Жилое строительство. Проектирование зданий повышенной этажности

Разумное решение вопроса с ветхим жильем предложил академик С. Булгаков, являющийся членом Российской академии строительства и архитектуры. По расчетам академика Булгакова, гораздо экономнее не сносить ветхое жилье, а реконструировать его.

Этот метод основан  на вторичной застройке целых  микрорайонов из старых двух-, трех-, четырех- и пятиэтажных домов. Ветхие здания полностью разбираются до несущих железобетонных конструкций. На эти «оголенные» конструкции, выражаясь простым языком, «надевается» новое здание, более просторное и с большим количеством этажей. Если во времена СССР средняя ширина блочных домов составляла 12-14 метров, то укрепив «скелет» здания, его ширину можно увеличить до 23 метров.

Если в старых домах  максимальное количество квартир на площадке не превышало четырех, то в  перестроенных домах с широкими корпусами, их может быть на каждом этаже не менее 7-8. Значит, сократятся затраты на оборудование лестничных пролетов и лифтов примерно в 1,5 раза.

Так как каждое старое здание имеет свой прочный фундамент, то монолитная балка может выдержать  не только стандартные пять этажей, а на несколько этажей выше (до 9-12). В каждом конкретном случае нужны  точные расчеты, ведь, несмотря на радужность этого проекта, далеко не все ветхие дома могут подвергаться реконструкции  из-за степени своей изношенности.

Вопрос №3. Классификация  жилых зданий по разным признакам (этажность, пожароопастность, применяемые материалы, архитектурные решения). Конструктивные решения.

1. По этажности жилые здания подразделяют на:

• малоэтажные (1 - 2 этажа); 

• средней этажности (3 - 5 этажей);
• многоэтажные (6 и более этажей);
• повышенной этажности (11 - 16 этажей);
• высотные (более 16 этажей)

2. По материалам несущих конструкций 

(стен, покрытий, колонн) подразделяют на:

• каменные;
• деревянные;
• смешанного типа.

 

 В каменных зданиях стены могут быть из крупных сборных бетонных элементов (панелей, блоков) или из мелкоразмерных изделий (кирпича, керамических, бетонных блоков), из естественных камней, а также монолитные из легких бетонов. Перекрытия осуществляют из железобетонных сборных панелей или железобетонные монолитные. Жилые многоэтажные здания высотой до 9 этажей должны иметь каменные стены, железобетонные перекрытия и обладать огнестойкостью II степени, а при высоте в 10 и более этажей - I степени. По капитальности каменные здания относят к I классу. Долговечность этого вида зданий 100 лет.

В деревянных жилых зданиях стены и перекрытия могут быть из деревянных панелей, в местностях, изобилующих лесом, стены могут быть из брусьев и бревен, а перекрытия - из щитов по деревянным балкам. Деревянные здания относят к IV, V степени огнестойкости, к IV классу капитальности. Они могут иметь не более            1 - 2 этажей. Долговечность этого вида зданий 25 лет.

В зданиях с конструкциями смешанного типа стены каменные, а перекрытия могут быть деревянные. В связи с несоответствием долговечности и эксплуатационных качеств стен и перекрытий этот тип конструкции имеет незначительное применение.

3. Категории пожароопасности.

Категория пожароопасности А. На взрывоопасных производствах категории А,

в качестве причины возможного взрыва, выделяют горючие газы, а также

легковоспламеняющиеся жидкости, способные образовывать пожароопасные

парогазовоздушные смеси. Режим функционирования взрыво-пожароопасных производств категории А требует особого внимания, принятия своевременных и регулярных мер обеспечения пожарной безопасности.

Категория пожароопасности Б. Взрыво- пожароопасные производства категории Б - те, в которых причиной возможного взрыва и возгорания могут стать горючие пыли или волокна, а также легковоспламеняющиеся жидкости.

Категория пожароопасности  В. Категория В присваивается пожароопасным производствам, технология которых предусматривает использование горючих и трудногорючих веществ и материалов, находящихся в жидком и твердом состоянии. Они не должны быть взрывоопасными, но способны только гореть в случае взаимодействия с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

 Категория пожароопасности Г. Категория пожароопасности Г присваивается производствам, технологический цикл которых сопряжен с обработкой негорючих веществ и материалов. Фактор пожароопасности на производствах категории Г обусловлен тем, что, будучи в горячем, раскаленном либо расплавленном состоянии, негорючие вещества выделяют лучистое тепло, искры либо пламя. Использование топлива - ещё одно основание для присвоения производству категории Г по пожароопасности. 

