Проектиране на високи сгради, Строителен портал
Обичайно е да се нарича висока сграда с височина над 75 м (повече от 25 етажа). Тези сгради могат да имат различно предназначение: да бъдат хотели, офиси, жилищни сгради, учебни сгради. Най-често високата сграда е многофункционална. В допълнение към основните помещения, в него има паркинги, магазини, офиси, кина и др.
Съществен фактор, влияещ негативно върху развитието на високото строителство, е липсата на съвременна нормативна база, без която успешното развитие на този тип строителство е невъзможно.
В тази връзка Госстрой България, съвместно с правителството на Москва, очертаха през 2004 г. създаването на регулаторна рамка, включително разработването на градски строителни норми на Москва (MGSN) за проектиране на многофункционални високи сгради и редица препоръки, обхващащи различни аспекти на проектирането на такива сгради. В разработването на тези документи са участвали повече от 20 водещи изследователски, проектантски, строителни и експлоатационни организации. Главната организация, координираща цялата тази работа, беше JSC TsNIIEP Zhilya.
В редица страни, особено в САЩ, е натрупан значителен опит в проектирането, строителството и експлоатацията на високи сгради. Една от първите високи сгради може да се счита Woolworth Building в Ню Йорк с височина 241 м (57 етажа), издигната през 1913 г. Дълго време най-високата сграда в света се смяташе за Емпайър Стейт Билдинг (Empire State Building), която има 102 етажа и обща височина 381 м (с антена - 448 м). По-късно тя е заменена от сградите на Световния търговски център в Ню Йорк (415, 417 м) и Сиърс Тауър в Чикаго (442 м). През последните години строителството на най-високите сградисе преместили на изток - в Малайзия, Тайван и Китай.
През 1998 г. в Куала Лумпур са построени две кули близнаци Petronas Towers (Petronas Towers) с височина 452 m; Сградата на Шанхайския световен финансов център (Световен финансов център), която се очаква да бъде завършена през 2007 г., ще бъде 492 м. Има проект за изграждане на 580-метрова сграда (Международен бизнес център) в Сеул до 2008 г.
През последните години активно се строят високи сгради.Високите сгради, особено сградите със значителна височина, имат свои специфики, които значително ги отличават от обикновените сгради. Първо, с нарастването на височината на сградата, натоварванията върху носещите конструкции се увеличават рязко, във връзка с което с развитието на високото строителство са разработени няколко структурни системи на такива сгради: рамка, рамка-рамка, напречна стена, стебло, кутия с форма на стебло, кутия („тръба в тръба“, „тръба във ферма“) и др.
От своя страна, системите за багажници имат свои собствени разновидности: конзолна опора на тавани върху багажника, окачване на външната част на тавана към горната носеща конзола "висяща къща" или нейната опора чрез стени върху подлежащата носеща конзола, междинно разположение на носещи конзоли с височина на пода с прехвърляне на натоварването от част от подовете към тях Багажникът или ядрото във високите сгради е твърдо (монолитно направено). ) стълбищно-асансьорен монтаж.
Изборът на една или друга конструктивна система зависи от много фактори, основните от които са височината на сградата, строителните условия (сеизмичност, почвахарактеристики, атмосферни, особено вятърни, въздействия), архитектурни и планови изисквания. Трябва да се отбележи, че според немски изследователи натоварването от вятър в повечето случаи е по-значимо от сеизмичните ефекти. Някои от най-високите сгради до момента - John Hancock Center в Чикаго и Международният финансов център в Тайпе - са направени по схемата "тръба във фермата", при която външният периметър на стените е твърдо свързан с багажника и допълнително подсилен с мощни диагонални скоби. В този случай цялата сграда работи като твърда конзола, вградена в тялото на основата.
През последните години инерционни маси, окачени в горната им част, се използват за намаляване на вибрациите на високите сгради под въздействието на налягането на вятъра.
В строителната практика е установено, че рамковите и рамково-рамковите системи с ограничена твърдост трябва да се използват в сгради с височина до 40 етажа, стеблови системи до 50–60 етажа, стеблови и кутийни системи до 80–90 етажа и над това - според схемата "тръба във фермата".
Едно от основните изисквания към високите сгради, както показва световната практика, са изискванията за интегрирана сигурност, осигуряващи евакуационни пътища в кризисни ситуации, противопожарни и антитерористични мерки, надежден контрол и управление на всички системи на инженерно оборудване, дублиране на редица системи за поддържане на живота и др.
В тази връзка българските наредби (СНиП 10-01-94 и СНиП 21-01-97*) в момента предвиждат разработването на технически спецификации за проектиране на всяка висока сграда. OJSC "TsNIIEP Zhilya" заедно с редица други организации, за да се осигури пълната и разумна подготовка на технически спецификации заПрез 2002 г., по задание на Московския комитет по архитектура, той разработва „Общи разпоредби за техническите изисквания за проектиране на жилищни сгради с височина над 75 м“. Те са практическо ръководство за изготвяне на спецификации, отразяващи конструктивните особености на високите сгради.
„Общите разпоредби“ включват раздели за архитектурни и планови решения, основи, основи и подземни части на високи сгради, тяхната инженерна и санитарно-хигиенна поддръжка, както и набор от мерки за предотвратяване на пожари.
Особено внимание трябва да се обърне на използването на стъклени прозрачни огради. Анализът на проектите на първите високи сгради показва, че архитектите са склонни да използват широко остъклени външни огради и витражи. При това не се отчита, че съпротивлението на топлопреминаване на тези конструкции не надвишава 0,8 (m2•K)/W, което е 4 пъти по-ниско от необходимото съпротивление на топлопреминаване за външни стени. В резултат на това става невъзможно високите сгради с такива фасадни решения да бъдат топлоефективни.
