Проблемы строительства высотных зданий

Высотное строительство в России: проблемы, задачи, перспективы

Высотные здания относятся к числу наиболее сложных объектов строительства

Высотное строительство в России
Высотные здания относятся к числу наиболее сложных объектов строительства, поэтому ряд основных рекомендаций по их проектированию принимается согласованно международными общественными организациями инженеров и архитекторов. На симпозиуме, проходившем в 1976 г. в Москве, была принята общая классификация зданий по их высоте в метрах. К высотным зданиям были отнесены сооружения высотой свыше 100 м. При этом количество небоскребов высотой более 400 м во всем мире не достигает и десяти; высотой от 300 до 400 м – 30, от 200 до 300 м – немного превышает 100, а здания высотой от 100 до 200 м являются самыми распространенными, и количество таких объектов растет непрерывно. В частности, в Москве, где практика многоэтажного массового жилищного строительства и нормы проектирования были ориентированы на высоту зданий до 75 м, сложилась тенденция отнесения к высотным зданий выше 75 м.
В 2008 году доля высотного строительства составляет 16,2 млн кв. м от строительства в целом (88,1 млн кв. м). По прогнозам на 2010 год, она составит 22,4 млн кв. м от запланированного строительства 109,9 млн кв. м. Все вышеперечисленные факты определяют ежегодный рост рынка высотного строительства на уровне 15%.
В июле 2007 г. специальная комиссия по высотному строительству официально объявила нового рекордсмена среди высотных зданий. Им стала башня Burj Dubai («Бурдж Дубай»), где высотное строительство идет полным ходом. Башня Burj уже насчитывает 160 этажей и, по данным СМИ, по завершении всех работ (а завершение планируется на апрель 2009 года) побьет все мировые рекорды высотности, включая самый высокий жилой этаж, самую большую площадь помещений, самый высокий шпиль и прочие достижения в этой сфере. Общая высота башни Burj Dubai составит около 800 метров.
Сегодня в России уже ведется строительство и объявлены планы строительства более 30 небоскребов, среди которых наиболее известными являются проекты «Россия» – 120 этажей, «Федерация» – 93 этажа, «Охта-Центр» – 77 этажей. Один только ММДЦ (Московский международный деловой центр) «Москва-Сити» объединяет 15 высотных зданий.
Вслед за российскими столицами о проектах возведения небоскребов уже заявили Екатеринбург, Новосибирск, Краснодар, Иркутск, Ханты-Мансийск и Кемерово.
В Екатеринбурге, третьем городе в России по уровню экономической привлекательности, строится сразу несколько высоток. Максимальная этажность проекта «Антей-3», строительство которого началось в 2005 году, достигает 52 этажей. Башня комплекса «Стражи Урала» достигнет 41 этажа в высоту, а в наиболее известном проекте «Екатеринбург-Сити» предусмотрено строительство сразу четырех небоскребов: высота жилой башни «Исеть» составит 47 этажей, а офисных зданий «Урал» – более 60 этажей, «Татищев» – 50 этажей, «Де Генин» – 35–40 этажей.
В соседнем Новосибирске, являющемся деловым центром Западной Сибири, наибольшая этажность из заявленных новых амбициозных объектов зафиксирована в конгресс-центре Sky City, предложенном к строительству в прошлом году, всего – 30 этажей.
В Кемерово планируют построить сразу 2 высотки в едином комплексе высотой 56 и 65 этажей.

Проблемы высотного строительства
Однако развитие высотного строительства в России выделило ряд проблем, требующих обязательного рассмотрения и решения.
— Несовершенство нормативной базы.
— Недостаток опыта в проектировании и строительстве высотных комплексов. Нехватка квалифицированных строителей.
— Оправданная градостроительная и функционально-типологическая необходимость возведения.
— Предельно допустимая этажность (высотность).
— Правильный выбор конструктивной системы, схемы и проектных решений с учетом предотвращения потери устойчивости основания и самого сооружения, приводящей к разрушению и обрушению конструкций.
— Недопустимость отклонения от утвержденных проектных решений и изменения этажности сооружений в процессе строительства.
— Необходимое функциональное взаимодействие жилых и нежилых зданий и сооружений с транспортной и обслуживающей инфраструктурой города.
— Требуемая вместимость подземных, наземных и надземных автостоянок личного транспорта и их рациональное размещение.
— Эффективная минимизация угрозы внешней и внутренней опасности разрушения здания за счет создания специальной службы безопасной эксплуатации.
— Требуемая пожарная и эвакуационная безопасность людей, находящихся в высотных зданиях.
— Рациональная эффективность современных инженерных решений по жизнеобеспечению и оснащенности здания, энергосбережению и комфортности обслуживания.
Нашей задачей на сегодняшний день является разработка таких технико-конструктивных решений, которые сводили бы к минимуму ошибки монтажа и обеспечивали качественное и быстрое выполнение строительных работ.

