Наземные конструкции высотных зданий

Колонны

Надземные конструкции высотных зданий представляю собой наружные и внутренние стены, каркас, стволы и оболочки. Конструкции внутренних стен и колонн высотных зданий по существу технического решения мало отличаются от применяемых в зданиях высотой до 75 м. Наиболее существенное отличие заключается и увеличении их сечений как по требованиям увеличения несущей способности, так и по резко возросшим требованиям к пределу огнестойкости (до REI 180 в зданиях высотой до 100м REI 240 в более высоких зданиях).

Процент армирования трубобетонных колонн составляет 15%, не превышая, таким образом, процента армирования железобетонных колонн с жесткой арматурой.

Размеры сечений колонн, толщину стен диафрагм и ядер жесткости допускается принимать переменными по высоте здания.

При проектировании несущих железобетонных конструкций с гибкой арматурой дополнительно к указаниям действующих нормативных документов следует принимать:

– для колонн - симметричное продольное армирование с расположением арматуры как у граней колонн, так и, при необходимости, внутри колонн; минимальный размер поперечного сечения - 400 мм;

– для пилонов, стен и ядер жесткости - симметричную вертикальную и горизонтальную арматуру, расположенную у боковых граней стен; минимальная толщина пилонов - 250 мм, стен - 200 мм;

– диаметры продольной арматуры в несущих железобетонных конструкциях следует принимать не менее: для колонн - 20 мм; для стен, балок и плит перекрытий - 12 мм;

– толщину защитного слоя бетона рабочей гибкой арматуры следует принимать не менее диаметра арматуры, но не менее 25 мм.

       Обеспечение совместной работы сборных элементов с монолитным бетоном в сборно-монолитных конструкциях следует осуществлять путем устройства шпонок, создания рифленой поверхности сборного элемента и выпусков поперечной арматуры.

Стальные конструкции высотных зданий следует проектировать с учетом возможности их разделения на отправочные элементы, не превышающие транспортных

габаритов (автомобильных или железнодорожных).

Конструкции колонн и балок стальных каркасов следует проектировать прокатными или составными из листа в виде двутавров, коробчатых сечений, крестовых или сплошных прямоугольных сечений из листа.

Монтажные стыки стальных колонн, а также сопряжение стальных колонн с опорными плитами следует выполнять с фрезерованными торцами со сварным стыковым соединением либо на фиксирующих накладках (на сварке или болтах).

Стволы жесткости

Стволы жесткости представляют собой наиболее специфичную для высотного строительства внутреннюю вертикальную несущую конструкцию.

Она присуща большинству высотных зданий различных конструктивных систем -ствольных, каркасно-ствольных, ствольно-стеновых и оболочково-ствольных. Приме­няется в различных вариантах планировочного решения здания с размещением (в центре или по углам высотной башни), расчетной схемы (с восприятием вертикальных или горизонтальных и вертикальных нагрузок и воздействий), по материалу конструкций и технологии возведения (монолитный или сборный железобетон, либо сталь).

Самый распространенный вариант конструкции – центрально расположенный мо­нолитный железобетонный ствол. В зависимости от нагрузки (этажности) толщина ствола в нижнем ярусе может достигать 60–80 см, а в верхних сокращаться до 20–30 см. Минимальный класс бетона для вертикальных несущих конструкций В 30, но в нижних этажах высотных зданий приемлемо применение высокопрочных бетонов классов В50 и В60. Стенки ствола имеют двухстороннее армирование до 0,5% и работают на внецентренное сжатие с изгибом (под воздействием вертикальной и ветровой нагрузок).

В конструктивно-планировочном отношении удачна относительно редко принимаемая конструкция ствола открытого профиля, например крестообразного сечения (рисунок 4.7).

Она исключает трудоемкое и металлоемкое устройство многочисленных надпро-емных перемычек, необходимых в стволах закрытого сечения (двери в лифтовый холл, в лестничные клетки и пр.), и упрощает установку лифтов. Ограничение в их примене­нии оправдано только в особо высоких сооружениях, когда жесткость ствола открытого сечения может оказаться недостаточной.

