Funkcje budynków wysokościowych. Projektowanie budynków wysokościowych - specyfika

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej

Wschodniosyberyjski Państwowy Uniwersytet Technologii i Zarządzania

Katedra Inżynierii Przemysłowej i Lądowej

Streszczenie na temat:

„Wysokie budynki i konstrukcje metalowe”

Ukończył: St.gr. B 331-61

Khankhabaev R.A.

Sprawdził: Dorzhiev P.A.

Ułan-Ude

Wstęp

Systemy konstrukcyjne wysokie budynki

Historia zastosowania metalu w budownictwie

Nazewnictwo i zakres konstrukcji metalowych

Stalowa rama wieżowca

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Za najbardziej wysokie uważa się budynki na całym świecie wysoki poziom klasa odpowiedzialności i niezawodności. Jednostkowy koszt ich budowy jest znacznie wyższy niż w przypadku budynków konwencjonalnych. Wynika to nie tylko z czynników technologicznych, projektowych i innych, ale w dużej mierze także z kompleksowych działań bezpieczeństwa podejmowanych na wszystkich etapach – projektowania, budowy i eksploatacji. Występowanie i rozwój sytuacji awaryjnych w budynkach wysokościowych może mieć bardzo poważne konsekwencje nie tylko o charakterze materialnym, ekonomicznym, środowiskowym, ale także społecznym.

Budynki wysokościowe i ich poszczególne elementy konstrukcyjne podczas budowy i eksploatacji podlegają obciążeniom i działaniu sił znacznie przekraczających wpływ wpływów zewnętrznych charakterystycznych dla konwencjonalnych projektów budowlanych. Zatem obciążenie wiatrem wzrasta zauważalnie wraz z odległością od powierzchni ziemi i charakteryzuje się nie tylko znaczną składową statyczną, ale także dynamiczną. W większości budynków wysokościowych obciążenia poziome (głównie wiatr) przeważają nad obciążeniami pionowymi.

Dodatkowo ze względu na duże tempo prac budowlano-montażowych na konstrukcjach nośnych wykonanych z beton monolityczny(zdecydowana większość budynków wysokościowych budowana jest z betonu monolitycznego i żelbetu), już w młodym wieku przekazywane są dość duże siły, co wymaga podjęcia odpowiednich decyzji. W układach nośnych budynków wysokościowych istnieje niebezpieczeństwo kumulacji w trakcie budowy nierównomiernych przemieszczeń pionowych, co w połączeniu z odkształceniami od obciążeń eksploatacyjnych może spowodować, że beton i stal, w tym zbrojenie, osiągną stany graniczne w poszczególnych przekrojów niektórych elementów, co również należy uwzględnić przy ocenie stanu naprężeniowo-odkształceniowego konstrukcji.

Systemy konstrukcyjne budynków wysokościowych

W nowoczesnym budownictwie wysokościowym stosuje się różne systemy konstrukcyjne i schematy z różnymi opcjami układu. Jednocześnie wszystkie systemy konstrukcyjne można podzielić na trzy kategorie (ryc. 1): ramowe, ścienne i mieszane (rama-ściana). Z kolei systemy ramowe dzielą się na systemy rama-rama, systemy rama z membranami sztywności oraz systemy rama-lufa. Wśród systemów ściennych warto wyróżnić schematy ze ściankami poprzecznymi oraz skrzynkowe (skorupowe). Systemy mieszane łączą się poszczególne znaki dwa inne systemy, obejmują one lufę ramową i lufę skrzynkową.

Analiza układów nośnych budynków wysokościowych budowanych na całym świecie pokazuje, że ich rozwiązania konstrukcyjne i układowe zależą głównie od wysokości budynku. Jednakże czynniki takie jak aktywność sejsmiczna obszaru budowy, warunki inżynieryjne i geologiczne, wpływy atmosferyczne, a przede wszystkim wiatr, a także wymagania dotyczące planowania architektonicznego, również mają znaczący wpływ na wybór schematu projektowego.

Wysokie budynki można podzielić na przedziały wysokości, z których każdy ma własne rozwiązania projektowe. Należy zaznaczyć, że granice zakresów są w pewnym stopniu arbitralne ze względu na wymienione powyżej okoliczności.

Budynki o wysokości do 200–250 m wznoszone są głównie w oparciu o ramę nośną (rama ramowa, rama z przeponami usztywniającymi). Przy wznoszeniu budynków mieszkalnych i hoteli stosuje się także system krzyżowy, który ze względu na dużą sztywność najlepiej sprawdza się w budynkach o wysokości do 150 m. Te systemy konstrukcyjne posiadają schematy rozmieszczenia najlepiej dopasowane do zagospodarowania przestrzeni rozwiązania i przeznaczenie funkcjonalne obiektów budowlanych. W tym względzie należy zaznaczyć, że niezależnie od wysokości budynku, opracowując rozwiązanie w zakresie zagospodarowania przestrzennego, starają się w miarę możliwości zachować proporcje zapewniające wymaganą sztywność konstrukcji i ograniczające drgania górną część pod zmiennymi obciążeniami poziomymi. Zazwyczaj stosunek mniejszego rozmiaru w rzucie do wysokości budynku wynosi 1:7 – 1:8. Przy wskaźnikach większych niż wskazane powierzchnia zabudowy zwiększa się w sposób nieuzasadniony, a wraz ze spadkiem zauważalnie wzrasta odkształcalność ramy nośnej, co negatywnie wpływa zarówno na wskaźniki techniczne, ekonomiczne, jak i pobyt ludzi na wyższych piętrach.

Wzrostowi wysokości budynków towarzyszy znaczny wzrost obciążeń poziomych działających na nie w trakcie budowy i eksploatacji. Jak już wspomniano, w pewnych warunkach naprężenia powstające w elementach ramy nośnej budynku w większym stopniu determinowane są przez siły poziome. Przeważający wpływ obciążeń poziomych prowadzi do nierównomiernego rozkładu sił pionowych i odkształceń pionowych nośnych elementów konstrukcyjnych szkieletu budynku, jego skręcania i odkształceń ścinających. Aby zwiększyć odporność na wpływy zewnętrzne systemu nośnego budynków o wysokości większej niż 250 m, stosuje się głównie systemy konstrukcyjne beczkowe: „rura w rurze” i „rura w kratownicy”. Ich układ obejmuje centralny pień, który przejmuje większość wszystkich obciążeń oraz elementy nośne rozmieszczone na obwodzie budynku w postaci pojedynczych stojaków (kolumn), systemów kratowych (kratownice, pręty kompozytowe itp.), Pylonów , które można również połączyć w jedną konstrukcję . Sztywność układu lufowego, jego stabilność oraz zdolność do tłumienia drgań wymuszonych zapewniona jest poprzez osadzenie lufy centralnej w fundamencie.

W przypadkach, gdy sztywność układu ściany, ramy lub beczki nie jest wystarczająca, sięga się po rozwiązania kombinowane, które łączą w sobie cechy różnych rozwiązań konstrukcyjnych. W szczególności, aby zwiększyć odporność ramy nośnej budynku na obciążenia wiatrem rosnące wraz z wysokością nad poziomem gruntu, stosuje się kombinację systemów szybowych i ściennych. W tym przypadku obciążenia poziome przejmują nie tylko powłoka zewnętrzna i pień centralny, ale także wewnętrzne ściany nośne. Połączony układ konstrukcyjny charakteryzuje się większą elastycznością konstrukcyjną pod względem możliwości rozkładu udziału sił odczuwalnych poprzez zmianę sztywności elementów nośnych ramy.

Należy zaznaczyć, że zwiększenie odporności budynku na obciążenia wiatrem można osiągnąć nie tylko poprzez zastosowanie odpowiednich układów konstrukcyjnych, ale także poprzez nadanie określonego kształtu w rzucie. Liczne badania zagraniczne przeprowadzone metodą dmuchania modeli w tunelach aerodynamicznych oraz symulacji komputerowych z wykorzystaniem oprogramowania wykazały, że optymalnym kształtem planu budynku wysokościowca jest okrąg lub figura zbliżona kształtem do koła. Kształty eliptyczne i kwadratowe, choć gorsze od okrągłych, zapewniają również wystarczającą wytrzymałość budynku na obciążenia poziome. Przykładami są budynki Marina City w Chicago (USA), Petronas Towers w Kuala Lumpur (Malezja), Taipei101 w Tajpej (Tajwan). Inne wieżowce o podobnej liczbie pięter mają podobny zarys w rzucie.

Mówiąc o preferowanych formach planów budynków wysokościowych, należy zauważyć, że przy niezmienionych warunkach najlepiej sprawdzają się przekroje o co najmniej dwóch osiach symetrii. Takie budynki są mniej wrażliwe niż inne na zmiany kierunku obciążeń poziomych i liczbę standardowych rozmiarów konstrukcje nośne jest zredukowany do minimum. Praktyka pokazuje, że celowe jest projektowanie konstrukcji o skomplikowanych kształtach jako kompozytów kilku bloków o prostszych kształtach przekroju poprzecznego.

Budownictwo wysokościowe często prowadzone jest na obszarach aktywnych sejsmicznie. Prowadzi to czasami do sprzecznych wyników dotyczących wpływu sztywności ramy na zachowanie budynku pod wpływem wiatru i obciążeń sejsmicznych. Jeżeli w celu poprawy odporności na parcie wiatru oraz zmniejszenia amplitudy i częstotliwości drgań szczytu budynku zastosuje się zwiększenie sztywności ramy nośnej, to przy obciążeniach sejsmicznych budynki takie nie będą w stanie pochłonąć energii wstrząsy skorupy ziemskiej, co powoduje znaczne ruchy i przyspieszenia na wyższych piętrach. Wraz ze spadkiem sztywności poprzecznej układu nośnego obserwuje się odwrotny obraz - przy bardziej elastycznym szkielecie komfortowe warunki na wyższych piętrach, które ulegają znacznym wahaniom, zauważalnie się pogarszają.

Aby wyeliminować te sprzeczności w szczególnie wysokich budynkach (do 300 m i więcej), na wyższych piętrach montuje się pasywne amortyzatory wahadłowe. W szczególności taki amortyzator jest zainstalowany w wieży Taipei101. Waży około 800 ton, jest zawieszony na linach na 92. piętrze i ma za zadanie tłumić drgania bezwładnościowe. W normalnych warunkach pracy amortyzator zapewnia ugięcie szczytu budynku w zakresie do 10 cm, a podczas uderzeń katastrofalnych (tajfuny, trzęsienia ziemi itp.) sam wychyla się z amplitudą do 150 cm, gwarantując drgania budynku w bezpiecznych granicach.

Zwiększenie sztywności na zginanie ramy nośnej budynków wysokościowych z systemami szkieletowymi i ich odporności na dynamiczne oddziaływania poziome osiąga się poprzez wprowadzenie do ramy konstrukcji wysięgnikowych (rys. 2), które służą jako elementy przenoszące część obciążenie z podłóg. Z reguły są to dość sztywne konstrukcje płaskie lub przestrzenne, rozmieszczone na wysokości budynku z pewnym nachyleniem i połączone pionowymi elementami prętowymi. Włączenie konstrukcji wysięgników zasadniczo zmienia charakter pracy ramy i pozwala regulować jej reakcję na wpływy zewnętrzne. Wysięgniki budynków wysokościowych, konstrukcyjnie reprezentujące kratownice stężone lub niestężone (te ostatnie nazywane są „belkami Verendeela”), są zwykle zlokalizowane w poziomach stropów technicznych, dzieląc budynek na odrębne przedziały funkcjonalne i przeciwpożarowe.

