Высотные здания во всем мире относят к объектам самого высокого уровня ответственности и класса надежности. Удельная стоимость их строительства значительно выше обычных зданий. Это обусловлено не только технологическими, конструктивными и другими факторами, но в значительной степени и мерами комплексной безопасности, принимаемыми на всех стадиях – проектирования, строительства и эксплуатации. Возникновение и развитие аварийных ситуаций в высотных зданиях может иметь очень тяжелые последствия не только материального, экономического, экологического, но и социального характера.
Общие сведения о высотных зданиях.
Небоскрёб — это свободно стоящее сооружение, предназначенное для жизни и работы людей. Небоскрёб в переводе с английского языка очень высокое здание. В русском языке также используется термин «высотное здание» или просто «высотка».
Высотные здания могут иметь разное назначение: быть гостиницами, офисами, жилыми домами, учебными зданиями. Чаще всего высотные здания выполнены многофункциональными: помимо помещений основного назначения в них размещаются автостоянки, магазины, офисы, кинотеатры и т. д.
Минимальная высота здания-небоскрёба является спорной. Высотными зданиями в России со времён СССР считают здания высотой более 75 м или более 25 этажей. В других странах под термином «высотное здание» обычно понимают здание высотой от 35 до 100 м, здания выше 100 м (в США и Европе — выше 150 м) считаются небоскрёбами. Существенным фактором, негативно влияющим на развитие высотного строительства в России, является отсутствие современной нормативной базы, препятствующее успешному развитию этого вида строительства.
Категорирование высотных зданий и составление их рейтингов имеет некоторую неоднозначност
Совет предлагает три критерия измерения высоты здания (во всех случаях измерения производятся от наиболее низкого значимого входа в здание):
- конструктивная высота здания — высота от уровня тротуара до наивысшей точки конструктивных элементов здания (включая шпили и исключая телевизионные и радиоантенны и флагштоки).
- до наивысшего доступного этажа — высота здания до уровня пола наиболее высокого доступного этажа корпуса.
- до кончика антенны/шпиля — высота здания до самой высокой точки антенны, шпиля и т. п.
Первый критерий является основным. Именно он используется при составлении рейтинга самых высоких зданий. (Приложение 8)
Требования к зданиям строительства и их сущность
... и градостроительной ролью. К I классу относятся крупные общественные здания (театры, музеи, цирк), правительственные здания, жилые дома высотой более 9 этажей. Ко II классу - общественные здания массового строительства и дома ...
До XIX века здания высотой более шести этажей строились редко. Это было связано с неудобством поднятия по лестницам на большую высоту. Кроме того, всасывающие водяные насосы, применявшиеся в то время, позволяют поднимать воду не более чем на 10 м. Развитие технологий стали, железобетона
На 13 ноября 2012 года в мире насчитывается 2706 небоскрёбов (высотой более 150 м), из них 67 — сверхвысоких и 748 выше 200 м; ведётся строительство более 740, в том числе 98 — сверхвысоких. Строительство ещё 169 небоскрёбов (из них 38 — сверхвысокие) пока приостановлено. Больше всего небоскрёбов (высотой более 150 м) в Китае (вместе с Гонконгом и Макао) — 893, в США — 668, в Японии — 178 и в Объединённых Арабских Эмиратах — 155, в Южной Корее — 141, в Австралии — 74, в Сингапуре — 68. В России построено 24 небоскрёба, ещё 19 строится.
Выбор конструктивного решения многоэтажного здания должен основываться на тесной связи с объемно-планировочным решением и одновременно удовлетворять требованиям надежности и долговечности, индустриальным методам полносборного домостроения, рационального использования конструкционных материалов, технологичности монтажа. Значимость правильного выбора конструктивного решения с ростом этажности здания возрастает.
Конструктивная система, состоящая из несущих элементов, призвана обеспечить прочность здания в процессе строительства и эксплуатации, а также ее устойчивость и жесткость при действии разнообразных нагрузок и воздействий.