Стальные конструкции стволов представлюет собой в большинстве случаев решет­чатую систему, обетонируемую после монтажа (рисунок 4.25). Исключения из этого прави­ла встречаются крайне редко, когда ствол имеет не только несущие, но и архитектурно-композиционные функции.

Наиболее яркий пример ствольного здания со стальными стволами здание Китайского банка в Гонконге, построенного в стиле хай-тек «отцом стиля» арх. Н.Фостером в 1986 г. (рисунок 4.26).

Перекрытия

Междуэтажные перекрытия высотных зданий отличаются большим разнообразием и зависят от конструктивной системы несущего остова. этажности здания, его габаритных размеров в плане и действующих на перекрытия вертикальных и, что особенно важно, горизонтальных нагрузок.

Конструктивные решения перекрытий подчинены требованиям пожарной безопасности обеспечения их прочности и минимальной деформативности в плоскости (на горизонтальные), из плоскости (на вертикальные нагрузки и воздействия).

Первое требование ограничило вариантность конструкции перекрытий по их материалу: они должны быть несгораемыми и соответственно железобетонными. Основные варианты железобетонных перекрытий – монолитная плоская или ребристая плита, монолитная с оставляемой сборной железобетонной опалубкой, сборная из многопустотных, сплошных или ребристых настилов. I) зарубежной практике основным вариантом перекрытия является сталежелезобетонная конструкция из стальных балок и монолитной железобетонной плиты по профилированному стальному настилу, который служит одновременно несъемной опалубкой и отчасти армированием плиты. Этот вариант конструкции перекрытия, как правило, проектируют с подвесным потолком, который скрывает в интерьере стальные балки и создает пространство для разводки многочисленных коммуникаций - электрических, вентиляционных и др.

Однако в отечественных условиях складывается неблагоприятная обстановка для расширенного внедрения сталежелезобетонные конструкции перекрытий в связи с предусмотренным МГСН 4.19 – 2005 требованием увеличения предела огнестойкости перекрытий в зданиях выше 100м до REI 240.

Это потребует омоноличивания стальных балок (при меньших пределах огнестойкости пожарную безопасность обеспечивает, ее огнезащитная, вспучивающаяся при воздействии огня окраска.)

Не способствует таким высоким противопожарным требованиям также система стальных подвесок и каркаса подвесных потолков.

Общая толщина монолитной плиты перекрытия по профилированному настилу, который используется в качестве несъемной опалубки, должна быть не менее 125 мм. Толщина бетона над верхней поверхностью гофров настила должна быть не менее 50 мм, над верхним концом анкерного упора - не менее 30 мм. Листы профилированного настила должны соединяться между собой по продольным краям внахлест крайними полками с помощью комбинированных заклепок или самонарезающих винтов диаметром от 4,8 д5,5 мм с шагом не более 400 мм. Настил должен крепиться к стальным опорным балкам перекрытия самонарезающими винтами или дюбелями диаметром от 4,5 до 6,3 мм в каждом гофре. Ширина нижних полок настила, в гофрах которого располагаются анкерные упоры, должна быть не менее 50 мм. Упоры располагаются симметрично относительно оси опорной балки с шагом по длине балки от 50 до 400 мм. Необходимую звукоизоляцию принимают с учетом 12.3.Защитный слой бетона для арматуры плиты по несъемной опалубке из профилированного настила должен удовлетворять требованиям СП 63.13330.

При проектировании конструкций следует:

- применять рациональные профили проката, эффективные стали и прогрессивные типы соединений; элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящего свода правил, с учетом сортаментов на прокат и трубы;

- предусматривать технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа;

- учитывать производственные возможности и мощность технологического и кранового оборудования предприятий - изготовителей конструкций, монтажных организаций;

- учитывать допускаемые отклонения от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже.

Наружные стены

В зависимости от конструктивной системы здания применяют те или иные виды наружных стен, которые проектируют несущими и ненесущими (навесными).При этом несущие стены конструируются различно в зависимости от того, являются ли они несущей оболочкой здания или образованы ствольно-стеновой системы.