Historia zastosowania metalu w budownictwie

Metal był używany od dawna, już od XII wieku, w unikalnych wówczas konstrukcjach (pałace, kościoły itp.) w postaci puchów i zacisków do murów. Ptysie odkuwano z żeliwa i mocowano za pomocą uch na kołkach. Pierwszą taką konstrukcją jest uszczelnienie katedry Wniebowzięcia we Włodzimierzu (1158). Katedra wstawiennicza w Moskwie jest pierwszą konstrukcją składającą się z prętów pracujących pod wpływem rozciągania, zginania i ściskania. Tam wzmocnione są ściągi podpierające podłogę i sufit, aby ułatwić pracę zginaną za pomocą rozpórek. Projektant już wtedy wiedział, że do dokręcania działającego na zginanie należy zastosować listwę umieszczoną na krawędzi, a lepiej jest wykonać rozpórki pracujące na ściskanie o przekroju kwadratowym (rys. 1). Ryc.1. Zakrycie korytarza w Soborze wstawienniczym (Moskwa, 1560) Od początku XVII wieku w przestrzennych konstrukcjach kopułowych kopuł kościołów stosowano metal. Pręty konstrukcyjne wykonane są z prętów kutych i łączone są z zamkiem i zaciskami za pomocą spawania górskiego. Od początku XVIII wieku zaczęto doskonalić proces odlewania prętów i części żeliwnych. Buduje się mosty żeliwne. Połączenia elementów żeliwnych wykonuje się za pomocą zamków i śrub. Za pierwszą żeliwną konstrukcję w Rosji uważa się pokrycie ganku Wieży Niewiańskiej na Uralu (1725). W 1784 r. w Petersburgu zbudowano pierwszy most żeliwny. W latach 50. XIX wieku w Petersburgu zbudowano Most Nikołajewski o ośmiu przęsłach łukowych od 33 do 47 m, jest to największy most żeliwny na świecie. Od lat 30. XIX w. do lat 20. XX w. nastąpił szybki postęp techniczny w hutnictwie i obróbce metali, pojawiły się połączenia nitowe, a w latach 40. XIX w. opanowano proces wytwarzania blach profilowanych i blach walcowanych. Stal niemal całkowicie zastąpiła żeliwo w konstrukcjach budowlanych. Wszystkie konstrukcje stalowe przez następne sto lat były nitowane. Do końca XIX wieku w Rosji budowano głównie budynki przemysłowe i cywilne ceglane ściany i małych rozpiętościach, do stropu zastosowano trójkątne kratownice metalowe (ryc. 3). Początkowo w kratownicach nie było stężeń, pojawiły się one pod koniec badanego okresu. Ryc.3. Więź dachowa (lata 70. XIX w.) W drugiej połowie XIX wieku nastąpił znaczny rozwój metalowego budownictwa mostowego, gdzie zaczęto stosować kratownice z kratownicą trójkątną i pojawił się metalowy asortyment profili walcowanych. Na początku XX wieku zaczęto wznosić budynki przemysłowe o konstrukcji metalowej, na której opierały się zarówno konstrukcje otaczające, jak i tory suwnic. Stał się elementem nośnym ramy rama krzyżowa, składający się ze słupów i poprzeczek (kratownic dachowych). Stal zaczęła zastępować żeliwo. Pod koniec XIX wieku do podłóg budynków o znacznych rozpiętościach zaczęto stosować kratowe konstrukcje ramowo-łukowe. Rozwija się konstrukcja mostów metalowych (np. most z kratownicami przez rzekę Ługę, 1853). Dalszy rozwój hutnictwa, budowy maszyn i innych gałęzi przemysłu wymagał wyposażania budynków w suwnice. Początkowo montowano je na estakadach, jednak wraz ze wzrostem nośności zaczęto budować budynki o konstrukcji metalowej podpierającej tory suwnic. Głównym elementem nośnym ramy była rama poprzeczna (rys. 5). Ryc.5. Szkielet budynku przemysłowego (początek XX w.) Profesor F.S. Yasinsky jako pierwszy zaprojektował wieloprzęsłowy budynek przemysłowy. Akademik V.G. Szuchow jako pierwszy na świecie opracował i zbudował przestrzenne i kratowe konstrukcje dachów i wież o różnym przeznaczeniu. W budowanych przez niego konstrukcjach realizowano koncepcje konstrukcji sprężających i wykonywania przekryć w postaci systemów podwieszanych. Tym samym przewidział przyszłe kierunki rozwoju konstrukcji metalowych. Pod koniec lat 40. XX wieku konstrukcje nitowane zostały niemal całkowicie zastąpione spawanymi, bardziej ekonomicznymi. Pojawiają się stale niskostopowe i wysokowytrzymałe. Oprócz stali zaczęto stosować stopy aluminium, których gęstość jest prawie trzykrotnie mniejsza. Rozszerzyła się gama konstrukcji metalowych. Duże i różnorodne zadania związane z rozwojem konstrukcji metalowych zostały rozwiązane dzięki wysiłkom zespołów projektowych, naukowych i produkcyjnych - Proektstalkonstruktsii, Promstroyproekt i TsNIPS, później przemianowanych na TsNIISK. Projektanci przyjęli za podstawę projekt ramy poprzecznej ze sztywnym połączeniem słupa z fundamentami i poprzeczką. Wraz z rozwojem konstrukcji metalowych duże objętości i związana z nimi powtarzalność konstrukcji stworzyły przesłanki do rozwoju standardowych systemów i rozwiązań projektowych budynki przemysłowe. Typyfikacja rozszerzyła się na przęsła mostów, zbiorniki, zbiorniki gazu, wieże radiowe i maszty radiowe. Typizacja, unifikacja i standaryzacja to jeden z głównych kierunków rozwoju konstrukcji metalowych. Zmniejszyło to pracochłonność produkcji i montażu konstrukcji oraz zmniejszyło zużycie stali. Z budynki publiczne Można wyróżnić Pawilon Kosmiczny w Ogólnorosyjskim Centrum Wystawowym (Moskwa), dach Pałacu Sportu w Łużnikach, unikalne konstrukcje o dużej rozpiętości z metalowymi konstrukcjami nośnymi zbudowane w Moskwie na Igrzyska Olimpijskie w 1980 roku. Wraz z udoskonalaniem projektów opracowano formy i metody obliczeń. Do roku 1950 obliczenia prowadzono metodą naprężeń dopuszczalnych. Obliczenia takie nie w pełni odzwierciedlały rzeczywistą pracę konstrukcji pod obciążeniem i prowadziły do ​​nadmiernego zużycia metalu, dlatego opracowano metodę stanu granicznego. Pojawiają się komputery, co pozwala projektantowi szybko znaleźć optymalne rozwiązania projektowe. Nasz sukces w rozwoju konstrukcji metalowych zawdzięczamy profesorowi N.S. Streletskiemu, który przez 50 lat kierował szkołą inżynierii metalowej i był jednym z inicjatorów przejścia od obliczeń opartych na naprężeniach dopuszczalnych do obliczeń opartych na stanach granicznych. Równolegle z rozwojem konstrukcji metalowych w Rosji, ich zastosowanie rozszerza się w krajach zachodnich. Pierwszy most żeliwny zbudowano w Anglii przez rzekę Severn w latach 1776-1779 o rozpiętości 30,6 m. Most przez Cieśninę Menaean w Anglii zbudowano w latach 1818-1826 o rozpiętości 176,5 m. W 1832-1832- 1840. we Fryburgu w Szwajcarii zbudowano most o rozpiętości 273 m, a w 1889 roku zbudowano Wieżę Eiffla w Paryżu o wysokości 300 m i wiele innych obiektów.

Nazewnictwo i zakres konstrukcji metalowych

Konstrukcje metalowe stosowane są we wszystkich konstrukcjach inżynierskich o znacznych rozpiętościach, wysokościach i obciążeniach. W zależności od formy konstrukcyjnej i przeznaczenia konstrukcje metalowe można podzielić na osiem typów:

Zalety konstrukcji metalowych:

Niezawodność. Materiał (stal, stopy aluminium) ma wysoce jednorodną strukturę.

Łatwość. Konstrukcje metalowe są najlżejsze.

Industrializm. Produkcja i montaż konstrukcji metalowych prowadzona jest przez wyspecjalizowane organizacje przy użyciu sprzętu o wysokiej wydajności.

Nieprzepuszczalność. Mają wysoką wytrzymałość i gęstość, nieprzepuszczalność gazów i cieczy.

Wady konstrukcji metalowych:

Korozja. Niezabezpieczona przed wilgotnym środowiskiem, atmosferą zanieczyszczoną agresywnymi gazami, stal koroduje (utlenia się) i zapada się. Dlatego do stali dodawane są specjalne dodatki stopowe i pokrywane foliami ochronnymi (lakiery, farby itp.).

Niska odporność ogniowa. Dla stali w temperaturze 200˚C moduł sprężystości maleje, a w temperaturze 600˚C stal całkowicie przechodzi w stan plastyczny. Stopy aluminium przechodzą w stan plastyczny w temperaturze 300˚C. Dlatego konstrukcje metalowe zabezpiecza się okładzinami ognioodpornymi (beton, ceramika, specjalne powłoki itp.).

