Конструктивные решения высотных зданий

28.02.2007 / просмотров: 20,399

Сергей Галкин

Высотные здания во всем мире относят к объектам самого высокого уровня ответственности и класса надежности. Удельная стоимость их строительства значительно выше обычных зданий. Это обусловлено не только технологическими, конструктивными и другими факторами, но в значительной степени и мерами комплексной безопасности, принимаемыми на всех стадиях – проектирования, строительства и эксплуатации. Возникновение и развитие аварийных ситуаций в высотных зданиях может иметь очень тяжелые последствия не только материального, экономического, экологического, но и социального характера.

Сравнительный анализ затрат на строительство и расходов страховых компаний по возмещению ущерба для различных вариантов обеспечения безопасности объектов высотного строительства приведен в статье д­ра техн. наук проф. В.О. Алмазова [1]. Рассмотрены три решения, основанные “на анализе потенциально возможных повреждений конструкций” и обеспечивающие различные по характеру последствий уровни устойчивости к прогрессирующему разрушению при развитии аварийной ситуации:

1) конструкции не достигают предельных состояний несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации;

2) конструкции не достигают предельных состояний несущей способности и не теряют устойчивости, при этом предельное состояние по пригодности к нормальной эксплуатации достигнуто и может быть даже превышено;

3) конструкции достигают предельных состояний по несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации, но при этом сохраняется возможность эвакуации людей.

Как видно из табл. 1, наиболее дорогим из рассмотренных вариантов является первый, однако он приводит и к наименее существенным потерям и связанным с ними расходам на возмещение ущерба, включая ремонтновосстановительные мероприятия. В то же время наименее затратный на стадии строительства третий вариант, он хотя и влечет заметное увеличение потерь страховых компаний, но почти вдвое сокращает потери, если бы меры безопасности не принимались совсем.

Таблица

Затраты по обеспечению устойчивости высотных зданий в чрезвычайных ситуациях (по данным [1])

Анализируя приведенные данные [1], можно понять, почему при возведении высотных зданий не просто целесообразны, а жизненно важны соответствующие меры безопасности, гарантирующие максимальную сохранность жизни людей и материально­технических ценностей.

События 11 сентября 2001 г. в НьюЙорке показали и доказали, насколько тщательно нужно подходить к их выработке, чтобы упредить и уменьшить последствия развития чрезвычайных ситуаций.

Преамбула, посвященная безопасности объектов высотного строительства, сделана не случайно. Говоря о конструктивных особенностях высотных зданий, необходимо иметь в виду, что приведенные ниже технические решения несущих систем в той или иной степени удовлетворяют рассмотренным критериям. К сожалению, насколько принятые в проекте решения адекватны вероятным воздействиям, показать может только практика.

Высотные здания и их отдельные конструктивные элементы в процессе возведения и эксплуатации подвергаются действию нагрузок и испытывают усилия, намного превосходящие эффект от внешних воздействий, характерных для обычных объектов строительства. Так, ветровые нагрузки заметно возрастают с удалением от поверхности земли и характеризуются не только существенной статической, но и динамической составляющей. Для большинства высоток горизонтальные (главным образом ветровые) нагрузки превалируют над вертикальными.

Кроме того, в связи с высокими темпами производства строительно­монтажных работ на несущие конструкции, выполненные из монолитного бетона (подавляющее большинство высоток возводят с применением монолитного бетона и железобетона), в раннем возрасте передаются достаточно большие усилия, что требует принятия соответствующих решений. В несущих системах высотных зданий возникает опасность накапливания еще в процессе строительства неравномерных вертикальных перемещений, которые в сочетании с деформациями от эксплуатационных нагрузок могут приводить к достижению бетоном и сталью, в том числе арматурной, предельных состояний в отдельных сечениях некоторых элементов, что также следует учитывать при оценке напряженно­деформированного состояния конструкций.