Несущие стены участвуют в работе конструктивной системы здания на все виды силовых воздействий и воспринимают переменные по высоте здания ветровые нагрузки, включая их пульсационную составляющую.

Следует отметить, что наружные стены подвергаются в процессе строительства и эксплуатации значительным силовым и температурно-климатическим воздействиям, поэтому их проектируют с учетом конструктивных систем высотных зданий. В каркасных системах и их разновидностях с колоннами, расположенными по периметру, применяют навесные конструкции. Как правило, это легкие элементы с листовыми обшивками из стали или алюминия и средним теплоизоляционным слоем.

В последнее время получили распространение навесные стеновые панели с применением закаленного и армированного стекла. Такие конструкции при требуемой по условиям эксплуатации прочности и жесткости имеют малый вес, что весьма актуально для высотных зданий, высота которых может достигать нескольких сотен метров, с точки зрения максимально возможного снижения нагрузок на несущие элементы каркаса, фундаменты и грунты основания. На конструирование наружных стен в целом влияет нормативные требования к их огнестойкости, тепловой защите и несущей способности.

Наружные стены. В зависимости от конструктивной системы здания наружные стены проектируют несущими и ненесущими. При этом несущие стены конструируются различно в зависимости от того, являются ли они несущей оболочкой здания или образованы пилонами ствольно-стсновой системы.

Назначение тепловой защиты для глухой части наружных стен дифференцировано в зависимости от их высоты: в зданиях высотой до 150 м величина приведенного сопро­тивления теплопередаче определяется по методике СНиП 23.02-2003, для более высоких – ее увеличивают на 8%.

Регламентированы также величины сопротивления теплопередаче свегопрозрачных конструкций. Оно регламентировано при площади свегопрозрачных ограждений свыше 18% – в жилых и 25% – в общественных зданиях. При этом сопротивление теплопереда­че конструкций окон должно быть не менее 0,5,6 (м²С)/Вт, а витрин и витражей -0,65 (м²С)/Вт.

Несущие стены участвуют в работе конструктивной системы здания на все виды силовых воздействий и воспринимают переменные по высоте здания ветровые нагрузки, включая их пульсационную составляющую.

Родоначальницей оболочковой стеновой несущей конструкции является стальная безраскосная пространственная многоэтажная многопролетная рама (решетка) из сварных стержней коробчатого сечения (рис. 4.30, 4.15 и 4.16), примененная в зданиях-близнецах \УГС в Нью-Йорке.

На конструирование наружных стен в целом влияют нормативные требования к ихогнестойкости, тепловой защите и несущей способности.

При проектировании высотных зданий допускается применение светопрозрачных навесных фасадных систем.При этом светопрозрачные навесные фасадные системы могут быть выполнены с использованием опорно-ригельных и полуструктурных конструкций. Применения структурной конструкции из-за ее большой жесткости и отсутствия компенсаторных механизмов, обеспечивающих сохранность конструкций при деформациях высотных зданий, не допускается.

Навесная фасадная система должна иметь техническую документацию, подтверждающую возможность ее применения в высотном здании.При разработке проектной документации необходимо выполнить прочностные и теплотехнические расчеты, указать решения всех узлов системы, а также представить спецификацию всех материалов и изделий, необходимых для монтажа.

Конструкции навесных фасадных систем и их крепление к несущим конструкциям должны рассчитываться по прочности. Деформативности и долговечности с учетом комплекса всех эксплуатационных нагрузок, в том числе на действие ветровых нагрузок.

Узлы крепления навесных фасадных систем к несущим конструкциям здания должны обеспечивать компенсацию необходимую при деформациях здания, а так же температурно-влажностных воздействий на фасадную систему без возникновения в элементах крепления внутренних напряжений.

Жесткость и прочность конструктивных элементов навесных фасадных систем при расчете на ветровую нагрузку должны соответствовать тиребованиям ГОСТ 23166-99 и СП 20.13330-2011.Толщина стекол должна приниматься по ГОСТ 23166-99 в зависимости от площади, соотношения сторон поля остекления и величины ветровой нагрузки с учетом всех ее составляющих, но не менее 6 мм для наружных стекол.