К основным несущим элементам каркаса относятся: стержни (колонны, балки), воспринимающие осевые и изгибающие усилия; плиты или диски, воспринимающие осевые и изгибающие усилия (стены, сплошные или с проемами) или нагрузки, действующие из их плоскости (плиты перекрытий); пространственные, повышающие общую жесткость здания, объединяющие конструкции здания в единое целое (наружные оболочки, ядра жесткости).
Комбинации этих основных элементов образуют каркас здания. Естественно, из них можно составить неограниченное количество конструктивных схем. Высотные здания и их отдельные конструктивные элементы в процессе возведения и эксплуатации подвергаются действию нагрузок и испытывают усилия, намного превосходящие эффект от внешних воздействий, характерных для обычных объектов строительства. Так, ветровые нагрузки заметно возрастают с удалением от поверхности земли и характеризуются не только существенной статической, но и динамической составляющей. Для большинства высоток горизонтальные (главным образом ветровые) нагрузки превалируют над вертикальными.
Кроме того, в связи с высокими темпами производства строительно-монтажных работ на несущие конструкции, выполненные из монолитного бетона (подавляющее большинство высоток возводят с применением монолитного бетона и железобетона), в раннем возрасте передаются достаточно большие усилия, что требует принятия соответствующих решений. В несущих системах высотных зданий возникает опасность накапливания еще в процессе строительства неравномерных вертикальных перемещений, которые в сочетании с деформациями от эксплуатационных нагрузок могут приводить к достижению бетоном и сталью, в том числе арматурной, предельных состояний в отдельных сечениях элементов.
Срок службы зданий
... зданий и его систем неодинакова. При определении нормативных сроков службы здании принимают безотказный срок службы основных несущих элементов, фундаментов и стен. Сроки службы отдельных элементов здания могут быть в 2 - 3 раза меньше нормативного срока службы здания. В процессе эксплуатации здание ...
Конструктивные решения при строительстве высотных зданий.
В современном высотном строительстве применяют
Среди стеновых систем следует выделить схемы с перекрестными стенами и коробчатые (оболочковые).
Стеновая система состоит из плоских вертикальных элементов, которые догружены собственным весом, благодаря этому хорошо сопротивляются горизонтальным нагрузкам. Бескаркасные здания нашли широкое применение, прежде всего, в жилищном строительстве, а также в гостиницах, общежитиях и т. д. Однако бескаркасные здания строятся, как правило, небольшой высоты, до 50 м, редко — до 75 м. Бескаркасная схема несущих конструкций требует развитой базы индустрии сборного железобетона.
Рис.1. С перекрестными стенами Рис.2. Коробчатая (оболочковая)
В свою очередь каркасные системы подразделяются на рамно-каркасные, каркасные с диафрагмами жесткости.
Каркасная система несущих конструкций позволяет изменять планировку здания по его высоте, из-за отсутствия перекрестной системы несущих стен менять планировку здания в случаях изменения технологии производить замену санитарно-технических и других коммуникаций при проведении ремонта в гражданских зданиях.
Рамно-каркасная. Жесткость здания обеспечивается рамами с жесткими узлами сопряжения колонн и ригелей, что позволяет создать вертикальные и горизонтальные диски жесткости.
Рис.3. Рамно-каркасная схема
Рис.4. Каркасная система с диафрагмами жесткости
Смешанные системы сочетают в себе отдельные признаки двух других систем, к ним относят каркасно-ствольные и коробчато-ствольные.
Каркасно-ствольная. Жесткая рама воспринимает горизонтальные нагрузки при работе ее элементов преимущественно на изгиб. Такая схема деформирования может привести к значительным горизонтальным перемещениям или нецелесообразному повышению материалоемкости узлов сопряжения элементов здания. Введение ствола или ядра жесткости позволяет существенно увеличить жесткость здания. Одновременно в стволах можно располагать системы инженерного оборудования здания, включая транспорт.
Рис.5. Каркасно-ствольная система
Коробчато-ствольная. При высоте здания более 50 этажей эффективными по расходу материалов становятся конструктивные схемы, основывающиеся на принципе переноса несущих вертикальных элементов на наружную поверхность здания. Это приводит к значительному повышению общей жесткости здания. По этому принципу были запроектированы советскими специалистами высотные дома в Москве, построенные в 50-е годы.
