ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫСОТНЫМ ЗДАНИЯМ

Из этих данных ясно, что в высотных зданиях особенно важны гарантии соблюдения конструктивной и технической безопасности и повышения эксплуатационной надежности зданий, несмотря на увеличение финансовых (и многих дру- 6

гих) вложений. Именно это обеспечивает безопасность жизни людей и сохранность материально-технических ценностей.

Конструктивные решения высотных зданий сильно отличаются друг от друга. Типовые или повторно применяемые проекты высотных зданий пока отсутствуют. Но при анализе конструктивных решений высотных зданий их можно классифицировать и выделить отдельные принципиальные направления (отличия), их базовые решения (конструктивные схемы).

При эксплуатации и в процессе строительства на высотные здания в целом и на их отдельные конструкции прилагаются такие нагрузки (и в них возникают дополнительные усилия), которые значительно превышают внешние воздействия на обычные здания. Например, нагрузки от ветра многократно возрастают по мере увеличения высоты здания. При этом особенно сильно увеличиваются динамические характеристики нагрузок. Для большей части небоскребов, несмотря на их огромный вес, именно горизонтальные нагрузки (в том числе ветровые) являются наиболее значимыми.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫСОТНЫМ ЗДАНИЯМ

Основные проблемы

Несущие системы высотных зданий ведут себя иначе, чем в обычных зданиях. Это связано не только с повышенным уровнем нагрузок (собственного веса, ветровых и многих других), но и с резким повышением уровня надежности принимаемых проектных решений, а также с эксплуатационными требованиями.

Из результатов сравнения построенных в разных странах высотных зданий становится ясным, что их архитектурно-планировочные и конструктивные решения в основном определяются высотой объекта [4; 5; 11; 14]. Не менее важным является учет природных условий района строительства: сейсмическая активность, инженерно-геологические условия, атмосферные (в частности, ветровые) воздействия. Кроме этого, необходимо соблюдение архитектурно-планировочных требований, обусловливаемых местом расположения объекта и другими факторами.

В целом можно сказать, что обеспечение жизнедеятельности высотных зданий - задача гораздо более сложная, чем жизнедеятельность обычных зданий. Особенно обращают на себя внимание следующие проблемы:

1. Ветер. С увеличением высоты здания и при большой площади фасадов скорость обтекающих здание ветровых потоков возрастает в несколько раз. Бывают случаи, когда ветер на нижних этажах дует сильнее, чем на верхних. Мощные воздушные завихрения порой вызывают колебания, сравнимые с 4-5-балльном землетрясением. Иногда ветер «завывает» вокруг здания. Однако ветер не только поднимает мусор и пыль, но и очищает воздух, «застоявшийся» в закрытых дворах. Он с большой силой давит на прямоугольные здания и создает завихрения, но легко обтекает округлые здания.

Нагрузка на здание от ветра зависит от формы небоскреба. Наилучшая - круглая: воздух обтекает здание, не создавая завихрений. На втором месте - овал, капля, треугольник со 8

скругленными углами. На третьем - квадрат, ромб. На четвертом - спаренные высотки (обычно круглые). На пятом - Г- и Н-образные формы. Хуже всего форма пластины или волны: создается чрезмерная парусность здания.

2. Фундаменты. В высотных зданиях чаще всего устраивают плитные фундаменты в виде сплошной железобетонной плиты (иногда коробчатого сечения). Часто (особенно при слабых грунтах) коробку опирают на сваи (свайное поле).

Плитные фундаменты применяются на устойчивых грунтах (скальные, крупнообломочные). Они представляют собой сплошную железобетонную плиту или «коробку» толщиной (высотой) до 5 м.

Свайные фундаменты устраивают на неустойчивых (слабых) грунтах. Сваи бывают разного типа длиной до 30-40 м и более и диаметром до 6 м. Сваи погружают в грунт до уровня плотных (прочных) пород.