Гибкие металлические связи в наружных ограждениях необходимо выполнять из коррозионностойкой стали с расчетным сроком службы не менее проектного срока службы наружного ограждения

Закладные детали и соединительные элементы необходимо защищать от коррозии, в том числе путем замоноличивания бетоном, класс которого не ниже проектного класса бетона несущих конструкций здания.

Для крепления металлического несущего каркаса посредством кронштейнов к несущим конструкциям, а также для крепления плит утеплителя следует применять дюбели (в том числе тарельчатые) с распорным сердечником из коррозионностойкой стали.

Крепление несущего каркаса навесных фасадных систем следует выполнять только к несущим конструкциям высотного здания, либо к прочным железобетонным конструкциям. Закрепление каркаса к ячеистобетонным и другим стенам, выполненным из малопрочных материалов ( < 7,5 Мпа), применять не допускается из-за угрозы разрушения этих материалов в местах крепления под воздействием знакопеременных пульсационных ветровых воздействий.

При устройстве вентилируемых навесных фасадных систем толщину воздушного зазора следует принимать по расчету, но не менее 60 мм и не более 150 мм.

В фасадных системах, где открытые горизонтальные швы между элементами экрана находятся на расстоянии друг от друга по вертикали более 2 м, свободная высота воздушного зазора должна быть ограничена 15м.

Конструктивные решения высотных зданий важнейший элемент проектирования. От выбора конструктивного решения зависим прежде всего безопасность пребывания в высотном здании, а также объемно-пространственные, архитектурно-планировочные и инженерно-технические решения. Правильный выбор конструкции позволит создавать современные безопасные и высокохудожественные высотные здания.

Организация фасадной поверхности высотных зданий является одним из важнейших элементов с точки зрения поиска энергоэффективных средств в области применения фасада как динамическою покрытия, которое взаимодействует между окружающей средой и помещениями здания, чтобы уменьшить потребление энергии и создать комфортные условия внутри здания путем управления внутренним климатом высотного здания. Кроме того, фасады высотных зданий должны соответствовать требованиям к отделке, продиктованным архитектурно-художественным решением здания, а также выполнять следующие функции: защищать здание от ветра, принимая па себя ветровую нагрузку; обладать необходимыми аэродинамическими свойствами; удовлетворять условиям инсоляции и проветривания помещений; обеспечивать необходимый уровень солнцезащиты и теплозащиты здания.

Архитектоническое выражение фасада высотного здания во многом зависит от различных факторов, влияющих на его решение. Поэтому данный вопрос в практике проектирования и строительства рассматривается е точки зрения градостроительных требований, архитектурно-композиционной выразительности и фасада как оболочки, обеспечивающей комфортные условия в определенных природно-климатических условиях, в зданиях различного функционального назначения – жилых, гостиничных, офисных, административных, многофункциональных.

В каждом конкретном случае выбирается оптимальный тип конструкции фасада. Наиболее часто в практике проектирования и строительства используются такие архитектурно-технические решения фасадов, как решетчатые, однослойные и двухслойные.

Фасад современного высотного здания является самой дорогой частью здания. Поскольку здание организует пространственную среду обитания человека, то его фасад можно рассматривать как архитектурный элемент, обеспечивающий решение задач внутреннего комфорта.

Несущие решетчатые фасадные стены состоят из колонн и обвязочных балок, выполняющих одновременно несущие функции для простенков и подоконных элементов соответственно. Промежутки между элементами решетки заполняют стеклом. При большом шаге колонн (14 м), используемом для помещений административного назначения, применяют фахверковые конструкции. При малом шаге (3 м), например, для жилых и гостиничных помещений, обычно применяют фасад с чередованием окон и глухих простенков. При объединении в многофункциональных зданиях помещений с разными функциями, квартир, гостиничных номеров, офисов могут применяться комбинированные виды фасадов.