Stalowa rama wieżowca

Stalowa rama wieżowca składa się z kolumn i poprzeczek połączonych w dwóch kierunkach sztywnymi złączami spawanymi w systemy ramowe przenoszące obciążenia pionowe i poziome. Słupy wykonujemy spawane (dwuteowniki, kwadraty, przekroje) ze standardowych profili walcowanych. Końce kolumn są zwykle frezowane w celu poprawy dokładności montażu. Aby zapewnić trwałość i odporność ogniową Rama ze stali wzmacniać i wytwarzać beton. Poprzeczki ramy stalowej są najczęściej dwuteowe, spawane, z poszerzonym pasem dolnym, na którym układane są płyty międzystropowe. Stropy międzystropowe mogą składać się z: belek głównych i drugorzędnych (z pełną ramą stalową) z ułożeniem na nich prefabrykowanych płyt lub zabetonowaniem stropu monolitycznego; wyłącznie z belek głównych (poprzeczek) z poszerzonym pasem, na którym układane są prefabrykowane żelbetowe płyty stropowe; z żelbetowych płyt dystansowych, ułożonych tylko wzdłuż osi słupów, z osadzonymi częściami do łączenia płyt sąsiednich przęseł i poprzeczek z napawanymi nakładkami; wykonane z lekkich lub wielopustych płyt stropowych, luźno ułożonych w rowkach poprzeczek stalowych lub żelbetowych, ale nie przyspawanych do nich (nie ma żadnych osadzonych części). Rdzeń sztywności wykonany jest z monolitycznego żelbetu lub ułożony w formie zamkniętego wału wykonanego z konstrukcji metalowych. Wszystkie pozostałe elementy ramy muszą być przymocowane do tego rdzenia usztywniającego, a każda podłoga musi stanowić pojedynczy sztywny i niezmienny układ płaszczyzny poziomej (tarcz). Budowa budynków o konstrukcji stalowej odbywa się metodami oddzielnymi lub zintegrowanymi. Metodą oddzielną najpierw montuje się ramę stalową na pełną wysokość, a następnie ogólną Roboty budowlane. Dzięki tej technologii prace prowadzone są na szerokim froncie, przy dużej liczbie dźwigów na kilku uchwytach. Ale jednocześnie konieczne jest zapewnienie zwiększonej sztywności ramy, co prowadzi do zwiększonego zużycia metalu. Dzięki zintegrowanej metodzie instalacji, budownictwa ogólnego i Roboty instalacyjne. Montaż konstrukcji metalowych odbywa się na górnej kondygnacji (górne dwa do czterech pięter): na samej górze - montaż, nieco niżej - wyrównanie i na dole kondygnacji - końcowe spawanie lub nitowanie połączeń montażowych. Jednocześnie z opóźnieniem 2-3 pięter (na następnym poziomie) podłogi są układane (lub betonowane). Jeszcze niżej (4-5 pięter) rama jest betonowana. Jeszcze niżej w pionie trwają prace wykończeniowe. Tym samym prace przy budowie budynku prowadzone są jednocześnie na 8…10 piętrach. 12.3. Zapewnienie stabilności ramy podczas montażu Montaż konstrukcji budynków wielokondygnacyjnych wymaga ścisłego przestrzegania następującej zasady: nie rozpoczynaj montażu konstrukcji kolejnej kondygnacji (wysokość słupa), dopóki podstawowa nie zostanie wyrównana i bezpiecznie zabezpieczona. Wymóg ten podyktowany jest koniecznością zapewnienia wytrzymałości i stabilności budynku przez cały okres jego budowy. Podczas montażu dźwigu do wysokości 5..8 kondygnacji należy wykonać następujące czynności: w trakcie montażu sprawdzić stabilność ramy zgodnie z kolejnością montażu elementów ustaloną w PPR; przewidziano możliwość zamontowania tymczasowych połączeń montażowych pomiędzy słupami, zapewniających ich stabilność do czasu wzrostu wytrzymałości połączeń osadzonych w płytach stropowych; Projektuje się połączenia pionowe i złącza ramowe łączące poprzeczki ze słupami; zakończono montaż sztywnych stropów międzykondygnacyjnych zapewniających ogólną stabilność budynku; Sprawdzono wytrzymałość poszczególnych elementów i zespołów ramy pod obciążeniem od dźwigów samopodnośnych i doczepianych w miejscach ich oparcia na ramie. Montaż ramy stalowej należy przeprowadzać warstwa po warstwie - w pierwszej kolejności należy skompletować wszystkie elementy rdzenia usztywniającego i dokładnie je wyrównać. Tymczasowe mocowanie słupów podczas montażu odbywa się za pomocą przewodów lub stężeń tymczasowych, które zapewniają stabilność słupów do czasu ich odłączenia za pomocą stałych konstrukcyjnych elementów usztywniających, które zapewniają stabilność słupów do czasu ich odpięcia za pomocą stałych konstrukcyjnych elementów stężających, które zapewniają stabilność montowanej części budynku. Jeżeli połączenia projektowe nie wystarczą, tworzone są połączenia tymczasowe. Projektowe mocowanie poprzeczek odbywa się natychmiast po montażu i wyrównaniu elementów ogniwa - czterech kolumn połączonych poprzeczkami. Możesz przystąpić do montażu kolejnego poziomu dopiero po zabezpieczeniu wszystkich elementów poprzedniego poziomu w projekcie.

Jednostki schodowe

Zespoły schodowe (LLU) budynków wysokościowych odgrywają szczególną rolę w zapewnieniu komunikacji między piętrami i ewakuacji ludzi w sytuacjach awaryjnych. W zależności od układu i rozwiązania zagospodarowania przestrzennego LLU mogą łączyć funkcje dróg komunikacyjnych i ewakuacyjnych lub być realizowane oddzielnie. W obu przypadkach ich wyposażenie techniczne podlega pewnym wymaganiom związanym z zapewnieniem parametrów bezpieczeństwa.

Zazwyczaj LLU są zlokalizowane w centralnej części wieżowców. Z reguły umieszcza się go w pniu centralnym budynków z beczką ramową, lufą skrzynkową lub podobnymi systemami nośnymi. Granicę odporności ogniowej konstrukcji schodów i wind przyjmuje się zgodnie z krajowymi normami projektowymi i w większości przypadków wynosi ona 2 godziny.Na podstawie tego wskaźnika określa się grubość ścian i sufitów oraz przeprowadza się ich projektowanie.

Budynek wielopiętrowy nazywany jest zwykle budynkiem o wysokości większej niż 75 m (ponad 25 pięter). Budynki te mogą mieć różne przeznaczenie: być hotelami, biurami, budynkami mieszkalnymi, budynkami edukacyjnymi. Najczęściej wieżowiec jest wielofunkcyjny. Oprócz głównego lokalu mieszczą się w nim parkingi, sklepy, biura, kina itp.

Istotny czynnik negatywnie wpływający na rozwój konstrukcja wieżowa, to brak nowoczesnych ram regulacyjnych, bez których pomyślny rozwój tego typu budownictwa nie jest możliwy.

W związku z tym Gosstroj Rosji wraz z rządem Moskwy planowały utworzenie w 2004 r. ram regulacyjnych, obejmujących opracowanie Moskiewskich Standardów Budownictwa Miejskiego (MGSN) w zakresie projektowania wielofunkcyjnych wieżowców oraz szeregu zaleceń obejmujących różnych aspektów projektowania takich budynków. W opracowywanie tych dokumentów zaangażowanych było ponad 20 wiodących organizacji badawczych, projektowych, konstrukcyjnych i operacyjnych. OJSC TsNIIEP Zhili została wyznaczona na wiodącą organizację koordynującą wszystkie te prace.

W wielu krajach, zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych, zgromadzono znaczne doświadczenie w projektowaniu, budowie i eksploatacji wieżowców. Za jeden z pierwszych wieżowców można uznać Woolworth Building w Nowym Jorku o wysokości 241 m (57 pięter), wzniesiony w 1913 roku. Przez długi czas za najwyższy budynek na świecie uważano Empire State Building, który ma 102 piętra i całkowita wysokość 381 m (z anteną – 448 m). Później zastąpiono go budynkami Międzynarodówki Centrum handlowe(World Trade Center) w Nowym Jorku (415,417 m) i Sears Tower w Chicago (442 m). W ostatnie lata budowa jak najbardziej wysokie budynki przeniósł się na wschód – do Malezji, Tajwanu i Chin.

W 1998 roku w Kuala Lumpur wybudowano dwie bliźniacze wieże Petronas Towers o wysokości 452 m, w 2004 roku w Taipei planowane jest dokończenie budowy budynku Międzynarodowego Centrum Finansowego (Taipei 101, szerzej znanego jako Taipei Financial Center) z wysokość 448 m (z iglicą - 508 m). Budynek Światowego Centrum Finansowego w Szanghaju, którego budowa ma się zakończyć w 2007 r., będzie miał 492 m. Do 2008 r. w Seulu realizowany jest projekt budowy 580-metrowego budynku (International Business Center).

W ostatnich latach aktywnie wzniesiono wieżowce. Wysokie budynki, zwłaszcza budynki o znacznej wysokości, mają swoje specyficzne cechy, które znacząco odróżniają je od zwykłych budynków. Po pierwsze, wraz ze wzrostem wysokości budynku obciążenia konstrukcji nośnych gwałtownie rosną, dlatego wraz z rozwojem budownictwa wysokościowego opracowano kilka systemów konstrukcyjnych takich budynków: rama, rama-rama, krzyż -ściana, beczka, pudełkowata, beczkowata („rura w rurze”, „rura w kratownicy”) itp.

Z kolei systemy bagażnika mają swoje odmiany: wspornikowe podparcie podłóg na pniu, zawieszenie zewnętrznej części sufitu do górnej konsoli nośnej „wiszącego domu” lub jego podparcie za pomocą ścian na dolnym obciążeniu- konsola nośna, pośredni układ konsol nośnych o wysokości jednej kondygnacji z przeniesionym na nie obciążeniem części kondygnacji Pień lub rdzeń w budynkach wysokościowych to sztywny (monolityczny) zespół klatka schodowo-windowa.

Wybór tego lub innego systemu konstrukcyjnego zależy od wielu czynników, z których głównymi są wysokość budynku, warunki konstrukcyjne (sejsmiczność, cechy gleby, wpływy atmosferyczne, zwłaszcza wiatrowe), wymagania architektoniczne i planistyczne. Należy zaznaczyć, że według niemieckich badaczy obciążenia wiatrem są w większości przypadków bardziej znaczące niż oddziaływania sejsmiczne. Niektóre z najwyższych współczesnych budynków - John Hancock Center w Chicago i Międzynarodowe Centrum Finansowe w Tajpej - wykonane są według projektu „rura w kratownicy”, w którym zewnętrzny obwód ścian jest sztywno połączony z pniem i dodatkowo wzmocnione mocnymi ukośnymi szelkami. W tym przypadku cały budynek pełni rolę sztywnego wspornika osadzonego w korpusie fundamentu.

Aby zredukować drgania wysokich budynków pod wpływem naporu wiatru, w ostatnich latach zaczęto stosować masy bezwładne zawieszone w ich górnej części.

Praktyka budowlana ustaliła, że ​​w budynkach o wysokości do 40 pięter zaleca się stosowanie systemów ramowych i ramowo-ramowych o ograniczonej sztywności, systemów beczkowych - do 50-60 pięter, systemów beczkowo-skrzynkowych i skrzynkowych - do 80-90 pięter, a powyżej - do schematu „rura w kratownicy”.

Jednym z głównych wymagań stawianych wieżowcom, jak pokazała światowa praktyka, są wymagania dotyczące kompleksowego bezpieczeństwa, które obejmują zapewnienie dróg ewakuacyjnych w sytuacjach kryzysowych, środki przeciwpożarowe i antyterrorystyczne, niezawodną kontrolę i zarządzanie wszystkimi systemami sprzęt inżynieryjny, powielanie szeregu systemów podtrzymywania życia itp.

W tym zakresie rosyjskie standardy (SNiP 10-01-94 i SNiP 21-01-97*) przewidują obecnie rozwój Specyfikacja techniczna do projektowania każdego wieżowca. OJSC „TsNIIEP Zhizhili” wraz z szeregiem innych organizacji, w celu zapewnienia pełnego i uzasadnionego opracowania specyfikacji technicznych, zgodnie z instrukcjami Moskomarkhitektura, opracowanymi w 2002 r. „ Postanowienia ogólne do wymagań technicznych dotyczących projektowania budynków mieszkalnych o wysokości większej niż 75 m.” Oni są praktyczny przewodnik w sprawie opracowywania specyfikacji technicznych odzwierciedlających cechy konstrukcyjne budynków wysokościowych.