3. Материалы несущих конструкций высотных зданий. Это

в основном сталь и железобетон. Железобетонные конструкции обладают большой огнестойкостью и большой собственной инерцией. Вследствие значительной массы они быстро гасят сейсмические воздействия и колебания от ветровых нагрузок. Несущие конструкции здания (например, колонны) могут изготавливаться из более эффективных материалов (например, из трубобетона).

При этом требования к зданию часто противоречивы: для противодействия ветру требуется жесткость здания, а для гашения сейсмических колебаний - гибкость. Кроме того, здание должно быть устойчивым даже при локальном разрушении одной или нескольких несущих конструкций.

• 4. Ограждающие конструкции фасадов. Это в основном стальные профили и легкие навесные панели из особо прозрачного стекла, алюминия, полимеров. Также модны вентилируемые фасады, отделанные натуральным или искусственным камнем, металлическими листами, фибробетоном (бетон с волокнами из металла и полимеров). В последнее время в фасадах часто применяют боросиликатное стекло (в нем вместо щелочи содержится окись бора - для пожароустойчивости стекла), панели из металлической пены, нанокомпозитные материалы, стеклянные панели с водоотталкивающим самоочищающимся слоем и др.
• 5. Системы жизнеобеспечения (инженерные системы). Их

более тридцати, а включая последние достижения электроники - более шестидесяти. Для создания комфортных условий и обеспечения безопасности предназначены системы отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, водоотведения (канализация), электроснабжения, мусоро- и дымоудаления, автоматизированного диспетчерского управления, системы охраны, пожаротушения и др.

По высоте здание обязательно разделяется на блоки с противопожарными преградами; инженерные системы тоже делятся на участки. Например, для обеспечения вентиляции и ликвидации хаотичных потоков воздуха внутри дома (вследствие разного нагрева стен по высоте), в промежуточных технических этажах предусматривают воздушные преграды (гермодвери), шлюзы на лестничных клетках и в лифтовых холлах, а также и на входах в здание и многое другое.

Водоснабжение здания производится при помощи промежуточных насосных (примерно каждые 10-15 этажей). Мусоропроводы оборудуются перемычками, которые разбивают воздушные потоки (не дают бумажкам и перышкам парить по мусоропроводу) и тормозят падение тяжелого мусора.

Вентиляция выполняется отдельно для каждого блока. На больших высотах применяют глухие окна (они имеют клапаны и форточки-створки), а здание обеспечивается принудительной приточно-вытяжной вентиляцией и кондиционированием.

6. Системы комплексной безопасности. В зданиях предусматривают компьютерный контроль систем безопасности (чтобы уменьшить риск человеческой ошибки при управлении в экстремальных условиях десятками систем одновременно). Например, даже при пожаре все инженерные системы должны оставаться работоспособными.

Пожары наиболее опасны именно в высотных зданиях. Продукты горения распространяются со скоростью в несколько десятков метров в минуту (особенно по вертикали), а средства спасения помогают не всегда.

По статистике, количество людей, погибших при одном пожаре, в зданиях высотой более 25 этажей в три-четыре раза больше, чем в 9-16-этажных. При высоте зданий больше 100 м около половины эвакуирующихся не смогут быстро выйти из-за физической усталости (которая бывает уже после пяти минут спуска по лестнице), из-за тесноты и неизбежной паники.

7. Энергетическая эффективность. Потребление различного вида энергии в высотных зданиях огромно по сравнению с обычным зданием. Надежность энергоснабжения также гораздо выше. Выше и энергозависимость (при отключении любого вида энергоснабжения высотка просто прекращает существование). Поэтому то, что всегда работало против высоток (ветер, солнечная энергия), теперь внедряют в системы жизнеобеспечения. Например, здания оборудуют ветряными электростанциями и солнечными батареями.

Все упомянутые проблемы должны решаться при проектировании высотных зданий и выборе их конструктивных схем.

  Посмотреть оригинал

< Пред		СОДЕРЖАНИЕ		ОРИГИНАЛ			След >