При применении железобетонных решеток наружных стен они выполняются с шагом колонн преимущественно от 1,5 до 3 м. в отельных случаях-до 8,7 м. Ширина колонн (простенков) – до 1,7 м высота обвязочных балок (подоконных элементов) до 1,8 м. При этом шаг колонн верхних этажей и нижних может быть различным, что обуславливается планировкой первых этажей, где размещаются помещения, требующие большого шага наружных колонн. Для обеспечения такого перехода могут использоваться мощные контурные балки. Например, решетки наружной стены 18-этажного здания «Брунсвик билдинг» в Чикаго (рис. 2.4.1) поддерживается железобетонными контурными балками пролетом 17 м и сечением 7,3×2,4 м.

Железобетонные решетки наружных стен выполняются в основном монолитными, а в отдельных случаях сборно-монолитными(рис. 2.4.2)..

Полностью сборные железобетонные решетчатые конструкции наружных стен, также, как и сборные конструкции каркаса навесных стен, находят ограниченное применение в зданиях выше 30 этажей. Таким зданием является 38-этажная гостиница «Ала Моана» в Гонолулу (рис. 2.4.3). Каркас наружных стен этого здания собран из Н-образных элементов с двухконсольными ригелями. Высота элементов равна высоте этажа 3 м, длина кратна двум шагам колонн - 7,8 м.

При использовании несущих решетчатых фасадов могут применяться различные архитектурно-художественные приемы. Например, применение криволинейных стеновых панелей, когда наружная поверхность панели - вогнутая цилиндрическая.

При проектировании высотных зданий допускается применение светопрозрачных навесных фасадных систем и с воздушным зазором.

Светопрозрачные навесные фасадные системы с учетом положений ГОСТ 33079 могут быть выполнены с использованием механического и комбинированного типа крепления светопрозрачного заполнения. Применение клеевого крепления не допускается.

Навесные однослойные фасады получили большое распространение с использованием сплошного остекления. Они представляют собой рамы, устанавливаемые в ячейках металлической решетки, опирающейся на перекрытия. Рамы могут комплектоваться стеклопакетами с одной и более камерами в зависимости от теплотехнического расчета.

Двухслойные фасады состоят из наружного фасада, промежуточного пространства и внутреннего фасада. Наружный слой фасада служит для защиты от погодных условий и улучшает звукоизоляцию oт наружного шума. Он также включает открывающиеся створки для доступа воздуха в промежуточное пространство и внутренние помещения.

Применение в высотном здании двойного фасада, несмотря на большие единовременные затраты, позволяет не только сократить энергозатраты на освещение, но благодаря естественной системе вентиляции и сэкономить полезную площадь здания. Зимой зона между фасадами служит воздушным буфером, препятствующим выходу тепла наружу. Летом накопленный за ночь холодный воздух распространяется по всему зданию. Зимой затраты на отопление здесь на 20% ниже, чем в аналогичных высотных зданиях с традиционными системами отопления и вентиляции.

Одним из часто применявшихся в архитектуре фасадов жилых высотных зданий являлся перфорированный фасад (рис. 2.4.6). И современной архитектуре, особенно в высотных зданиях, перфорированный фасад отошел на второй план, хотя его экономическая энергоэффективность позволяет рассматривать его в качестве потенциального варианта наружной поверхности с откосами прямоугольного оконного проема по криволинейной поверхности.

Одним из прогрессивных решений двойной фасадной системы является разработка системы фасадов коробчатого типа с воздушными камерами. Фасады по типу коробка - коробка представляют собой горизонтальное разделение, кроме того, в них имеется дополнительное вертикальное разделение, например, при помощи стеклянных перегородок на каждые два модуля внутри этажа. Таким образом, образуется как бы большое двухслойное окно, которое продувается по диагонали. Такой фасад может открываться в зависимости от погоды и времени года или закрываться полностью, с тем, чтобы в качестве буферного пространства снижать потребление теп ла в помещениях, располагающихся за ним, или в летнее время не посредственно отводить потоки тепла.