Использование в высотном строительстве системы «Татпроф»
Фасады серий ЭК – 40 В и ЭК – 69 В
Один из примеров успешного использования фасадных серий системы «Татпроф» – строительство высотного здания в г. Астане, Казахстан.
Этот высотный торговый комплекс (высота порядка 80 м) под названием «Санкт-Петербург» (строительная корпорация «Кулагер», монтаж витражей ТОО «Аксункар») построен с применением «теплой» фасадной серии ЭК-69В.
Фасады серий ЭК-40В и ЭК-69В позволяют производить остекление зданий изнутри помещения. Представляют собой многоячеистые конструкции из рамочных элементов, выполненные по стоечно-ригельному принципу для линейного и радиусного остекления, с наружным или внутренним (ЭК-40В) радиусом при комплексном ограждении фасадов в «холодном» и «теплом» исполнении.
Предусмотрена возможность остекления фасадов различных типов: вертикальных, прямых и поворотных, встроенных и навесных; зданий с самым разнообразным дизайном, удовлетворяющая практически любые архитектурные решения.
Основным аргументом, обусловливающим выбор этих серий, является наличие в фасадных стойках встроенного элемента для навесного монтажа, позволяющего крепить конструкцию непосредственно к перекрытиям и проводить остекление без использования строительных лесов. Это способствует повышению технологичности сборки и, следовательно, упрощает и в значительной степени ускоряет монтаж. Еще один плюс – это простой демонтаж поврежденного заполнения изнутри помещения (не требуется применения лесов, люлек).
Именно поэтому за короткое время, прошедшее после разработки и внедрения в производство, эти серии получили одобрение и уже активно применяются в строительстве.
Обе серии характеризуются технологичностью и обладают высокой степенью унификации профилей и монтажных узлов со всеми сериями системы «Татпроф».

Система элементных фасадов ТП – 78 ЭФ
На протяжении всей своей деятельности компания «Татпроф» разрабатывает и внедряет современные и перспективные системы фасадного остекления. Одной из последних разработок является система элементных фасадов ТП-78 ЭФ для высотного монолитного строительства в климатических условиях России.
Удобная и технологичная в применении для строительства высотных зданий (небоскребов) серия ориентирована на изготовление крупногабаритных элементов светопрозрачных конструкций непосредственно в заводских условиях, что гарантирует высокое качество сборки. При этом число необходимых монтажных операций, выполняемых на объекте, снижается. Потребителю остается лишь навесить блоки на соответствующий каркас здания.
Важное преимущество серии: при применении системы элементного фасада отсутствует необходимость во внешних стенах зданий. Даже самое условное экономическое сравнение по расходу материалов, времени производства и качеству стеновых наружных конструкций позволяет понять преимущество применения элементных конструкций и отказ от наружных стен.
Герметизация стыка между элементами является одним из важнейших условий, обеспечивающих пригодность ограждающих конструкций. В элементном фасаде ТП-78 ЭФ используется многопроходной принцип уплотнения. Горизонтально устанавливаются четыре контура уплотнения, два из которых раскатываются по всей длине смонтированного нижнего этажа и являются непрерывными. В вертикальный стык также уложены четыре уплотнительных контура: два наружных и два соединительных. Таким образом, создается трехкамерная система, обеспечивающая необходимую термическую изоляцию, водонепроницаемость и сопротивление ветровой нагрузке. В сочетании со звукоизолирующим остеклением система обеспечивает повышенную шумоизоляцию. Конструкция фасадной системы позволяет использовать «глухое» и светопрозрачное заполнение толщиной от 6 до 50 мм.

Фасады серий ЭК-40В и ЭК-69В позволяют производить остекление зданий изнутри помещения. Представляют собой многоячеистые конструкции из рамочных элементов, выполненные по стоечно-ригельному принципу для линейного и радиусного остекления, с наружным или внутренним (ЭК-40В) радиусом при комплексном ограждении фасадов в «холодном» и «теплом» исполнении. Одной из последних разработок является система элементных фасадов ТП-78 ЭФ для высотного монолитного строительства в климатических условиях России.
Удобная и технологичная в применении для строительства высотных зданий (небоскребов) серия ориентирована на изготовление крупногабаритных элементов светопрозрачных конструкций непосредственно в заводских условиях, что гарантирует высокое качество сборки

Статья подготовлена по материалам презентации в рамках III международной конференции «Алюминий в строительстве» – «Высотное строительство в России: проблемы, задачи, перспективы».