Категория пожароопасности  Д. Категория пожароопасности Д предназначается для производств, в которых используются, в холодном состоянии, негорючие вещества и материалы.

4. По объемно-планировочным решениям жилые здания  могут быть подразделены на:

• секционные; 

• коридорные;
• галерейные;
• коридорно- и галерейно-секционные;
• блокированные.

Секционные дома являются наиболее массовыми, составляют 80 % всего объема жилищного строительства. В секционных домах группы квартир размещены поэтажно в связи с узлом вертикальных коммуникаций (лестницы, лифты) и имеют входы с лестничных площадок или из лифтовых холлов.

Жилые дома могут быть многосекционными и односекционными ("точечные" или "башенные"), последние менее экономичны, но создают возможности более маневренного размещения в системе городской застройки и разнообразных архитектурно-композиционных решений. 

Коридорные и галерейные жилые дома характерны развитием горизонтальных коммуникаций. В коридорных жилых домах квартиры расположены с двух сторон коридора, связывающего их с вертикальными коммуникациями, т. е. с лестницами и лифтами. В коридорных жилых домах квартиры не могут иметь сквозного проветривания, поэтому в III и IV климатических районах применяют галерейные дома с расположением квартир вдоль галерей. В районах с сильными ветрами и пылевыми бурями применяют особые типы ветрозащитных и пылезащитных коридорных жилых зданий. Размещение большого числа квартир вдоль коридоров или галерей создает условия для эффективного использования лифтов, в связи с чем целесообразно применение домов такого типа в 9 - 12 - 16 этажей.

В коридорно-секционных и  галерейно-секционных домах каждая квартира размещена на двух этажах и имеет внутриквартирную лестницу, а коридоры расположены через этаж. В коридорных этажах каждой квартиры размещают общую комнату, кухню, уборную, переднюю; в верхних - спальни и туалетную с ванной. Такая пространственная структура создает возможности эффективного использования горизонтальных и вертикальных коммуникаций, сквозного проветривания квартир и ориентации их на две стороны горизонта, благодаря чему эти дома обладают большой градостроительной маневренностью. Вместе с тем расположение квартир в двух этажах не всегда отвечает бытовым нуждам, требованиям населения и демографическому составу семей. В таких домах можно размещать только 3 - 5-комнатные квартиры. В связи с этим дома такого типа возводят в экспериментальном порядке. 

Многоквартирные блокировочные  дома, как правило, двухэтажные, также состоят из квартир, расположенных в двух этажах, но с входами не из коридоров, а с улицы. Каждая квартира может иметь небольшой участок земли шириной, равной ширине квартиры (т. е. 6 - 8 м), и площадью 150 - 200 м2. В блокированных двухэтажных домах можно размещать квартиры 3 - 4 - 5-комнатные. Блокированные дома могут включать в себя 2 - 10 и более блок - квартир, примыкающих друг к другу, располагаемых линейно или уступами. Более экономичны многоблочные дома, которые несколько (на 3 - 4 %) дороже многоквартирных секционных, но значительно дешевле (на 30 - 35 %) индивидуальных. Этот тип домов применяют в поселках, коттеджных посёлках и частично в малых городах.

5. Конструктивные решения жилых зданий классифицируют по обобщающему признаку строительной системы. Согласно этому признаку различают:

• полносборные (панельные, каркасно-панельные, крупноблочные),

• монолитные и сборно-монолитные здания с несущими вертикальными конструкциями из бетона и железобетона и ненесущими наружными, слоистыми стенами кирпичными, панельными;
• здания с несущими конструкциями из кирпича или камня,
• здания с металлическими несущими конструкциями (стальной каркас).

 

Для малоэтажного строительства применимы также строительные системы с несущими конструкциями из древесины и здания с комбинированными строительными системами.

 

 

 Вопрос №4. Фундаменты для многоэтажных зданий.

Проектирование оснований  и фундаментов высотных зданий по сравнению со случаем проектирования обычных зданий и сооружений наталкивается  на трудности, вызванные увеличением  суммарной нагрузки на основание, удельных нагрузок на фундаменты и неравномерности  этих нагрузок. Все эти факторы  приводят к увеличению осадок здания, в том числе неравномерных, в  то время как в связи с ростом высоты чувствительность конструкций  здания и его инженерных систем к  неравномерным осадкам возрастает.

Современные объекты высотного  строительства, как правило, имеют  подземную часть, включающую несколько  этажей, что объясняется как привлекательностью размещения в них автомобильных  парковок и технических помещений, так и необходимостью устройства фундамента высотных зданий на как можно более низких отметках для снижения дополнительного давления на основания.  

Геотехнические особенности возведения многоэтажных, высотных зданий обуславливают следующие основные типы фундаментов для них:

• массивные плитные (предпочтительно повышенной жесткости, в т.ч. коробчатые с развитой подземной частью) на естественном или укрепленном основании;
• свайные (предпочтительно глубокие опоры);
• комбинированные, в т.ч. свайно-плитные (СПФ), плитно-анкерные, щелевые.

Массивные плитные  фундаменты традиционно используются для многоэтажных, высотных зданий и являются наиболее простым и экономичным конструктивным решением. Однако условия взаимодействия таких фундаментов с основанием (возникновение кренов, выпор грунта из-под края фундамента, потенциальная возможность потери общей устойчивости здания, значительные сосредоточенные и изгибающие усилия в конструкции фундамента в местах точечного приложения значительных нагрузок) требуют тщательного расчетного обоснования возможности их применения.

Эффективность использования  плитного фундамента существенно возрастает в случае его заглубления, при  котором уменьшается разница  между сжимающими напряжениями под  подошвой фундамента от приложенной  сверху нагрузки и природными вертикальными  напряжениями в ненарушенном массиве  грунта. Такая плита вместе с подземной  частью здания образует так называемый “плавающий” фундамент

На благоприятных (прочных) песчаных, гравийных основаниях (без слабых обводненных прослоек) с центрально приложенной нагрузкой (без больших  эксцентриситетов и местных сосредоточенных  нагрузок) плитные фундаменты –  самые экономичные.

 

Свайные фундаменты в виде свайного поля или глубоких опор – наиболее применяемые в последнее время для многоэтажных, высотных зданий при большой мощности четвертичных отложений с невысокими или неоднородными значениями показателей физико-механических свойств грунтов основания, при значительной площади многоэтажных, высотных зданий и больших сосредоточенных или моментных нагрузках от него на фундамент.

Фундаменты в виде глубоких опор, непосредственно передающих нагрузку от высотного здания на глубоко залегающие несущие грунты, являются более надежными, т.к. обеспечивают наименьшие осадки здания. Однако экономичность и техническая  реализуемость их использования  значительно ухудшаются при увеличении глубины залегания несущих слоев. Для свай в таких фундаментах  на первое место выходит несущая  способность по материалу, а не по грунту. Учитывая это, использование  свай малого диаметра для них нецелесообразно.

Вместе с тем практика последних  лет показывает, что наиболее эффективно располагать сваи не в виде равномерных  полей, а отдельных кустов и лент под сосредоточенными нагрузками, что  позволяет уменьшить высоту плит-ростверков и их материалоемкость и улучшает условия работы над фундаментной конструкции. Продуктивность такого фундамента обеспечивается путем учета особенностей передачи нагрузки на основание сваями от центра к периферии и регулируется посредством изменения их длины, диаметра или шага. Такие фундаменты получили название свайно-плитные (СПФ).

По сравнению со свайными фундаментами свайно-плитные наиболее приемлемы  с экономической и технической  точек зрения, т.к. распределяют нагрузки не только через сваи, но и плиту  – ростверк (от 15 до 60% в случае залегания  под подошвой ростверка достаточно прочных грунтов на требуемую  глубину). Анализ применения СПФ показывает, что существует множество решений  по их проектированию и применению, каждое из которых обладает своими особенностями. Главная проблема заключается  в том, что нет единого нормативного подхода по проектированию и возведению СПФ, которые являются пока еще мало изученной областью строительства  и требуют дополнительных исследований перед началом их широкого применения.