Вариантом такой фасадной системы может быть система, когда вертикальные перегородки практически являются двухслойны ми, для того чтобы образовывать между ними пространство, открытое наружу. Кроме повышения экономических качеств данное решение позволяет снизить высокий уровень внешнего шума от расположенной рядом крупной транспортной развязки; обеспечивает максимальную шумозащиту и наибольшую эффективность при снижении действия сильных восходящих воздушных потоков. В современных высотных зданиях довольно часто применяются двойные фасады double skin, являющиеся составной частью энергосберегающей концепции.

В соответствии с нормативными требованиями проектирование ограждающих конструкций следует выполнять с учетом класса сооружения, к которому отнесено высотное здание. При разработке проекта необходимо выполнить прочностные и теплотехнические расчеты, указать решения основных узлов системы. Применяемые элементы основных несущих и ограждающих конструкций должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов.

Долговечность элементов и комплектующих фасадных и светопрозрачных конструкций, как и всей фасадной системы с остеклением, должна соответствовать расчетному сроку службы.

Для навесных фасадных систем должны быть предусмотрены плановые замены конструкций и элементов или капитальный ремонт с учетом срока службы или результатов мониторинга.

При проектировании следует предусматривать устройства и механизмы для обслуживания и ремонта фасадных, в т.ч. светопрозрачных, конструкций, если без них доступ к элементам конструкций невозможен.

Конструкции навесных фасадных систем и их крепление к несущим конструкциям должны быть рассчитаны по прочности, деформативности на нагрузки и воздействия в соответствии с СП 20.13330, в т.ч. с учетом пиковых ветровых нагрузок. При наличии результатов моделирования ветровых воздействий в аэродинамической трубе они должны быть использованы при расчетах фасадных конструкций.

       Узлы крепления навесных фасадных систем к несущим конструкциям здания должны обеспечивать компенсацию, необходимую при деформациях здания, а также температурно-климатических воздействиях на фасадную систему, без возникновения в элементах крепления внутренних напряжений.

Для несущих каркасов навесных фасадных систем следует использовать коррозионно-стойкую или оцинкованную сталь, а также сплавы алюминия.

Для исключения коррозии локального типа алюминиевые детали следует анодировать. Детали из коррозионно-стойких сталей должны быть на основе только аустенитных и хром-никель-молибден-титановых сплавов.

 Во избежание электрохимической коррозии необходимо полностью исключить контакты анодированного алюминиевого сплава и стальных деталей. Не допускается для соединения алюминиевых деталей несущего каркаса применять стальные болты, саморезы, заклепки. Также недопустимо использование комбинированных алюминиевых заклепок со стальным сердечником.

Герметики, крепежные элементы и другие компоненты конструкции должны быть совместимы между собой и не вызывать коррозию стальных изделий.

Гибкие металлические связи в наружных ограждениях необходимо выполнять из коррозионно-стойкой стали с расчетным сроком службы не менее проектного срока службы наружного ограждения.

Закладные детали и соединительные элементы необходимо защищать от коррозии в соответствии с нормативными требованиями, а также путем замоноличивания бетоном, класс которого не ниже проектного класса бетона несущих конструкций здания.

 Для крепления металлического каркаса ограждающих конструкций посредством кронштейнов к несущим конструкциям, а также для крепления плит утеплителя следует применять анкеры или дюбели с распорным сердечником из коррозионно-стойкой стали.

Крепление несущего каркаса навесных фасадных систем следует выполнять к несущим конструкциям высотного здания.

       На высоте более 75 м не допускается применять скрытые крепления декоративных экранов к несущему каркасу фасадной системы.

       Облицовочные материалы для декоративно-защитных экранов следует применять только с маркой по морозостойкости не менее F150.

При устройстве вентилируемых навесных фасадных систем толщину воздушного зазора следует принимать по расчету, но в диапазоне 60-150 мм.

В фасадных системах, где открытые горизонтальные швы между элементами экрана находятся на расстоянии друг от друга по вертикали более 2 м, свободную высоту воздушного зазора следует ограничивать до 15 м.

