Конструктив — что это такое в строительстве и проектировании?

Конструктив в строительстве и проектировании — это совокупность решений по устройству конструкций, их форме, материалам, узлам и соединениям, которые обеспечивают надежность, безопасность и работоспособность зданий и сооружений. Простыми словами, конструктив отвечает на вопрос «как устроено» — какие несущие и ограждающие конструкции образуют объект, как они работают под нагрузками и взаимодействуют между собой.

Определение термина «конструктив»

Виды металлоконструкций делятся по назначению и конструктивным особенностям:

Под конструктивом понимают логичную систему элементов, из которых складывается несущая схема зданий и сооружений: фундаментов, колонн, балок, ферм, ригелей, стен и перекрытий. Технический регламент определяет строительную конструкцию как часть здания или сооружения, выполняющую определенные несущие, ограждающие и эстетические функции.

В состав конструктива входят решения по материалам: стальные, железобетонные, бетонные, каменные, деревянные конструкции, монолитные и сборные элементы. Выбор типа конструкций зависит от назначения объекта, условий эксплуатации, требований к прочности, температуре среды и других факторов.

Конструктив включает решения по типам соединений: сварные, болтовые, на заклепках, дюбелях, самонарезающих и самосверлящих винтах, а также по способам монтажа и сборки на площадке. Согласно СП и ГОСТ, каждый тип соединений конструкций должен соответствовать проектным требованиям и проходить входной контроль качества.

Также в понятие конструктив входят ограждающие и стеновые конструкции: наружные и внутренние стены, перегородки, кровля, фасадная облицовка, сэндвич-панели, профилированный настил, обшивные листы и другие оболочки, которые обеспечивают теплоизоляцию, звукоизоляцию, защиту от внешней среды. В многослойных стеновых конструкциях применяются композитные схемы с гибкими связями, слоем утеплителя и полимерными обложками.

Разница между «конструктивом» и «конструкцией»

Конструкция — это конкретный элемент: балка, колонна, ферма, панель перекрытия, блок фундамента, участок кладки из кирпича или бетона, узел примыкания или стыка. Строительная конструкция выполняет определенную функцию в составе объекта и работает совместно с другими элементами.

Конструктив — это система и логика: как эти конструкции связаны между собой, как воспринимают нагрузки, как обеспечивается пространственная жесткость, устойчивость и безопасность всего объекта. Конструкция — это «деталь», а конструктив — принципиальная схема и принятые конструктивные решения по всей области несущих и ограждающих элементов.

Один и тот же объект может иметь разные конструктивные варианты: стальной каркас с настилом, монолитные бетонные конструкции с арматурой, сборные железобетонные панели, каменные стены из кирпича и силикатных блоков, деревянные конструкции каркасно-щитового типа. Выбор конструктива определяется на стадии проектирования, исходя из назначения зданий, условий строительства, требований документов и возможностей производства.

Конструктив в контексте архитектуры

В архитектурной области под конструктивом понимают баланс между формой и несущими возможностями конструкций. Архитектор задает общий облик зданий, конфигурацию объемов, шаг колонн, высоту этажа, тип ограждающих стен и кровли, расположение отверстий, опираясь на реальные технические и прочностные ограничения.

Архитектурный конструктив включает выбор схемы: каркасной, стеновой, каркасно-оболочечной, арочной, рамной, башенной. Существуют основные типы конструктивных схем зданий: стеновая (бескаркасная), каркасная, ствольная, оболочковая, объемно-блочная, а также комбинированные схемы.

Важны не только эстетика фасада и облицовочные материалы, но и то, как конструктив будет работать в эксплуатации: при ветровой, снеговой, температурной и других видах нагрузки. Архитектурные решения должны учитывать условия площадки, климатические воздействия, температуру воздуха, отрицательные температуры в зимний период, а также требования безопасности и промышленной санитарии.

В проектной документации архитектурный раздел согласуется с конструктивным разделом (чертежи КМ, КЖ), где детализируются узлы стыков, примыкания конструкций, расположение закладных деталей, отверстий для инженерных систем. Правила проектирования и требования к архитектурно-конструктивным решениям изложены в СП, СНиП, регламенте безопасности сооружений и других нормативных документах.

Конструктив в контексте инженерии

В инженерном смысле конструктив опирается на нормативные документы (СП, СНиП, правила, регламенты) и формулы расчета прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций. Инженер-конструктор задает сечения балок, колонн, ригелей, подбирает арматуру, классы бетона и цемента, типы соединяемых элементов и способы их закрепления.

Задача инженера — организовать конструктив так, чтобы он соответствовал требованиям по безопасности, долговечности и технологичности строительства, а также вписывался в условия площадки (грунта, уровня грунтовых вод, климат), возможности производства и монтажа. Во внимание принимаются деформации, температура, усадка бетона, жесткость каркаса, работа фундаментов и надземной части в комплексе.

