Анализ типовых технологических решений по устройству вертикальных элементов жесткости высотных строительных объектов в условиях плотной городской застройки

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНАЛИЗ ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО УСТРОЙСТВУ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕСТКОСТИ ВЫСОТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Устинова В.И.

Аннотация

высотный строительный конструктивный проектирование

Статья посвящена инженерным проблемам, возникающим при проектировании и реализации технологических решений высотных объектов. В статье представлены оптимальные объемно-планировочные, объемно-пространственные и конструктивные решения. В статье рассмотрены рациональные решения по устройству основного конструктивного элемента и основные типы конструктивных схем высотных строительных объектов, которые получены в ходе обобщения практики высотного строительства.

Ключевые слова: инженерные сложности, оптимальные конструктивные и объемно-планировочные решения, вертикальные элементы жесткости, устойчивость и прочность здания, оболочковая и стволовая системы вертикальных элементов жесткости, инженерные решения.

Annotation

The article is devoted to engineering problems arising in the design and implementation of technological solutions for high-rise objects. The article presents optimal space-planning, space-spatial and constructive solutions. The article considers rational solutions for the device of the main structural element and the main types of structural schemes of high-rise construction objects, which are obtained during the generalization of the practice of high-rise construction.

Key words: engineering difficulties, optimal structural and space-planning solutions, vertical stiffness elements, stability and strength of the building, shell and stem systems of vertical stiffness elements, engineering solutions.

Основная часть

Рост плотности населения в урбанизированных агломерациях приводит к необходимости пересмотра и анализа общих градостроительных принципов, с разработкой соответствующих решений направленных на обеспечение санитарных, эргономических и безопасных условий жизни и пребывания в муниципальной среде.

В условиях динамически развиваемой городской среды неизбежно возникает такое неоднозначное явление как точечная (уплотнённая) застройка. Это явление прямая реакция на рынок недвижимости как жилого, так и нежилого фонда, которая возникает вследствие возникновения запросов на решение таких проблем как становление новых структурно-ориентированных функционалов в историко-территориальном локальном пространстве бизнессферы муниципальных образований (бизнес-центры, офисные центры, общественные центры, торговые центры, гостиничные комплексы, культурно-развлекательные центры, выставочно-презентационные павильоны, галереи, студии, прочее), так и точечно-локальное решение жилищного обеспечения путём уплотнения и повышения этажности жилых застроек. Если первое обстоятельство вызвано скорее тенденциями бизнес-климата определённых муниципальных агломераций, что требует решения данного вопроса расширением бизнес-территорий в респектабельных районах с положительным инвестиционным климатом, то второе обстоятельство напрямую связано с ростом населения Российской Федерации и необходимостью обеспечения последнего жилплощадью, во исполнение федеральных программ [3-9].

В настоящее время в жилищном строительстве лидирующую позицию занимает монолитное и монолитно-комбинированное (монолит - кирпич) материально-конструкционное исполнение строительных объектов: за 2010/2020 г стабильное среднее значение 56,3 % от объёма строительства всего жилого фонда, а динамический прирост составил - 8,5 % (2010 - 54 % / 2020 - 58,6 %) [1, 2].

С учётом инженерных сложностей, приведенных на рисунке 1, в частности из-за влияния градиента ветровой нагрузки, в процессе поиска инженерных решений получены оптимальные объемно-планировочные, объемно-пространственные решения, схемы которых (ранжируемые по частоте применения в высотном зодчестве) указаны на рисунке 2 [3 - 13].

Рисунок 1 Инженерные проблемы, возникающие при проектировании и реализации технологических решений высотных объектов [3 - 13]

Рисунок 2 Оптимальные объемно-планировочные, объемно0пространственные решения высотных строительных объектов [3 - 13]: а) - б) - компактные планы; в) - д) - протяжные планы

Виды конструктивных решений, применяемых для устройства высотных строительных объектов представлены на рисунке 3 [3 - 13]. При этом наиболее часто применяются монолитные, сборные и сборно-монолитные системы.