„Postanowienia ogólne” obejmują rozdziały dotyczące rozwiązań architektonicznych i planistycznych, podstaw, fundamentów i części podziemnych budynków wysokościowych, ich obsługi inżynieryjnej oraz sanitarno-higienicznej, a także zestawu środków bezpieczeństwa przeciwpożarowego.

Rozwiązania architektoniczne i planistyczne dla wieżowca mieszkalnego muszą spełniać wymagania dla mieszkań kategorii I w zakresie poziomu komfortu. Pojemność projektowanych parkingów musi być zapewniona zgodnie z wymaganiami MGSN 1.01.99 dla budownictwa mieszkaniowego kategorii I. Biorąc pod uwagę warunki pracy wieżowców, wymagane jest umieszczenie specjalnego środki techniczne do naprawy fasad i ogrodzeń przeźroczystych. W lokalach letniskowych mieszkań obowiązuje obowiązek przeszkleń i stosowania odpowiednich przegród, aby zmniejszyć dyskomfort psychiczny mieszkańców związany z lękiem wysokości, a ze względów bezpieczeństwa zaleca się, aby okna powyżej 20–22 pięter miały nieotwierane skrzydła zewnętrzne.

Szczególną uwagę należy zwrócić na zastosowanie ogrodzeń przezroczystych ze szkła. Z analizy projektów pierwszych wieżowców wynika, że ​​architekci chętnie sięgają po przeszklone ogrodzenia zewnętrzne i witraże. Nie bierze się pod uwagę, że opór cieplny tych konstrukcji nie przekracza 0,8 (m2 K)/W, czyli jest 4-krotnie niższy niż wymagany opór cieplny dla ścian zewnętrznych. W efekcie niemożliwym staje się zapewnienie efektywności cieplnej budynków wysokościowych przy zastosowaniu takich rozwiązań elewacyjnych.

Projektowanie podstaw, fundamentów i części podziemnych budynków wysokościowych mogą być wykonywane wyłącznie przez organizacje posiadające uprawnienia do projektowania budowlanego budynków I i II stopnia odpowiedzialności w trudnych warunkach inżynieryjnych i geologicznych.

Projektując budynki wysokościowe, należy je umieszczać w obszarach, w których nie występują przejawy zagrożeń krasowych i zjawisk osuwiskowych, a także w obszarach, w których zachodzą inne niebezpieczne i spowodowane przez człowieka procesy.

Istnieje wiele specjalnych wymagań dotyczących badań inżynieryjnych i geologicznych przy projektowaniu wieżowców. Zalecane są fundamenty płytowe, w tym o podwyższonej sztywności (skrzynkowe), łączone fundamenty płytowo-palowe. Biorąc pod uwagę specyfikę gruntów moskiewskich i trudne warunki technogeniczne, obciążenia właściwe fundamentu pod elementami fundamentowymi płytowymi nie powinny przekraczać 0,5 MPa. Same fundamenty muszą być wykonane z betonu klasy nie niższej niż B25.

Obliczenia fundamentów, fundamentów i części podziemnych budynku wysokościowego należy wykonać według dwóch stanów granicznych: nośności i odkształcenia (osiadania, przechyły, ugięcia itp.). Specyfiką tego typu budynków jest wymóg, aby obliczenia układu konstrukcja podstawa-fundament-nadfundament były przeprowadzane z uwzględnieniem kolejności i przyjętej technologii wznoszenia budynku. W procesie projektowania, począwszy od etapu przedprojektowego aż do rozpoczęcia budowy, konieczne jest opracowanie programu monitoringu obejmującego kontrolę otaczających budynków, ich podstaw i fundamentów.

Projektując konstrukcje części naziemnej, budynki wysokościowe należy zaliczyć do I poziomu odpowiedzialności i przyjąć współczynniki niezawodności odpowiedzialności równe 1,1 dla wysokości budynku od 75 do 100 m; w przedziale wysokości od 101 do 125 m – 1,15, a powyżej – 1,2. Pod wpływem obciążenia wiatrem ruch szczytu wieżowca nie powinien przekraczać 1/500 jego wysokości, co zapewnia integralność przeszkleń i przegród, a także normalne działanie wind. Zgodnie z doświadczeniami zagranicznymi warunek ten jest spełniony, gdy stosunek szerokości do wysokości budynku nie przekracza 1/7. Sztywność konstrukcji budynku wysokościowego powinna zapewniać, aby przyspieszenie drgań górnych kondygnacji pod dynamicznym wpływem wiatru nie przekraczało 0,08 m/s2.

Symetryczny układ mas i sztywności, możliwie bardziej równomierny rozkład obciążeń pionowych na elementy nośne budynku, a w przypadku budynków punktowych symetryczny przekrój poziomy zbliżony do kwadratu, może również poprawić warunki pracy budynku pod obciążeniem i zwiększyć jego sztywność. Należy powiedzieć, że analiza pierwszych projektów wieżowców pokazuje: w wielu przypadkach architekci zaniedbują te wymagania, co zmniejsza niezawodność wieżowca i wymaga dodatkowych środków konstrukcyjnych i kosztów.

Główne konstrukcje nośne powinny być wykonane z żelbetu ze zbrojeniem elastycznym i sztywnym oraz ze stali. Doświadczenia zagraniczne pokazują, że w budynkach o wysokości do 60 pięter wskazane jest stosowanie żelbetu. Według źródeł niemieckich stosowanie betonu o wysokiej wytrzymałości klasy B80 i wyższej jest nieracjonalne ze względu na jego kruchość, niższą produktywność w porównaniu z konwencjonalną wykonalnością oraz wysoki koszt. Stalowe konstrukcje nośne należy solidnie zabezpieczyć przed ogniem, zapewniając ich granicę odporności ogniowej na poziomie R 180. Jako korpusy (rdzeń) budynków wysokościowych należy stosować elementy klatek schodowych i wind wykonane z żelbetu, w miarę możliwości w połączeniu z blok szybów wentylacyjnych.

Dach wieżowca powinien być zaprojektowany z wewnętrznym drenażem.

Ochronę konstrukcji i całego wieżowca jako całości przed postępującym zawaleniem zapewniają takie środki jak ciągłość (nieokreślenie statyczne) głównych części nośnych, odpowiednie zaprojektowanie elementów i połączeń elementy konstrukcyjne, gwarantowana jakość użytych materiałów i inne środki.

Złożony Wsparcie techniczne Wieżowiec obejmuje ponad 30 systemów. Wiersz systemy inżynieryjne takie jak wodociąg, kanalizacja, zsypy śmieci itp., muszą być podzielone na strefy w granicach pomiędzy sąsiednimi kondygnacjami technicznymi, które powinny być zlokalizowane na wysokości w odległości nie większej niż 50 m. Oprócz scentralizowanych źródeł zaopatrzenia w ciepło o wysokiej -budynek wznoszący się, konieczne jest zapewnienie autonomicznych źródeł zaopatrzenia w ciepło (AHS), które mogą być zlokalizowane zarówno w samym budynku, jak i jako oddzielne obiekty. Wymaganą liczbę wind, ich nośność i prędkość określa się na podstawie obliczeń, przy przyjętym odstępie czasu ruchu wind wynoszącym 80–100 s, a każda winda musi znajdować się w oddzielnym szybie.

W wieżowcach wszystkie odbiorniki elektryczne pod względem niezawodności należą do kategorii 1 i 2. Kategoria niezawodności 1 obejmuje systemy przeciwpożarowe, alarmy przeciwpożarowe i bezpieczeństwa, windy, oświetlenie ewakuacyjne i awaryjne, ostrzeganie ludzi w przypadku pożaru, oświetlenie ogrodzeń świetlnych i inne krytyczne odbiorniki elektryczne. Muszą być zasilane z dwóch niezależnych źródeł zasilania z automatycznym przełącznikiem zasilania (ATS).

Szczególna uwaga, kiedy projekt i eksploatacja budynków wysokościowych jest podporządkowana środkom bezpieczeństwa przeciwpożarowego. Konstrukcje nośne budynków muszą spełniać podwyższone wymagania w zakresie odporności ogniowej co najmniej REI 180. To samo dotyczy szybów komunikacyjnych i oddymiających. Sam budynek musi odpowiadać I stopniowi odporności ogniowej o wysokości do 100 m, a wyższe poziomy muszą odpowiadać specjalnemu stopniowi odporności ogniowej, a klasa zagrożenia pożarowego konstrukcji to CO. Aby zapewnić strażakom dostęp do każdego mieszkania, zaleca się umieszczenie na elewacjach budynku specjalnych, przetestowanych urządzeń dźwigowych z możliwością wykorzystania ich do naprawy elewacji i mycia szyb. Powyższe dotyczy tylko części dużego kompleksu środków bezpieczeństwa przeciwpożarowego, które są obowiązkowe przy projektowaniu i eksploatacji wieżowców.

Ponadto przy opracowywaniu MGSN „Wielofunkcyjne wieżowce i kompleksy” regulowane będzie ich kompleksowe bezpieczeństwo, w tym niezawodność i sterowność wszystkich systemów inżynieryjnych oraz środków związanych z działaniami antyterrorystycznymi. Światowe doświadczenia w eksploatacji tego typu obiektów potwierdzają ich konieczność.

Pod względem złożoności projekt wieżowców, a także ich konstrukcja przewyższają mosty i tunele, głównie ze względu na wielokrotną przewagę wysokości nad powierzchnią podstawy, co powoduje znaczne obciążenia konstrukcji nośnych.

Ogromna wysokość wieżowca powoduje znacznie większy stopień narażenia na czynniki naturalne, takie jak promieniowanie słoneczne i obciążenie wiatrem, niż jest to typowe dla budynków średniej wielkości, często przekraczający całkowitą masę konstrukcji. Wpływ ma także ogólna sytuacja geologiczna (jakość gruntów pod spodem, zagrożenie sejsmiczne regionu, obecność uskoków krasowych) oraz szereg czynników spowodowanych działalnością człowieka (wibracje, hałas, wypadki, pożary, akty sabotażu, lokalne zniszczenia). Projektowanie budynków wysokościowych jest rozwiązaniem kompleksu problemów urbanistycznych, przyrodniczo-klimatycznych, geologicznych, architektonicznych, planistycznych i konstrukcyjnych.

Należy również rozwiązać kwestie inżynieryjne (wentylacja, ogrzewanie, wodociągi, kanalizacja, elektryka i ich sterowanie), kwestie kompleksowego bezpieczeństwa mieszkaniowego, zarządzania i monitorowania obiektów budowlanych, a także działania mające na celu zmniejszenie negatywnego wpływu psychologicznego na ludzi.

Każdy wieżowiec jest złożony i niepowtarzalny, a jego trudność wzrasta proporcjonalnie do jego wysokości. W pracach nad nim biorą udział eksperci z różnych dziedzin. Na przykład w projektowaniu wieżowca Commerzbanku wzięło udział ponad 400 grup badawczych. Główna odpowiedzialność spoczywa na architektach koordynujących prace. Dlatego na całym świecie w szkołach architektonicznych powstają specjalne wydziały kształcące specjalistów od drapaczy chmur. Istnieją również organizacje projektowe specjalizujące się w budynkach wysokościowych - architektoniczne Skidmore, Owings and Merrill, De Stefano and Partners, Foster and Partners, organizacje projektowe Ove Arup and Partners, Thornton Tomasetti Groupe, Cantor Seinuk Group, inżynieria RSE Engineering, Flack & Kurtz Inżynierowie-konsultanci, budownictwo Turner Construction.

