Особенности конструктивных решений многоэтажных зданий I и II категории этажности
Выбор строительной и конструктивной систем зданий при проектировании определяется функциональными, техническими и экономическими требованиями, а также повторяемостью объектов в строительстве.
Многоэтажные гражданские здания I и II категории этажности имеют широкую повторяемость, а в области жилищного строительства — 95 % типизации, что позволяет применять при их возведении типовые индустриальные конструкции.
Особенности конструктивных решений многоэтажных зданий III категории и высотных
Многоэтажные здания III категории и высотные - это, как правило, индивидуальные объекты или объекты, имеющие минимальную повторяемость, в связи с чем их конструктивное решение также носит индивидуальный характер.
Конструкции рассматриваемой группы зданий в связи с возрастанием доли расчетных усилий от ветровых воздействий должны обладать повышенной пространственной устойчивостью и жесткостью, чтобы удовлетворить нормативным требованиям к допустимым величинам прогиба верха здания (1/500 без учета жесткости заполнения и деформаций основания), перекоса элементов заполнения несущих конструкций (1/500 для бетонных панелей) и ускорения горизонтальных колебаний здания от динамической составляющей ветровых воздействий не более 0,1 м/с, что обеспечивает нормальные условия эксплуатации помещений верхних этажей.
Из числа конструктивных систем этим требованиям в наибольшей степени отвечают ствольные и оболочковые. При этом для зданий в 25— 60 этажей применяют основной и комбинированные варианты системы с внутренними вертикальными жесткостными конструкциями (стволы, пилоны), а для зданий большей высоты - с наружными пространственными (фермы, стены, рамы и др.) оболочками.
Основной материал вертикальных несущих конструкций зданий высотой до 40-50 этажей - железобетон, для зданий большей этажности - сталь либо сталь в сочетании с железобетоном. Наиболее характерно применение стали для колонн нижних этажей, а также в большепролетных конструкциях перекрытий, отделяющих свободное пространство первых этажей от регулярно члененного пространства верхних.
Выбор вертикальных стальных конструкций для высотных объектов определяются такими их техническими преимуществами, как большая точность изготовления, простота и точность сборки на высокопрочных болтах. Меньшая масса стальных конструкций позволяет расчленить их на более крупные отправочные марки, что ускоряет монтаж. Например, стальная наружная несущая оболочка 110-этажного здания Всемирного торгового центра в Нью-Йорке была расчленена на отправочные марки площадью 33,5 м2 , весом 9 т. Недостатком применения стальных несущих конструкций остается необходимость удорожающих и трудоемких антикоррозионных и противопожарных мероприятий.
Многоэтажные здания III категории и высотные проектируют преимущественно компактными в плане. На выбор их архитектурного решения помимо функциональных, градостроительных (уменьшение затенения территории) и экономических требований большое влияние оказывает необходимость уменьшения доли усилий и деформаций от горизонтальной нагрузки. Для этого часто отдают предпочтение не традиционной прямоугольной форме плана, а квадратной, эллиптической или круговой, что позволяет уменьшить величину горизонтального прогиба. С той же целью прибегают также к уменьшению поверхностной массы по высоте здания, придавая ему пирамидальную или ступенчатую форму.
Соотношения размеров здания в плане и его высоты предопределяют жесткость его конструктивной системы. Так, если в зданиях ствольной системы это соотношение редко принимают менее 1/5, то в зданиях оболочковой системы оно может составлять до 1/8. В случаях, когда функционально необходимо применить план протяженной формы, увеличивают жесткость системы, заменяя прямоугольную форму плана на серповидную, змеевидную и др.
Таким образом, статические требования оказывают существенное влияние на решение одной из основных задач архитектурного проектирования — формообразование здания.
Многоэтажные и высотные здания представляют собой предмет индивидуального проектирования, поэтому их архитектурно-конструктивные решения исключительно разнообразны. Однако можно выделить ряд общих вопросов, возникающих при проектировании. К ним относят выбор типа и пространственной компоновки элементов несущей системы, основных несущих и ограждающих конструкций, компоновку несущих конструкций первых этажей.
