Проектные решения жилого многоэтажного стального модульного дома

Проектные решения жилого многоэтажного стального модульного дома

Автор: Тачков Максим Александрович, Щербатюк Павел Андреевич, Кирик Екатерина Сергеевна, Гравит Марина Викторовна, Котлярская Васильева Ирина Леонидовна

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 3 (101), 2022 года.

Бесплатный доступ

Объект исследования – многоэтажный жилой дом из стальных модульных блоков. Целью данной работы является разработка конструктивных и архитектурных решений жилого многоэтажного стального модульного дома с учетом требований пожарной безопасности. Метод. Объемно-планировочные решения разрабатываются с использованием программного обеспечения Autodesk Revit для 3D-моделирования. Конструктивные решения разрабатываются с использованием программного обеспечения Tekla Structures. Для структурного анализа используется программное обеспечение ЛИРА 10 и IDEA StatiCa. Распространение дыма моделируется с помощью программного обеспечения Sigma FS, в котором применяются методы вычислительной гидродинамики (CFD). Полученные результаты. Разработаны архитектурные (планировки, фасады, типы блоков) и конструктивные решения (сечения несущих элементов, типы каркасов, стыки блоков) здания из стальных модульных конструкций. Полученные результаты можно использовать в качестве исходных параметров при проектировании модульных зданий. Также были рассмотрены особенности пожарной безопасности модульного здания. Время перекрытия пути эвакуации находится в пределах 54-18 секунд при размере зазора 1-30 мм соответственно. Время срабатывания дымового извещателя находится в диапазоне 47-28 секунд для размера зазора 1-30 мм соответственно. Критична некачественная установка противопожарных преград – даже очень небольшой зазор приводит к быстрому блокированию пути эвакуации (время эвакуации людей с этажа 30 секунд). Установка противопожарных преград должна компенсировать дефекты при монтаже блоков и обеспечивать полную герметизацию межмодульных полостей. Результаты расчета времени срабатывания извещателя можно использовать для расчета времени начала эвакуации.

Еще

Модульное здание, быстровозводимое модульное, строительство зданий, проектирование зданий, компьютерное моделирование, пожарная безопасность, пожарный извещатель, противопожарный барьер, эвакуация жильцов

Короткий адрес: https://sciup.org/143178776

IDR: 143178776   |   DOI: 10.4123/CUBS.101.2

Список литературы Проектные решения жилого многоэтажного стального модульного дома