GEOLOGIA I GLEBY

Decyzja o budowie wieżowca w dużej mierze zależy od jakości gleby na miejscu i jej nośności. Głównym czynnikiem ryzyka przy budowie wieżowców jest ocena nośności gruntu. Analizując go i obliczając płyty fundamentowe, należy wziąć pod uwagę specyfikę tego typu budynków. Ten sam grunt, w zależności od niejednorodności konstrukcji i technologii budowy, może mieć wartości „modułu odkształcenia” różniące się 2–5 razy. Obliczenia części podziemnej wieżowca przeprowadza się według dwóch stanów granicznych: według nośności oraz według odkształceń (osiadania, przechylenia, ugięcia itp.) z uwzględnieniem przyjętej technologii budowy. Projekt fundamentów uwzględnia charakterystykę gruntu, wyniki badań laboratoryjnych i terenowych, a także badania otaczających budynków, ich podstaw i fundamentów.

Przez nowoczesne metody obliczenia zbrojenia podstawy płyta fundamentowa określa się dość w przybliżeniu.

Podczas budowy i eksploatacji w dalszym ciągu mierzone są wartości naprężeń kontaktowych punktów charakterystycznych, sił podporowych i osiadań. Jeśli dane nie odpowiadają obliczonym, wówczas gleba zostaje wzmocniona. Zdaniem ekspertów rozwój obliczeń modeli geotechnicznych i doświadczenie w stosowaniu skutecznych, z czasem zminimalizują ryzyka związane z nieprzewidywalnością zachowania się gruntów.

AERODYNAMIKA

Można powiedzieć, że w przypadku wieżowców wpływ klimatu, wiatru i zmian ciśnienia atmosferycznego jest ogromny. Przed przejściem na system ramowy ten problem po prostu nie istniał. Pierwsze ceglane wieżowce nie były narażone na działanie wiatru, w przeciwieństwie do nowoczesnych budynków o dużych rozpiętościach konstrukcji nośnych, fasady kurtynowe i maksymalna wysokość.

Badanie wpływu wiatru jest możliwe przy użyciu modelowania fizycznego lub matematycznego. Pierwszą przeprowadza się podczas testowania modeli w skalach od 1:150 do 1:500 w specjalnych tunelach aerodynamicznych. Pozwala to na identyfikację braków urbanistycznych, nadmiernych obciążeń konstrukcji oraz ewentualnych miejsc występowania drgań i hałasu. Uzyskane wyniki przenoszone są na obiekt rzeczywisty ze współczynnikami dokładności korekcji. Modelowanie matematyczne uwzględnia prędkość, kierunek i charakter wiatru, a także ukształtowanie terenu, gęstość otaczającej zabudowy, obecność lasów w pobliżu oraz strukturę wolumetryczno-przestrzenną samego budynku. Im więcej obiektów znajduje się w pobliżu, tym na większej wysokości osiągane jest maksymalne obciążenie wiatrem. W rejonie granicznej warstwy powietrza prędkość wiatru może wzrosnąć czterokrotnie. Przez warstwę graniczną rozumie się powierzchniową warstwę atmosfery (w centrach miast ~ 460 m), w której powierzchnia ziemi hamuje poruszającą się masę powietrza, nad nią prędkość wiatru jest stała.
Obciążenia wywołane przez opływ powietrza z dużą prędkością wokół budynku (turbulentny, kołowy do góry, zasysający) powodują powstawanie drgań porównywalnych do trzęsienia ziemi o sile 4, a nawet 5 magnitudo.

Ponadto nieprzyjemne dźwięki powstają w wyniku zniekształcenia konstrukcji, przedostania się takich przepływów do pęknięć okiennych, a także „wycia” wokół budynku. Największe ciśnienie wiatru obserwuje się w środku powierzchni pionowej po stronie nawietrznej, gdzie ruch wiatru praktycznie zatrzymuje się. Ciśnienie stopniowo maleje wraz ze wzrostem prędkości przepływu w kierunku szczytu budynku. Mniej więcej od połowy wysokości 40% strumienia powietrza zaczyna opadać wzdłuż elewacji. Może to spowodować obciążenie wiatrem na poziomie wejścia do budynku nawet większe niż na wysokości 100 m.

Istnieją niezawodne metody uwzględnienia aerodynamiki, dzięki którym projektant może osiągnąć redukcję obciążeń wiatrem. Należy je stosować od samego początku projektowania wieżowców, od montażu konstrukcji na działce zgodnie z różą wiatrów, od wyboru rozwiązania wolumetryczno-przestrzennego.

RACJONALNYROZWIĄZANIA PRZESTRZENNE

Najbardziej racjonalne formy wieżowców można ułożyć w określonej kolejności, w zależności od stopnia zmniejszenia wpływu przepływów powietrza na ich konstrukcje. Absolutnym liderem jest plan okrągły. Brak występów umożliwia przepływ powietrza wokół bryły bez tworzenia turbulencji pojawiających się w narożnikach budynków na planie prostokąta.

Przykładami są Marina City w Chicago czy Torre Agbar w Barcelonie. Na drugim miejscu znajdują się plany w formie wywodzącej się z okrągłości – owalu, w kształcie soczewki lub kropli. Od połowy XX wieku coraz więcej wieżowców ma podobne plany, co wiąże się ze wzrostem ich wysokości, przy której optymalna kubatura z punktu widzenia aerodynamiki nie jest zabiegiem artystycznym, ale koniecznością. Przejściowy kształt trójkąta z zaokrąglonymi narożnikami jest niezwykle popularny ze względu na swoją przestrzenną sztywność. Doskonałym przykładem do naśladowania jest Commerzbank we Frankfurcie.

Na trzecim miejscu znajdują się plany kwadratowe lub rombowe, tak powszechne jak sto lat temu. To rozwiązanie jest najbardziej popularne w przypadku budynków nie wyższych niż 60 pięter, ponieważ są one bardziej podatne na obciążenia poziome. Na czwartym miejscu znajdują się wieżowce, które są sparowane strukturalnie lub kompozycyjnie. Zwykle mają Okrągły kształt, Jak na przykład, . Most łączący je na 42. piętrze to kratownica z podporami, która pełni rolę stabilizatora odkształceń oscylacyjnych obu wież.
Stosując plan w kształcie litery L i H, można osiągnąć wzrost wytrzymałości i sztywności konstrukcji. Jednak w tego typu budynku, który w naszej klasyfikacji zajmuje piąte miejsce, konieczne jest umieszczenie kilku klatek schodowych i wind, co zmniejsza wykorzystanie powierzchni użytkowej.

Szereg uzupełniają wysunięte budynki w formie płyty, łuku lub fali. W Ostatnio, głównie w Chinach, takie budynki są mieszkalne, ich wysokość wynosi 40–60 pięter. Jednocześnie architekci muszą szukać alternatywne ścieżki zwalczanie prądów powietrza powodowanych przez ogromne nawiewy domów.

Stereotypowe wyobrażenia o drapaczach chmur jako prostokątnych wieżach balansujących na niewielkim obszarze, wciśniętym pomiędzy sąsiednie bloki miejskie, są już nieaktualne. Ponieważ wieżowce przestały być tylko budynki biurowe i stali się budynki mieszkalne, hotele, kompleksy wielofunkcyjne znacznie rozszerzyły swoją typologię. Ich kształty, w zależności od umiejscowienia i funkcji, mogą być bardzo różnorodne – przypominać żagiel, ogórek, bramę czy zarośniętą pagodę.

Obciążenia aerodynamiczne i pionowy rozkład ciężaru konstrukcji budowlanych wymagają co najmniej zachowania konfiguracji na całej wysokości. Z punktu widzenia stabilności preferowany jest kształt zwężający się ku górze. W tym przypadku konstrukcja zajmuje całą witrynę, a następnie zmniejsza się powierzchnia podłóg. Mogą to być płynne zmiany w sylwetce budynku wzdłuż pochyłej lub łukowatej linii lub gwałtowne, schodkowe formy.

W budynku w kształcie piramidy nachylenie zewnętrznych płaszczyzn może zwiększyć sztywność konstrukcji o 10–50%. Obciążenie wiatrem można zmniejszyć poprzez zmienne rozszerzanie i kurczenie się poziomej części budynku. W tym przypadku tworzone są kanały dla przepływów powietrza, przez które łatwiej jest im przepływać wokół objętości. Rolę tę spełniają otwory przelotowe, które mogą być zlokalizowane w różnych częściach budynku. W każdym przypadku badania modeli projektowych takich konstrukcji w tunelu aerodynamicznym należy przeprowadzać ze szczególną ostrożnością, ponieważ otwory mogą mieć coraz większy wpływ na prędkość wiatru.

RACJONALNYROZWIĄZANIA PLANOWANIA

Zagadnienia obciążenia wiatrem i związanych z nimi optymalnych kształtów budynków wysokościowych są nierozerwalnie związane z ich rozwiązaniami projektowymi, od których zależy racjonalne rozmieszczenie powierzchni poszczególnych kondygnacji. W układzie konieczne jest rozmieszczenie klatek schodowych i wind tak oszczędnie i zwięźle, jak to możliwe. Aby określić liczbę wind, warto obliczyć, ile osób będzie z nich korzystać w godzinach szczytu, gdyż maksymalny czas oczekiwania na kabinę nie może przekroczyć 28 sekund. Architekt będzie musiał również uwzględnić konstrukcje wsporcze optymalne wykorzystanie obszar, jeśli to możliwe, uwalniając obwód od masywnych elementów.

Konfiguracja konstrukcji, położenie jej centralnego rdzenia oraz stosunek wymiarów rdzenia do budynku to podstawowe parametry przy projektowaniu budynków wysokościowych. Wzajemne powiązanie wskaźników planowania, objętości i projektu zamienia formę wymyśloną przez architekta w działający schemat.
Niezawodność i bezpieczeństwo budynku wysokościowego zależy od decyzji podjętych na złożonym systemie składającym się z części podziemnej (fundamenty odpowiedzialne za przyjęcie i przeniesienie całkowitych obciążeń z budynku na bazę naziemną) i nadziemnej.

