 1994—2001 годы;
• заказчик — Дойчер Херольд;
• площадь — 23 тысячи м2 (670 парковочных мест);
• стоимость работ — 60 млн евро.

Основная задача при проектировании объекта «Бонн Сити» заключалась, прежде всего, в создании офисных площадей высокого качества. Поэтажная планировка должна была быть свободной, отвечающей всем требованиям пользователей с возможностью внесения необходимых изменений без существенных затрат.

Офисный комплекс виден издалека и доминирует на западных подступах к центру Бонна. За фасадами из стекла и стали виден железобетонный каркас. Колонны и перекрытия берут на себя функцию «костей», а оконные элементы во всю высоту этажа образуют «кожу» здания. Внутренняя отделка выполнена методом сухого строительства. Рациональная структура бетона скрыта высокотехнологичными элементами фасада.

По мнению Ле Корбюзье, функции и конструкции любого здания должны оптимально отвечать требованиям жизнедеятельности человека, здание должно быть полезным и в нем должно быть комфортно жить. В полной мере этим идеям отвечает комплекс «Бонн Сити», состоящий из двух частей: круглой в плане части здания с атриумом и прямоугольной конструкции с паркингом. Также комплекс включает в себя станцию городской железной дороги и автобусный терминал, которые делают объект многофункциональным центром. Полукруглая часть здания примыкает к 6-этажному паркингу. Под ним размещаются два подземных уровня, над которыми сверху, как и над примыкающей частью комплекса, разбит сад. Главный вход ведет в холл с основными лифтами и лестницами на отдельные этажи.

Особого внимания заслуживает концепция инженерного оборудования комплекса. Коммуникации, их трассы и технические помещения с самого начала учитывались при разработке архитектурных решений. Внутренний двор служит не только климатическим буфером, но и для естественного освещения офисных помещений комплекса. Одновременно за счет увлажнения воздуха и его охлаждения улучшается качество воздуха внутри помещений. Через поверхность фасадов осуществляется пассивное использование солнечной энергии. Вентиляция офисных помещений осуществляется через окна. Перегрев внутреннего двора в летний период исключается за счет естественного воздухообмена. Для того чтобы вывести из помещений тепло от работающих компьютеров, в ночные часы включается сквозная вентиляция с приточным воздухом. Охлаждению в ночные часы способствуют также видимые элементы бетонных перекрытий. Все здание ночью в летний период может проветриваться. Фасадные элементы могут при необходимости доукомплектовываться современными солнцезащитными или солнцеотражающими системами.

«Архитектура, ориентированная на будущее. Влияния и технологии сухого строительства. Экономические преимущества и обеспечение эффективности при строительстве». Докладчик — профессор доктор Карстен Тихельманн (НИИ сухого и деревянного строительства, Дармштадт, Германия).

Разработки XXI века позволяют сделать строительные конструкции легкими и трансформируемыми, что обеспечивает не только экономичные методы строительства, но и сокращение расходов сырья.

Сухое строительство, связанное с промышленным производством гипсовых панелей, уже сегодня играет значимую роль. Начиная с конца 50-х годов XX века, в промышленном и гражданском строительстве стали использовать строительные элементы из гипсокартонных листов для возведения легких перегородок и облицовки потолков.

Сегодня технология сухого строительства имеет огромный технический и дизайнерский потенциалы. Высокопроизводительные многослойные материалы, интегрируемые в системы сухого строительства, системы отопления и охлаждения, звукоизоляционные системы для потолков, стен и пола, облицованные деревом, стеклом, сталью и алюминием, строительные панели — это только начало развития, которое вскоре приведет к открытию новых сфер применения систем сухого строительства. Даже обычные гипсокартонные и гипсоволокнистые листы — это функциональные многослойные материалы, способные к постоянному усовершенствованию. Благодаря структурному изменению и добавкам, листовые материалы могут удовлетворить любые требования: эластичность при изгибе для звукоизоляции, структура поверхности для звукопоглощения, толщина и пористость для теплопроводности.

Но строительный сектор, как правило, крайне недружелюбно относится к инновациям. Работники строительных структур привыкли работать традиционными способами, и переосмысление опыта для них вряд ли возможно. Новые знания усваиваются инвесторами, проектировщиками и строителями с большим трудом. И проблема не в «легком» строительстве, а в незнании его достоинств. А ведь применение функциональных материалов сухого и легкого строительства позволяет сократить сроки строительства, повысить качество поверхности и трансформируемость элементов. Какое-либо изменение площади комнаты в массивном строительстве невозможно без больших экономических затрат, в то время как «гибкие технологии» (soft skills) сухого метода, недооцененные в прошлом, дают возможность трансформации и являются более экономичными.

