Высотные здания.

Высотные здания.

Введение
1. Нормативная база высотного строительства
2. Градостроительные проблемы
3. Производство строительных работ
4. Средства механизации для высотного строительства
5. Новые технологии и материалы для высотного строительства
6. Применение современных строительных материалов
7. Инженерные системы
8. Ценообразование и сметное нормирование
Список литературы

Высотные здания.

Для снижения массы высотного здания за счет уменьшения расчетных сечений несущих железобетонных конструкций целесообразно переходить на бетоны более высоких классов, В60-В80. Бетоны таких классов разработаны НИИЖБом и могут достаточно широко применяться в отечественной практике, особенно при возведении таких ответственных зданий. В этом случае при малых сечениях железобетонных конструкций и значительных нагрузках на них применение жесткой арматуры в виде гладких стальных профилей может потребовать дополнительных мероприятий по обеспечению совместной работы этих материалов, а также уточнения предельных процентов армирования.
Учитывая уникальность и срок эксплуатации высотных зданий, составляющий не менее 125-150 лет, особое внимание следует уделять долговечности и ремонтопригодности их наружной отделки. Зарубежная практика показывает, что использование высококачественного железобетона для устройства несущей конструкции наружных стен в коробчатых конструктивных схемах или навесных железобетонных панелей в других конструктивных схемах обеспечивает разнообразную отделку фасадов и достижение индивидуального внешнего облика высотных зданий. Благодаря пластическим свойствам бетона можно создавать наружные стены не только в виде плоских поверхностей, но и криволинейные многогранные, в виде разнообразных объемов и т.п. Примерами могут служить 46-этажный жилой дом \"Пуассон\" в Париже, 38-этажная гостиница \"Шато Шамплен\" в Монреале и др. Декоративные высококачественные долговечные бетоны получают применение в жилищно-гражданском строительстве России.
Крышу высотного здания следует проектировать с внутренним водостоком.
Защита конструкций и всего высотного здания в целом от прогрессирующего обрушения обеспечивается такими мероприятиями, как неразрезность (статическая неопределимость) основных несущих частей, соответствующим проектированием узлов и соединений конструктивных элементов, гарантированным качеством применяемых материалов и другими мероприятиями.
Комплекс инженерного обеспечения высотного здания включает более 30 систем. Ряд инженерных систем, таких как водопровод, канализация, мусоропроводы и др., необходимо зонировать в пределах между соседними техническими этажами, которые должны располагаться по высоте на расстоянии не более 50 м. Помимо централизованных источников теплоснабжения высотного здания требуется предусматривать автономные источники теплоснабжения (АИТ), которые могут размещаться как в самом здании, так и в виде отдельно стоящих объектов. Необходимое количество лифтов, их грузоподъемность и скорость определяют расчетом при принятом интервале движения лифтов 80–100 с, а каждый лифт необходимо располагать в отдельной шахте.
В высотных зданиях все электроприемники по степени надежности относятся к 1 и 2 категориям. К 1 категории надежности относятся противопожарные системы, пожарная и охранная сигнализация, лифты, эвакуационное и аварийное освещение, оповещение людей при пожаре, огни светового ограждения и другие ответственные электроприемники. Их питание требуется осуществлять от двух независимых источников питания с устройством автоматического включения резерва (АВР).
Большинство высотных зданий возводится с использованием светопрозрачных конструкций, изготовленных на базе алюминиевых системных профилей. Какими же характеристиками определяется столь высокая популярность алюминиевых профильных систем в многоэтажном строительстве? Строители ценят такие качества алюминиевых систем, как легкость обработки, небольшой вес конструкций, возможность остекления на высоких отметках, отличные статические характеристики, возможность изготовления конструкций различных форм. Потребительский приоритет при выборе алюминиевых конструкций определяется: презентабельностью их внешнего вида, долговечностью, широким спектром цветовых решений, в том числе в двухцветном исполнении, прочностью и устойчивостью декоративных покрытий, отсутствием деформаций при воздействии атмосферной влаги и хорошей функциональной способностью при любых погодных условиях. Однако применяемые в высотном строительстве алюминиевые профили должны обладать особыми свойствами.
Прежде всего, алюминиевые системные профили, предназначенные для строительства высотных зданий, должны иметь особые прочностные характеристики, поскольку готовые конструкции воспринимают экстремальные нагрузки, в том числе ветровые. Кроме того, алюминиевые системы обязаны обладать наивысшими показателями по шумоизоляции, так как обычно все элитные «высотки» строятся в непосредственной близости к оживленным трассам.