KONSTRUKTYWNE DECYZJE

Podwaliny

Budynek wysokościowy to konsola pionowa, sztywno przymocowana do fundamentu, dlatego jej niezawodność gwarantuje stabilność całej konstrukcji. Całkowite obciążenie właściwe podstawy może osiągnąć 0,8–1 MPa. Podstawową zasadą w przypadku budynków wysokościowych jest utrzymanie symetrycznego, centralnego obciążenia fundamentu.
W budownictwie wysokościowym szeroko stosowane są następujące fundamenty:

• fundament płytowy. Stosuje się go, gdy grunt ma dobrą nośność i jest najbardziej ekonomiczny w przypadku konstrukcji wysokościowych. Wykonany jest albo jako solidny, monolityczny, a jego grubość może dochodzić do 5 m, albo jako monolityczny żelbetowy w kształcie skrzynki. W Moskwie cechy gruntu i trudne warunki technogeniczne nie pozwalają na to, aby obciążenia jednostkowe fundamentu pod płytowymi elementami fundamentowymi przekraczały 0,4–0,5 MPa;
• fundament palowy. Stosowane, gdy nośność gleby jest niska. Można stosować pale stojakowe lub pale wiszące, które w zależności od budowy geologicznej gruntu i obciążeń fundamentu mogą mieć średnicę 3–4 m, a w niektórych przypadkach nawet 6 m przy długości 30–40 m;
  
• fundament palowo-płytowy. Przy takim fundamencie położenie i długość pali zależy od nierównomiernego postrzegania obciążeń przez grunt, co determinuje gęstość pola pala i grubość płyty. Ponadto fundament kombinowany można zastosować dla różnych części budynku w różnych kombinacjach, na przykład: fundament listwowy dla części mniej obciążonej i głęboki fundament dla rdzenia. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę różnicę w osiadaniu takich fundamentów.
  

KONSTRUKCJE NOŚNECZĘŚĆ ZIEMIOWA

Początkowo trzy główne schematy projektowe budynki wysokościowe: szkieletowe, ramowo-beczkowe i bezramowe z równoległymi ściany nośne. Z biegiem czasu opracowano kilka kolejnych typów: rama z membranami usztywniającymi, rama-rama, bezramowa ze ścianami nośnymi poprzecznie, beczka, skrzynkowa (powłoka), beczka-skrzynka („rura w rurze” lub „rura w kratownica”).
Systemy ramowe i ramowo-ramowe stosuje się do wysokości budynków do 100–150 m. Schematy ze ścianami nośnymi poprzecznymi, zapewniającymi większą sztywność, można stosować przy budowie budynków mieszkalnych i hoteli do 40 pięter, ponieważ planowanie odpowiada im konstrukcja takich budynków. Chęć osiągnięcia większej sztywności wiąże się z gwałtownym wzrostem masy konstrukcji i ograniczeniem rozwiązań planistycznych.

Aby zwiększyć sztywność konstrukcji i zapewnić swobodny układ, stosuje się systemy lufa i rama-lufa. Pień lub rdzeń z reguły jest monolitycznym zespołem schodów i windy. Ten system zapewnia niezbędną sztywność budynku do wysokości 50–60 pięter, ponieważ jego geometria zależy od geometrii rdzenia, maksymalny stosunek szerokości do wysokości określa się jako 1:6 (maksymalnie 1:10). W takim przypadku rdzeń nie powinien zajmować więcej niż 20% powierzchni podłogi.

Ograniczenie wysokości systemów szybowych do 80–90 pięter zostaje przezwyciężone, jeśli obwód zewnętrzny działa jak powłoka nośna. Takie systemy nazywane są systemami skrzynkowymi lub powłokowymi. W nich zewnętrzny płaszcz nośny może być wykonany w postaci kratownicy nieusztywnionej i usztywnionej ze stali lub żelbetu. Krata nieusztywniona nie sprawia trudności przy układaniu ogrodzeń półprzezroczystych wzdłuż elewacji, ale ustępuje kratce usztywnionej pod względem zapewnienia sztywności konstrukcji. Stężenia ukośne tworzące systemy beczkowo-skrzynkowe „rura w kratownicy” nie pozwalają na stosowanie rozwiązań plastikowych w elewacjach i wymagają częstego umieszczania słupów nośnych na obwodzie konstrukcji.

System rurowy w kratownicy można z powodzeniem zastosować w budynkach powyżej 100 pięter.
Do wysokości 250–300 m konstrukcja jest możliwa tylko z pniem nośnym i spoczywającymi na nim wysięgnikami-konsolami (wzmocnione podłogi zdolne do przejęcia obciążenia z kilku wyższych lub niższych poziomów leżących i przeniesienia go na rdzeń), zlokalizowane co 5–20 pięter. W zależności od konstrukcji wysięgniki mogą osiągać wysokość kilku metrów i w takim przypadku umieszcza się je w obrębie kondygnacji technicznych. Wysięgniki należy wciągnąć w jeden system na obwodzie budynku za pomocą kolumn rozciąganych, aby zmniejszyć przyspieszenia oscylacyjne na górze spowodowane obciążeniem wiatrem.

Każdy ze schematów jest ekonomicznie wykonalny dla budynków o określonej wysokości lub stosunku wysokości do szerokości. Wskaźnikiem efektywności ekonomicznej jest zużycie materiału do produkcji konstrukcji nośnych podzielone przez całkowitą powierzchnię. Dlatego projektanci stają przed zadaniem zminimalizowania ciężaru konstrukcji przy jednoczesnym zapewnieniu niezbędnej niezawodności. Równomierny rozkład obciążeń pionowych na elementy nośne pozwala na poprawę warunków pracy budynku pod obciążeniem i zwiększenie jego sztywności.

Jeżeli potrzeba pochłaniania obciążeń wiatrem wymaga zwiększenia sztywności, to oddziaływania sejsmiczne wręcz przeciwnie, nakazują zwiększenie jej elastyczności, tak aby drgania były pochłaniane przez konstrukcję bez jej zniszczenia. Elastyczność większości wieżowców, stosunek wysokości do szerokości wynosi zwykle 1:8. Duże wartości prowadzą do niedopuszczalnych drgań szczytu budynku i konieczności stosowania elementów tłumiących.

Wahania te należy ograniczać ze względu na niezawodność (nie więcej niż 0,08 m/s2), a także w celu zapewnienia komfortu psychicznego. Określenie równowagi pomiędzy elastycznością i sztywnością to kolejne wyzwanie w projektowaniu konstrukcji wysokościowych. Specjalne wymagania dot konstruktywne rozwiązanie Stwarzają także problemy związane z bezpieczeństwem, w szczególności zabezpieczeniem przed postępującym zawaleniem. Obecnie metody obliczeniowe umożliwiają modelowanie zachowania systemu w przypadku uszkodzenia części konstrukcji nośnych, co mogłoby doprowadzić do zawalenia się całego budynku.

MATERIAŁY

Do budowy wieżowców wykorzystuje się głównie stal i beton. Na początku „ery drapaczy chmur” w systemach ramowych stosowano metalowe kolumny i belki. Elementy profili łączono za pomocą nitów lub śrub w struktury przestrzenne. Wynalazek żelbetu koniec XIX wieku zastąpił stal, ale aż do połowy XX wieku nie można było powiedzieć, że jeden materiał całkowicie zastąpił drugi. Obydwa były używane w budownictwie w tym samym czasie.

Po drugiej wojnie światowej coraz częściej zaczęto wznosić budynki wysokościowe konstrukcje żelbetowe, które pozwalają na mechanizację procesów montażowych i budowlanych, a także urozmaicenie wyglądu architektonicznego obiektów. Charakteryzują się większą odpornością ogniową, stabilnością dzięki dużej masie oraz szybkim tłumieniem drgań.

Konstrukcje stalowe należy zabezpieczyć przed ogniem za pomocą specjalnych powłok lub betonu. Ze względu na swoje właściwości stal i beton można łączyć, biorąc pod uwagę różnicę w ich właściwościach. W przypadku silnie obciążonych konstrukcji nośnych (kolumny, stojaki, poprzeczki) stosuje się żelbet ze sztywnym zbrojeniem w postaci profili walcowanych, a także łączone konstrukcje stalowo-betonowe.

Wykorzystanie betonu do takich celów stymuluje udoskonalanie tego materiału. Opracowywane są nowe mieszanki o specjalnych właściwościach. Powstały betony klas B80 i B100 o wytrzymałości zbliżonej do stali. Niższe klasy betonów o wysokiej wytrzymałości B60 i B70 są szeroko stosowane, ponieważ wraz ze wzrostem wytrzymałości betonu wzrasta jego koszt, wzrasta kruchość i maleje odporność ogniowa. Niemniej jednak zastosowanie betonu o wysokiej wytrzymałości i jego modyfikacji pozwala zmniejszyć zużycie zbrojenia nawet o 35% i zapewnia przyrost wytrzymałości w ciągu dwóch-trzech dni, nie tylko w normalnych warunkach, ale także w warunkach zimowych bez użycia ogrzewania elektrycznego. Betony o dużej konsystencji i betony samozagęszczalne pozwalają na wznoszenie konstrukcji gęsto zbrojonych, przy całkowitym braku wibracji lub przy bardzo niewielkim zagęszczeniu wibracyjnym.

MURUJE

System ram, który stał się podstawą budowy wieżowców, zmienił także podstawowe rozwiązanie zewnętrznych konstrukcji otaczających. Grube masywne ściany ustąpiły miejsca lekkim konstrukcjom, albo opartym na sufity międzykondygnacyjne lub zawieszone na nich i pełniące jedynie funkcję ochrony przed czynnikami klimatycznymi i atmosferycznymi oraz zapewniające izolację termiczną. Wraz z rozwojem technologii elewacyjnych od drugiej połowy XX wieku stało się możliwe stosowanie lekkich systemów profili wypełnionych panelami wykonanymi z aluminium, specjalnego szkła i materiałów polimerowych. W nowoczesnych budynkach wysokościowych systemy wentylowane wykończone są naturalnym lub Sztuczny kamień, blachy dekoracyjne, ekrany z betonu zbrojonego włóknami i inne materiały.

Wymagania stawiane systemom elewacyjnym przeznaczonym do budownictwa wielorodzinnego znacznie przewyższają wymagania stawiane konstrukcjom domykającym zwykłe domy, ze względu na wielokrotny wzrost wszelkiego rodzaju obciążeń – zarówno dynamicznych, jak i klimatycznych. Elewacje budynków wysokościowych muszą być szczelne dla powietrza i pary, odporne na warunki atmosferyczne, ognioodporne, zaawansowane technologicznie, dźwiękoszczelne, trwałe i niezawodne w eksploatacji, łatwe w utrzymaniu, a także posiadać dobre właściwości termoizolacyjne, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i małej wadze.

Muszą nie tylko wytrzymywać bezpośredni napór wiatru (do 20–25 m/s), ale także wytrzymywać siły wyrywające powstające podczas ruchu powietrza wzdłuż ściany i powstawanie stref podciśnienia na skutek turbulencji. Wpływ klimatu na systemy elewacyjne nie ogranicza się do wiatru. W zależności od warunków klimatycznych na konstrukcje może wpływać promieniowanie słoneczne, intensywne opady deszczu, burze i smog.
Systemy elewacyjne są stale udoskonalane, opracowywane są nowe technologie wytwarzania i montażu konstrukcji i materiałów (ceramika w połączeniu ze szkłem borokrzemianowym, panele z pianki metalowej, nanokompozyty, panele szklane z superhydrofobową warstwą samoczyszczącą itp.).

Poprawiane są również połączenia doczołowe, punkty mocowania i wygląd zewnętrzny. Półprzezroczyste konstrukcje otaczające odegrały szczególną rolę w historii budownictwa wysokościowego. Możliwość zapewnienia jak największej przejrzystości ścian zewnętrznych nadała idei superwysokich budynków szczególnego znaczenia. Można było podziwiać widok z lotu ptaka, po prostu siedząc na krześle przy biurku na 40. piętrze wieżowca.