  • Jia, J.; Liu, B.; Ma, L.; Wang, H.; Li, D.; Wang, Y. Energy Saving Performance Optimization and Regional Adaptability of Prefabricated Buildings with PCM in Different Climates. Case Studies in Thermal Engineering 2021, 26, 101164, doi:10.1016/J.CSITE.2021.101164.
  • Masood, R.; Lim, J.B.P.; González, V.A. Performance of the Supply Chains for New Zealand Prefabricated House-Building. Sustainable Cities and Society 2021, 64, 102537, doi:10.1016/J.SCS.2020.102537.
  • Wang, Z.; Tsavdaridis, K.D. Optimality Criteria-Based Minimum-Weight Design Method for Modular Building Systems Subjected to Generalised Stiffness Constraints: A Comparative Study. Engineering Structures 2022, 251, 113472, doi:10.1016/J.ENGSTRUCT.2021.113472.
  • Aye, L.; Ngo, T.; Crawford, R.H.; Gammampila, R.; Mendis, P. Life Cycle Greenhouse Gas Emissions and Energy Analysis of Prefabricated Reusable Building Modules. Energy and Buildings 2012, 47, 159–168, doi:10.1016/J.ENBUILD.2011.11.049.
  • Boafo, F.E.; Kim, J.H.; Kim, J.T. Performance of Modular Prefabricated Architecture: Case Study-Based Review and Future Pathways. Sustainability (Switzerland) 2016, 8, doi:10.3390/SU8060558.
  • Tavares, V.; Gregory, J.; Kirchain, R.; Freire, F. What Is the Potential for Prefabricated Buildings to Decrease Costs and Contribute to Meeting EU Environmental Targets? Building and Environment 2021, 206, 108382, doi:10.1016/J.BUILDENV.2021.108382.
  • Navaratnam, S.; Satheeskumar, A.; Zhang, G.; Nguyen, K.; Venkatesan, S.; Poologanathan, K. The Challenges Confronting the Growth of Sustainable Prefabricated Building Construction in Australia: Construction Industry Views. Journal of Building Engineering 2022, 48, 103935, doi:10.1016/J.JOBE.2021.103935.
  • Zairul, M. The Recent Trends on Prefabricated Buildings with Circular Economy (CE) Approach. Cleaner Engineering and Technology 2021, 4, 100239, doi:10.1016/J.CLET.2021.100239.
  • Generalova, E.M.; Generalov, V.P.; Kuznetsova, A.A. Modular Buildings in Modern Construction. Procedia Engineering 2016, 153, 167–172, doi:10.1016/J.PROENG.2016.08.098.
  • Batukan, M.B.; Sanches, R.; Hashemi, A.; Mercan, O.; Fathieh, A.; Quenneville, P. Seismic Performance of Modular Steel Buildings (MSBs) Equipped with Resilient Slip Friction Joints (RSFJs). Journal of Building Engineering 2022, 47, 103881, doi:10.1016/J.JOBE.2021.103881.
  • Sanches, R.; Tao, J.; Fathieh, A.; Mercan, O. Investigation of the Seismic Performance of Braced Low-, Mid- and High-Rise Modular Steel Building Prototypes. Engineering Structures 2021, 234, 111986, doi:10.1016/J.ENGSTRUCT.2021.111986.
  • Chua, Y.S.; Pang, S.D.; Liew, J.Y.R.; Dai, Z. Robustness of Inter-Module Connections and Steel Modular Buildings under Column Loss Scenarios. Journal of Building Engineering 2022, 47, 103888, doi:10.1016/J.JOBE.2021.103888.
  • Lyu, Y.F.; Li, G.Q.; Cao, K.; Zhai, S.Y.; Li, H.; Chen, C.; Wang, Y.Z. Behavior of Splice Connection during Transfer of Vertical Load in Full-Scale Corner-Supported Modular Building. Engineering Structures 2021, 230, 111698, doi:10.1016/J.ENGSTRUCT.2020.111698.
  • Godbole, S.; Lam, N.; Mafas, M.M.M.; Gad, E. Pounding of a Modular Building Unit during Road Transportation. Journal of Building Engineering 2021, 36, 102120, doi:10.1016/J.JOBE.2020.102120.
  • Godbole, S.; Lam, N.; Mafas, M.; Fernando, S.; Gad, E.; Hashemi, J. Dynamic Loading on a Prefabricated Modular Unit of a Building during Road Transportation. Journal of Building Engineering 2018, 18, 260–269, doi:10.1016/J.JOBE.2018.03.017.
  • Innella, F.; Bai, Y.; Zhu, Z. Mechanical Performance of Building Modules during Road Transportation. Engineering Structures 2020, 223, 111185, doi:10.1016/J.ENGSTRUCT.2020.111185.
  • Perera, D.; Poologanathan, K.; Gillie, M.; Gatheeshgar, P.; Sherlock, P.; Upasiri, I.R.; Rajanayagam, H. Novel Conventional and Modular LSF Wall Panels with Improved Fire Performance. Journal of Building Engineering 2022, 46, 103612, doi:10.1016/J.JOBE.2021.103612.
  • Nguyen, K.T.Q.; Navaratnam, S.; Mendis, P.; Zhang, K.; Barnett, J.; Wang, H. Fire Safety of Composites in Prefabricated Buildings: From Fibre Reinforced Polymer to Textile Reinforced Concrete. Composites Part B: Engineering 2020, 187, 107815, doi:10.1016/J.COMPOSITESB.2020.107815.