В настоящее время, когда первая волна восторгов от «новой архитектуры» схлынула, инвесторов (пользователей), помимо эстетических качеств, стали интересовать и эксплуатационные характеристики зданий, которые напрямую зависят от физико-механических свойств материалов и систем, используемых в проектах. Об энергетических затратах на отопление и кондиционирование все знают и помнят. Однако есть ряд других моментов, о существовании которых непосвященный инвестор может и не догадываться.
Всем известно, что алюминий при всех его достоинствах обладает высокой теплопроводностью. К сожалению, подход, при котором наличие терморазрыва считалось достаточным условием для применения профилей в наших условиях, себя не оправдал. Практика показала, что на поверхности конструкций, имеющих хорошие расчетные показатели (за счет мощных стеклопакетов), но изготовленных с использованием алюминиевых профилей с недостаточными теплоизоляционными характеристиками, уже при температуре минус 5 градусов начинал образовываться конденсат со всеми вытекающими отсюда последствиями.
При большой высотности зданий техника монтажа светопрозрачных конструкций имеет свои особенности и в большинстве случаев является «ноу-хау» разработчиков систем. Некоторые фирмы-разработчики профильных систем могут предложить готовые решения для осуществления транспортировки и монтажа готовых секций, что намного увеличивает скорость выполнения работ, а в ряде случаев является единственно возможным способом реализации проекта. Механизмы и приспособления, при помощи которых осуществлялась доставка секций на необходимую высоту, очень часто используются в процессе эксплуатации здания для осуществления работ по уходу за фасадом.
В последнее время стали остро подниматься вопросы, связанные с эффективностью проектов и способами их реализации, как при строительстве новых зданий, так и при модернизации существующих объектов. Каждый проект индивидуален, и далеко не всегда при его реализации целесообразно применять традиционные стоечно-ригельные конструкции. В последнее время на российском рынке появились новые фасадные системы на базе алюминиевых системных профилей, использование которых в ряде проектов может стать оптимальным вариантом. Например, такие системы может предложить заинтересованному заказчику компания HUECK
Одним из наиболее привлекательных и распространяющихся новых материалов для высотного строительства служит строительное стекло. Однако его применение связано с различными сложностями
Проблемы остекления высотных зданий напрямую перекликаются с проблемой использования стекла в целом. Стекло относится к хрупким материалам, поэтому существует серьезная проблема травматизма при его разрушении. Следовательно, необходимо минимизировать не только возможность разрушения стекла, но и последствия этого разрушения. В европейских странах принят закон, согласно которому, начиная с четвертого этажа, в окнах и при остеклении балконов устанавливается только упрочненное стекло - закаленное либо триплекс. Закаленное стекло при ударе разрушается на мелкие частицы, которые гораздо менее опасны, нежели крупные осколки, триплекс будет трескаться, но не рассыпаться, а повиснет на конструкции. То есть при разрушении такого стекла угроза жизни людей как внутри помещения, так и на улице гораздо меньше.
Однако заставить российских строителей и заказчиков использовать при остеклении верхних этажей зданий закаленное стекло практически невозможно - нет ни одного нормативного документа, обязывающего это делать. В России правила, подобного европейскому, просто не существует. У нас стекло вообще не рассматривается как конструкционный элемент, поэтому есть СНиПы по прозрачности стекла, но нет ни одного документа, регулирующего его прочность. Ни один стекольный завод не указывает показатели прочности стекла, поэтому покупатель не имеет информации о его качественных характеристиках. Кроме того, строители неохотно ставят на верхние этажи закаленное стекло, так как при его использовании стоимость стеклопакета возрастает на 10 - 20 долларов за кв. м. Один только процесс закалки стекла увеличивает его стоимость в 2 - 2,5 раза!
На качественные показатели используемого стекла необходимо обращать внимание еще на стадии проектирования, то есть архитектор должен заложить в проект использование упрочненного стекла. Кроме того, комиссия, которая принимает здание, также должна обращать внимание не только на прозрачность, но и на качество стекла, вставленного в окна. При строительстве новых объектов, а также при ремонте и замене окон следовало бы использовать упрочненное стекло. Не стоит забывать и о нынешних реалиях - угрозе взрывов и иных террористических актов - опасность разрушения стекла от ударной волны также должна учитываться.