Wraz z rozwojem systemów konstrukcyjnych umożliwiających wznoszenie coraz wyższych i bardziej złożonych konstrukcji z zewnętrznymi kratami usztywniającymi, konstrukcje obudowyjące ponownie zaczęły pełnić funkcję nośną. Przestrzenne szkielety stalowo-betonowe z ukośnymi rozpórkami przejęły część ciężaru budynku. Jednocześnie szklane elewacje zachowały swoją główną rolę – powłokę zamykającą i chroniącą konstrukcję.

Półprzezroczyste systemy dla wieżowców są projektowane zgodnie z kilkoma warunkami. Aby zwiększyć właściwości wytrzymałościowe i trwałość, elementy nośne profili wykonuje się najczęściej ze stali. W półprzezroczystym wypełnieniu zastosowano szczególnie mocne, ognioodporne, niskoemisyjne i przeciwsłoneczne szkło. Okna o tradycyjnej konstrukcji stosowane w budynkach wysokościowych nie zapewniają wymaganej odporności na przenikanie powietrza, dlatego opracowywane są specjalne konstrukcje w celu wypełnienia otworów świetlnych. Systemy podwójnej powłoki z zewnętrznymi ekranami ochronnymi wykonanymi ze szczególnie wytrzymałego szkła są szeroko stosowane na całym świecie. Umożliwiają częściowe lub całkowite otwarcie przeszklenia wewnętrznego. W konwencjonalnych fasadach pojedynczych konstrukcje szklane są wykonane jako nieotwierane ze względów bezpieczeństwa oraz ze względu na silne prądy powietrza wokół budynku. Używają okien z zaworami wlotu powietrza.

Wysokość budynków wpływa na wybór ich kształtu i rozwiązań w zakresie zagospodarowania przestrzeni, niezależnie od ich przeznaczenia funkcjonalnego. Budynki wysokościowe projektuje się przeważnie typu wieżowego o zwartym planie centrycznym, kierując się wymogami minimalnego ograniczenia nasłonecznienia sąsiednich budynków oraz koniecznością ukształtowania wyrazistej sylwetki budynku.

Ze względu na radykalny wpływ oddziaływania wiatru na stabilność budynku, biorąc pod uwagę możliwość rezonansowego wzbudzenia wirów drgań budynków, jego przekrój poziomy jest znacznie rozbudowany (do 40x40, 50x50, 40x60 m w zależności od wysokości). Zatem powierzchnia piętra wieżowca nie przekracza 2-2,5 tysiąca metrów kwadratowych. nawet w 80-100-piętrowych drapaczach chmur. Aby ograniczyć wpływ wiatru, wybiera się efektywny aerodynamicznie trójwymiarowy kształt budynku – cylindryczny, piramidalny lub pryzmatyczny. Aby zwiększyć stabilność budynku, ucieka się do rozszerzania jego przekroju w kierunku podstawy w jednym lub dwóch kierunkach.

Piramidalny kształt wieży, bardzo efektywny aerodynamicznie, jest stosowany stosunkowo rzadko, zarówno ze względów planowania przestrzennego, jak i projektowania. Nie zawsze dobrze komponuje się z wieloma powszechnymi systemami konstrukcyjnymi i wymaga zmian w rozwiązaniach planistycznych piętro po piętrze.
Na dobór proporcji budynków wysokościowych bezpośrednio wpływają także ograniczenia regulacyjne dotyczące poziomych ruchów szczytu budynku, biorąc pod uwagę przechylenie fundamentów w zależności od jego wysokości (H). Powinny one wynosić nie więcej niż 1/500H dla budynków o wysokości do 150 m, powyżej 250 - 1/1000H, dla wysokości pośrednich - metodą interpolacji.

Wysokie budynki z reguły są znacznie droższe niż budynki wielokondygnacyjne lub wysokościowe. Wpływ na ich wzrost cen ma także m.in cała linia czynniki wpływające na rozwiązania w zakresie planowania przestrzennego budynków wysokościowych i prowadzące do wzrostu ich kosztów. Czynniki te obejmują:

- częściowa utrata powierzchni roboczych budynków wysokościowych w wyniku umieszczenia w ich objętości poziomych konstrukcji nośnych (kratki, konsole) zajmujących przestrzeń poszczególnych pięter;

- koszty 20-30% kubatury budynku na umieszczenie transportu pionowego i jego utrzymanie (hale wind, szyby wind, maszynownie itp.);

- aranżacja podłóg technicznych do umieszczenia urządzeń inżynieryjnych (przepompownie, strefowe elementy wewnętrznego zaopatrzenia w ciepło, systemy wentylacji, elementy zaopatrzenia w wodę użytkową i pitną oraz zaopatrzenia w wodę przeciwpożarową itp.);

- montaż poziomych stref pożarowych służących do tymczasowego pobytu ludzi w czasie pożaru.

Oprócz wspólne cechy przy projektowaniu budynków wysokościowych rozwiązania w zakresie zagospodarowania przestrzennego w naturalny sposób wpływają radykalnie na ich funkcję: biurową, hotelową, mieszkalną, wielofunkcyjną.

Budynki biurowe
Dominującą grupę obiektów w budownictwie wysokościowym stanowią budynki biurowe. To właśnie dla siedziby aparatu kierowniczego i banków powstał pod koniec XIX wieku budynek typu wieżowego. Struktura planistyczna takich budynków stopniowo zmieniała się ze sztywnej (jedno- lub dwukorytarzowej) na ustaloną od dawna (od końca 1950 r. do 1990 r.) elastyczną.

Różnica pomiędzy układami sztywnymi i elastycznymi polega na stacjonarnym usztywnieniu przestrzeni komunikacji poziomej (korytarze, hole, galerie) w budynkach o układzie sztywnym, pozwalającym na rearanżację prefabrykowanych przegród pomiędzy poszczególnymi biurami.

W budynkach o elastycznym układzie ściśle ustalone jest jedynie rozmieszczenie pionowych węzłów komunikacyjnych i urządzeń sanitarnych. Pozostałą część powierzchni dzieli jedynie układ mebli, który wyznacza rozmieszczenie poszczególnych grup pracowników. Czasami powierzchnia piętra jest oddzielona lekkimi przegrodami na kilka małych biur do zarządzania.

Podział powierzchni użytkowej ze względu na architekturę krajobrazu zadecydował o pojawieniu się terminu „biuro krajobrazu” na określenie biur o elastycznym układzie. O możliwości zastosowania elastycznego planowania zdecydował brak w normach projektowych większości krajów wymagań dotyczących naturalnego oświetlenia stanowisk pracy oraz ograniczeń bezpieczeństwa przeciwpożarowego dotyczących wielkości powierzchni pomieszczeń roboczych i pomieszczeń. Niezbędne parametry mikroklimatu – w zakresie oświetlenia, warunków temperaturowo-wilgotnościowych, prędkości powietrza, warunków akustycznych – zapewniono wyłącznie środkami inżynieryjnymi (sztuczne oświetlenie, klimatyzacja, izolacja akustyczna, pochłanianie dźwięku itp.).

Wprowadzenie planowania typu „biuro krajobrazu” miało miejsce w latach sześćdziesiątych XX wieku. jednocześnie z wynalezieniem układu konstrukcyjnego ramowo-trzonowego: schemat planowania z centralnym położeniem jednostki komunikacji pionowej i schemat konstrukcyjny - z centralnym położeniem pnia usztywniającego i kolumn tylko wzdłuż ścian zewnętrznych - zbiegł się, co przyczyniło się do szerokie rozpowszechnienie „biur krajobrazowych”. Pod koniec lat 80. XX wieku zaczęło następować stopniowe ograniczanie korzystania z „biur krajobrazowych”. ze względów organizacyjnych i ekonomicznych.
Do końca XX wieku. Rozwiązania projektowe dla biurowców w wysokich budynkach stopniowo zmieniały się w związku z budową atriów. Najbardziej radykalnie znalazły one odzwierciedlenie w projekcie Bank komercyjny we Frankfurcie nad Menem, zbudowany w 1997 roku według projektu N. Fostera. Autor nazwał swoje dzieło „pierwszym biurem przyjaznym środowisku” w światowej praktyce. Podstawą tego stwierdzenia były: pełne naturalne oświetlenie stanowisk pracy wraz z wprowadzeniem atrium umysłu, naturalne przewietrzanie stanowisk pracy poprzez atrium, wprowadzenie w strukturę układu poszczególnych kondygnacji ogrodów zimowych jako miejsc ulgę psychologiczną oraz obszary doprowadzenia powietrza zewnętrznego do napowietrzania pomieszczeń roboczych.

Jednak idea „biura przyjaznego środowisku” dojrzewała powoli. „Biuro Krajobrazu”, ze względu na prostotę planowania i wynajmu, wciąż się rozwija różne kraje z Chin po Australię i Meksyk już na początku XXI wieku.
Połączony układ biurowych pięter roboczych staje się coraz bardziej powszechny. Jego realizację ułatwił także rozwój sprzętu biurowego. Miejsca pracy do wnikliwej pracy indywidualnej umieszczono w biurach zlokalizowanych wzdłuż zewnętrznych ścian i wyposażonych w komputery.

Budynki mieszkalne
Wysokie budynki mieszkalne stanowią niewielką część całkowitego wolumenu budownictwa wysokościowego, ich wysokość waha się od 30 do 70 pięter (z przewagą 30-40 pięter). Powody są funkcjonalne, techniczne i społeczne. Głównym wymaganiem funkcjonalnym w projektowaniu mieszkań jest potrzeba naturalnego oświetlenia we wszystkich pomieszczeniach mieszkania o głębokości do 6 m. Ta okoliczność determinuje małą szerokość korpusu budynków mieszkalnych, co jest sprzeczne z wymogami zagospodarowania szerokości budynku, aby zapewnić jego stabilność pod wpływem wiatru, lub prowadzi do nieefektywnego wykorzystania przestrzeni budynku.

Ze względu na powszechną praktykę zwartego umieszczania wieżowców w biznesowych centrach miast, włączenie wysokich budynków mieszkalnych w tę inwestycję nie jest do końca wygodne i prestiżowe.

Hotele
Kompleksy hotelowe budowane są częściej w budynkach wysokościowych niż mieszkalnych i lokalizowane są nie tylko w centrach biznesowych, ale także w obszarach węzłów komunikacyjnych (dworce, lotniska) oraz w obszarach turystycznych.

Rozwiązania w zakresie planowania przestrzennego hoteli podlegają ogólnemu wymogowi, aby konstrukcje wysokościowe miały zwarty kształt na planie - trójkątny, prostokątny, owalny, okrągły. Ten ostatni wykorzystuje promieniowo-centryczne lub ortogonalne rozmieszczenie liczb. Jednak zwarta forma, nawet przy dużej liczbie kondygnacji, nie pozwala na gwałtowne (do 800-1000 łóżek) zwiększenie pojemności hoteli; wraz z kompaktową formą rozpowszechniły się układy węzłowe i atrium.