Источник

Проблемы высотных зданий

Обсуждение проблемы строительства высотных зданий в Москве, которое состоялось 25 декабря 2001 года в Российской академии архитектуры и строительных наук под председательством академика А. П. Кудрявцева, президента РААСН, включало три аспекта: градостроительный, архитектурный и инженерный.

С сообщением по первому аспекту выступил В. П. Коротаев, директор Института генерального плана г. Москвы. Были представлены три схемы: «Генеральная схема районов рекомендуемого размещения высотных акцентов в Москве», «Принципиальная схема размещения высотных комплексов в Москве», «Схема размещения высотных объектов в Москве». Комментируя представленные схемы, докладчик сообщил, что на основании комплексного анализа градостроительной ситуации (учета расположения основных транспортных магистралей, русел малых рек и т. д.) Институтом генерального плана г. Москвы выделено пять типов зон возможного размещения высотных объектов в Москве.

Первый тип зон – исторически сложившиеся (исторический центр города, монастыри вдоль Москвы-реки). Строительство высотных зданий в этих зонах недопустимо.

Второй тип зон В. П. Коротаев назвал «урбанистические». Это Сити, район метро Юго-Западная, пересечение крупных транспортных магистралей. В этих зонах возможно строительство нежилых зданий.

Третий тип – зоны, строительство высотных зданий в которых может создать запоминающийся акцент для данной территории.

Четвертый – зоны въезда в город, пятый тип зон – локальные.

В качестве примера неудачного размещения докладчик привел здание

РАО «ЕЭС Газпром» – полностью оценить замысел архитектора можно только с вертолета. Удачное решение – семь высоток, особенно здание МГУ.

В. П. Коротаев отметил, что часто встречается ситуация, когда начатое строительство не имеет четкого проекта завершения либо этот проект пересматривается уже в ходе строительства.

Положительными сторонами строительства высотных зданий является возможность создания акцента для данной территории, а также экономное использование имеющейся территории.

Профессор Н. В. Оболенский сообщил об особенностях обоснования плотности застройки в зависимости от количества солнечного света, проходящего в здание, то есть о нормах инсоляции. Основателем русской гигиенической школы Ф. Ф. Эрисманом доказан эффект инактивации бактерий солнечной радиацией, причем время инактивации зависит от того, прямой или рассеянной является солнечная радиация. Это учитывалось при составлении московских нормативных документов. По нормам инсоляции высотные здания требуют колоссальных разрывов – 100 м и более. Однако с экономической точки зрения строительство выгодно: на небольшой площади можно построить большее количество квадратных метров, даже несмотря на разрывы в 100 и более метров.

Н. В. Оболенский отметил также проблему пожарной опасности – существующие пожарные лестницы достигают только 17 этажа, а осуществлять эвакуацию людей вертолетом не всегда возможно из-за архитектурных особенностей зданий.

Профессор Ю. А. Табунщиков в своем выступлении рассказал о проблемах, возникающих при строительстве и климатизации высотных зданий. Это проблемы аэродинамики, вентиляции, отопления, систем управления, противопожарной защиты, безопасности и психологического дискомфорта.

При строительстве высотных зданий могут возникать очень сильные воздушные потоки, что требует специального изучения аэродинамики. Кроме этого, при строительстве высотных зданий большое значение приобретают требования к сопротивлению воздухопроницанию конструкций, связанные с разностью давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждений. Существующие конструкции окон не обеспечивают требуемое сопротивление воздухопроницанию.

Внутри высотных зданий также возникают воздушные потоки, что требует специальных решений. Это шлюзование входов в здание, шлюзование лестничных секций, высокая герметизация межэтажных перекрытий, герметизация мусоропроводов.

Высотные здания должны зонироваться по вертикали – делиться на зоны высотой 50 м, между которыми помещаются технические этажи. На технических этажах размещается отопительное оборудование. Высота зоны обуславливается допустимым давлением в наиболее низко расположенных отопительных приборах этой зоны. Сепаратные этажи необходимы также для дымоудаления.

Высотное здание, по мнению Ю. А. Табунщикова, должно быть интеллектуальным. Например, в таком здании не должны одновременно открываться мусоропровод и входная дверь, что обеспечивается системой автоматического взаимодействия шлюзовых систем.