Выше 22 этажа должны быть установлены только нераскрывающиеся окна, поскольку, во-первых, на такой высоте открытое окно опасно для жизни, а во-вторых, возрастает угроза сквозняков и, следовательно, произвольного захлопывания окон. Кроме того, высотные здания испытывают большие ветровые нагрузки, а с учетом конфигурации здания окна могут не только разрушиться, но и будут вырваны ветром, что называется, "с корнем". Особенно такая опасность существует в зданиях с вогнутыми стенами. В этом случае и проектировщики, и строители должны заложить высокие прочностные характеристики как для стекла, так и для оконных рам. В связи с этим хотелось бы привести пример Северной Кореи, где был построен 105-этажный отель, который не берется остеклить ни одна компания, поскольку существующие методы упрочнения не обеспечивают полной безопасности этого здания.
Не следует забывать, что стекло должно, помимо всего прочего, обеспечивать и теплосбережение в здании. Например, в США 80% всех зданий остеклено теплосберегающим К-стеклом. Однако закалка больших стекол для панорамных окон - процесс весьма проблематичный, поскольку существует большая вероятность искривления поверхности стекла. Над этой проблемой работают во многих странах мира, потому что для современного строительства такое стекло необходимо. Например, в Финляндии на фирме "Гласе Роботе" существует печь с конвективным нагревом по закалке стекол размером 3x4 и Зх6 м. Такие стекла можно использовать для панорамных окон. В России нет ни одного предприятия, где могли бы изготавливать панорамные стекла необходимого качества, поэтому все это стекло завозится из-за границы и стоит весьма и весьма недешево. Например, К-стекло в 2 - 3 раза дороже обычного стекла.
В России производят много стекла, а некоторые предприятия его закаливают. Такое стекло может активно применяться при строительстве любых зданий, в том числе повышенной этажности. Компания "Мосавтостекло" производит большую номенклатуру изделий, в том числе закаливает стекло. Саратовский институт стекла, кроме закалки и тонирования стекол, проводит активные исследования, разрабатывает новые технологии и производит очень оригинальную продукцию. Кроме этого, могу упомянуть компании "ИНПРУС" из Дубны, "Стеклостройкомплект" (Дзержинск), "Техноком" (Очаково), "Главербор" (Жуковский), "КС-стекло" (Подольск), "Гласс-Стор" (Домодедово) - и это только Москва и Подмосковье.
В состав внутренних инженерных систем высотного здания входят отопление, вентиляция (самостоятельные системы приточно-вытяжной вентиляции), водопровод, системы автоматизации и диспетчеризации, автоматические установки пожаротушения (спринклерные системы, водозаполненные системы с ручными стволами), канализация, горячее водоснабжение, водостоки, электрооборудование (в частности, для питания систем противопожарной защиты, охранной и пожарной сигнализации, системы дымоудаления, системы аварийного электроосвещения), слаботочные устройства (телефоны, радио, телевидение, локальная сеть Интернет, системы оповещения и проч.) и многое другое.
Система водоснабжения подразумевает наличие специальных технических помещений (их строят, как правило, через каждые 12 этажей), где устанавливают дополнительные насосы, удерживающие давление воды на большой высоте. Благодаря этому водопроводные трубы прокладывают напрямую, без использования накопительных резервуаров.
При подборе лифтовой системы учитывают высоту дома, площадь этажей, количество жильцов ( служащих), предполагаемое число лифтов в здании, максимальное число пассажиров. В жилом комплексе «Эдельвейс» установлены подъемники фирмы «Тиссен», движущиеся со скоростью 3,5 м / сек. Как лифтовые шахты, так и кабины пожароустойчивы.
В высотках предусмотрена автономная энергосистема, исключающая возможность того, что лифты окажутся заблокированы. При отключении центрального энергоснабжения системы объекта переходят на резервное питание. Это значит, что в течение трех ‑четырех часов подъемники продолжат работу в обычном режиме, а в квартирах будут вода и электричество.
Особое место занимает в высотном строительстве проблема безопасности. Как показывает статистика, возгорания чаще всего происходят по причине замыкания в электропроводке. Это ставит задачу сделать ее надежной, применяя современные материалы, новейшие методы прокладки инженерных коммуникаций. Для этого дома оборудуются системами автоматизации пожарной безопасности, что включает в себя не только тушение, но и предотвращение возгорания, реагирование на любой очаг огня в каждой точке здания. Информация с датчиков идет на автоматизированный пульт управления, где дежурит оперативный сотрудник. Система реагирует на малейшее изменение температурного режима. На объектах предпочтительны спринклерные системы пожаротушения. Их применение рекомендовано органами пожарного надзора. Кроме того, все здание разделено на сектора стенами из огнеупорных материалов, блокирующих огонь.
Эвакуация — сложная система мероприятий, разработанная специалистами высочайшей квалификации. Инструкция и план эвакуации согласованы с пожарными службами, утверждены и предполагают разные виды действий: вывод людей по лестницам, спуск на лифте, а в случае необходимости — на вертолете. Вступает целая программа (световые табло, указывающие направление эвакуации; голосовое оповещение; привлекаются сотрудники служб охраны), позволяющая обеспечить безопасность. При проектировании и строительстве таких зданий необходимо предусмотреть пути решения любых, даже самых невероятных, проблем.
Свое законное место в инженерных системах высотных зданий занимает лифтовая система. Лифтовые группы выступают в роли вертикальных осей объемно-планировочных решений высотных зданий и одновременно служат фиксирующими точками при гибкой планировке. Основой системы таких инженерных коммуникаций являются подъемники (лифты). Оборудование высоток одним лифтом встречается только в зданиях небольшой этажности. Высотность требует определенного числа лифтов большой грузоподъемности и емкости, при этом они должны быть обозреваемы и быстро доступны из одного холла. Приходится предусматривать несколько групп лифтов и соответственно лифтовых холлов, при этом лифты делятся на обычные и скоростные. Образование ядер, тяготеющих к лифтам высотных зданий, как правило, должно обеспечивать максимально возможную гибкость планировочных решений, обусловленную концентрацией всех, ограничивающих свободу планировки элементов, - шахт инженерных сетей, лестниц, санитарно-технических узлов, расположенных в центре ядра. Так, при проектировании ядра часто приходится уменьшать площадь, им занимаемую, и увеличивать тем самым полезную площадь на этаже.
В качестве альтернативы переходным холлам в высотных зданиях применяются двухсекционные лифты. Благодаря такому решению обеспечивается существенное сокращение пространства, отводимого в ядре здания для шахт лифтов. Каждый лифт имеет две кабины: одна обслуживает четные этажи, а другая - нечетные. Наиболее часто двухсекционные лифты применяются в сверхвысоких зданиях в комбинации с переходными холлами.
При воздушном отоплении теплоносителем служит воздух, нагретый до температуры более высокой, чем в отапливаемом помещении. Как правило, используется схема, при которой нагретый воздух подается непосредственно в помещение и, смешиваясь с внутренним воздухом, повышает его температуру.При устройстве естественной вентиляции в жилых зданиях в наиболее неблагоприятных условиях оказываются помещения верхних этажей. Для повышения эффективности этого процесса вентиляционные каналы, обслуживающие данные помещения, не объединяют с какими-либо другими. При использовании в здании вентиляционных блоков каналы-спутники от помещений двух последних этажей выводят непосредственно в атмосферу или при устройстве системы вентиляции с "теплым" чердаком их устья размещают на техническом этаже. Допускается также применение механической вентиляции для помещений двух верхних этажей.
Для повышения фактора пожаробезопасности необходимо усилить аэродинамический режим внутри высотных зданий посредством организации движения травалаторов вокруг ядра жесткости (организовать перекрестные вихревые воздушные потоки), либо организовать перекрестное движение аэродинамических потоков (системы механической вентиляции). Принцип инженерно-коммуникационной автономности выдвигает повышенные требования к обеспечению комфортности проживания и эксплуатации высотных зданий (в том числе пожаробезопасности) как объектов со статусом эксклюзивных, тем самым обуславливая проектирование автономных систем энерго- и водообеспечения, связи и прочее.
При выборе системы перекрытий определяющей является степень насыщенности трубопроводами. До сих пор считалось экономически оправданным прокладывать трубы приточно-вытяжной вентиляции (кондиционирования воздуха), проводя их через балки перекрытий, или выполнять железобетонные перекрытия плоскими минимальной высоты с тем, чтобы в оставшемся до подвесного потолка пространстве можно было разместить все необходимые трубопроводы.
Ценообразование для строительства высотных зданий имеет свои особенности
Высотное строительство признается отдельным видом строительства только в рамках формирования сметно-нормативной базы 2001 года. Это было связано с широким развитием высотного строительства, применением новых материалов и технологий. Используемая в высотных работах сметно-нормативная документация приведена в таблице 1.
Таблица 1. Система сметно-нормативной документации, используемая в высотном строительстве
Реализуется в
Определяется
Заголовке сметы
Расчете прямых затрат в текущей цене
Расчете косвенных расходов
Расчете дополнительных затрат
Расчете налогов
Сметно-нормативная база 2001 года
МДС 81-35.2004
Сборник ГЭСН, ФЕР, ТЕР, Система коэффициентов
МДС 81-33.2004
МДС 81-25.2001
ГСН 81-05-01.2001
ГСН 81-05-02.2001