Применение железобетона при строительстве высотных зданий
К высотным зданиям относят такие строения, количество этажей у которых превышает 30. Согласно статистическим данным за последние годы в наиболее крупных городах и мегаполисах все чаще предпочтение отдается строительству именно высоток. Объясняется это ограниченной свободной площадью, высокой ценой земли в городе, постоянным ростом численности городских жителей. И если следовать зарубежному опыту, в условиях города самым оптимальным и экономически выгодным считается возведение зданий в 30-50 этажей.
При возведении высотных зданий решается не только вопрос с высокой стоимость участков земли, но и созданию особого архитектурного ансамбля, повышения престижности районов. И если первые строения возводились в основном с использованием несущих конструкций из стали, то в настоящее время их все чаще заменяют изделиями из железобетона. Причем как монолитными, так и сборными. При строительстве высотных зданий большая часть затрат приходится на устройство несущих элементов и конструкций (примерно 35-40%). Использование железобетонных изделий позволяет не только снизить финансовые затраты на их обустройство, но и способствуют повышению жесткости всего здания, его огнестойкости. Кроме того, можно значительно разнообразить архитектурный вид здания, механизировать и упростить многие монтажно-строительные работы.
При возведении многоэтажных домов с использованием стальных несущих элементов расход металла варьируется в пределах 150-210 кг/кв. м. А при строительстве знаменитого американского «Эмпайр Стейт Билдинг» расход стали достиг 244 кг/кв.м площади этажа. При этом следует учитывать, что для изготовления несущих конструктивных элементов применяются высококачественные и дорогостоящие сорта металла, в том числе и низколегированные, предел текучести которых составляет 30-40 кгс/ кв.мм, а в некоторых случаях и до 70 кгс/кв.мм. Если же при строительстве высоток использовать ЖБИ, то расход стали составить 40-85 кг на 1 кв. м, а бетона – 0,8-1,2 куб. м. Такой расход сравним с затратами при возведении крупнопанельных домов в 9-17 этажей. В главном городе страны, а именно в Москве, планируется возведение около 60 высотных домов. Это говорит о растущей популярности возведения таких построек. Проектирование и дальнейшие строительные работы таких зданий является достаточно сложным процессом, который требует грамотного решения конструктивных, архитектурно-планировочных, технологических и других вопросов. Также необходимо учитывать и климатические условия эксплуатации и особенности грунта. Так, для столицы России характерен неблагоприятный тип грунта, что сказывается на значении допускаемых нагрузок, оказываемых на фундамент (многие зарубежные высотки строятся на скалистых почвах). Одним из самых первых высотных зданий второго поколения в Москве стал дом, расположенный на ул. Давыдковской, вл. 3. Строительство было проведено согласно проекту ЦНИИЭПжилища, при разработке которого были учтен опыт строительства первых высоток, построенных в 50-х годах, и современных домов в 17-25 этажей. В результате фундамент был выполнен в виде особой пространственной конструкции (двухэтажная, монолитно железобетонная). Подошва фундамента располагается на глубине 4850 мм от поверхности земли. Часть постройки, расположенная над землей и состоящая из 43 этажей, возводилась по конструктивной схеме смешанного типа. Согласно схеме здание возводится из монолитного железобетона, имеет несущие колонны и стены-диафрагмы, которые расположились между стволами и наружными стенами. В 2-х стволах (носят также название ядра жесткости) располагаются лестнично-лифтовые узлы. Внутренние несущие стены представляют собой монолитную конструкцию толщиной 180-350 мм (тонкие на верхних этажах), выполненную из бетона класса В30 и В35. Для повышения прочности стены армируются сетками и каркасами. Внутренние колонны также имеют квадратное сечение различного сечения: 650х650 мм на нижних этажах и 400х400 мм – на верхних. Для производства используется бетон класса В30. Колонны, располагаемые вдоль периметра высотки, изготовлены в виде пилонов с переменным сечением от 400х600 мм до 400х400 мм. Для армирования используется гибкая и жесткая арматура. Во втором случае используются прокатные уголки. В качестве межэтажных перекрытий используются сплошные безригельные плиты из железобетона толщиной 160 мм. Они монолитно соединены с колоннами и пилонами, со стенами лестнично-лифтового узла. Плиты перекрытий лоджий и балконов также представляют монолитное изделие, толщина которого составляет 180 мм, изготовленное из бетона марки В30. Внешние стены навесного слоистого типа. Практически вся кровля выполняется плоского типа из железобетона, с теплым чердаком. Исключение составляет шатровая часть, которая строится из стальных элементов. Еще один важный вопрос, который еще недостаточно изучен – это влияние горизонтальных колебаний высоток на человеческий организм. Согласно данным, полученным некоторыми иностранными службами, порог восприятия горизонтальных ускорений находится в пределах от 0,006 до 0,015 g. Отсюда можно сделать вывод, что расчетный период собственных колебаний высотных зданий по основному тону должен быть более 10 с. Чтобы данные условия были выполнены, в конструкцию дома при строительстве необходимо вводить особые упруговязкие амортизаторы. Что, однако, не выполняется. Также требует изучения вопрос обеспечения совместимости работы на вертикальные нагрузки различные конструктивные элементы (стены, колонны). Как правило, данная проблема решается путем дополнительного армирования перекрытий, что приводит к снижению технико-экономических показателей.
Для уменьшения веса высоток практикуется использование несущих элементов из железобетона с уменьшенными размерами сечения. При этом, для сохранения прочностных свойств, целесообразно использовать бетон классов В60-В80. Бетон таких высоких классов был разработан НИИЖБом. Материал может получить достаточно широкое распространение при строительных работах, особенно при возведении высотных зданий. В случае использования таких бетонов и создании конструкций малых сечений, на которые будут оказываться сильные нагрузки, необходимо дополнительное усиление жесткой арматурой в виде профилей из стали. Это потребует, в свою очередь, проведения дополнительных расчетов для обеспечения нормальной совместной работы бетона и арматуры.
Долговечность конструкций жби
Высотные здания отличаются своим значительным сроком эксплуатации, который составляет не менее 125 лет. Поэтому особое внимание следует уделять долговечности всех элементов сооружения и их ремонтопригодности. Исходя из опыта зарубежных строителей, использование несущих конструкций из высококачественного железобетона значительно расширяет возможности применения различных фасадных отделок и придания высоткам уникального внешнего облика. Бетон обладает пластичностью, благодаря чему наружные стены могут быть выполнены не только в виде ровных плоскостей, но и виде криволинейных, многогранных, объемных и прочих конструкций. Примерами таких необычных высотных зданий служат жилой дом «Пуассон» высотой в 46 этажей (Париж), отель «Шато Шамплен» высотой в 38 этажей (Монреаль) и т.д. При строительстве гражданских домов в России все большее распространение получают декоративные бетоны высокого качества. Большое внимание разработкам таких бетонов уделяется в НИИЖБа.
31.03.2014
Похожие статьи |