Szybkie rozpowszechnianie się planu planowania atrium wiąże się z jego zaletami architektonicznymi, technicznymi i ekonomicznymi. Pozwoliło to na prestiżowe i wyraziste rozwiązanie organizacji architektonicznej i przestrzennej budynku. Jednocześnie stworzono reprezentacyjną i komfortową przestrzeń wspólną zadaszonego atrium, zwiększono pojemność hotelu i zapewniono oszczędność energii. Wysokość dotychczas wybudowanych hoteli atrium zbliża się do 50 pięter.

Wielofunkcyjne budynki wysokościowe
Wielofunkcyjne wieżowce zaczęły jednak pojawiać się już na początku XX wieku największa dystrybucja otrzymali to później.

Klasycznym przykładem budynku wielofunkcyjnego był budynek PanAm (Pan America Building), zbudowany w 1958 roku w Nowym Jorku według projektu V. Gropiusa. Pod budynkiem znajdowała się stacja węzłowa na skrzyżowaniu dwóch linii metra, na dachu znajdowało się lądowisko dla helikopterów, a pomiędzy górnym i dolnym znakiem znajdowały się lokale handlowe, urzędy, hotele itp. Rekord wysokości i wielofunkcyjności PanAm został pobity w 1969 roku przez John Hincock Building w Chicago (architekt B. Graham, inżynier F. Kahn) o wysokości 344 m.

W budynku znajdują się powierzchnie handlowe, parkingi, biura, apartamenty, restauracje, obserwatorium, studia telewizyjne i antena. Wieża ma kształt ściętej piramidy o wymiarach u podstawy 40x60 m. W tym względzie umiejscowienie części mieszkalnej w górnej, zwężonej części piramidy jest uzasadnione, gdyż pozwala uniknąć nieekonomicznego rozplanowania mieszkań o dużych walorach użytkowych. obszarach, które nie mają naturalnego światła. Same mieszkania mają bardzo skromny układ, przeważnie jednopokojowy, typowy dla budownictwa wielorodzinnego Centrum biznesowe miasta.

Do końca XX wieku. liczba funkcji w budynkach wysokościowych maleje. Rośnie liczba budynków jednofunkcyjnych – biurowych czy hotelowych, których druga funkcja (handlowa i rozrywkowa) skupia się wyłącznie na parterach. To połączenie dwóch funkcji pozostaje charakterystyczne. Najczęściej jest to połączenie wysokości hoteli i biur z pomieszczeniami mieszkalnymi zlokalizowanymi w wyższych elewacjach. Chociaż czasami zdarza się rozwiązanie odwrotne. Obowiązkowe jest umieszczenie go pomiędzy różnymi obszarami funkcjonalnymi piętra technicznego. Do tej pory obok podstawowych schematów kombinacji funkcji pojawiają się także indywidualne: włączenie klubów czy sal konferencyjnych w niższych elewacjach.

Podział funkcjonalny budynku na biura i mieszkania na całej wysokości obiektu pozostaje unikalny. Rozwiązanie to zostało wdrożone przez arch. F.-L. Wrighta w Price Tower w Bartesville (Oklahoma). Zapewniło to indywidualność wyglądu budynku oraz odizolowanie części mieszkalnej od biurowej dzięki wydzielonym wejściom i windom.

Projektowanie budynków wielokondygnacyjnych rozpoczyna się od przygotowania projektu wstępnego. Na tym etapie kładziony jest fundament całego obiektu, opracowywana jest koncepcja organizacji konstrukcji jak najbardziej zbliżona do pożądanej, dla każdego pomieszczenia lub pomieszczenia planowane jest rozwiązanie kompozycyjne, biorąc pod uwagę wskazówki i wymagania dotyczące ich działanie. Projektując budynki wielokondygnacyjne specjaliści GENPROEKT uwzględniają także zasady nasłonecznienia – odległość od innych obiektów, wyjście otwory okienne zgodnie z kierunkami kardynalnymi, kąt padania cienia dla budowy wygodnego i bezpiecznego budynku. Właściwe uwzględnienie wszystkich norm i zasad we wstępnym projekcie ułatwia uzyskanie pozwolenia.

Dokumentacja projektowa (Etap P) w projektowaniu budynków wielokondygnacyjnych

Rozwój jest procesem pracochłonnym i obejmuje prace architektoniczne, konstrukcyjne i rozwiązania inżynieryjne. W projekt architektoniczny Sporządza się wizualizacje elewacji, fragmentów budynku i przyległej infrastruktury, szczegółowo opisuje się plany pięter, możliwości wykończenia wnętrz i powierzchni zewnętrznych. Projektowanie konstrukcji wielokondygnacyjnych budynków przemysłowych (a także mieszkalnych) zależy od liczby kondygnacji obiektu i całkowitego obciążenia, jakie wywiera. Weryfikujemy obliczenia obciążeń i dzięki dokładnym wyliczeniom często przewidujemy mniejsze zużycie materiałów konstrukcji bez utraty ich nośności. Równie ważne jest opracowanie schematów układania i instalacji sieci elektroenergetycznych, a także dokładnych obliczeń zapewniających większą efektywność energetyczną obiektu. Projekt budynek wielopiętrowy od GENPROEKT określa kompleksowe, optymalne i skuteczne rozwiązania, dzięki którym budowa i eksploatacja obiektu, na który jest zapotrzebowanie wśród ludności, staje się bardziej ekonomiczna.

Wspomaganie badania i zatwierdzania projektów budynków wielokondygnacyjnych

Obowiązkowym krokiem przy projektowaniu budynku wielokondygnacyjnego jest zdanie egzaminu państwowego lub komercyjnego. Ta procedura pozwoli Ci zidentyfikować wszelkie niedociągnięcia dokumentacja projektu, identyfikować niezgodności w odniesieniu do regulowanych norm. Nasi specjaliści pomogą Ci zdać egzamin z dokumentacji projektowej za pierwszym razem, co znacznie przyspieszy proces rozpoczęcia budowy obiektu wielokondygnacyjnego. Nie tylko włączamy do projektu optymalne i skuteczne rozwiązania, zgodne ze wszystkimi zasadami i przepisami, ale jesteśmy także gotowi konstruktywnie ich bronić w gremiach eksperckich. Nasi specjaliści posiadają duże doświadczenie w przeprowadzaniu badań i przygotowują się z wyprzedzeniem do odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące budynków wielokondygnacyjnych.

Projekt wykonawczy budynku wielokondygnacyjnego (etap P)

Po uzyskaniu pozytywnej opinii rzeczoznawcy na budowę lub remont wielokondygnacyjnego budynku mieszkalnego opracowywana jest dokumentacja robocza. Jest to szczegółowy i szczegółowy projekt, który przedstawia kosztorys materiałów, prac budowlanych, a także określa zalecenia dotyczące montażu konstrukcji żelbetowych budynku wielokondygnacyjnego. Projektując wysokie budynki mieszkalne (powyżej 9 pięter) nasi specjaliści biorą pod uwagę wszystkie życzenia klienta, ale jednocześnie zawsze kierują się ustalonymi normami i zasadami, chęcią zwiększenia wydajności i oszczędności. Cała dokumentacja robocza jest przygotowywana wyłącznie przez specjalistów w dziedzinie budynków wielokondygnacyjnych.

Uproszczenie konstrukcji do zintegrowanego projektowania wielokondygnacyjnych budynków mieszkalnych i przemysłowych

Aby wybudować wielokondygnacyjny obiekt przemysłowy lub mieszkalny, należy znaleźć sprawdzonych i doświadczonych wykonawców robót budowlanych oraz odpowiednio zorganizować ich pracę. Jeśli procesy te nie zostaną odpowiednio skoordynowane, mogą pojawić się kontrowersyjne sytuacje, które doprowadzą do błędów w procesie budowy. Technologie BIM eliminują takie błędy.

Specjaliści naszej firmy są gotowi w każdej chwili pomóc naszym Klientom w wyborze niezawodnego firma budowlana, przeprowadzić obiektywny przetarg i sprawować nadzór nad budową lub przebudową budynków wielokondygnacyjnych, nad przestrzeganiem budżetu i terminów robót. Rozwiązania do projektów budowlanych wielokondygnacyjnych budynków mieszkalnych i przemysłowych firmy GENPROEKT wymagają utrzymania wysokiej rentowności, dlatego oferujemy ścisłą kontrolę nad realizacją rozwiązań projektowych.

Co to są budynki wielopiętrowe?

Popularność wysokich budynków wynika z faktu, że pozwalają one na umieszczanie obiektów o dużej powierzchni całkowitej na małych powierzchniach. Jest to szczególnie widoczne w gęsto zabudowanych obszarach miejskich. Ponadto budynki wielokondygnacyjne pozwalają właścicielom uzyskać większe korzyści ze sprzedaży i użytkowania każdego piętra. W praktyce spotykano różne konstrukcje z dużych wysokości. Zastosowanie modelowania informacji (BIM) pozwala obliczyć wytrzymałość oraz cechy architektoniczne i inżynieryjne dowolnego obiektu.

• Handlowy. Jest to jeden z najpopularniejszych obszarów przy tworzeniu budynków wielokondygnacyjnych. Budynki tego typu z reguły łączą powierzchnię handlową zajmującą dolne kondygnacje z powierzchnią biurową. Część budynków komercyjnych obejmuje powierzchnie gastronomiczne, wielopoziomowe parkingi podziemne i sale konferencyjne. Wyjątkowość takich budynków odzwierciedla się w ich niezwykłej architekturze;
• Osiedle mieszkaniowe. Najczęściej to budynki mieszkalne, połączone w kompleksy mieszkalne. Pojedynczą zabudowę wielokondygnacyjną spotyka się także na terenach o gęstej zabudowie miejskiej. Unikalną cechą wielokondygnacyjnego budynku mieszkalnego jest to, że łączy w sobie kilkadziesiąt, a czasem setki mieszkań różnych klas. Wszędzie wznoszą się wielokondygnacyjne budynki mieszkalne główne miasta i megamiasta;
• Administracyjny. Takie konstrukcje mają na celu umieszczenie kilku usług rządowych w jednym budynku. Ma to na celu zmniejszenie kosztów utrzymania i zmniejszenie biurokratycznych opóźnień. Do budynków administracyjnych zalicza się także budynki wielokondygnacyjne, w których mieści się kierownictwo dużych fabryk lub kombajnów;
• Przemysłowy. Jeśli proces produkcji pozwala, w miastach często buduje się wielopiętrowe fabryki. Dotyczy to głównie światła i Przemysł spożywczy, wyrobu instrumentów, krawiectwa i szewstwa, kreacji sprzęt AGD, wydawnictw drukowanych, obszarów IT i branży rozrywkowej. Należy pamiętać, że w przemyśle każdy budynek mający więcej niż dwa piętra jest uważany za wielopiętrowy, z wyłączeniem pomieszczeń technicznych;

Publiczny. Należą do nich uniwersytety, biblioteki, instytucje naukowe, kliniki i szpitale. Powód ich budowy jest taki sam jak w przypadku innych typów - maksymalne wykorzystanie przestrzeni i połączenie większości konstrukcji pod jednym dachem. Budynki publiczne lepsze od innych pokazują wszystkie korzyści ekonomiczne wynikające z budowy wielopiętrowej konstrukcji.