  • Perera, D.; Poologanathan, K.; Gillie, M.; Gatheeshgar, P.; Sherlock, P.; Nanayakkara, S.M.A.; Konthesingha, K.M.C. Fire Performance of Cold, Warm and Hybrid LSF Wall Panels Using Numerical Studies. Thin-Walled Structures 2020, 157, 107109, doi:10.1016/J.TWS.2020.107109.
  • Perera, D.; Poologanathan, K.; Gatheeshgar, P.; Upasiri, I.R.; Sherlock, P.; Rajanayagam, H.; Nagaratnam, B. Fire Performance of Modular Wall Panels: Numerical Analysis. Structures 2021, 34, 1048–1067, doi:10.1016/J.ISTRUC.2021.06.111.
  • Ogden, R.; Goodier, C. Mark Lawson Design in Modular Construction;
  • Prusakov, V.; Gravit, M.; Simonenko, Y.; Minnullina, A.; Artyukhina, A. Fire Retardant for Expansion and Linear Joints in Buildings and Tunnels. MATEC Web of Conferences 2018, 239, doi:10.1051/MATECCONF/201823905010.
  • Prusakov, V.A.; Gravit, M. v.; Timofeev, N.S.; Simonenko, Ya.B.; Gutorov, K. v.; Shevchenko, A.M.K.S. Fire Retardant for Expansion and Linear Joints in Buildings and Structures. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety 2018, 27, 45–56, doi:10.18322/PVB.2018.27.02-03.45-56.
  • Merkulov S.I.; Polakova N.V. Hinged Ventilated Facade: Advantages of Application and Issues of Fire Safety Available online: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30030024 (accessed on 7 June 2022).
  • Jones, N.; Peck, G.; McKenna, S.T.; Glockling, J.L.D.; Harbottle, J.; Stec, A.A.; Hull, T.R. Burning Behaviour of Rainscreen Façades. Journal of Hazardous Materials 2021, 403, doi:10.1016/J.JHAZMAT.2020.123894.
  • Sharma, A.; Mishra, K.B. Experimental Investigations on the Influence of ‘Chimney-Effect’ on Fire Response of Rainscreen Façades in High-Rise Buildings. Journal of Building Engineering 2021, 44, 103257, doi:10.1016/J.JOBE.2021.103257.
  • Lihacheva A.U. Volumetric Modular Construction in Modern Conditions Available online: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29081050 (accessed on 7 June 2022).
  • Alekseeva N.A.; Tolkachev U.A. Analysis of Constraints Hindering the Development of Multi-Storey Modular Construction Available online: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47371156 (accessed on 7 June 2022).
  • Churkin I.O.; Metlenkov N.F. Review of Existing Modular Building Patents Available online: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44678990 (accessed on 7 June 2022).
  • Firsova, T.; Khokhlov, A. Fire Resistance of Fire Stations Modular Buildings. Fire and Emergencies: prevention, elimination 2019, 4, 43–47, doi:10.25257/FE.2019.3.43-47.
  • Lawson, M.; Ogden, R.; Goodier, C. Design in Modular Construction. 2014, doi:10.1201/B16607.
  • Perera, D.; Poologanathan, K.; Gatheeshgar, P.; Upasiri, I.R.; Sherlock, P.; Rajanayagam, H.; Nagaratnam, B. Fire Performance of Modular Wall Panels: Numerical Analysis. Structures 2021, 34, 1048–1067, doi:10.1016/J.ISTRUC.2021.06.111.
  • Nguyen, K.T.Q.; Navaratnam, S.; Mendis, P.; Zhang, K.; Barnett, J.; Wang, H. Fire Safety of Composites in Prefabricated Buildings: From Fibre Reinforced Polymer to Textile Reinforced Concrete. Composites Part B: Engineering 2020, 187, 107815, doi:10.1016/J.COMPOSITESB.2020.107815.
  • Nguyen, Q.T.; Ngo, T.; Tran, P.; Mendis, P.; Zobec, M.; Aye, L. Fire Performance of Prefabricated Modular Units Using Organoclay/Glass Fibre Reinforced Polymer Composite. Construction and Building Materials 2016, 129, 204–215, doi:10.1016/J.CONBUILDMAT.2016.10.100.
  • Perera, D.; Poologanathan, K.; Gillie, M.; Gatheeshgar, P.; Sherlock, P.; Nanayakkara, S.M.A.; Konthesingha, K.M.C. Fire Performance of Cold, Warm and Hybrid LSF Wall Panels Using Numerical Studies. Thin-Walled Structures 2020, 157, 107109, doi:10.1016/J.TWS.2020.107109.
  • Gatheeshgar, P.; Poologanathan, K.; Thamboo, J.; Roy, K.; Rossi, B.; Molkens, T.; Perera, D.; Navaratnam, S. On the Fire Behaviour of Modular Floors Designed with Optimised Cold-Formed Steel Joists. Structures 2021, 30, 1071–1085, doi:10.1016/J.ISTRUC.2021.01.055.
  • Kirik E.; Dekterev A; Litvintsvek K.; Malyshev A.; Kharlamov E. The Solution of Fire Safety Problems under a Design Stadia with Computer Fire and Evacuation Simulation., doi:10.1088/1757-899X/456/1/012073.
  • Kirik E.; Litvintsev K.; Dekterev A.; Khasanov I.; Gavrilov A.; Malyshev A.; Harlamov E.; Popel E. Simulations of Fire Evacuations in “Sigma FS” Software as a Fire Safety Training Instrument. 1281–1291, doi:10.18720/spbpu/2/k19-120.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp