Железобетонные колонны с жесткой арматурой 1 страница
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрныйуниверситет
имени И.Т.Трубилина»
В.В.Братошевская
КОНСТРУКЦИИ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Учебное пособие
Краснодар
КубГАУ
2018
УДК 725.1:728.2.012.027(075.8)
ББК 38.5
Б87
Рецензенты:
В.Т.Иванченко− заведующий кафедрой архитектуры,
канд. техн. наук, профессор
(Кубанский государственный технологический университет);
В. В. Сырмолотов − член-корреспондент Российской академии
архитектуры и строительных наук, канд. архитектуры, профессор
(Кубанский государственный аграрный университет)
Братошевская В. В.
Б87 Конструкции высотных зданий : учеб. пособие / В. В. Братошевская. − Краснодар :КубГАУ, 2018. −120 с.
ISBN
Учебное пособие содержит материалы для учебного строительного проектирования высотных гражданских зданий. Приведены указания по выбору конструктивной и строительной систем проектируемых зданий. Представлены основные принципы выбора конструктивных решений, принятые для строительства высотных зданий; примеры различных архитектурно-планировочных и конструктивных решений, разных типов высотных зданий; справочный материал и перечень документов, требования которых необходимо выполнять при практической разработке проекта.
Предназначено для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, а также квалифицированных специалистов, слушателей курсов повышения квалификации.
|
|
|
УДК 725.1:728.2.012.027(075.8)
ББК 38.5
© Братошевская В. В., 2018
© ФГБОУ ВО «Кубанский
государственный аграрный
университет имени
ISBN И. Т. Трубилина», 2018
ВВЕДЕНИЕ
Устремляя свой взор в будущее, люди постоянно стремятся к созданию все более фантастических, изящных и эффектных зданий.
Высотное строительство, сформировавшееся в США в конце XIX в., получило развитие во второй половине XIXв. в Европе, Австралии, Африке, Юго-Восточной Азии.Высотные здания строят в связи с ростом населения городов, недостатком земельных участков, как правило, это престижные проекты особой архитектурной значимости, отражающие состояние научно-технического процесса, инновационных технологий в строительстве.
Конструктивные решения высотных зданий приобрели радикальные изменения с 1960-х гг. в связи с изобретением и внедрением ствольных и оболочковых конструктивных систем, различные комбинации которых преобладают в современном высотном строительстве.В последние десятилетия появляется много высотных зданий со сложными несимметричными формами. Для удовлетворения требованиям и архитектурной выразительности разрабатываются новые проектные решения.
|
|
|
В России возобновление высотного строительства произошло после 30-летнего перерыва в возведении высотных(преимущественно административных) зданий.В настоящее время решаются задачи возведения не только жилых домов с квартирами бизнес- и эконом класса, но и специализированных (офисы, гостиницы и многофункциональные высотные здания) практически с чистого листа.
Высотные здания относятся к строительным объектам повышенного риска и инженерной сложности, что говорит о необходимости тщательного анализа принимаемых решений и учета результатов обширного международного опыта высотного строительства.
Несмотря на накопленный мировой опыт строительства высотных зданий, общие регламентированные правила выбора конструктивных решений несущих систем, ограждающих конструкций и материалов для их реализации на сегодняшний день отсутствуют. В каждом конкретном случае инженер-проектировщик принимает техническое решение в соответствии с требованиями, установленными международными или национальными стандартами, нормами проектирования или другими документами.
|
|
|
В России основным руководством в процессе проектирования высотных зданий является нормативный документ СП 267-1325800-2016 (Здания и комплексы высотные. Правила проектирования).Высотные здания имеют особенности, существенно отличающие их от обычных зданий – это престижные проекты, особой архитектурной значимости, они отражают состояние научно-технического прогресса, инновационные технологии.
Они относятся к числу наиболее сложных объектов строительства, так как имеют сложные конструктивные системы и различные схемы на основе металлических и сталебетонных конструкций, требуют от проектировщиков глубоких знаний по рассматриваемым вопросам. Инженеры-конструкторы прежде всего сталкиваются с вопросом, как выбрать лучшую схему, удовлетворяющую всем условиям проектирования.
В пособии рассмотрены основные вопросы конструирования высотных зданий, их конструктивные системы и конструктивные элементы.
Цель пособия − подготовить студентов к профессиональному решению задач проектирования высотных зданий различных строительных систем и функциональных назначений.
Студенту важно усвоить методологию подхода к применению достижений научно-технического прогресса в архитектурном творчестве, выявить взаимосвязь между принятыми конструкциями и воздействиями на здание (силового и несилового характера), условиями эксплуатации зданий и их элементов, требованиями к этим элементам.
|
|
|
Представленное учебное пособие эффективно к использованию в учебном процессе, в практической деятельности, при курсовом проектировании и выполнении выпускных квалификационных работ для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, а также может быть рекомендовано для обучающихся по направлениям подготовки «Строительство», «Архитектура» и «Проектирование зданий».
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Высотные здания классифицируют по следующим основным признакам−функции, высоте, конструктивным решениям, материалам и технологии возведения.
По функции основным наиболее распространенным типом высотного здания является в широком понимании – офис, предназначенный для размещения банков, административно-управленческой или проектно-конструкторской деятельности. Второе место по повторяемости занимают высотные здания гостиниц и, наконец, наименее распространены (до 10% общего объема) высотные жилые здания.
В 1960−1980 гг. получили распространение многофункциональный тип высотного здания. Многофункциональность обычно характерна для части наиболее крупных высотных объектов, которые оказываются затруднительными в использовании только для одной функции (см. приложение А).
На симпозиуме Международной общественной организации инженеров и архитекторовCIB в 1976 г. была принята общая классификация зданий по их высоте в метрах. Сооружения высотой до 30 м. были отнесены к зданиям повышенной этажности, до 50,75 и 100 м – соответственно к 1-й,2-й и 3-й категориям многоэтажных зданий, свыше 100м – к высотным. Одной из ведущих организаций, определяющей высотность зданий в мировой практике, является Совет по высотным зданиям и городской среде (CouncilonTallBuildingsandUrbanHabitat), который предлагает четыре критерия измерения высоты здания (во всех случаях измерения производятся от уровня тротуара перед главным входом в здание):
− конструктивная высота здания – высота от уровня тротуара до наивысшей точки конструктивных элементов здания (включая шпили и исключая телевизионные и радиоантенны и флагштоки);
− до наивысшего доступного этажа – высота здания до уровня пола наиболее высокого доступного этажа;
− до наивысшей точки крыши− высота здания до самой высокой точки крыши;
− до кончика антенны/шпиля – высота здания до самой высокой точки антенны, шпиля и т.п.
В нашей стране высота здания определяется от уровня проезжей части до низа проема, расположенного на последнем эксплуатируемом этаже.
Внутри группы высотных зданий обычно прибегают к дополнительной рубрикации с градацией высоты в 100 м. При этом количество небоскребов с высотой более 400м во всем мире не достигает 10 сооружений, с высотой от 300 до 400 м немного более 20, от 200 до 300 м достигает 100, а высота от 100 до 200 м является самой распространенной, и количество объектов такой высоты растет непрерывно.
Для классификации небоскребов был принят критерий высоты, а не этажности, поскольку высоты этажей принимаются различными в зависимости от назначения здания и требований национальных норм проектирования.
Естественно рамки классификации, принятые CIB не являются жесткими и в различных странах могут быть скользящими в соответствии со сложившимися в них традициями проектирования и его нормами.
Классификация конструктивных решений зданий в целом строится по признаку положенной в их основу конструктивной системы. Наряду с традиционными – диафрагмовой (стеновой) и каркасной (рамного типа) с 1960 гг. активно внедряютсяв строительство зданий от 25 до 70 этажей ствольная система (преимущественно в ее каркасно-ствольном варианте), а для самых высоких зданий – оболочковая.
Небоскреб как тип здания возник в США благодаря внедрению стального проката и созданию конструкций стального каркаса в конце XIXв., и до настоящего времени в США сталь остается лидирующим материалом несущих конструкций. Однако в настоящее время монолитные железобетонные конструкции стали вытеснять стальные при возведении 30−50-этажных объектов.
Этому способствовало внедрение высокопрочных бетонов (тяжелых – класса В60−80, легких−до В50), суперпластификаторов и индустриализация конструкций, передвижных и крупно-щитовых опалубок.
В СССР при возведении зданий выше 25 этажей с 1960 г. широко внедряется индустриальный вариант каркасно-ствольной системы с монолитным стволом и сборным железобетонным каркасом.
С 1970 гг. железобетонные сборные каркасы из высокопрочных бетонов получили широкое внедрение в строительство 30–55-этажных жилых домов в крупнейших городах Японии. Трагедия 11 сентября 2001 г. При которой 115- и 117-этажные здания-близнецы Мирового торгового центра в Нью-Йорке, выдержав аварийные ударные и взрывные воздействия,рухнули из-за недостаточной огнестойкости узлов стальных конструкций, способствовала расширению объема применения огнестойких железобетонных несущих конструкций.
Эти соображения послужили основой ориентации нового высотного строительства в Москве на огнестойкие железобетонные несущие конструкции. Тем не менее состоявшийся в сентябре 2004 г. В Шанхае очередной международный симпозиум IABSE рекомендовал в своих решениях продолжить использование в высотном строительстве стальных несущих конструкций в силу их бесспорных технических и экономических преимуществ (естественно при надежной защите от огневых воздействий). В основном эти преимущества таковы:
− большая несущая способность при меньшей собственной массе;
− самые короткие сроки монтажа (на 10−20% короче, чем железобетонных конструкций) благодаря применению укрупненных отправочных марок заводского изготовления;
− по этой причине-минимум монтажной сварки на площадке;
− независимость технологических операций от климатических условий;
− возможность применения большепролетных (до 16 м) сталежелезобетонных перекрытий с наиболее выгодным соотношением прочности и массы;
− свобода планировки благодаря большим пролетам;
возможность выдерживать большую ударную нагрузку благодаря высокому соотношению предела текучести и массы конструкции (при надежной противопожарной защите);
− минимальная стоимость стальных конструкций.
Исходя из перечисленных фактов и практики строительства, конструктивно-технологическая классификация высотных зданий включает три типа строительных систем: с металлическими несущими конструкциями, с монолитными и сборными железобетонными несущими конструкциями.
Однако при рассмотрении вопроса классификации высотных зданий важно не только четкое определение высоты здания, но и его архитектурно-художественное решение, которое не может не зависеть от его функционального назначения. Архитектурная типология высотных зданий, номенклатура типов и соответствующие им архитектурные решения требуют особого внимания.
Архитектурная типология высотных зданий и комплексов изучает социально-экономические, функциональные, архитектурно-планировочные, объемно-пространственные, инженерно-технические условия, а также требования безопасности жизнедеятельности, систематизирует и разрабатывает основные принципы формирования высотных зданий и комплексов с учетом их специфических характеристик. Она выявляет влияние социально-экономических, природно-климатических, архитектурно-художественных, градостроительных и других факторов на формирование архитектуры высотных зданий. Помимо этого, типология определяет классификацию и номенклатуру типов и видов зданий и комплексов, устанавливает основные параметры и требования норм проектирования, состава, размеров, характера функциональных связей помещений и зон, их габариты и площади. Деление зданий на типы является основой для исследования и создания нормативной базы по их проектированию (таблица 1.1).
Таблица 1.1 – Многоэтажные и высотные гражданские здания
| Функция | Этажность и высота, м | Конструктивная | Материал | ||||||||||||
| сталь | железобетон | ||||||||||||||
| Офисная | Гостиничная | Жилая | Многофункциональные здания | Повышенной этажности Н ≤ 30 м | Многоэтажные I кат Н ≤ 50 м | Многоэтажные II кат Н ≤ 75 м | Многоэтажные III кат Н ≤ 100 м | Высотные Н ≥ 100 м | Диафрагмовая (стеновая) | Каркасная | Ствольная | Оболочковая | Монтаж укрупненными отправочными марками | Монолитные и сборно-монолитные | Сборные |
Контрольные вопросы
1. По каким основным признакам классифицируются высотные здания?
2. Что положено в основу классификации конструктивных решений высотных зданий?
3. Какой критерий выбран для классификации небоскребов: критерий высоты или этажности?
4. Приведите основные типы высотных зданий по функциональному назначению.
5. Какие здания называются высотными?
6. Какие критерии измерения высоты здания приняты Советом по высотным зданиям и городской среде (CouncilonTallBaildingsandUrbanHabitat)?
7. Перечислите основные условия развития строительства высотных зданий.
ГЛАВА 2. ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ
КОНСТРУКЦИЙВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Конструктивные системы высотных зданий и развитие их этажности тесно связываются с развитием экономики и научной технологии. В древние времена строили многоэтажные здания для защиты от нападения. Потом развивается строительство религиозных зданий, храмов из дерева, кирпича и камня, конструкции которых были громоздкими, внутреннее пространство маленьким. Строительство высотных зданий новой эпохи началось в 80-е гг. XIX в. В то время большая часть зданий строилась для бизнеса и жилья. Развитие высотных зданий новой эпохи включает три этапа: первый этап – с 80-х гг. XIX в. до начала 30-х гг. XX в. Из-за экономической депрессии 30-х гг. XX в. строительство высотных зданий прекратилось до окончания Второй мировой войны. Второй этап –с 60-х до 80-х гг. XX в. Третий этап – с 90-х гг. XX в. до начала XXI в.
80-е годы XIX – начало 30-х годов XX века
Индустриализация XIX в. вызвала скачок мировой экономики. В Америке развивающимся городам требовались все новые площади под застройку, что стимулировало строительство высотных зданий. Однако до 80-х гг. кованое железо и сталь еще не применялись в строительстве. Медленно развивалось лифтовое оборудование. Поэтому развитие высотных зданий приостановилось. В конце 80-х гг. ХIХ в. начался новый рост строительства высотных зданий.
Развитие конструктивных систем из стали.Применение стали совершенствовало конструкции легких каркасов, способствовало увеличению высоты зданий и их внутреннего объема, однако при строительстве зданий с металлическим каркасом все еще применялись наружные стены из самонесущих камней и кирпичей. Первое многоэтажное здание полностью с металлическим несущим каркасом − это 11-этажное здание Citylive, построенное в 1883 г. в Чикаго. Первое многоэтажное здание со стальным каркасом – 10-этажное зданиеRand-McNall, построенное в 1889 г. Через два года построено здание Mascnic, в котором использовался каркас виде вертикальной фермы с раскосами. Главное − в этом здании учтено влияние ветровой нагрузки по высоте здания, что улучшило способ проектирования и технологию строительства самого высокого здания со стальным каркасом того времени. В 1905 г. построено 50-этажное зданиеMetropoliten. Высота офисного здания Citylive в Нью-Йорке 213 м, построенное в 1913 г. в Нью-Йорке, было высотой 242 м. С 1913 по 1929 г. в США построены девять высотных зданий с применением стальных конструкций, высота которых превышала 200 м, в том числе здание «Империя» в Нью-Йорке со стальным каркасом и раскосами. В нем было 102 этажа, и высота его составляла 381 м; это здание называли царем зданий.
Появление железобетонных конструкций и их развитие.Железобетонные конструкции появились в XIX в. Однако развитие их происходило медленно и с перерывами. Самым первым высотных зданием из железобетона считается 16-этажное здание Ingalв Цинциннати (США). До 1931 г. самым высоким зданием из железобетона было 23-этажное здание Ехchange в Сити (США). Его конструктивная система была подобна изложенной выше стальной конструктивной системе.
Высотные здания из кирпича и камня.В конце XIX в. на быстро развивающемся юге Америки было построено много высотных зданий из данного материала. Самое высокое здание Monadnok построено 1891 г. в Чикаго. Толщина стен в нижней части здания была больше двух метров, что занимало большую часть площади здания. Это было последнее из высотных зданий в городах Америки, в котором были огромные несущие стены из кирпича и камней.
60-е – 80-е годы XX века
Экономическая депрессия 30-х гг. XX в. закончила эпоху огромных небоскребов. После Второй мировой войны, постройка высотных зданий получила новое развитие и привнесла новые формы в строительство и конструирование. На этот раз не только увеличилась высота, но сделан большой прогресс в других областях, включая новые конструктивные системы, улучшение качества материалов и технологии строительства.
Применение стальных конструкций.В области конструкций появилось много новых конструктивных систем, что послужило скачком в развитии строительства высотных зданий. В 60–80-е годы XX в. применение стальных конструкций в многоэтажном строительстве стало шире, было построено 46 зданий из таких конструкций высотой больше 200 м.
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 493; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!