Рисунок 3 Конструктивные решения при устройстве высотных строительных объектов [3 - 13]: а - бескаркасная с параллельными несущими стенами; б - ствольная с несущими стенами; в - коробчатая; г - с консольными перекрытиями в уровне каждого этажа; д - каркасная с безбалочными плитами перекрытия; е - с консолями высотой на этаж в уровне каждого второго этажа; ж - с подвешенными этажами; з - с фермами высотой на этаж, расположенными в шахматном порядке; и - рамно-каркасная; к - каркасно-ствольная; л - каркасная с решетчатыми диафрагмами жесткости; м - каркасная с решетчатыми горизонтальными поясами и решетчатым стволом; н - коробчатоствольная (труба в трубе); р - многосекционная коробчатая

Исходя из опыта строительства существуют практические рекомендации по применению той или иной конструктивной схемы, которые выражаются в характерном графике, представленном на рисунке 4 [3 - 13].

Рисунок 4 Рекомендации относительно применения конструктивных решений при устройстве высотных строительных объектов [3 - 13]: а) классическая рамная система; б) связевая или рамно-связевая с диафрагмами жесткости или внутренним стволом; в) то же, с ростверками; г) рамная система с внешней пространственной рамой; д) секционно-рамная система; е) связевая система с внешним стволом в виде пространственной фермы

Согласно анализу представленных конструктивных решений, приходим к выводу, что основным конструктивным элементом для высотных строительных объектов является элемент вертикальной жесткости, который определяет устойчивость и прочностные свойства возведённого высотного здания, вследствие чего рассмотрим рациональные решения по устройству данного базового элемента, которые получены в ходе обобщения практики высотного строительства.

Эффективные в плане решения по устройству вертикальных элементов жесткости высотных строительных объектов представлены на рисунке 5 [3 - 13].

Пример реализации одного из решений представлен на рисунке 6.

Рисунок 5 Оптимальные в плане решения по устройству вертикальных элементов жесткости высотных строительных объектов [3 - 13]: а - характерные геометрические формы пилонов и стволов жесткости; размещение элементов жесткости в зданиях компактной формы; б - с центральным расположением в плане здания; в - то же, с периферийным расположением элементов жесткости; г - комбинированное расположение элементов жесткости д - то же, элементы жесткости в протяженных зданиях

Рисунок 6 Пример решения вертикального элемента жесткости конструктивной схемы высотного строительного объекта («Пирелли» Милан, 32 этажа): ядра жесткости, плоских диафрагм жесткости, пилонов

Таким образом, выделены два основных типа конструктивных схем высотных объектов строительства: оболочковая система вертикальных элементов жесткости (рисунки 7, 8) и стволовая система вертикальных элементов жесткости (рисунок 9, применяемая наиболее часто). Для представленных типов конструктивных решений исследуемых объектов прочие конструктивные элементы строительных объектов работают по различным жесткостным и прочностным условиям, что проиллюстрировано на рисунках 7 - 9 [3 - 13].

Рисунок 7 Оболочковая система вертикальных элементов жесткости конструктивной системы высотных строительных объектов [3 - 13]: а - пространственной рамы («труба»); б - пространственной рамы с внутренними диафрагмами («пучок труб»); в - связевой системы в виде пространственной макрофермы; г - связевой системы в виде пространственной структурной конструкции

Рисунок 8 Схема устройства оболочковых элементов жесткости [3 - 13]: а - с прямоугольными элементами жесткости; б - раскосной с ригелями; в - то же без ригелей; г - то же, с ригелями и стойками; д, е - примеры сборномонолитных оболочек

Рисунок 9 Стволовая система вертикальных элементов жесткости конструктивной системы высотных строительных объектов [3 - 13]: а - каркасно-стволовая; б - ствольно-стеновая; в - каркасно-ствольная с консольными этажами; г - ствольная с консольными конструкциями перекрытий каждого этажа; д, е -ствольная с консольным поясом в нижнем уровне; ж - с консольными поясами в двух уровнях; и - с трапециевидной консолью на высоту здания; к - с подвеской перекрытий к консольному оголовку в верхнем уровне; л - то же, к оголовку и промежуточному поясу; м - то же, к вершине ствола на оттяжках и подвесках; н - с предварительно напряженными подвесками, работающими совместно со стволом на горизонтальные воздействия; с - комбинированная система с консольными поясами и подвесками