Большую проблему представляет обеспечение безопасности. Например, высотные здания оборудованы механической системой вентиляции, поэтому для совершения террористического акта достаточно распылить отравляющие вещества у воздухозаборных устройств. Поэтому необходимо оборудовать здание датчиками вредных веществ и системой, автоматически отключающей вентиляцию в случае их обнаружения.

Ю. А. Табунщиков рассказал о проблемах психологического дискомфорта, возникающего у людей, находящихся в высотном здании. Для решения этой проблемы необходимы специальные меры. Как пример удачного решения Ю. А. Табунщиков привел здание банка во Франкфурте-на-Майне (Германия), в котором были сделаны зимние сады для создания психологического комфорта и улучшения внутренней аэродинамики.

Академик Ю. П. Григорьев, первый заместитель Главного архитектора Москвы, отметил, что, по его мнению, высотное строительство не должно быть жилым (жилая застройка должна быть в пределах 9–12 этажей), хотя строить высотные жилые здания выгодно. Чем больше квадратных метров на фундаменте, тем выгоднее для инвестора. Но чем здание выше, тем оно дороже в эксплуатации. Подобная проблема приобретает особенную актуальность в свете предстоящей жилищно-коммунальной реформы. Однако с точки зрения экологии высотные здания имеют положительную сторону – вредные вещества в условиях городской застройки концентрируются ниже 5 этажа.

Необходимо решить проблему жилых и нежилых районов. Центр Москвы занимает небольшую часть от площади города, но здесь сосредоточено большинство офисов. Необходима смешанная застройка. Например, при строительстве микрорайона Куркино было предложение размещать там и деловые центры, чтобы жители микрорайона работали в непосредственной близости от жилья, а не ездили в центр. Из Москвы сделали промышленного монстра, что привело к созданию спальных районов и возникновению транспортных проблем.

Кроме этого, возникает проблема размещения зданий, связанная с тем, что Москва насыщена подземными коммуникациями, карстовыми местами.

Академик Ю. П. Григорьев высказал негативное мнение по поводу норм инсоляции, отметив, что большинство жильцов самостоятельно застекляют лоджии, тем самым значительно снижая инсоляцию квартир. Разноэтажное строительство повышает плотность застройки.

Проблема терроризма, по мнению Ю. П. Григорьева, актуальна не только для высотных, но и для обычных зданий.

Решаема и проблема противопожарной безопасности. Существуют различные решения, позволяющие обеспечить эвакуацию людей из горящих высотных зданий: вертолетные площадки, специальные помещения на лоджиях и т. д.

Академик Н. И. Карпенко рассказал о прочностном аспекте строительства высотных зданий. Существующие методы расчета конструкций позволяют производить расчеты конструктивных элементов высотных зданий. В частности, крупнейшая в мире фундаментная плита Московского делового центра была рассчитана методом конечных элементов на мелкой сетке.

Обсуждение прочностного аспекта продолжил академик В. И. Травуш, заместитель директора ЦНИИЭП им. Мезинцева. С точки зрения конструктора, высотные здания – интереснейшая инженерная задача. Технически строительство высотных зданий возможно, и возникающие при этом проблемы решаемы. В. И. Травуш рассказал, что инженер Н. В. Никитин, создатель Останкинской телебашни, автор конструкции каркаса высотного здания МГУ, в свое время предложил сделать проект башни высотой 2 км. При этом расчет конструкции он считал простой задачей, а сложной архитектурной и инженерной проблемой – удаление мусора с верхних этажей.

Проблема терроризма, по мнению докладчика, с точки зрения конструкций вполне решаема. Реакторные блоки атомных электростанций рассчитываются таким образом, чтобы они могли выдержать падение самолета. По мнению В. И. Травуша, Останкинская телебашня (ее железобетонная часть), возможно, выдержала бы атаку самолета.

И. Н. Бутовский, заведующий лабораторией НИИ строительной физики РААСН, коснулся теплотехнических аспектов строительства высотных зданий. Он отметил, что при увеличении этажности удельное теплопотребление снижается. Однако необходимо выяснить, не будет ли оно возрастать при дальнейшем увеличении этажности.

Из-за недостаточно проработанной конструкции ряда зданий на железобетонных перемычках теряется 20% тепла. При использовании подобных конструкций в высотных зданиях теплопотери достигнут огромных величин. Подобные теплотехнические аспекты, по мнению И. Н. Бутовского, необходимо учитывать комплексно на стадии проектирования.