Инженерный конструктив включает расчет несущих конструкций на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, проверку устойчивости колонн и стен, расчет перекрытий и покрытий, проверку узлов соединений на выносливость. В расчетах учитываются требования по прочности материалов, применения коэффициентов надежности, условия работы конструкций при отрицательных температурах, воздействие динамических нагрузок.

Для железобетонных конструкций важны вопросы арматурных каркасов, натяжения предварительно напряженной арматуры, укладки бетонных смесей с добавками и пластифицирующими компонентами, бетонирования при отрицательных температурах с противоморозными добавками. Для стальных конструкций критичны требования к сварным швам, качеству сварочных работ, антикоррозионной обработке и защите от коррозии.

Конструктив в контексте производства металлоконструкций

В производстве стальных конструкций понятие конструктив особенно важно. От выбранной схемы каркаса, сечений профилей, типа узлов и соединений зависит не только безопасность, но и масса конструкций, расход металлических материалов, объем сварочных и болтовых работ.

При разработке конструктивных решений для стальных и сталежелезобетонных каркасов учитываются требования ГОСТ 23118-2019. Документы регламентируют допуски на изготовление, требования к качеству сварных и болтовых соединений, схемы складирования и транспортирования конструкций.

Учитываются следующие факторы:

• тип сооружений (ангары, башни, промышленные здания, склады, высотные объекты, мосты, арки и своды);
• условия монтажа (укрупнительная сборка на площадке, работа кранов, возможность демонтажа и транспортирования изделий, организация рабочих мест);
• технологические ограничения (длина и масса элементов, типы сварки, применение самонарезающих и высокопрочных болтов, электрозаклепки, пристрелка крепежа);
• требования к защите от коррозии (системы антикоррозионной обработки, покрытия полимерной краской, оцинкование поверхности);
• условия эксплуатации (температура окружающей среды, воздействие агрессивных сред, нагрузки от оборудования).

Для каждого объекта подбирается свой конструктив: легкие ЛСТК-каркасы из тонкостенных профилей, тяжелые сварные рамы, ферменно-рамные системы, гофрированные оболочки, навесные и оболочечные конструкции. Конструктивная схема определяется на стадии проектирования и утверждается в проектной документации.

В производстве ведется контроль качества на всех этапах: операционный контроль в процессе изготовления, приемочный контроль готовых конструкций, исполнительная документация с актами скрытых работ, журнал сварочных работ. Готовые стальные конструкции и применяемые материалы должны соответствовать требованиям СП и других нормативных документов.

Примеры конструктивных решений

В текстах проектной документации и СП часто приведены типовые варианты конструктивных решений.

Конструктив каркаса

Система колонн, ригелей, балок, распорок и связей, работающих как единое пространственное образование. Каркасные конструкции применяются в промышленных зданиях, торговых центрах, складских комплексах, многоэтажных объектах. В каркасных зданиях конструкции четко разделяются по назначению: несущие (колонны, балки, ригели) и ограждающие (стены, кровля, перегородки).

Конструктив каркаса может быть выполнен из стальных профилей (двутавры, швеллеры, трубы, тонкостенные профили ЛСТК), железобетонных элементов (монолитных или сборных), деревянных балок и колонн. Узлы соединений каркаса выполняются сварными, болтовыми, на закладных деталях, дюбелями.

Конструктив перекрытий

Монолитные плиты из бетона с арматурным каркасом, сборные железобетонные плиты, стальные балки с настилом, композитная схема «балка + плита» на гибких упорах, профилированный настил с бетонированием по листам. Перекрытия воспринимают вертикальные нагрузки и передают их на несущие стены или колонны.

Требования к конструктиву перекрытий включают обеспечение прочности, жесткости, звукоизоляции, теплоизоляции (для чердачных перекрытий), защиты от влаги. В проектной документации указаны толщина перекрытий, класс бетона, диаметр и шаг арматуры, тип опалубки, условия бетонирования.

Конструктив стен

Несущие и ограждающие стены выполняются из различных материалов: кирпича, керамических и силикатных блоков, бетонных панелей, монолитных железобетонных конструкций, каменных элементов, стеновых сэндвич-панелей, многослойных конструкций с утеплителем. Кладка выполняется на цементно-песчаном растворе или специальных клеевых составах.

Для стен из кирпича и блоков важны требования к толщине кладки, прочности раствора, перевязки швов, устройства деформационных швов, закрепления гибкими связями к несущим конструкциям. В кирпичных стенах предусматриваются отверстия для окон, дверей, вентиляционных каналов.