       Непосредственно на декоративных экранах навесных фасадных систем запрещается крепить элементы освещения, рекламу и т.п. Для навески любого оборудования в составе несущего каркаса проектом должны быть предусмотрены специальные крепежные устройства.

Фасад современного высотного здания является не только его архитектурным элементом, а помимо архитектурно-художественных достоинств, определяющих внешний облик здания, он обладает высокими эксплуатационными качествами, защищает внутренние помещения от внешнего природного воздействия - ветра, шума, холода, тепла, дождя и т.д.

Тип фасада (табл. 2.4.1) определяется в зависимости от функционального назначения высотного здания, природно- климатических условий градостроительной ситуации и других факторов:

 -функциональное назначение высотного здания (нормативные требования по инсоляции, освещенности, шуму и вибрации);

 -объемно-пространственное решение (архитектурный замысел архитектора);

природно-климатические условия района строительства (ветряной режим, температурно-влажностные условия, внешний и внутренний шумы);

 - выбор конструктивной системы;

 - инженерно-технические решения (конструкции, системы вентиляции и отопления, кондиционирование, противопожарные мероприятия и др.).

Дальнейшее усовершенствование стеклянных фасадов идет по пути совершенствования физических показателей, включая с вето преломляющие системы и системы, когда отражается прямой солнечный свет; прозрачные теплоизоляционные слои, зеркальные жалюзи и решетки, призмы. Из-за своей способности графически вое производить формы голограммы также могут использоваться, чтобы создать трехмерное изображение в таких системах. В том, что касается преломления света или отражения прямых лучей солнца, голо граммы имеют такие же оптические свойства, как и различные сие темы, которые они воспроизводят, и передаются как голографические оптические элементы (НОЕ).

В современных архитектурных решениях применяют стекла различной прозрачности и прочности. В зависимости от задач, стоящих перед архитектором, можно применять стекла с разными комбинационными возможностями - изоляционное остекление (стеклопакет), окрашенное, светоотражающее зеркальное и т.п. Уже сейчас применяют электрохромовые, термохромовые и фотохромо вые стекла, оптические свойства которых меняются в зависимости от климата или состояния окружающей среды. Применение указанных стекол улучшает микроклимат помещений, однако в настоящее время их стоимость не дает возможность широко использован, их и высотных зданиях.

Известно, что фасады с двухслойным покрытием могут увеличить риск вертикального или горизонтального распространения oгня по фасаду, что в значительной мере зависит от конструкции фасадa. Для выработки компенсационных мер специально разработана процедура оценки риска в подобных ситуациях. Новые направления развития комплексной безопасности высотных зданий предусматривают возможность устройства полностью застекленных фасадом и высотных зданиях е более высокой степенью защищенности от распространения огня, чем в зданиях с обычной структурой фасада.

Основой этого направления комплексной безопасности высотных зданий с полностью застекленными фасадами является обычная поэтажная спринклерная система, которая имеет большую производительность и надежность и устанавливается по внутреннему периметру здания неподалеку от фасада. Основные проектные параметры - это ограниченные расстояния между отдельными спринклерами и между спринклерами и фасадом.

Таким образом, фасады с двухслойным покрытием могут применяться в высотном домостроении без создания дополнительных рисков.

Учитывая отечественный и зарубежный опыт проектирования, следует отметить ряд особенностей проектирования фасадов, которые могут повлиять на их эффективность.

Для обеспечения oгнестойкости стальной наружной решетки наряду с бетонированием применяют современные методы, такие как применили в здании «Стил Корпорейшн» в Питсбурге, где для защиты несущих конструкций от огня применена система естественной циркуляции воды в полостях стальных элементов решетки, которая автоматически включается при пожаре.

Для дополнительного естественного освещения здания помещения могут быть остеклены как снаружи, так и внутри. С внутренней стороны их окна обращены в атриум, который пронизывает все здание и служит для вентиляции.

Для снижения затрат на механическую вентиляцию может быть увеличено пространство между фасадами.