В заключение академик А. П. Кудрявцев предложил обсудить градостроительные, архитектурные и инженерные аспекты на секциях РААСН, определить круг проблем, а затем провести следующие академические чтения в расширенном составе.

Нормативные документы

Межгосударственный стандарт «Терморегуляторы автоматические отопительных приборов систем водяного отопления зданий. Общие технические условия»

Постановлением Госстроя России с 1 апреля 2002 г. вводится в действие в качестве государственного стандарта Российской Федерации межгосударственный стандарт «Терморегуляторы автоматические отопительных приборов систем водяного отопления зданий. Общие технические условия».

Стандарт разработан Федеральным государственным унитарным предприятием – Центром методологии нормирования и стандартизации в строительстве (ФГУП ЦНС), Научно-исследовательским институтом санитарной техники (НИИСантехники), Федеральным центром сертификации в строительстве (ФЦС) и группой специалистов.

Стандарт принят Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) для следующих государств: Азербайджанской Республики, Республики Казахстан, Российской Федерации, Республики Таджикистан, Республики Узбекистан.

Стандарт устанавливает нормы для изготовления двухходовых термостатических регуляторов для отопительных приборов. Типы автоматических терморегуляторов, представленные в данном стандарте, работают в условиях предварительной настройки при температуре теплоносителя до 115оС и номинальном давлении до 1,0 МПа.

О применении в строительстве асбестоцементных материалов и конструкций

Главным государственным санитарным врачом РФ, Первым заместителем Министра здравоохранения РФ был утвержден перечень асбестоцементных материалов и конструкций, разрешенных к применению в строительстве (гигиенические нормативы ГН 2.1.2/2.2.1.1009-00).

Нормативный перечень был подготовлен в целях упорядочения применения асбестоцементных материалов и конструкций при осуществлении проектных и строительных работ.

Перечень предназначен для использования в работе проектных, конструкторских и строительных организаций, органов планирования и снабжения, учреждений и предприятий всех видов деятельности и форм собственности, осуществляющих разработку рецептур, производство и применение асбестоцементных материалов в строительной отрасли, а также органов и учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы.

Асбестоцементные материалы, указанные в перечне, могут применяться для следующих видов наружных строительных работ:

— покрытия крыш производственных, общественных и жилых зданий, навесов открытых складов, торговых палаток, ларьков, павильонов, а также гаражей, остановок городского и междугородного транспорта, платформ электропоездов пригородного сообщения и др.;

— сооружения и облицовки (или отделки) наружных стен зданий, ограждения балконов и лоджий, а также в качестве тепло- и звукоизоляционного среднего слоя в конструкциях и перегородках промышленных зданий;

— прокладки трубопроводов питьевого водоснабжения (водопроводов);

— прокладки напорных теплопроводов в системах горячего водоснабжения и отопления городов, поселков и сельскохозяйственных комплексов (только с использованием уплотнительных колец-манжет из теплостойкой резины, имеющей положительное санитарно-эпидемиологическое заключение органов Госсанэпиднадзора);

— устройства теплоизоляции трубопроводов теплоснабжения, канализации фекальных и ливневых стоков, устройства мусоропроводов в жилищном строительстве;

— устройства вентиляционных воздуховодов (только в системах естественной вентиляции без механической подачи (нагнетания) воздуха);

— устройства оросителей градирен – только в башенных, не в вентиляторных;

Утверждено изменение № 2 СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети»

Изменение вводится с 01.01.2002 г.

В частности, согласно изменению, для тепловых сетей, сооружаемых из труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), расчет трубопроводов на прочность следует выполнять по согласованной Госгортехнадзором России нормативной документации предприятия – изготовителя труб. При бесканальной прокладке тепловых сетей следует преимущественно применять предварительно изолированные в заводских условиях трубы с пенополиуретановой (по ГОСТ 30732-2001), пенополиминеральной и армопенобетонной тепловой изоляцией для теплопроводов с рабочими параметрами, допускаемыми соответствующими стандартами и техническими условиями. Трубопроводы тепловых сетей из труб с пенополиуретановой тепловой изоляцией в полиэтиленовой защитной оболочке должны быть снабжены системой дистанционного контроля состояния влажности пенополиуретана.

Межгосударственный стандарт «Терморегуляторы автоматические отопительных приборов систем водяного отопления зданий. Общие технические условия»; Перечень асбестоцементных материалов и конструкций, разрешенных к применению в строительстве; Изменение № 2 СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети» Вы сможете приобрести в ГУП ЦПП: Москва, Дмитровское шоссе, д. 46, к. 2, тел. (495) 482-4294.

Источник