Проектирането на основи, основи и подземни части на високи сгради може да се извършва само от организации, които имат лиценз за строително проектиране на сгради от I и II ниво на отговорност при трудни инженерни и геоложки условия.
При проектирането на високи сгради те трябва да се поставят в райони, където няма прояви на карстова опасност и свлачищни явления, както и в зони на проявление на други опасни и причинени от човека процеси.
Има редица специални изисквания към инженерно-геоложките проучвания при проектирането на високи сгради. Като основи се препоръчват фундаменти от плочи, включително фундаменти с повишена твърдост (с форма на кутия), комбинирани фундаменти от плочи и пилоти. Имайки в предвидособености на московските почви и сложни техногенни условия, специфичното натоварване на основата под елементите на плочата на основата не трябва да се приема повече от 0,5 MPa. Самите основи трябва да са от бетон с клас не по-нисък от В25.
Изчисляването на основите, основите и подземните части на висока сграда трябва да се извършва в съответствие с две гранични състояния: по носеща способност и по деформации (валежи, ролки, отклонения и др.). Специфично за такива сгради е изискването изчисляването на системата фундамент - фундамент - надфундаментни конструкции да се извършва, като се вземе предвид последователността и приетата технология на изграждане на сградата. По време на процеса на проектиране, от етапа на предпроекта до началото на строителството, е необходимо да се разработи програма за мониторинг, която включва проучване на околните сгради, техните основи и фундаменти.
При проектирането на конструкциите на наземната част високите сгради трябва да бъдат приписани на I ниво на отговорност и коефициентите на надеждност за отговорност трябва да се приемат при височина на сградата от 75 до 100 m, равна на 1,1; във височинния диапазон от 101 до 125 m - 1,15, а над това - 1,2. Под въздействието на натоварване от вятър движението на върха на висока сграда не трябва да надвишава 1/500 от нейната височина, което осигурява целостта на остъкляването и преградите, както и нормалната работа на асансьорите. Според чуждестранния опит това условие е изпълнено, когато съотношението на ширината към височината на сградата не надвишава 1/7. Твърдостта на конструкциите на висока сграда трябва да гарантира, че стойността на ускорението на трептенията на горните етажи под динамично влияние на вятъра е не повече от 0,08 m / s2.
Подобряването на работните условия на сградата при натоварване и увеличаването на нейната твърдост също позволява симетрично подреждане на маси и коравини, вероятно по-равномерноразпределение на вертикалните натоварвания върху носещите елементи на сградата, а за точкови сгради - симетрично хоризонтално сечение, приближаващо се до квадратно. Трябва да се каже, че анализът на първите проекти на високи сгради показва, че в някои случаи архитектите пренебрегват тези изисквания, което намалява надеждността на високата сграда, изисква допълнителни конструктивни мерки и разходи.
Основните носещи конструкции трябва да бъдат от стоманобетон с гъвкава и твърда армировка и стомана. Чуждестранният опит показва, че е целесъобразно да се използва стоманобетон при височина на сградата до 60 етажа. Според немски източници използването на високоякостен бетон от клас B80 и по-висок е нерационално поради неговата крехкост, по-ниска от конвенционалната технологичност и висока цена. Стоманените носещи конструкции трябва да бъдат надеждно защитени от въздействието на огъня, като се гарантира тяхната огнеустойчивост, равна на R 180. Като шахти (ядра) на високи сгради трябва да се използват стоманобетонни стълбищни повдигачи, ако е възможно, в комбинация с блок от вентилационни шахти.
Покривът на висока сграда трябва да бъде проектиран с вътрешен дренаж.
Защитата на конструкциите и цялата висока сграда като цяло от прогресивно срутване се осигурява чрез мерки като непрекъснатост (статична неопределеност) на основните носещи части, подходящ дизайн на възлите и връзките на конструктивните елементи, гарантирано качество на използваните материали и други мерки.
Комплексът от инженерна поддръжка за висока сграда включва повече от 30 системи. Редица инженерни системи, като водоснабдяване, канализация, улеи за боклук и др., Трябва да бъдат зонирани между съседни технически етажи, които трябва да бъдат разположени на разстояниене повече от 50 м. В допълнение към централизираните източници на топлоснабдяване за висока сграда е необходимо да се осигурят автономни източници на топлоснабдяване (AHS), които могат да бъдат разположени както в самата сграда, така и под формата на отделни обекти. Необходимият брой асансьори, тяхната товароносимост и скорост се определят чрез изчисление с приетия интервал на движение на асансьорите 80–100 s, като всеки асансьор трябва да бъде разположен в отделна шахта.
Особено внимание припроектирането и експлоатацията на високи сгради се отделя на мерките за предотвратяване на пожари. Носещите конструкции на сградите трябва да отговарят на повишени изисквания за пожароустойчивост най-малко REI 180. Същото важи и за комуникационните шахти и шахтите за димоотвеждане. Самата сграда трябва да отговаря на 1-ва степен на пожароустойчивост с височина до 100 м, а по-високите - със специална степен на пожароустойчивост, и клас на конструктивна пожарна опасност - СО. За осигуряване на достъп на пожарникарите до всеки апартамент на фасадите на сградата се препоръчва да се осигурят специални тествани повдигащи устройства с възможност за използване за ремонт на фасади и измиване на чаши. Горното се отнася само за част от голям комплекс от противопожарни мерки, които са задължителни при проектирането и експлоатацията на високи сгради.
Освен това при разработването на МГСН „Многофункционални високи сгради и комплекси“ ще бъде регламентирана тяхната интегрирана сигурност, включително надеждността и управляемостта на всички инженерни системи и дейности, свързани с антитерористичната дейност. Световният опит в експлоатацията на такива сгради потвърждава тяхната необходимост.