Разработки таких трансформируемых конструкций сейчас ведутся в НИИ сухого и деревянного строительства совместно с Обществом по безопасным информационным технологиям и Институтом жилья и окружающей среды.

Характерными чертами подобных зданий являются шесть величин трансформируемости, реализация которых без технологий сухого и легкого строительства была бы невозможна:

• расширяющая трансформируемость — внешняя трансформируемость конструкции, благодаря которой происходит увеличение параметров структуры здания;
• изменяющая трансформируемость — внутренняя конструктивная трансформируемость, благодаря которой возможны внутренние изменения параметров структуры здания;
• трансформируемость планировки помещений — возможность изменения и приспособление структуры здания, а также его внутренней отделки перед продажей;
• трансформируемость здания при изменении его эксплуатации — возможность изменения эксплуатации зданий в зависимости от спроса (требуется ли офис, квартира или учебный класс);
• трансформируемость здания при изменении его использования — приспособление объекта к изменению его использования и возможному изменению строительных норм;
• трансформируемость внутреннего оснащения — способность к изменению оснащения здания или помещения в случае изменения его функционального использования или смены владельца.

При массивном строительстве ненесущие внутренние стены как бы присоединены к каркасу. Все внутренние отделочные работы можно начинать только после завершения прокладки технических коммуникаций. При сухом способе строительства даже при упрощенном представлении плана работ отчетливо просматривается связь отдельных видов отделочных работ, к которым также относится монтаж внутренних перегородок. Экономия времени при сухом строительстве, по сравнению с массивным, незначительная (без штукатурных работ), если используется наливной пол. Благодаря применению сухого способа отделки, необходимое время ожидания, обусловленное технологией работ, сокращается с 4 недель до 3 дней. Технологический процесс при этом упрощается.

Несмотря на незначительный вес конструкций, данная технология обеспечивает высокие показатели звукоизоляции. Этого можно добиться при помощи двойной обшивки. Если оценивать уровень звукоизоляции, учитывая вес конструкции, ее толщину и экономичность, то перегородки на металлическом каркасе с точки зрения акустики являются высокоэффективными конструктивными элементами.

Важным критерием является и устойчивый микроклимат в помещении. Последние разработки для улучшения устойчивости микроклимата в зданиях, построенных методом легкого строительства, связаны с применением «скрытого аккумулятора тепла». По такому принципу работают системы «климат-контроль», которыми оснащены современные автомобили. В сердечник гипсокартонных листов внедряется специальная добавка PCM (около 20%), например, соли или маленькие парафиновые шарики, которые, в зависимости от окружающей температуры, аккумулируют или излучают тепло. При этом аккумулирующая способность гипсокартонных листов толщиной 12,5 мм сравнима со способностями железобетона толщиной 8 см.

Сопоставление зданий из легких и массивных материалов

По сравнению со зданием из массивных материалов, здание из легких материалов имеет на 60—100 м2 больше полезной площади (2,5—4 м2) на квартиру.

Для сопоставления массы зданий во внимание принимается масса стен (внутренние стены/отделка, стены лестничных клеток, наружные стены). При рассмотрении варианта здания из легких материалов необходимо учитывать массу несущих металлоконструкций. Она берется равной 20 тоннам. Масса перекрытий и кровли принимается одинаковой.

Масса стен и несущего каркаса здания из легких материалов меньше на 540—810 тонн, что соответствует снижению массы примерно на 51—64%. При этом большая часть массы здания из легких материалов приходится на массу стен лестничных клеток. Если бы из легких материалов выполнялись бы и эти стены, то масса всех стен в здании из легких материалов составляла бы лишь 10% от массы стен здания из массивных материалов.

Еще более отчетливо разница проявляется при использовании различных систем основания пола. Например, разница по массе между сухим основанием пола (2×10 мм гипсоволокнистый лист, минеральная вата 22/20) и обычной мокрой стяжкой (40 мм цемент, минеральная вата 35/30) составит около 70 кг/м2, то есть только за счет использования массивной стяжки масса здания увеличивается на 95—100 тонн.

Малые нагрузки в здании из легких материалов влияют на выбор толщины перекрытий, что также способствует уменьшению массы здания.