С целью упрощения концепций двухслойных фасадов функции окон и проветривания могут быть смоделированы отдельно. При таком решении фасад выполняется из прозрачных участков н матовых открывающихся вентиляционных проемов. Каждая комната оснащается нецентрализованным устройством подачи свежего воз духа, которое обеспечивает основную вентиляцию без необходимости больших воздуховодов. Такое устройство требует внимательного контроля за процессом подачи свежего воздуха и устанавливается на техническом этаже здания - здание «Макс тауэр» (арх. Мерфи, Чикаго) во Франкфурте-на-Майне.

Очень оригинально выполнен двойной фасад в здании «Горрс Агбар» (Барселона, Испания). Внешний фасад выполнен с открывающимися створками по всей высоте и вокруг всего здания. Центральная контролирующая система держит створки закрытыми, когда температура на улице низкая, чтобы в промежуточном пространстве был «заперт» воздух, что обеспечивает хорошую теплоизоляцию. Когда температура воздуха повышается, створки открываются, в результате чего в промежуточном пространстве возникает поток воздуха, защищающий здание от перегрева. Общий вентилируемый эффект может быть увеличен при осуществлении забора воздуха во рве вокруг подножия здания, а выброса - на уровне крыши. В то же время положение створок с улицы подбирается так, чтобы не снизить уровень звукоизоляции, даже когда они открыты для вентиляции, как это сделано в башне «Торре Агбар» (Барселона) (рис. 2.4.7).

В целом двойные фасады больше всего подходят для зданий. которые воспринимают большую ветровую нагрузку и в районе которых значительно повышен уровень шума. Этот тип фасадов в равной степени может применяться для высотных и низких зданий. Если в здании предполагается естественная вентиляция с помощью открывающихся окон на протяжении большей части года, двойные фасады могут дать ряд преимуществ. Кроме того, двойные фасады находят применение в реставрационных работах, когда существующий фасад не может быть восстановлен или, когда это нежелательно. В таких случаях второй слой дает элементам здания необходимую защиту, а также придает всему зданию более современный вид.

В условиях достаточно сурового климата строительства в Москве одним из эффективных типов фасадов может быть двухслойный фасад. Примером такого фасада может служить башня «Федерация» в Московском международном деловом центре (рис. 2.4.8).

В заключение можно отметить различные качества рассматриваемых фасадов - надежная защита от шума, солнца, противопожарная безопасность. Можно назвать и отрицательные качества: воздушный зазор между двумя слоями, повышающий передачу шума; образование конденсата на внутренней стороне внешнего слоя, требующее частой очистки; повышенные эксплуатационные расходы.

Как показывает опыт проектирования и строительства высотных зданий с различными типами фасадов, хорошие результаты достигаются при условии, когда функциональное назначение здания и форма конструкции в наибольшей степени соответствуют друг другу.

Контрольные вопросы:

1.Перечислите основные выбора конструктивных решений высотных зданий.

2.На какие группы подразделяются конструктивные элементы, из которых состоит высотное здание?

3.Что называется конструктивной системой здания?

4.Назовите критерии выбора конструктивной системы высотных зданий?

5.Назовите применяемые конструктивные системы в здании?

6. Дайте определение каркасной конструктивной системы?

7. Дайте определение стеновой(бескаркасной) конструктивной системы?

8.Дайте определение ствольной конструктивной системы?

9.Дайте определение оболочковой (корорбчатой) конструктивной системы?

10.Дайте определение комбинированной (смешанной) конструктивной системы?

11. Какие сложные конструктивные системы применяются при проектировании высотных зданий?

12.Дайте определение фундамента?

13.Основные факторы, влияющие на выбор типа факторов?

14.Назовите наиболее эффективные решения фундаментов для высотных зданий?

15.Какой фундамент называется плитным?

16.Типы плитных фундаментов для высотных зданий?

17.Типы свайных фундаментов для высотных зданий?

18.Перечислите наземные конструкции высотных зданий?

19.Охарактеризуйте особенности между между этажных перекрытий высотных зданий?

20.Приведите типы колонн для высотных зданий?