Многослойные стены включают несущий слой (из бетона, кирпича), слой утеплителя (теплоизоляции), внешний слой (облицовки, фасада), соединенные гибкими связями или закладными элементами. Требования к многослойным конструкциям включают обеспечение паропроницаемости, защиты от конденсата, долговечности материалов.

Конструктив узлов и соединений

Частные конструктивные решения включают узлы стыков и примыкания, варианты крепления ограждающих стен, кровли, перегородок, использование закладных деталей, дюбелей и самосверлящих винтов. В типовой таблице или приложении к СП для каждой области применения часто приведены допустимые схемы, требования к толщине элементов, длине стыков, ширине опирания, шаг крепежа.

Узлы соединений стальных конструкций выполняются сварными (ручная дуговая, полуавтоматическая, автоматическая сварка), болтовыми (обычные и высокопрочные болты), на заклепки и электрозаклепки, комбинированными. Требования к качеству сварных швов включают контроль геометрии швов, наличия дефектов, прочности соединений.

Для железобетонных конструкций применяются узлы замоноличивания стыков сборных элементов, соединения колонн с фундаментами через анкерные болты, стыки панелей через сварные закладные детали с последующим замоноличиванием. В монолитных конструкциях узлы формируются в процессе бетонирования с установкой арматурных каркасов и закладных элементов.

Также указаны условия защиты узлов от коррозии: антикоррозионная обработка металлических элементов, покрытие полимерной краской, применение нержавеющих материалов, защита от влаги герметиками. В местах примыкания конструкций к фундаментам предусматривается гидроизоляция.

Почему важно понимать конструктив при проектировании

Правильно выбранный конструктив позволяет оптимизировать объем строительных работ, сократить сроки монтажа и уменьшить риски на рабочих местах. Понимание конструктива необходимо для обеспечения безопасности людей и сохранности объекта на всем сроке эксплуатации.

Конструктив определяет реалистичный расчет по несущей способности и деформациям с учетом реальных нагрузок и условий работы конструкций. Грамотный выбор конструктивных решений позволяет учесть все нормативные требования, изложенные в СП, СНиП, ГОСТ, технических регламентах.

Понимание конструктива необходимо инженеру, архитектору, технадзору, специалистам по экспертизе, обследованию, авторскому надзору. Это позволяет правильно читать исполнительную документацию, контролировать ход работ, понимать, какие изменения допустимы, а какие запрещаются без перерасчета.

В процессе строительства ведется контроль соответствия выполненных работ проектной документации: операционный контроль на каждом этапе, приемочный контроль по завершении работ, оформление актов скрытых работ, ведение журнала производства работ. Документы контроля качества включают акты освидетельствования скрытых работ, протоколы испытаний материалов, акты приемки конструкций.

Правильный конструктив учитывает условия площадки: тип грунта, уровень грунтовых вод, сейсмичность, ветровые и снеговые нагрузки, температуру воздуха в зоне строительства. От этого зависит выбор типа фундаментов, глубина заложения, требования к прочности материалов.

Как конструктив влияет на стоимость и сроки строительства

Выбор конструктивных решений напрямую влияет на бюджет и календарный план строительства. Чем сложнее форма, больше нестандартных узлов и специальных материалов, тем выше стоимость производства, монтажа и последующей эксплуатации.

Рациональный конструктив с унифицированными элементами, типовыми узлами и оптимальными пролетами позволяет сократить расход бетона, бетонных и железобетонных конструкций, стальных профилей и крепежа. Использование сборных элементов вместо монолитных ускоряет монтажные работы, снижает трудозатраты на устройство опалубки и бетонирование.

Применение эффективных конструктивных схем позволяет уменьшить объем монтажных работ, количество стыков и сварных швов, сократить время работы кранов, снизить затраты на транспортирование и складирование конструкций на площадке. Использование самонарезающих и самосверлящих винтов вместо сварки ускоряет монтаж легких стальных конструкций.

Снижаются риски переделок по итогам осмотра, приемки, технического надзора и экспертизы. Качественная проектная документация с детальной проработкой конструктива, чертежами КМ и КМД, требованиями к монтажным работам минимизирует ошибки в процессе строительства.

Правильный конструктив учитывает технологические возможности производства конструкций: наличие необходимого оборудования, условия транспортирования, габариты для проезда по дорогам, грузоподъемность кранов для монтажа. Это позволяет избежать необходимости изменения проектных решений на этапе производства или монтажа.

Компетентный подход к конструктиву — это не только про «как здание стоит», но и про то, насколько экономично, безопасно и предсказуемо оно будет возведено и эксплуатироваться. Выбор оптимального конструктива на стадии проектирования — залог успешной реализации объекта в установленные сроки и с заданным качеством.