В завершение, стоит обозначить научную новизну дальнейших исследований. В виду роста количества строящихся высотных зданий, в Тюменском регионе назревает необходимость помимо конструктивных рациональных решений, уже сегодня, искать подходы к формированию аналитических моделей эффективных технологических решений таких зданий. В современном градостроительстве возникает множество проблем по устройству, последующему ремонту и эффективной эксплуатации вертикальных железобетонных конструкций многоэтажных жилых, высотных административных зданий в условиях плотной городской застройки. Имеется уверенность, что в долгосрочной перспективе результаты проводимых нами исследований положительно отразятся на отраслевых экономических показателях региона, и на экономике Российской Федерации в целом.

Использованные источники

1. Строительство в России. 2020 [Текст]: Стат. сб. / Росстат. M., C863 2020. 113 с.

2. Россия в цифрах. 2020 [Текст]: Крат.стат.сб. / Росстат - M., Р76 2020. 550 с.

3. Руденко, А.А., Инновационные технологии возведения высотных зданий [Текст]: Учебно-методическое пособие / А.А. Руденко, Е.А. Ушакова.

4. Тольятти: Тольяттинский государственный университет (ТГУ), 2020. 106 с.

5. Войтович, С.А. Организация, планирование и управление в строительстве. Возведение высотных зданий. ПОС и ППР [Текст]: Методические указания. Примеры расчетов и чертежей / С.А. Войтович. Омск: СибАДИ, 2018. 85 с.

6. Абрамян, С.Г. Комплексная разработка технологии возведения монолитных конструкций высотных и уникальных зданий [Текст]: Учебное пособие / С.Г. Абрамян, О.В. Бурлаченко. Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2018. 148 с.

7. Теличенко, В.И. Технология возведения высотных, большепролетных, специальных зданий [Текст]: Учебник для вузов / В.И. Теличенко. М.: АСВ, 2016. -- 744 с.

8. Коклюгина, Л.А. Технология и организация строительства высотных многофункциональных зданий [Текст]: Учебно-методическое пособие / Л.А. Коклюгина, А.В. Коклюгин. Казань: Изд-во Казанск. гос. архитект.-строит. ун-та, 2016. 116 с.

9. Леденев, В.В. Высотные здания [Текст]: Пособие для студентов магистратуры, обучающихся по направлению «Строительство» / В.В. Леденев. Тамбов: ТГТУ, 2014. 276 с.

10. Мустакимов, В.Р. Проектирование высотных зданий [Текст]: Учебное пособие / В.Р. Мустакимов, С.Н. Якупов. Казань: Казанский государственный архитектурно-строительный университет (КГАСУ), 2014. 243 с.

11. Жидков, Р.Ю. Принципы проведения инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства высотных зданий на урбанизированных территориях (на примере г. Москвы) [Текст]: Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук / Специальность 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение / Р.Ю. Жидков. Москва, Российский государственный геологоразведочный университет имени С. Орджоникидзе, 2012. 203 с.

12. РАСЭ. Том 13. Строительство высотных зданий и сооружений [Текст]: РАСЭ (Российская архитектурно-строительная энциклопедия (РА СЭ)) / Коллектив авторов. Т. XIII. М., 2010. 543 с.

13. Генералов, В.П. Особенности проектирования высотных зданий сооружений [Текст]: Учеб. пособие / В.П. Генералов. Самарск. гос. арх. строит, ун-т. Самара, 2009. 296 с, ил.

14. Щукина, Н.М. Современное высотное строительство [Текст]: Монография / Н.М. Щукина (гл. ред.). М.: ГУП «ИТЦ Москомархитектуры», 2007. 400 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru