Вы здесь

Новое в строительстве высотных зданий из железобетона

Версия для печати

Введение
История высотных зданий, выполненных с применением железобетона, начинается в XX столетии с возведения в 1903 г. 15-этажного здания “Ингаллс” в г. Цинцинати (США) по проекту архитектора А.О. Элзнера. Накануне окончания строительства средства массовой информации в один голос предрекали неминуемое разрушение его монолитного железобетонного каркаса сразу после демонтажа опор. В качестве причин назывались процессы трещинообразования в результате усадки и разрушение под действием собственного веса. Однако ничего подобного не произошло. Более того железобетон доказал обоснованность своего применения в высотных зданиях при пожарах 1904 г. в Цинцинати, уничтоживших множество сооружений, каркас которых был выполнен с использованием стальных конструкций.
Значительные изменения как в конструктивной части, так и в технологии строительства зданий из монолитного бетона произошли в первой половине XX столетия: улучшения в технологии опалубочных систем, технологии приготовления бетонных смесей, их подаче на заданную проектную отметку, появление различных добавок, изменяющих характеристики бетонной смеси. Все это и многое другое позволило облегчить и ускорить процесс возведения высотных зданий из железобетона.
В настоящей статье рассматриваются некоторые из нововведений, реализованных в последние годы, которые, на наш взгляд, будут полезны для специалистов, занимающихся высотным строительством.
Система конструкционного контроля здания (СКК)
Основная цель создания системы конструкционного контроля здания заключается в изменении конвенционального подхода при проектировании высотных сооружений с учетом действия сейсмических нагрузок – здание не должно разрушиться при возникновении значительной сейсмической нагрузки. Система призвана также гасить колебания, появляющиеся под воздействием ветровых нагрузок.
Система конструкционного контроля здания в целом может быть разделена на четыре подсистемы:
– активный гаситель колебаний (АГК);
– резонансный гаситель колебаний (РГК);
– фрикционный гаситель колебаний (ФГК);
– метод использования мягких низкоуглеродистых сталей.
Действие подсистем АГК и РГК направлено на улучшение комфортности нахождения в высотных зданиях при воздействии значительных ветровых нагрузок. Подсистема ФГК и метод использования мягких низкоуглеродистых сталей применяется для обеспечения безопасности высотных зданий при возникновении сейсмических нагрузок.
Резонансный гаситель колебаний (РГК)
Резонансный гаситель колебаний (РГК) – система пассивного контроля, поглощающая колебания здания, вызванные ветровыми или сейсмическими воздействиями. Она использует систему объединенных перемещающихся масс, которая колеблется в тот же период времени, что и здание. Система масс поглощает колебания самостоятельно, без дополнительного компьютеризированного контроля. Применение системы такого типа особенно эффективно для поглощения колебаний здания, вызванных влиянием значительных ветровых нагрузок, и менее действенно при влиянии сейсмических нагрузок. Примером реализации РГК может служить высотное здание “Кристал Тауэр” в г. Осака (Япония) (рис. 1) [10].
Для поглощения сейсмических колебаний рекомендуется применять активный гаситель колебаний (АГК).
Активный гаситель колебаний (АГК)
В отличие от РГК активный гаситель колебаний снабжается автоматизированной системой контроля положения перемещающихся масс. АГК поглощает колебания здания, перемещая массы гасителя колебаний принудительным путем. Данная система особенно эффективна при воздействии значительных ветровых и средних сейсмических нагрузок.
В качестве контролируемых масс для активного гасителя колебаний может применяться вертолетная посадочная площадка, расположенная на крыше здания. Такого рода решение успешно реализовано в здании “Апплауз Тауэр” в г. Осака (Япония), при этом площадка самого вертодрома опирается на здание посредством резиновых опор (рис. 2) [10].
Фрикционный гаситель колебаний (ФГК)
Фрикционный гаситель колебаний здания представляет собой стальную полосу (рис. 4) и два уголка, закрепляющих ее с двух сторон. Благодаря специальной смазке, нанесенной на стальную полосу, гаситель остается работоспособным после многократно повторяющихся деформаций.
Уголки работают совместно с верхней балкой (рис. 5), а черные стальные полосы – совместно с железобетонной сборной плитой. В случае возникновения сейсмических нагрузок энергия поглощается за счет трения между собой элементов фрикционного гасителя.
Система фрикционных гасителей (ФГК) успешно реализована в здании “Отель Атами Коракэун”, расположенном в префектуре Шизуока (Япония) (рис. 6) [10].
Прогресс в проектировании высотных жилых зданий из железобетона
Основные характеристики четырех высотных объектов в Австралии, на примере которых прослеживается прогресс в проектировании (изменения в соотношении “высота/ширина”) зданий такого типа, представлены в табл. 2.
Здание “Хордон Тауэрз” высотой 165 м и шириной 29 м расположено в г. Сиднее (Австралия), его конструктивная система – система с внутренним ядром. Ядро в основании здания имеет ширину 9 м, а на последних 30-ти этажах – 5 м. На 23-м этаже ядро жестко соединено с колоннами аутригером (рис. 7), который значительно уменьшает изгибающие моменты в ядре здания. В действительности ядро воспринимает только порядка 50% от опрокидывающего момента, возникающего при изгибе. Толщина стены ядра в основании составляет 500 мм.
На верхних этажах горизонтальные нагрузки воспринимает ядро совместно с диафрагмой жесткости, при этом диафрагма соединяет ядро с конструкциями, выходящими на фасад (рис. 8, 9).
Для соединения аутригерных балок с колоннами разработано относительно несложное конструктивное решение – аутригеры опираются на колонны посредством опоры “flat-jack”, заполненной рабочей жидкостью (рис. 10). Такого типа узел эффективен при восприятии поперечных усилий. В период начальной эксплуатации здания выполнялся мониторинг деформаций, возникающих в результате процессов усадки бетона.
По истечении 3 лет от начала эксплуатации после стабилизации деформаций, возникающих от усадки бетона, выполнено окончательное соединение аутригеров и колонн. Описанное выше техническое решение соединения аутригерных балок и их опор считается наиболее удачным.
Не менее интересными конструктивными решениями обладает здание “Эстон” высотой 90 м, также расположенное в Сиднее. Показатель гибкости данного сооружения приблизительно равен 7 [7].
Среди технических решений рассматриваемого небоскреба следует выделить систему для восприятия ветровых нагрузок, использующую диафрагмы-аутригеры (рис. 11). Ее назначение заключено в уменьшении деформаций изгиба здания в целом и изгибных напряжений в сечении ядра здания. Это решение минимизирует некоторые отрицательные черты, свойственные традиционным аутригерным системам, к примеру, уменьшение полезного пространства помещений. Указанная схема позволяет располагать аутригеры вдоль всей ширины здания вдали от ядра по наружным стенам.
В рассматриваемом здании диафрагмы-аутригеры, представляющие собой диафрагмы жесткости на два этажа высотой и толщиной 200 мм, расположены по высоте здания на уровне 12–14 этажей и на верхнем этаже (рис. 11а). Выносная система аутригеров ограничивает отклонение сооружения от вертикали при действии на него горизонтальных нагрузок и, кроме этого, редуцирует изгибные напряжения в сечении ядра здания, тем самым минимизируя требуемые толщину ядра и площадь арматуры. Благодаря этому толщина стенок ядра здания “Эстон” ограничена до 200 мм и принята постоянной по всей высоте здания.
Значительным преимуществом выносной системы аутригеров является то, что она позволяет с помощью диафрагм-аутригеров объединить колонны, расположенные по периметру здания. При этом не наблюдается проблем, возникающих из-за разности продольных деформаций ядра и колонн.
Высотное здание “Ворлд Тауэр” запроектировано и возведено 84-этажным с показателем гибкости, равным 9 (рис. 12).
При проектировании небоскреба применены следующие конструктивные решения:
– ядро железобетонное из элементов коробчатого сечения, объединенных главными балками;
– две пары 8-этажных высоких, преднапряженных в построечных условиях аутригеров, напоминающих по форме алмаз, находятся в середине и на 1/4 высоты здания. При этом они объединяют ядро (лифтовая шахта) с конструкциями, расположенными по периметру (рис. 13, 14);
– окаймляющие стены высотой на 2 этажа, расположенные на концах каждого аутригера на уровне 37-го и 60-го технических этажей. Эти элементы включают в работу все конструкции западного и восточного фасадов совместно со стенами-аутригерами;
– аутригеры-подкосы, состоящие из колонн, воспринимающих нагрузки от действия ветра и наклоненных колонн башни, расположены между 14 и 9 этажами (рис. 14);
– окаймляющие балки по периметру здания на уровне 37-го и 60-го этажей (рис. 14).
Размеры типового этажа башни составляют 55х28 м. Конструкция перекрытия типового жилого этажа выполнена монолитной, преднапряженной в построечных условиях, пролетом 9 м. Вертикальные элементы конструкции башни включают в себя расположенное по центру железобетонное ядро, диафрагмы жесткости и 20 архитектурно выразительных колонн.
Система восприятия горизонтальных нагрузок выполнена таким образом, что около 70% опрокидывающего момента, действующего в критическом направлении, противодействует пара сил (сжимающих и растягивающих), возникающих в колоннах, расположенных по периметру здания.
Из 70% воспринимаемого опрокидывающего момента 8% момента противодействуют рамы, создаваемые контурными балками по граням перекрытий и колоннами по периметру, 13% – аутригеры-подкосы, расположенные на 1/4 высоты здания, 30% – стены-аутригеры, находящиеся на нижних уровнях здания, и 19% – стены-аутригеры, расположенные на верхних уровнях здания (рис. 14) [7].
Система аутригеров, хотя и является довольно эффективной, ставит перед проектировщиком довольно серьезные проблемы, требующие однозначного решения:
– значительные нагрузки должны передаваться вдоль всего здания ядром и колоннами по периметру, при этом должна быть обеспечена минимальная площадь сечения перечисленных элементов;
– должен быть обеспечен минимум разности продольных деформаций колонн и ядра здания. Деформации этих элементов – процесс длительный, требующий постоянного мониторинга и управления. При этом необходимо учитывать деформации, возникающие в результате осадок здания, усадки и ползучести бетона железобетонных конструкций;
– жесткое соединение между ядром и колоннами является обязательным и призвано обеспечить минимальную разность продольных деформаций колонн и ядра.
Железобетонные стены-аутригеры толщиной 400 мм соединяют ядро (центральная лифтовая шахта) с колоннами по периметру здания, включая их в работу в качестве элементов стабилизирующей системы.
Стены-аутригеры выполнены в виде двух стен высотой на 8 этажей, при этом форма этих стен напоминает алмаз. Принятая форма обеспечивает отсутствие препятствий при перемещении по зданию по вертикали без ухудшения условий работы аутригеров как конструктивных элементов здания.
В результате внедрения усовершенствованной системы аутригеров значительным образом увеличена жесткость сооружения. Это позволило проектировщикам отказаться от применения демпферных систем, что является неизбежным при таком высоком показателе гибкости здания.
В результате действия значительных ветровых нагрузок на здание в стенах-аутригерах пришлось применить армирование, состоящее из стержней диаметром 50 и 75 мм (рис. 15).
В рассматриваемом здании “Ворлд Тауэр” применена схема соединения аутригеров с другими конструктивными элементами, подобная использованной в здании “Хордон Тауэрз”.
С целью предотвращения передачи усилий 8-этажными аутригерами на ядро здания, возникающих в системе в результате разности величин продольных деформаций колонн (расположенных по периметру) и ядра, в узлах соединения стен-аутригеров и окаймляющих стен использованы опоры типа “flat-jack”, заполненные рабочей жидкостью. Эти опоры способны передавать полное значение расчетных горизонтальных нагрузок, оставаясь при этом регулируемыми.
В процессе возведения здания проводился постоянный мониторинг продольных деформаций в системе и выполнялась периодическая регулировка опор.
После того как доля продольных деформаций системы в результате усадки и ползучести сократится до минимума, опоры типа “flat-jack” будут заперты, а рабочая жидкость в них заменена на эпоксидную смолу. Вследствие этого дополнительное обслуживание опор не требуется.
В результате выполненной оптимизации распределения усилий в ядре и колоннах здания, высокого модуля упругости бетона, примененного при строительстве, разность продольных деформаций колонн и ядра сооружения удалось сократить до 20 мм.
Регулярный мониторинг конструкций показывает, что перемещения элементов конструктивной схемы (ядра и колонн) относительно друг друга стабилизировались приблизительно после года эксплуатации здания.
Применение высокопрочного бетона (прочность до f'c= 90 МПа) для колонн, расположенных по периметру здания и бетона нормальной прочности (до f'c= 40…60 МПа) для бетонирования ядра создает определенные преимущества:
– использование высокопрочного бетона в колоннах башни положительным образом влияет на эффективность работы стабилизирующей системы, воспринимающей горизонтальные нагрузки благодаря приросту прочности и модуля упругости бетона по отношению к бетону нормальной прочности;
– снижается разность продольных деформаций ядра и колонн здания;
– увеличивается полезная площадь здания за счет уменьшения размеров сечения колонн, кроме этого улучшается обзорность из окон здания, что является непоследним фактором при продаже площадей небоскреба.
Применение бетона с низкими показателями ползучести и усадки вышеупомянутого типа привносит значительный вклад в уменьшение разности продольных деформаций колонн и ядра здания. Здание проектировали, используя характеристики бетона с показателями усадки при высыхании в возрасте 56 суток (табл. 3).
Экспериментальные результаты определения деформаций усадки бетона в возрасте 56 суток, представленные в табл. 4, показывают хорошее совпадение с теоретическими данными, принятыми в расчетах.
“Эурека Тауэр” (рис. 16) – самое высокое жилое здание в Австралии и одно из самых высоких в мире. При высоте 300 м (92 этажа) показатель гибкости равен 7, поэтому для данного сооружения запроектированы особые конструктивные мероприятия, функция которых заключена в ограничении угловых ускорений верха здания под действием ветровой нагрузки.
Принятая схема расположения конструктивных элементов на плане этажа нижних уровней здания включает в себя крестообразную схему расположения диафрагм жесткости (рис. 17).
Принятая конструктивная схема использует 4 внутриквартирных стены в качестве железобетонных стен-аутригеров, проходящих сквозь все жилые этажи.
Основная лифтовая шахта – ядро здания – расположена центрально и соединена с рамой, образованной наружными колоннами и перекрытиями, железобетонной диафрагмой-аутригером толщиной 300 мм. С целью минимизации толщины стенок ядра, размеров поперечного сечения колонн и максимизации полезной площади в конструкциях использован высокопрочный бетон с цилиндрической прочностью до 100 МПа. Фактическая же его прочность на строительной площадке составила 125 МПа и более.
Образованная нетипичная конструктивная схема была получена за счет интеграции уникального архитектурного решения, нестандартных конструктивных решений, выполнения специфических конструктивных требований и особой жесткости здания.
Расчеты конструктивной схемы показали, что наиболее оптимальным для данного здания является расположение элементов стабилизирующей системы в виде креста. Далее было установлено, что до момента достижения зданием предельных деформаций изгиба (в результате действия ветровой нагрузки) его угловое ускорение достигает величин, несколько превышающих допустимые пределы.
Кроме этого, неточности при определении фактической жесткости здания и частоты собственных колебаний усложнили оценку демпфирования здания. Сложности при оценке его поведения возникали еще и благодаря нагроможденной системе фундаментов, увеличивающей гибкость сооружения в целом. Расчетная частота собственных колебаний составила 0,17 Гц. Величина гашения – 0,8–1% за 5-летний период повторяемости ветровой нагрузки. В итоге было решено разработать дополнительные системы демпфирования и провести полномасштабные испытания с целью определения фактической частоты собственных колебаний и значений частот, демпфируемых специализированными системами здания.
Типовым решением при разработке демпфирующих систем является размещение пассивных или активных (управляемых) масс на крыше здания. Как правило, их величина составляет приблизительно 2% от общей массы здания.
При разработке проекта “Эурека Тауэр” было решено применить дополнительную демпфирующую систему с жидкой массой. В сравнении с маятниковой демпфирующей системой “жидкий демпфер” (рис. 18) может располагаться как на одном этаже здания, так и дублироваться баком с водой на крыше, что и было запроектировано.
Бак с водой на крыше здания выполняет несколько функций. Во-первых, он является элементом демпферной системы, во-вторых, его объема вполне достаточно для нужд системы пожаротушения и бытовых нужд жильцов здания.
Новые опалубочные системы
При возведении высотных зданий из монолитного железобетона наиболее эффективным считается такое расположение элементов конструкций, которое позволяет использовать (переставлять) опалубку многократно без дополнительных затрат.
Применение опалубочных систем в монолитном строительстве дает возможность возводить здания любой этажности и конфигурации. Одним из наиболее востребованных на рынке видов опалубочных систем является съемно-разборная опалубка. На сегодняшний день это наукоемкий продукт, который имеет большое количество циклов эксплуатации.
Традиционно опалубка изготавливалась из древесины, однако с продвижением новых технологий в производстве опалубочных систем начали применять и другие материалы: сталь, алюминий, стекловолокно, пластмассы и т.д., а нередко и их комбинации. Выбор материала предопределяет основные технико-экономические характеристики опалубочной системы, которые должны соответствовать требованиям по допустимым нагрузкам и прогибам. Эти показатели варьируются, исходя из назначения и области применения вида опалубки, тем не менее в своих пределах она должна обладать достаточной жесткостью.
Достижение необходимых прочностных характеристик опалубочной системы, к сожалению, неминуемо оборачивается увеличением собственного веса конструкции. Поиск оптимального баланса между обеспечением жесткости и относительной легкости конструкции остается для разработчиков опалубочных систем одной из самых актуальных проблем.
Вес опалубочных систем имеет существенное значение при возведении высотных зданий. Если элементы из металла имеют достаточно сложную конфигурацию, то для снижения их массы применяют тонкостенные детали, изготавливаемые по технологии гнутья или экструзии. По причине относительно малой прочности технического алюминия в чистом виде для строительных конструкций его не применяют, прибегая в качестве альтернативы к сплавам из алюминия с кремнием. Получаемая алюминиевая опалубка имеет соизмеримые со стальной прочностные и деформационные показатели и при этом почти в 3 раза легче. Трудоемкость транспортировки, монтажа и стоимость таких систем существенно уменьшается. Однако в отличие от стальных в случае деформации они, как правило, не подлежат восстановлению, что, разумеется, является недостатком.
“Сиарс Тауэр”, “Джон Хэнкок Центр”, “Башни Марина Сити” – высотные здания, неразрывно связанные с колыбелью небоскребов – городом Чикаго (США). Здания, построенные в конце XIX – начале XX столетия, стоят по соседству с высотными зданиями и сооружениями, выполненными в новаторском архитектурном стиле. Все чаще и чаще строители прибегают к инновационным технологическим решениям по возведению высотных зданий из монолитного бетона. Одним из таких решений следует считать применение новых опалубочных систем типа “ползущей опалубки” или “платформенной технологии”.
В отличие от высотных зданий Нью-Йорка, где преобладает классическая схема возведения каркаса из стальных конструкций, архитекторы Чикаго все чаще обращаются к железобетону как материалу для основных несущих конструкций. Современные опалубочные системы, к примеру фирмы “Дока”, позволяют объединить опалубку стен и перекрытий в единое целое и проводить процесс бетонирования стен и перекрытий в один этап. Именно с помощью этого метода в Чикаго возведено здание “Heritage at the Millennium Park” высотой 190 м (рис. 19).
“Heritage at the Millennium Park” состоит из двух разновысоких частей: 60-этажной и 28-этажной [2]. Подвальное помещение строящегося здания и 2 первых этажа предназначены для размещения различных учреждений, следующие 6 – для устройства паркинга, а с 9-го этажа планируется расположить 356 роскошных жилых квартир.
Архитектурный облик сооружения с выпуклыми и вогнутыми фасадами оказал влияние на выбор опалубочных систем при его строительстве. Для возведения наружных стен и диафрагм жесткости использовалась опалубка “Дока Фрамакс”. Ядра обеих частей здания выполнялись с помощью “ползущей опалубки”. Одновременно с бетонированием ядра производилась перестановка опалубки стен и перекрытий. Данный прием значительным образом ускорял процесс строительства: достигнута рекордная скорость – здание возводилось в трехдневный цикл
“Heritage at the Millennium Park” является отличным примером возведения высотного многоквартирного жилого здания с применением железобетона в качестве основного конструкционного материала.
Новые технологии строительства
Выбор материла для несущих конструкций каркаса, на долю которых приходится треть всех затрат, является одной из важнейших задач. В последние десятилетия в Европе, Азии, Австралии и других регионах упор сделан на монолитный железобетон, который обеспечивает огнестойкость конструкций, повышает их жесткость и, самое главное, удовлетворяет требованиям индустриальности при круглогодичном производстве бетонных работ. В мировой практике широко используются и сталебетонные каркасные системы. К ним можно отнести финансовый центр в г. Тайпей (Тайвань) высотой 509 м, построенный в 2004 г., здание WCF в г. Шанхай (Китай) высотой 492 м.
Самое высокое строящееся здание в мире – башня Burj Dubai (Дубай) высотой около 800 м выполняется из монолитного железобетона. Мировая практика показывает, что в основном применяют бетон классов В40–В60. В последние годы наметилась тенденция к использованию высокопрочных бетонов классов В60–В90. Монолитный каркас комплекса “Федерация” в Москве, например, возведен из бетона класса В60 и В80–В90.
С конструктивной точки зрения целесообразно использовать класс бетона в соответствии с действующими нагрузками по высоте здания. Примером рационального подбора классов бетона может служить каркас “Jin Mao Building w Szanghaju” (Шанхай) [11]. Мегаколонны на нижних этажах сооружения имели сечение 1,5х5,0 м, с переходом на более высокие этажи – 1,0х3,5 м. При этом класс бетона варьировался от С80 до С40 (рис. 19).
В 72-этажном здании (высота 264 м) “Tiump World Tower” (Нью-Йорк) прочность бетона варьировалась и по высоте сооружения, и по видам конструктивных элементов (рис. 20). В нижних этажах применен класс бетона В85.
Требования к бетону как конструкционному строительному материалу для высотных зданий становятся особенно жесткими. И без современных технологий модификации монолитного бетона, обеспечивающих необходимую морозо-, огне-, ударостойкость и долговечность при агрессивных воздействиях, в высотном строительстве не обойтись.
При возведении высотных сооружений требуется непрерывное производство бетона в больших количествах и подача его на большие расстояния как по горизонтали, так и по вертикали без изменения реологических свойств [12]. Все технологические переделы, начиная от приготовления бетонной смеси и до ее укладки, подлежат тщательному контролю. Применяют в основном две технологические схемы доставки бетонной смеси:
– в автобетоносмесителях от централизованного бетонного узла;
– от приобъектного автоматизированного бетонного узла, обеспечивающего приготовление модифицированных бетонных смесей.
Второй вариант доставки предпочтительней, поскольку позволяет оперативно управлять процессом корректировки состава бетонной смеси и сводит к минимуму изменение ее реологических свойств во времени от начала приготовления до укладки в опалубку.
Строительство современных высотных зданий связано с применением мощных бетононасосных установок (автобетононасосов и стационарных бетононасосов). Автобетононасосы с распределительной стрелой в основном подают бетонную смесь при возведении подземной части и первых этажей сооружений. Стационарный бетононасос с переналаживаемым бетоноводом обеспечивает бесперебойную подачу бетонной смеси на всю высоту здания. Распределение и подачу смеси в конструкции выполняют гидравлической распределительной стрелой, монтируемой на технологической захватке на ранее возведенных монолитных конструкциях. Башенным кранам отводится роль вспомогательного средства подачи бетонной смеси в бадьях на высоту.
Высотное здание, как правило, возводится темпом не ниже 4–5 этажей в месяц. При этом максимально используются совмещенные технологии возведения каркаса и фасадных систем с помощью высокопроизводительного оборудования и современных опалубочных систем. Разрыв между устройством каркаса здания и навешиванием его фасада может достигать 5–7 этажей (рис. 21).
Для ведения строительно-монтажных работ применяют высотные приставные краны, прикрепляемые к каркасу здания (рис. 22), или монтируют специальные самоподъемные краны на ядре сооружения. Шахтные грузовые или грузопассажирские подъемники обеспечивают перемещение рабочего персонала и подачу мелких материалов и инструмента в рабочую зону (рис. 23, 24).
Опалубочные системы и опалубочные технологии определяют темпы строительства и трудоемкость работ на бетонных работах. Следует учитывать, что на высоте более 100 м из-за ветров и туманов краны не всегда могут полноценно работать, их использование сводится к 4–5 дням в неделю, за которые необходимо возвести не менее одного этажа. Поэтому на высоте предпочтительнее в основном самоподъемные на гидравлическом приводе опалубочные системы.
Строительство 20–30-этажных зданий успешно осуществляется с помощью разработанных опалубочных технологий возведения монолитного каркаса с применением традиционных опалубочных систем. Однако темпы их возведения в таких опалубочных системах не могут превышать 3–4 этажа в месяц и потребуют разработки специальных технологий по опалубочным работам и обеспечению безопасных условий труда. Применение традиционных опалубочных технологий возведения монолитного каркаса практикуют и в Украине (рис. 25).
При строительстве зданий выше 30 этажей необходимы специальные самоподъемные опалубки с гидравлическим приводом, работающие без применения крана в любую погоду. Самоподъемные опалубки выпускают лишь ведущие мировые фирмы по производству опалубочной техники.
Самоподъемные опалубки в комплексе решают вопросы опалубливания и механической распалубки конструкций, механического перемещения опалубки по высоте, обеспечивают безопасные условия производства работ и максимальную защиту от ветра (рис. 26). Опалубка носит индивидуальный характер, проектируется и изготавливается под конкретный объект. Для особо сложных высотных зданий разрабатывают специальные проекты с увязкой перемещения опалубки по высоте, гидравлической распределительной стрелы и индивидуальных кранов, размещаемых на строящемся каркасе. При строительстве самого высокого здания в мире (Burj Dubai, Дубай) применены комплекты самоподъемных гидравлических опалубок, обеспечивающие возведение одного этажа за 4–5 дней (рис. 27).
Важным и обязательным условием высотного строительства является его научно-техническое сопровождение и осуществление мониторинга поведения здания, инженерных систем в процессе строительства и эксплуатации. Особенно важно контролировать всевозможные отклонения и деформации на стадии возведения объекта, чтобы на их основании судить о дальнейшем поведении сооружения, а главное, при необходимости своевременно вносить коррективы в ход проектирования и строительства.
Заключение
В результате анализа доступных источников информации по высотному строительству с применением железобетона в странах дальнего зарубежья можно выделить ряд важных пунктов:
– применение железобетона в качестве основного конструкционного материала вполне обосновано по ряду причин: значительная прочность бетона, высокий модуль упругости материала, способствующий обеспечению высокой жесткости конструктивной схемы в целом, повышение безопасности здания в случае действия высоких температур (при пожарах) и т.д.;
– при проектировании высотных зданий с ядровой конструктивной схемой следует рассмотреть описанные способы создания выносных аутригерных конструктивных элементов, повышающих жесткость здания;
– применение высокопрочного и сверхвысокопрочного бетона при возведении высотных зданий является перспективным направлением – уменьшает размеры сечений элементов конструкций, снижает массу железобетонных элементов, уменьшает расход арматурной стали. Особенно эффективно применение высокопрочных бетонов в комбинации с преднапряжением арматуры, включая монолитные диски перекрытий;
– технология строительства высотных зданий базируется на применении новых опалубочных технологий, специальных самоподъемных опалубочных систем и современных средств механизации, позволяющих строить со скоростью 4–5 этажей в месяц;
– совмещенная технология возведения монолитного каркаса и фасадных ограждений требует тщательной технологической проработки вопросов безопасных условий производства работ;
– обязательным условием высотного строительства является его научно-техническое сопровождение и мониторинг поведения здания в процессе строительства и эксплуатации.
Литература
1. СНиП 2.01.07–85 Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат, 1985. – 79 с.
2. Custom-tailored Doka Solution for a Skyscraper. Doka Institute GmbH. Austria.
3. EN 1990:2001. Eurocode – Basis of structural design.
4. EN 1992–1: 2001(Final draft, October, 2001) Eurocode – 2: Design of concrete structures. – Part 1: General Rules and Rules for building. – Brussels, 2001. October. – 230 p.
5. Mir V. Ali. Evolution of Concrete Skyscrapers: from Ingalls to Jin mao // Electronic Journal of Structural Engineering. – 2001. Vol. 1. № 1.
6. New York City Code (NYC), 1993.
7. Owen Martin. Advances in the Structural Design of High Rise Residential Buildings in Australia // CTBUH. 2005.
8. P. Mendis. Wind Loading on Tall Buildings // EJSE Special Issue: Loading on Structures. – 2007.
9. Park R., Gamblew L., Reinforced Concrete Slabs/ J. Wiley and Sons. Inc. – New York, 1999.
10. Structural Control System. From “Earthquake Resistance” to “Vibration Control”. Takenaka Corporation.
11. Pawlowski A.Z., Cala J., Budynki Wysokie. – Warszawa, 2006. – 238 c.
12. Марковский М.Ф. Высотное домостроение. Без права на ошибку.// Архитектура и строительство. – 2007. № 1. С. 44–47.

 

 


comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 096
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 27 630
Для строительной индустрии и промышленности строительных материалов экспорт – практически единственный источник поступления валюты, необходимой...
02.09.2003 / просмотров: 14 938
Кажется, что синусоида развития архитектуры, пройдя свою нижнюю точку, медленно начала подниматься вверх. По крайней мере разговоры про кризис в...